生物化学工程.ppt
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1、2023-3-6生物化学工程生物化学工程生物化学工程生物化学工程生物化学工程第一章:绪论第一章:绪论第二章:工业微生物概论第二章:工业微生物概论第三章:灭菌技术第三章:灭菌技术第四章:氧的供需与传递第四章:氧的供需与传递第五章:生物反应器第五章:生物反应器第六章:微生物培养技术与动力学第六章:微生物培养技术与动力学第七章:动物细胞大规模培养技术第七章:动物细胞大规模培养技术第八章:植物细胞大规模培养技术第八章:植物细胞大规模培养技术第九章:生物物质分离与纯化第九章:生物物质分离与纯化第十章:生化生产工艺实例第十章:生化生产工艺实例生物化学工程第一章第一章 绪绪 论论1.1 生化工程的定义及其与
2、生物工程的关系生化工程的定义及其与生物工程的关系生物化学工程简称生化工程(生物化学工程简称生化工程(biochemical engineering),是应用化学工程的原理和方法将生物工程的实验室成果是应用化学工程的原理和方法将生物工程的实验室成果进行工业开发的学科进行工业开发的学科。它即可视为化学工厂的一个分之,。它即可视为化学工厂的一个分之,又可认为是生物工程的一个组成部分。是以应用基础研又可认为是生物工程的一个组成部分。是以应用基础研究为主,是走向产业化的必由之路。究为主,是走向产业化的必由之路。 生物工程则是(生物工程则是(biotechnology,又称生物技术)是应用,又称生物技术)
3、是应用生物体(包括微生物,动物细胞,植物细胞)或其组成生物体(包括微生物,动物细胞,植物细胞)或其组成部分(细胞器和酶),在最适条件下,生产有价值的产部分(细胞器和酶),在最适条件下,生产有价值的产物,或进行有益的过程技术。以生命科学为基础。物,或进行有益的过程技术。以生命科学为基础。现代生物技术包括基因工程,细胞工程,酶工程,蛋白现代生物技术包括基因工程,细胞工程,酶工程,蛋白质工程和发酵工程质工程和发酵工程生物化学工程生物反应器生物反应器检 测 控 制 系检 测 控 制 系统统细细胞胞酶酶(游离或固定(游离或固定化)化)空空气气生物催化生物催化剂剂除除菌菌空气空气 能量能量提取精提取精制制
4、产产品品副 产副 产品品废废物物原原料料基质或培养基质或培养基基营 养营 养物物灭灭菌菌生物反应过程示意生物反应过程示意图图下游过程生物反应过程(中游过程)上游过程生物化学工程生物化学工程生物化学工程1.2 生化工程发展简史生化工程发展简史 传统的生物技术制品:传统的生物技术制品: 如传统的发酵制品如传统的发酵制品, 生产技术生产技术带有浓郁的地方性和经验性的特点带有浓郁的地方性和经验性的特点,设备简单设备简单.20世纪初世纪初, 微生物产品有所发展微生物产品有所发展,但主要属于初级代谢但主要属于初级代谢产物产物, 厌气发酵厌气发酵, 设备也相对简单(乳酸,乙醇,丙设备也相对简单(乳酸,乙醇,
5、丙酮)。酮)。20世纪世纪40年代年代,抗生素的发展抗生素的发展,使生化工程诞生使生化工程诞生. 特点是特点是好气发酵好气发酵,产物结构复杂产物结构复杂,次级代谢物次级代谢物, 培养液含量低培养液含量低,无无菌条件高菌条件高.20世纪世纪50年代年代, 氨基酸工业氨基酸工业, 60年代年代: 酶制剂酶制剂. 70 年代年代: 干扰素干扰素, 胰岛素胰岛素, 生长激素生长激素, 乙肝疫苗乙肝疫苗, 单克隆抗体单克隆抗体.生物化学工程生物化学工程生物化学工程生物化工产品的特定产物和反应条件,决定了常规工生物化工产品的特定产物和反应条件,决定了常规工业反应装置和分离纯化设备必须经过专门的设计和改进业
6、反应装置和分离纯化设备必须经过专门的设计和改进后才能得以应用,新型高性能的生化反应器和高效分离后才能得以应用,新型高性能的生化反应器和高效分离纯化设备、分离介质以及反应工艺及分离工艺的研制开纯化设备、分离介质以及反应工艺及分离工艺的研制开发是生物化工产业开发的重点领域。生物化工是化学工发是生物化工产业开发的重点领域。生物化工是化学工业的前沿领域之一,在生物技术转化为生产力的过程中业的前沿领域之一,在生物技术转化为生产力的过程中起决定性的作用。在生物技术发展初期,生物化工的重起决定性的作用。在生物技术发展初期,生物化工的重要作用并没有得到足够的重视,随着生物技术产业的发要作用并没有得到足够的重视
7、,随着生物技术产业的发展和化学工业结构和产品结构的调整,越来越多的生物展和化学工业结构和产品结构的调整,越来越多的生物技术产品极大地依赖生物化工技术才能实现规模化生产,技术产品极大地依赖生物化工技术才能实现规模化生产,而且许多化学品的生产工艺有生物法取代,显示了很大而且许多化学品的生产工艺有生物法取代,显示了很大的优势。据美国和欧盟预测生物技术产业在未来的优势。据美国和欧盟预测生物技术产业在未来1010年内年内将增长将增长10-2010-20倍,生物化工产品在化学工业中的比重也倍,生物化工产品在化学工业中的比重也将提高一倍。将提高一倍。生物化学工程目前生物化工的发展速度显然不能适应生物技术产目
8、前生物化工的发展速度显然不能适应生物技术产业化的飞速发展。生物化工面临着改造传统产业和业化的飞速发展。生物化工面临着改造传统产业和发展生物高技术产业的双重任务。加强生物技术的发展生物高技术产业的双重任务。加强生物技术的研究开发,大力发展生物化工不仅是化学工业自身研究开发,大力发展生物化工不仅是化学工业自身发展的需要,也是生物技术产业化的保证。发展的需要,也是生物技术产业化的保证。生物化学工程1.3 生化工程的基本内容生化工程的基本内容 新型生物反应器的研究开发,特别是针对基因工程新型生物反应器的研究开发,特别是针对基因工程产品和动、植物细胞培养的产品的投产研制新型生物反产品和动、植物细胞培养的
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