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生物反应器放大工程计算

共计 30 章节
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01
课程导入与放大问题界定
生物反应器放大的工程本质 · 常见失败模式 · 计算在放大决策中的作用
课程导入放大问题界定
02
反应器类型与放大对象建模
搅拌槽 · 气升式 · 鼓泡塔等典型生物反应器的结构特征
反应器类型放大对象建模
03
流体物性数据获取与工程处理
培养液密度 · 黏度 · 表面张力
流体物性数据获取工程处理
04
搅拌功率计算
牛顿流体与非牛顿流体的功率准数关联式 · 通气条件下的功率下降修正 · 叶轮类型与几何配置对功率的影响
搅拌功率计算牛顿流体
05
气液分散与气泡尺寸估算
气泡破碎与聚并机理 · Sauter平均直径的关联式与影响因… · 通气量
气液分散气泡尺寸估算
06
气含率计算与预测
气含率的经验关联式与半理论模型 · 操作条件与几何参数的敏感性分析 · 用案例数据校核气含率预测的偏差来源
气含率计算预测
07
体积传氧系数kLa的关联与计算
kLa的经验关联式结构 · 参数拟合方法 · 单位体积功率输入与表观气速的联合影响
kLa体积传氧系数
08
氧传递与微生物耗氧平衡
氧传递速率与临界氧浓度的计算 · OUR与OTR的匹配分析 · 放大时供氧能力不足的判别与调整策略
氧传递微生物耗氧平衡
09
混合时间计算与评估
混合时间的经验关联式与示踪实验方法 · 搅拌转速 · 通气量与几何相似对混合时间的影响
混合时间计算评估
10
剪切环境与细胞损伤计算
叶轮尖端速度 · 平均剪切速率与局部剪切应力的估算 · 剪切敏感细胞的耐受阈值
剪切环境细胞损伤计算
11
热量平衡与冷却能力计算
生物反应热生成速率估算 · 夹套与盘管传热系数计算 · 放大后单位体积传热面积下降的定量分析…
热量平衡冷却能力计算
12
几何相似放大准则与量纲分析
几何相似 · 功率输入相似 · kLa相似
几何相似放大准则量纲分析
13
放大准则的冲突与权衡计算
多准则同时满足的不可能性分析 · 以目标函数和约束条件形式化放大方案选… · 用计算表格比较不同准则下的操作参数
放大准则的冲突权衡计算
14
搅拌转速与通气量的放大计算
从kLa相等 · 功率输入相等 · 叶尖速度相等等准则出发
搅拌转速通气量的放大计算
15
计算流体力学在放大中的辅助应用
CFD模拟的基本流程与关键输出 · 搅拌槽流场 · 气液分散与剪切分布的模拟结果解读
计算流体力学放大
16
放大中的停留时间分布与流型分析
停留时间分布的计算与实验测定 · 返混程度对转化率与产物选择性的影响 · 放大后流型变化的工程判断
放大停留时间分布
17
补料分批与流加策略的放大计算
补料速率与混合时间的匹配 · 局部浓度梯度的估算 · 流加放大时营养物分布均匀性的定量评估
补料分批流加策略的放大计…
18
气体供应系统放大计算
空气流量 · 氧分压与尾气氧含量的物料衡算 · 过滤器与管路压降计算
气体供应系统放大…空气流量
19
pH与温度控制回路的放大校核
酸碱加入点混合与局部过冲的估算 · 温度控制响应时间与传热能力的关系 · 控制回路在放大后的稳定性预判
pH温度控制回路的放…
20
泡沫与液位控制的计算考量
泡沫生成速率与消泡剂用量的估算 · 放大后泡沫层高度与有效装液量的关系 · 液位控制对通气与搅拌的耦合影响
泡沫液位控制的计算考…
21
规模放大中的功率与传热综合校核
以目标规模反应器为对象 · 综合计算搅拌功率 · 传氧
规模放大功率
22
缩小模型与放大验证计算
缩小模型的相似性准则选择 · 缩小实验中关键参数的匹配计算 · 放大前后数据对比与偏差分析方法
缩小模型放大验证计算
23
放大计算的不确定性与敏感性分析
关键参数的不确定度传播 · 敏感性分析识别主导变量 · 用蒙特卡洛或情景分析评估放大方案的风…
放大计算的不确定…敏感性分析
24
计算工具与数据管理
Excel/Python计算模板的搭… · 关联式库与物性数据库的组织 · 计算过程的可追溯性与版本管理
计算工具数据管理
25
案例一
大肠杆菌高密度发酵放大计算 · OUR · 补料与传热计算
案例一大肠杆菌高密度发…
26
案例二
酵母发酵放大中的混合与传质计算 · 通气与搅拌的协同调整计算
案例二酵母发酵放大
27
案例三
哺乳动物细胞培养反应器放大计算 · 气泡损伤与Pluronic添加的定量… · 传热与pH控制校核
案例三哺乳动物细胞培养…
28
案例四
气升式反应器放大计算 · 循环液速与kLa计算 · 与搅拌槽放大准则的对比与选择依据
案例四气升式反应器放大…
29
放大方案的经济性与能耗计算
搅拌功率与通气能耗的放大估算 · 公用工程消耗与操作成本比较 · 不同放大准则下的能耗差异分析
放大方案的经济性能耗计算
30
课程综合实战
给定目标产物与规模 · 完成从物性数据 · 关联式选择
课程综合实战给定目标产物