生物反應過(guò)程的開(kāi)發(fā)，通常要經(jīng)歷實(shí)驗室小型試驗、中間規模試驗和工業(yè)化規模放大三個(gè)階段。鄭州長(cháng)城科工貿有限公司為您提供實(shí)驗室小型試驗、中間規模試驗使用的生物反應設備.

　　小型試驗階段的主要任務(wù)是根據酶或細胞的生物學(xué)特性和催化能力，研究生物反應佳條件和反應動(dòng)力學(xué)，選擇合理的反應器型式，確定其優(yōu)操作方式;中型試驗的重點(diǎn)是檢驗小型試驗得到的方案的可靠性，研究反應器幾何尺寸變化對反應器操作性能的影響，并對設計方案進(jìn)行必要的修正，提出工業(yè)規模反應器的設計和操作條件;工業(yè)化放大階段，通常是在大型生物反應器中進(jìn)行試生產(chǎn)，并建立合理的操作條件。

　　在上述三個(gè)階段的不同大小的反應器中進(jìn)行同***生物反應時(shí)，由于規模的不同，生物反應器的流體流動(dòng)與動(dòng)量、熱量和質(zhì)量傳遞性能會(huì )存在差異，有可能導致在工業(yè)生產(chǎn)反應器上不能達到實(shí)驗室反應器的優(yōu)反應結果。

　　研究生物反應器的放大，其目的就是要使大型生物反應器的性能與小型反應器相接近，從而使大型反應器的生產(chǎn)效率與小型反應器相似。目前生物反應器的放大方法主要有經(jīng)驗放大法、 量綱分析法、 時(shí)間常數法和數學(xué)模擬法等。

　　經(jīng)驗放大法

　　經(jīng)驗放大法是建立在小型實(shí)驗或模擬中試試驗實(shí)測數據和操作經(jīng)驗的基礎上的放大方法。它依據對已有生物反應器的操作經(jīng)驗所建立起來(lái)的***些規律則多為定性的，只有***些簡(jiǎn)單的、粗糙的定量概念。由于該法對事物的機理缺少透徹的了解，因而其放大比例較小，且不夠精確。但對于目前還難以進(jìn)行理論解析的領(lǐng)域，還要依靠經(jīng)驗放大法。對生物反應器，到目前為止應用較多的方法也是根據經(jīng)驗和實(shí)用的原則進(jìn)行反應器的放大。

　　以在工業(yè)生物反應器中占有重要地位的通氣式機械攪拌槽反應器為例，影響其操作性能的主要因素是流體的混合、氧的傳遞和剪切力。與此相關(guān)的操作參數則有攪拌速度和單位體積所輸入的功率、通氣速率和氧的傳遞系數、攪拌槳葉端速度等。

　　量綱分析法

　　量綱分析法亦稱(chēng)相似模擬法。它是依據相似性原理，以保持無(wú)量綱特征數相等的原則進(jìn)行放大。該法是根據對過(guò)程的了解，確定影響過(guò)程的因素，用量綱分析方法求得相似特征數，該法根據相似理論第***定律，即若系統互相相似，則同***相似特征數的數值相等的原理，若能保證放大前與放大后的無(wú)量綱數群相同，則有可能保證放大前與放大后的某些特性相同。無(wú)量綱數群不變的含義是使各種作用機制的有關(guān)時(shí)間常數的比值恒定，即保證放大前后的反應過(guò)程機理沒(méi)有發(fā)生改變。

　　量綱分析法已成功用于各種物理過(guò)程的放大，但對有生化反應參與的生物反應器放大則存在***定的困難。這是因為在放大過(guò)程中，要同時(shí)保證放大前后幾何相似、流體力學(xué)相似、傳熱相似和反應相似，這實(shí)際上幾乎是不可能的，保證所有無(wú)量綱數群完全相等也是不現實(shí)的，并且還會(huì )得出極不合理的結果，故難以應用千生物反應器的放大，只有在某些特殊條件下才可能有效。為此，在應用該法時(shí)，需根據已有知識和經(jīng)驗進(jìn)行判斷，以確定在各種控制機制中哪個(gè)更為重要，并同時(shí)兼顧其它條件。

　　數學(xué)模擬法

　　數學(xué)模擬法是根據有關(guān)的原理和必要的實(shí)驗結果，對實(shí)際的過(guò)程用數學(xué)方程的形式加以描述，然后用計算機進(jìn)行模擬研究、設計和放大。該法的數學(xué)模型根據其建立方法的不同，可分為由過(guò)程機理推導而得的機理模型、由經(jīng)驗數據歸納而得的經(jīng)驗模型和介于兩者之間的混合模型。

　　機理模型是從分析過(guò)程的機理出發(fā)而建立起來(lái)的嚴謹的、系統的數學(xué)方程式。建立此模型的基礎是必須對過(guò)程有深刻而透徹的了解。經(jīng)驗模型是***種以小型實(shí)驗、中間試驗或生產(chǎn)裝置上實(shí)測的數據為基礎而建立的數學(xué)模型。

　　混合模型則是通過(guò)理論分析，確定各參數之間的函數關(guān)系，再通過(guò)實(shí)驗數據來(lái)確定該函數關(guān)系式中各參數的數值，這也是把機理模型和經(jīng)驗模型相結合而得到的***種模型。

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