生化工程

1、生化工程復(fù)習(xí)資料生化工程復(fù)習(xí)資料第一章第一章培養(yǎng)基滅菌培養(yǎng)基滅菌1.1.滅菌的方法滅菌的方法（一）化學(xué)物質(zhì)滅菌（二）輻射滅菌（三）干熱滅菌（四）濕熱滅菌（五）過濾除菌2.2.幾個(gè)概念：幾個(gè)概念：①致死溫度：致死溫度：殺死微生物的極限溫度。②致死時(shí)間：致死時(shí)間：在致死溫度下，殺死全部微生物所需要的時(shí)間。③微生物的熱阻：微生物的熱阻：表示微生物對(duì)熱的抵抗能力，即指微生物在某一特定條件下（主要是溫度）的致死時(shí)間。其對(duì)熱的抵抗能力越大，可以理解

2、為熱阻越大，衡量不同的微生物對(duì)熱的抵抗能力的大小，可以使用相對(duì)熱阻的概念。④相對(duì)熱阻：相對(duì)熱阻：某一微生物在某一特定條件下的致死時(shí)間與另一微生物在相同條件下的致死時(shí)間之比。例如：芽孢大腸桿菌=30000001；病毒大腸桿菌=1—51等。⑤對(duì)數(shù)殘存定律對(duì)數(shù)殘存定律微生物的濕熱滅菌過程，其本質(zhì)上就是微生物細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的變性的過程。因此，可以把滅菌過程看成是蛋白質(zhì)的變性的過程，從這個(gè)意義上講，滅菌過程應(yīng)遵循單分子反應(yīng)的速度理論，那么，則有下列

3、方程：dNdt=kN式中，N—?dú)埓娴幕罹鷶?shù)；t—滅菌時(shí)間（s）；K—滅菌速度常數(shù)（s1），也稱反應(yīng)速度常數(shù)或比死亡速度常數(shù)，此常數(shù)的大小與微生物的種類與加熱溫度有關(guān)；dNdt—活菌數(shù)瞬時(shí)變化速率，即死亡速率。3、影響滅菌效果的因素、影響滅菌效果的因素（1）微生物種類：不同的微生物k值不同。（2）初始菌量：在保持N值不變的前提下，t與初始菌量N0的對(duì)數(shù)成正比。（3）培養(yǎng)基成份：油脂、蛋白質(zhì)增加微生物的耐熱性。(4)傳熱與混合狀況：影響受熱

4、均勻度。(5)培養(yǎng)基中固體顆粒的存在影響熱穿透。(6)蒸汽中空氣的存在降低蒸汽分壓和滅菌溫度。(7)pH：酸性pH下可加快微生物熱死速率4.4.連續(xù)滅菌也叫連消，將配制好的并經(jīng)預(yù)熱（連續(xù)滅菌也叫連消，將配制好的并經(jīng)預(yù)熱（6060～75℃75℃）的培養(yǎng)基用泵連續(xù)輸入由直接蒸汽加熱的加熱）的培養(yǎng)基用泵連續(xù)輸入由直接蒸汽加熱的加熱塔，使在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到滅菌溫度（塔，使在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到滅菌溫度（126126～132℃132℃）。然后進(jìn)入維持罐（或維

5、持管）。然后進(jìn)入維持罐（或維持管），使在滅菌溫度下維持，使在滅菌溫度下維持3～7分鐘后再進(jìn)入冷卻管，使其冷卻至接種溫度并直接進(jìn)入已事先滅菌（空罐滅菌）過的發(fā)酵罐內(nèi)。分鐘后再進(jìn)入冷卻管，使其冷卻至接種溫度并直接進(jìn)入已事先滅菌（空罐滅菌）過的發(fā)酵罐內(nèi)。間歇滅菌與連續(xù)滅菌的比較1、歇滅菌的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)、歇滅菌的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備要求低，不需另外設(shè)置加熱、冷卻裝置；操作要求低，適于手動(dòng)操作，適合于小批量生產(chǎn)規(guī)模；適合于含有大量固體物質(zhì)的培養(yǎng)基的

6、滅菌。缺點(diǎn)是培養(yǎng)基的營養(yǎng)物質(zhì)損失較多，滅菌后培養(yǎng)基的質(zhì)量下降；需進(jìn)行反復(fù)的加熱和冷卻，能耗較高；不適合于大規(guī)模生產(chǎn)過程的滅菌；發(fā)酵罐的利用率較低。2、連續(xù)滅菌的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)、連續(xù)滅菌的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是滅菌溫度高，可減少培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)的損失；操作條件恒定，滅菌質(zhì)量穩(wěn)定；易于實(shí)現(xiàn)管道化和自控操作；避免了復(fù)的加熱和冷卻，提高了熱的利用率；發(fā)酵設(shè)備利用率高。缺點(diǎn)是對(duì)設(shè)備的要求高，需另外設(shè)置加熱、冷卻裝置；操作較麻煩；染菌的機(jī)會(huì)較多；不適合于含大

7、量固體物料的滅菌；對(duì)蒸汽的要求高。ln=－KL，L是濾床厚度，K是常數(shù)。0NN對(duì)數(shù)穿透定律的四點(diǎn)假設(shè)：對(duì)數(shù)穿透定律的四點(diǎn)假設(shè)：?1)過濾器中過濾介質(zhì)中，每一根纖維周圍的空氣流態(tài)并不因其它臨近纖維的存在而受影響。?2)空氣中的微粒與纖維表面接觸后即被吸附，不再被空氣帶走。?3)過濾器中的過濾效率與空氣中的微粒的濃度無關(guān)。?4)空氣中微粒在濾層中的減遞均勻，即每一纖維薄層除去同樣百分率的菌體。第三章第三章通氣與攪拌通氣與攪拌1攪拌器的形式反

8、應(yīng)罐中的常用機(jī)械攪拌器大致可分為軸向流攪拌器和徑向流攪拌器兩種型式，前者如螺旋槳式，后者如渦輪式。（1）螺旋槳式攪拌器螺旋槳式攪拌器在罐內(nèi)將液體向下或向上推進(jìn)，形成軸向的螺旋流動(dòng)，其混合效果尚好，但產(chǎn)生的剪率較低，對(duì)氣泡的分散效果不好。一般用在靠壓差循環(huán)的培養(yǎng)罐內(nèi)，以提高其循環(huán)速度。（2）（圓盤）平直葉、彎葉、箭葉渦輪攪拌器這三種渦輪攪拌器產(chǎn)生的流型相似，消耗的功率依次降低。（攪拌器的流型課本38頁圖）2攪拌器軸功率計(jì)算Np==K(）m

9、=K(Rem)m。其中，P0：不通氣時(shí)攪拌器輸入液體的功率（W）；ρ：液體53DNPo???ND2密度kgm3；μ：液體粘度NSm2；D：渦輪直徑m；N：渦輪轉(zhuǎn)數(shù)rs是無因次數(shù)，定義為功率準(zhǔn)數(shù)Np。53DNPo?Np表示機(jī)械攪拌器所施于單位體積被攪拌液體的外力與被攪拌液體的慣性力之比。當(dāng)Rem≥104，達(dá)到充分湍流之后，Rem上升，Np不變，此時(shí)：對(duì)圓盤六平直葉渦輪Np=6；對(duì)圓盤六彎葉渦輪Np=4.7；對(duì)圓盤六箭葉渦輪Np=3.7。M

10、ichel修正式：Pg=2.25()0.3910308.032QDNPo??3.非牛頓流體特性對(duì)攪拌功率計(jì)算的影響非牛頓流體特性對(duì)攪拌功率計(jì)算的影響(1)牛頓型流體：其流變特性符合關(guān)于流體流動(dòng)的牛頓黏性定律，即P45公式36主要特征，μ只是溫度的函數(shù)，與流動(dòng)狀態(tài)無關(guān)。(2)非牛頓型流體：μ除了是溫度的函數(shù)外，還與流動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。2曲線為擬塑性流體的流變特性曲線，主要特征是:隨剪應(yīng)速率的升高，μ是下降趨勢。曲線3是彬漢塑性流體的流變學(xué)特征線