生物反应器的分类与发展

生物反应器的现状与发展生物反应器的现状与发展一、生物反应器的定义二、生物反应器的分类三、生物反应器的发展现状四、生物反应器的趋势一、生物反应器（Bioreactor）定义：生物反应器是人们利用生物体所具有的功能，在体外进行有控制的培养以生产某种产品或进行特定的反应的装置。主要由生物细胞及其催化剂和反应器装置两部分组成。生物反应器是发酵工程中最重要的设备之一原料过程控制热量空压机除菌原料制备预处理灭菌产品回收能量空气生物反应器能量废物产物二、生物反应器的分类气升式生物反应器鼓泡塔生物反应器膜生物反应器植物生物反应器动物生物反应器机械搅拌式反应器生物反应器生物反应器有很多种，按照不同的分类角度可以分为各种类型：间歇反应器按操作方式连续反应器半连续反应器均相反应器按照反应器内相态分非均相反应器罐式反应器按照结构特征分管式反应器塔式反应器膜反应器理想反应器按反应器内流型分非理想反应器微生物反应器按照生物反应器内有机体种类分植物细胞反应器动物细胞反应器酶反应器机械搅拌混合反应器泵循环混合反应器按照反应器内气液混合方式分直接通气混合反应器连续气相反应器三、生物反应器的发展现状（1）生产酒精1、发酵领域（2）生产木糖醇（3）生产啤酒（4）生产能源利用固定化流化床生物反应器进行酒精中试生产，其转化率比目前的工业化反应器的转化率高，并可对生产过程进行计算机在线或离线监测填充床生物反应器中用固定化重组酵母菌进行生产目前用来生产啤酒的填充床固定化细胞反应器已完成中试进入工业生产阶段光合细菌利用有机物作为电子供体光敏产氢为工业化生产清洁、无污染的生物能源提供了具有竞争力的技术方法2、动物生物反应器一般把目的片段在器官或组织中表达的转基因动物叫动物生物反应器。几乎任何有生命的器官、组织或其中一部分都可经过人为驯化为生物反应器动物血液生物反应器动物膀胱生物反应器动物生物反应器动物乳腺生物反应器泌尿系统精囊腺外源基因在膀胱中表达的转基因动物生物反应器,叫动物膀胱生物反应器动物乳腺生物反应器利用哺乳动物乳腺特异性表达的启动子元件构建转基因动物,指导外源基因在乳腺中表达,并从转基因动物的乳液中获取重组蛋白。外源基因编码产物可直接从血清中分离出来,血细胞组分可通过裂解细胞获得。其中动物乳腺生物反应器是目前国际上唯一证明可以达到商业化生产水平的生物反应器，目前已成功地在绵羊、山羊、猪的乳中生产了组织血纤维蛋白溶酶原激活因子和抗凝血原因子.利用动物乳房生物反应器进行生产已成为各国研究机构及企业竞争的热点。在转基因家畜血液中得到人免疫球蛋白、d球蛋白、B球蛋白、胰蛋白酶、干扰素和生长激素等，并且都具有正常的生物活性。美国哺乳动物细胞表达或生产的生物技术药物有53种。3、植物生物反应器植物生物反应器广义上指以植物悬浮细胞培养或整株植物为加工场所大量生产具有重要功能或药用价值的蛋白(人或动物的疫苗、抗体、重要的氨基酸等),植物细胞、组织或整株植物。其中以转基因植物作为生物反应器生产贵重药物和疫苗已经成为植物基因工程中最有研究前景和商业价值的领域。植物生物反应器种类不断增多,从最初的烟草、拟南芥到后来的马铃薯、番茄、香蕉、木瓜、豇豆、菠菜、苜蓿、油菜和芜青等,表达产物包括疫苗、抗体及其片段、细胞因子、酶及其它药用蛋白和生物活性肽等。4、膜生物反应器（1）定义：膜生物反应器是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的以膜组件取代二次沉淀池和沙滤池的水处理技术。（2）原理：膜生物反应器(简称MBR)它主要由膜组件和生物反应器两部分组成,大量的活性污泥在膜生物反应器内与基质(废水中的可降解有机物等)充分接触,通过氧化分解作用进行新陈代谢以维持自身生长、繁殖,同时使有机污染物降解,膜组件通过机械筛分、截留等作用对废水和污泥混合液进行固液分离。（3）特点：固液分离率高，出水水质好，处理效率高，占地空间小，运行管理简单，应用范围管广。（4）发展现状：目前膜生物反应器己应用于美国、德国、法国和埃及等十多个国家，规模从6m3／d至13000m3／d不等。我国对MBR的研究时间不长，但进展十分迅速，MBR同时应用于生活污水与工业废水处理的研究。（5）应用现状：①城市污水处理及回收②粪便污水处理③工业废水处理④应用水生产⑤土地填埋场、堆肥沥滤液处理4、生物反应器的趋势生物反应器的发展趋势可归纳为以下几个方面：（1）微生物反应器朝着大型化发展（2）动植物细胞培养反应器得到较大发展（3）大量使用现代计算机技术进行生物反应器的设计和开发