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本实验室主要工作就是:微生物发酵与代谢调控 、蛋白的分离纯化 、生物材料的研发与生产( 化妆品 、面膜、人工血管 、人工骨................)
生物反应器的设计和分析
Design and Analysis of Biological Reactors
本文为自己研究生期间(去年)翻译的一本书 这是第九章,当时书是导师从美国花了100多美金 带回国的 学习一下通过对生物反应动力学和传质的了解,也就是对第七章和第八章内容的学习,对下一步生物反应器如何工作是很重要的。为了汇集对于生物反应器操作一个完整的们描述,还要考虑下面两个基本现象——在单元操作中气体和流体的混合模型。具有不同流动和混合特性的反应器的设计需要不同的分析和放大过程。因此本章的主要内容是考虑这些不同的因素去获得对生物反应器的一个严谨的策略和分析。 为了对于生物反应器的设计和分析的工程有一个更好的理解,我们在这引入了两个特征:时间特征(CharacteristicTime
)、长度特性(CharacteristicLength
)
在反应器设计与分析中,时间尺度和长度尺度的范围是相当大的。在特殊的反应器设计中,更要兼顾这两个方面.
为了对反应器有一个合适的详述,我们可以用试验方法来表征传质和反应,还可以用可知的数学模型进行模拟模拟推理建模,以得到对特定的反应器进行描述。我们可以看到利用几个已知的简单的模型去推导适合于复杂反应器的模型,是可以的;并且对反应器中多阶段流体流动混合的研究对于反应器基础过程的了解是很重要的。另一个方面,如果我们缺少对与反应器中流体混合的了解,可以直接利用经验法则。 在开始考虑生物反应器的设计和分析时,我们还应先详细说明一下跟第七章动力学讨论中有密切联系的分批和釜式反应器(连续流加搅拌反应器 CSTR(continous-flow stirred-tank)
)先讲一下:生物反应器的分类 生物反应器是利用生物催化剂进行生化反应的设备。可以从多个角度对其进行分类: 按使用的催化剂:酶反应器和细胞反应器。 按操作方式:间歇操作、连续操作和半间歇或半连续操作。 按反应器的结构特征:按釜式、管式、塔式及膜式等反应器。 按反应器所需能量的输入方式:机械搅拌、气升式及液体循环等生化反应器。 按生物催化剂在反应器中的分布方式:生物团块反应器和生物膜反应器。 按反应物系在反应器内的流动和混合状态:活塞流反应器和全混流反应器。补充:(混合:指的是相同停留时间、不同空间位置的物料之间的一种以达到均匀状态为目的过程。返混:在连续反应器中,不同时刻进入反应器的物料在反应器中的停留时间是不同的,我们把这种具有不同停留时间的物料之间的混合称之为返混,以区别于通常所说的混合。全混流:当反应器内不同物料粒子之间存在最大返混时,即刚进入反应器的物料在瞬间和反应器内的物料达到混合均匀,这样的流体流动称为全混流。该反应器称为全混流反应器。活塞流:当反应器内的物料粒子完全不存在返混时,这样的流动称之为活塞流。该反应器称为活塞流反应器。 显然,活塞流和全混流是反应器内返混情况的两种极端,一个是完全不存在返混,一个是返混达到最大。实际的反应器内流体的流动介于这两者之间。这两个极端是理想流动,实际反应器内的流动是非理想流动。他们相对应的反应器为理想反应器和非理想反应器或实际反应器。)活塞流模型