小型和大型生物反应器设计上有什么不同点?小型生物反应器大型生物反应器
项目实验用小型反应器生产用反应器
功率消耗不必考虑需认真对待
反应器内空间因大量的控制、无此影响
检测装置占去一定空间
混合特性可不必考虑需认真对待
换热系统较易解决较难解决
生物反应器是什么生物反应器
生物反应器
名称
名称: 生物反应器
主题词或关键词: DNA 生命科学 细菌 胰岛素
内容
内容
生物反应器听起来有些陌生,基本原理却相当简单 。胃就是人体内部加工食物的一个复杂生物反应器 。食物在胃里经过各种酶的消化,变成我们能吸收的营养成分 。生物工程上的生物反应器是在体外模拟生物体的功能,设计出来用于生产或检测各种化学品的反应装置 。或者说,生物反应器是利用酶或生物体(如微生物)所具有的生物功能,在体外进行生化反应的装置系统,是一种生物功能模拟机,如发酵罐、固定化酶或固定化细胞反应器等 。
在固定化酶广泛应用的基础上,人们发现天然细胞本身就具有多功能的系列化反应系统采用物理或化学方法将细胞固定化,是利用酶或酶系的一条捷径 。一个固定化细胞反应器犹如一台“生命活动功能推动机” 。固定化细胞技术开始于70年代,其实际应用程度已超过固定化酶 。如美国、欧洲、日本均采用固定化菌体柱床工艺大规模生产高果糖浆 。
例如
蚯蚓生物反应器
茹洪江
时尚的环保明星——蚯蚓
垃圾是城市的副产品,城市的规模越大,生产的垃圾就越多 。处理过量的垃圾是各国面临的一个日益严重的社会问题 。中国的这些垃圾大多被填埋处理,不仅浪费了大量资源,而且垃圾得不到完全降解,容易产生二次污染 。
现在,一项新的垃圾生物处理技术在日本、美国等发达国家开始逐渐盛行,这项技术利用了我们非常熟悉的古老生物——蚯蚓 。蚯蚓的消化道是一个天然的有机废弃物处理厂 。通过不断地吞食消化,蚯蚓可以把垃圾变成于人类有益的东西:蚯蚓肠道中能分泌出多种生物活性成分,一些矿物质经过蚯蚓处理后会变成易被植物吸收的养料,蚓粪酸碱度适宜,具有保水、保肥性能,含有植物所需的微量元素,是绿色环保的生物肥料 。在能够形成良性循环的处理垃圾的生态系统中,蚯蚓是当之无愧的主角 。
在发达国家,蚯蚓处理垃圾已经进入了家庭,并成为一种时尚 。随着应用蚯蚓规模的不断扩大,可以自动控制温度和湿度的蚯蚓生物反应器也问世了 。
适宜中国城市生活垃圾处理的蚯蚓
国外的蚯蚓生物反应器对于垃圾分类的要求非常严格,像城市污泥,动物粪便等不同的废弃物要由不同的反应器来处理,这样的蚯蚓生物反应器技术我们不能照搬,因为我们的垃圾还没有实现分类收集,各种物质混杂,蚯蚓对此无能为力 。中国农业大学的孙振军教授把研制适合中国情况的蚯蚓生物反应器作为自己的科研方向 。
蚯蚓生物反应器运行的前提是有大量蚯蚓 。孙振军将经过2000次杂交培育出的日本的赤子爱胜蚓与美国的加州红蚓混群养殖,分代选育,采用自然杂交,饵料诱导的方法,培育出了繁殖率又高、又适合于中国城市生活垃圾的改良型赤子爱胜蚓 。
通过长期摸索,孙教授掌握了蚯蚓的生活习性 。他知道,赤子爱胜蚓在26 ℃左右最活跃,在湿度70%左右时活性最好,酸碱度应偏弱酸 。他通过对各种环境因子的改变来控制蚯蚓的活跃程度,并使蚯蚓在反应器中最大密度地存在——蚯蚓的密度越高,越能提高反应器的效率 。
创造中国蚯蚓反应器的技术路线
蚯蚓为什么能够消化垃圾,国际上说法不一 。有人说蚯蚓利用的是废弃物中的一些营养物质,有人说它采食的是废弃物中的微生物,还有人认为两者兼有 。不同的认识,导致了生物反应器设计上的不同技术路线 。孙教授的实验证明,蚯蚓是以真菌类和细菌类为主要食物的,能够消化废弃物是它们和某些微生物共同作用的结果——微生物把垃圾中的有机废弃物变成腐烂的蚯蚓可以吞食的物质,更重要的是,大量的微生物就包含在这些物质当中,蚯蚓主要通过吞食微生物获取营养 。
这样,孙教授改变了国际上研究反应器只单纯研究蚯蚓的通行做法,把垃圾预处理与蚯蚓生物反应器组合成为一个系统 。他们先对垃圾进行简单处理,把其中的玻璃、塑料、金属和橡胶挑出,剩下的有机物再进行发酵 。这不仅克服了因国内垃圾不分类而不适用蚯蚓处理的难题,而且,通过发酵,垃圾内部可以产生60℃~70℃的高温,进一步调控后,正好可以提供蚯蚓进食的最佳温度,大大提高了反应器的效率 。
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