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1、实验室见习报告实习地点：南京林业大学生物科技大楼 实习单位：生物工程实验室 实习方式：参观见习 实验室见习报告 通过在生物科技大楼生物工程实验室的见习，在朱均均老师和连之娜老师的详细讲解下，课后阅读相关文献及网络资料，我对以下生物工程实验室的几种设备的用途，原理，优缺点及各个工艺段的内容等，有了一定的了解。 一、发酵工艺及设备 机械搅拌式生物反应器是发酵工厂最常用的生物反应器之一。它是利用机械搅拌器的作用，使空气和醪液充分混合，促使氧在醪液中溶解，以保证供给微生物生长繁殖，发酵和代谢所需的氧气。其主要由罐体、搅拌器、挡板、轴封、空气分布器、传动装置、冷却管、消泡器、人孔、视镜等部分组成。 10
2、0L间歇式全自动发酵装置：种母罐10L，接种量常为510%。在灭菌时若直接加热，要考虑产生冷凝水的量，若采用间接加热，则不需要预留产生冷凝水的量。510L连续式全自动发酵系统：五罐包括一个原料储罐、三个连续式发酵罐和一个产品储罐。装液量在60%80%间。发酵罐由高到低安装，采用溢流方式装液。 间歇式反应生物器的基本特征是反应物料一次性加入和取出，反应器内物系的组成仅随时间而变化。在该类反应器内进行的反应过程是非稳态过程。间歇式生物反应器在生物反应器中占有重要地位，适合于多品种、小批量、反应速率较小的反应过程。连续式生物反应器中的反应大多属于稳态过程，反应器内任何部位的物系组成均不随时间的而变化
3、。连续式生物反应器提高了生产效率，而且，对于伴有细胞增殖与代谢的生物催化反应来说，可以克服在间歇式生物反应器中由于营养基质耗尽或有害代谢产物积累所造成的反应只能在有限时间内进行的缺点。但对连续式生物反应器的操作及质量控制有更高的要求。 固体发酵装置主要适用于发酵原料为固态的反应，例如秸秆等木质纤维。且装置采用横躺式。 气升式生物反应器是应用较广泛的一类无机械搅拌的生物反应器。它是在鼓泡塔反应器的基础上发展起来的，它是利用空气的喷射功能和流体重度差造成反应液循环流动，来实现液体的搅拌、混合和氧传递。适用于由于会产生菌丝体不适于机械搅拌的微生物。其高径比往往大于机械搅拌式生物反应器，这样有利于氧的
4、溶解及物质、能量之间的传递。气升式生物反应器的结构较简单，易于清洗、维修，不易染菌，能耗低，溶氧效率高，目前内循环气升式生物反应器已广泛应用于生物工程领域的好氧方面，如动植物细胞的培养、单细胞蛋白的培养、某些微生物细胞的培养及污水处理等。 二、现代生物膜分离系统 膜分离是利用一张特殊制造的、具有选择透过性能的薄膜，在外力推动下对混合物进行分离的一种分离新方法。膜分离技术具有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征。目前已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域。膜分离装置主要包括膜分离器、泵、过滤器、阀、仪表及管路等。而工业上常用的膜
5、组件形式主要有板框式、圆管式、螺旋卷式和中空纤维式四种类型。 超滤是一种筛分过程。溶液在静压力的作用下，通过超滤膜，在常压常温下收集透过液，溶液中一个或几个组分在截留中富集，高浓度的溶液留在膜的高压端。超滤膜的孔径在0.0010.02m之间。膜表面的化学性质也是影响超滤分离的重要因素。超滤过程中溶质的截留主要有：膜表面的机械截留、在膜孔中停留而被除去、在膜表面及膜孔内的吸附。平板式膜组件的基本构造是膜，原液流道和透过液流道，彼此相互交替重叠压紧。该装置结构紧凑。处理量的增大可以通过改变膜的层数来调整。由于组装简单、比较牢固，对于压力变动或现场作业的可靠性较大。该膜组件的优点是原液流道的截面积较
6、大，压力损失较小，原液的流速较大。因此对处理对象的适应面较广，并且对预处理的要求较低。但该组件对膜的机械强度的要求比较高。装置越大，对各零件的加工精度要求越高。 纳滤是介于反渗透与超滤之间的一种压力驱动型膜分离技术。它能从溶液中分离出相对分子质量为30010000的物质。纳滤膜对水中相对分子质量为数百的有机小分子成分具有分离性能且对无机盐有一定的截留作用。纳滤膜多为荷电膜。该膜的行为与其荷电性能，以及溶质荷电状态和相互作用都有关系。在螺旋卷式膜组件中，供给水及浓缩液沿着与中心管平行的方向在网眼间隔层中流动，浓缩后由压力容器的另一端引出。产品水则沿着螺旋方向在两层膜间的膜袋内的多孔支撑材料中流动
7、，最后流入中心产品水收集管而被导出。 中空纤维膜组件的工作模式分为超滤、再循环、逆洗。超滤时料液从膜组件底部进入，流进中空纤维，可透过物通过膜流入组件的低压一侧，在透过液上出口管流出。中空纤维式膜设备的特点是：据有在高压下不产生形变的强度，纤维直径较细。中空纤维式装置的主要优点是：单位体积内有效膜表面积的比率高，不需要支撑材料，浓差极化现象不明显。其主要缺点是：中空纤维的制作技术复杂，管板制作也较困难，同时不能处理含悬浮固体的原水。 反渗透是由于加在溶液上的压力超过了渗透压，溶液中的溶剂向纯溶剂方向流动的过程。反渗透膜的选择通透性与组分在膜中的溶解、吸附和扩散相关。反渗透时水透过膜的机理有各种
8、不同的解释，如吸附毛细孔流理论和溶解扩散理论。对于反渗透进水，除了需预先对原水进行粒状滤料过滤外，还有必要使用精密过滤器，以除去水中微量的悬浮杂质。膜的清洗主要分为物理和化学方法。物理方法主要是反冲洗。化学清洗所采用的药剂可分为氧化剂、还原剂、螯合剂、酸、碱、酶及表面活性剂等。 三、现代生物精制系统 FPLC全称为快速蛋白液相色谱，其原理与高效液相色谱理论类似，是由经典的液体柱层析引入气相色谱理论，并且对相体进行了改革，配用高压输液泵，采用高灵敏检测器、梯度洗脱装置、自动收集装置和微机等发展起来的现代液相色谱。 FPLC是专门用来分离蛋白质、多肽及多核苷酸的系统，是HPLC近年来的一项重要革新
9、，它不但保持了HPLC的快速、高分辨率等特性，而且还具有柱容量大、回收效率高及不易使生物大分子失活等特性。因此在近年来在分离蛋白质、多肽及寡核苷酸等方面得到了广泛应用。 真空冷冻干燥就是把含有大量水分物质，预先进行降温冻结成固体，然后在真空的条件下使固态水直接升华出来，而物质本身剩留在冻结的冰架中，因此它干燥后体积不变，疏松多孔。冷冻干燥的条件通常在0.51Torr的真空干燥箱中升华蒸发。冷冻干燥的优点：在低温下进行，对许多热敏性的物质特别适用，如蛋白质、微生物之类不会发生变性或失去生物活性；物质中的一些挥发性成分损失很小；微生物的生长和酶的作用无法进行，能保持原有形状；干燥后体积几乎不变，不
10、会发生浓缩现象；易氧化的物质的到了保护；能排除95%99%以上的水分，干燥后能长期保存。因此，冷冻干燥目前在生物制品、医药工业、食品工业、科研和其他部门得到广泛的应用。 喷雾干燥是利用喷雾器将悬浮液和粘滞的液体喷成雾状，形成具有较大表面积的分散微粒同热空气发生强烈的热交换，迅速排除本身的水分，在短时间内获得干燥。 减压蒸发是在减压或真空条件下进行的蒸发过程。该蒸发系统适用于热敏性溶液和不耐高温的溶液，蒸发器的热损失减少，沸点降低，加大了传热温度差，使传热推动力增加，可利用二次蒸汽作为加热热源。但由于需需增设抽真空装置以保持蒸发室的真空度，需要消耗额外的能量，溶液沸点降低，其黏度随之增大，使得对
11、流系数减小，从而使总传热系数减小。 四、生物检测系统与装置 高效液相色谱以液体为流动相，采用高压输液系统，将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱，在柱内各成分被分离后，进入检测器进行检测，从而实现对试样的分析。高效液相色谱具有高压、高效、高灵敏度、应用范围广、分析速度快，载液流速快等特点。高效液相色谱仪可分为进样器、流动相、高压输液泵、色谱柱、检测器、馏分收集器以及数据获取与处理系统等部分。 作为一名生物工程专业学生，通过实验室的真切感受，了解到每一套系统中都有多种设备，每一种设备的特点和使用范围都有所不同，各有优缺点，所以在选择设备时应当根据生产需要有所权衡和侧重。将理论运用于实践
