生物柴油的研究与应用（精选10篇）
1.生物柴油的研究与应用 篇一
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生物柴油项目可行性研究报告
生物柴油(Biodiesel)是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。生物柴油是生物质能的一种，它是生物质利用热裂解等技术得到的一种长链脂肪酸的单烷基酯。生物柴油是含氧量极高的复杂有机成分的混合物，这些混合物主要是一些分子量大的有机物，几乎包括所有种类的含氧有机物，如：醚、醛、酮、酚、有机酸、醇等。复合型生物柴油是以废弃的动植物油、废机油及炼油厂的副产品为原料，再加入催化剂，经专用设备和特殊工艺合成。
生物柴油是指由动植物油脂（脂肪酸甘油三酯）与醇（甲醇或乙醇）经酯交换反应得到的脂肪酸单烷基酯，最典型的是脂肪酸甲酯。与传统的石化能源相比，其硫及芳烃含量低、闪点高、十六烷值高、具有良好的润滑性，可部分添加到石化柴油中。
欧盟生物柴油80%的原料为双低菜籽油（低硫甙、低芥酸），美国、巴西主要是大豆，我国主要是以木本油料、废弃油脂和微藻油脂为原料。目前，国家已在四川、贵州、海南启动小油桐生物柴油产业化示范项目，在内蒙古支持了微藻固碳生物能源示范项目。
近年来，受原油价格、环保压力的影响，生物柴油产业受到广泛重视。2011年世界生物柴油总产量约2050万吨，其中欧盟占51%，南美地区（巴西为主）占24%，亚洲13%，中北美为11%，其他地区报告用途：发改委立项、政府申请资金、政府申请土地、银行贷款、境内外融资等 北京智博睿信息咨询有限公司
1%。
生物柴油是清洁的可再生能源，它以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料林木果实、工程微藻等油料水生植物以及动物油脂、废餐饮油等为原料制成的液体燃料，是优质的石油柴油代用品。生物柴油是典型“绿色能源”，大力发展生物柴油对经济可持续发展，推进能源替代，减轻环境压力，控制城市大气污染具有重要的战略意义。
综观国际上的发达国家如美国、德国、日本；到次发达的南非、巴西、韩国；再到发展中的印度、泰国等，均在发展石油替代产业的国际政策制度、技术完善、装置建设和车辆制造等方面提供了良好的借鉴，为我国走中国特色石油替代之路铺平了道路。特别是巴西经验更具实际意义。
生物柴油在中国是一个新兴的行业，表现出新兴行业在产业化初期所共有的许多市场特征。许多企业被绿色能源和支农产业双重“概念”凸现的商机所吸引，纷纷进入该行业，有人以“雨后春笋”形容生物柴油目前的状态。截止2007年，中国有大小生物柴油生产厂2000多家，而且，各地相同项目的立项、审批还在继续。还有更大的威胁来自于国外。一些外国公司资金实力雄厚，生产技术成熟，产业化程度高，可以借规模经济效应获取成本优势，抢占原料基地和市场份额的综合能力更强
从未来的发展看，生物柴油的购买商主要有石油的炼油厂、发电报告用途：发改委立项、政府申请资金、政府申请土地、银行贷款、境内外融资等 北京智博睿信息咨询有限公司
厂、轮船航运公司以及流通领域的中间商。生物柴油的需求量在不断增加，预计到2010年，中国生物柴油的需求量将达到2000万吨/年，按国家再生能源中长期规划，那时的产能是20万吨/年。需求与产量的反差，将会是形成产品供不应求的局面。当人们更多地了解生物柴油优良的性能，接受的程度会更大，市场需求也会不断提高。强大的市场需求与有限的生产能力，使购买者的议价能力降低。同时，也对生物柴油生产企业提出了更高的要求，应加大对技术创新的投入，不断提高油品的质量，以保持生物柴油良好的品质形象。
另：提供国家发改委甲、乙、丙级资质
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可行性研究报告大纲（具体可根据客户要求进行调整）第一章研究概述 第一节研究背景与目标 第二节研究的内容 第三节研究方法 第四节数据来源 第五节研究结论
一、市场规模
二、竞争态势
三、行业投资的热点
报告用途：发改委立项、政府申请资金、政府申请土地、银行贷款、境内外融资等 北京智博睿信息咨询有限公司
四、行业项目投资的经济性 第二章生物柴油项目总论 第一节生物柴油项目背景
一、生物柴油项目名称
二、生物柴油项目承办单位
三、生物柴油项目主管部门
四、生物柴油项目拟建地区、地点
五、承担可行性研究工作的单位和法人代表
六、研究工作依据
七、研究工作概况 第二节可行性研究结论
一、市场预测和项目规模
二、原材料、燃料和动力供应
三、选址
四、生物柴油项目工程技术方案
五、环境保护
六、工厂组织及劳动定员
七、生物柴油项目建设进度
八、投资估算和资金筹措
九、生物柴油项目财务和经济评论
十、生物柴油项目综合评价结论
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第三节主要技术经济指标表 第四节存在问题及建议
第三章生物柴油项目投资环境分析 第一节社会宏观环境分析 第二节生物柴油项目相关政策分析
一、国家政策
二、生物柴油项目行业准入政策
三、生物柴油项目行业技术政策 第三节地方政策
第四章生物柴油项目背景和发展概况 第一节生物柴油项目提出的背景
一、国家及生物柴油项目行业发展规划
二、生物柴油项目发起人和发起缘由 第二节生物柴油项目发展概况
一、已进行的调查研究生物柴油项目及其成果
二、试验试制工作情况
三、厂址初勘和初步测量工作情况
四、生物柴油项目建议书的编制、提出及审批过程 第三节生物柴油项目建设的必要性
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一、现状与差距
二、发展趋势
三、生物柴油项目建设的必要性
四、生物柴油项目建设的可行性 第四节投资的必要性
第五章生物柴油项目行业竞争格局分析 第一节国内生产企业现状
一、重点企业信息
二、企业地理分布
三、企业规模经济效应
四、企业从业人数
第二节重点区域企业特点分析
一、华北区域
二、东北区域
三、西北区域
四、华东区域
五、华南区域
六、西南区域
七、华中区域
第三节企业竞争策略分析
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一、产品竞争策略
二、价格竞争策略
三、渠道竞争策略
四、销售竞争策略
五、服务竞争策略
六、品牌竞争策略
第六章生物柴油项目行业财务指标分析参考 第一节生物柴油项目行业产销状况分析 第二节生物柴油项目行业资产负债状况分析 第三节生物柴油项目行业资产运营状况分析 第四节生物柴油项目行业获利能力分析 第五节生物柴油项目行业成本费用分析
第七章生物柴油项目行业市场分析与建设规模 第一节市场调查
一、拟建生物柴油项目产出物用途调查
二、产品现有生产能力调查
三、产品产量及销售量调查
四、替代产品调查
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五、产品价格调查
六、国外市场调查
第二节生物柴油项目行业市场预测
一、国内市场需求预测
二、产品出口或进口替代分析
三、价格预测
第三节生物柴油项目行业市场推销战略
一、推销方式
二、推销措施
三、促销价格制度
四、产品销售费用预测
第四节生物柴油项目产品方案和建设规模
一、产品方案
二、建设规模
第五节生物柴油项目产品销售收入预测
第八章生物柴油项目建设条件与选址方案 第一节资源和原材料
一、资源评述
二、原材料及主要辅助材料供应
三、需要作生产试验的原料
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第二节建设地区的选择
一、自然条件
二、基础设施
三、社会经济条件
四、其它应考虑的因素 第三节厂址选择
一、厂址多方案比较
二、厂址推荐方案
第九章生物柴油项目应用技术方案 第一节生物柴油项目组成 第二节生产技术方案
一、产品标准
二、生产方法
三、技术参数和工艺流程
四、主要工艺设备选择
五、主要原材料、燃料、动力消耗指标
六、主要生产车间布置方案 第三节总平面布置和运输
一、总平面布置原则
二、厂内外运输方案
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三、仓储方案
四、占地面积及分析 第四节土建工程
一、主要建、构筑物的建筑特征与结构设计
二、特殊基础工程的设计
三、建筑材料
四、土建工程造价估算 第五节其他工程
一、给排水工程
二、动力及公用工程
三、地震设防
四、生活福利设施
第十章生物柴油项目环境保护与劳动安全 第一节建设地区的环境现状
一、生物柴油项目的地理位置
二、地形、地貌、土壤、地质、水文、气象
三、矿藏、森林、草原、水产和野生动物、植物、农作物
四、自然保护区、风景游览区、名胜古迹、以及重要政治文化设施
五、现有工矿企业分布情况
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六、生活居住区分布情况和人口密度、健康状况、地方病等情况
七、大气、地下水、地面水的环境质量状况
八、交通运输情况
九、其他社会经济活动污染、破坏现状资料
十、环保、消防、职业安全卫生和节能 第二节生物柴油项目主要污染源和污染物
一、主要污染源
二、主要污染物
第三节生物柴油项目拟采用的环境保护标准 第四节治理环境的方案
一、生物柴油项目对周围地区的地质、水文、气象可能产生的影响
二、生物柴油项目对周围地区自然资源可能产生的影响
三、生物柴油项目对周围自然保护区、风景游览区等可能产生的影响
四、各种污染物最终排放的治理措施和综合利用方案
五、绿化措施，包括防护地带的防护林和建设区域的绿化 第五节环境监测制度的建议 第六节环境保护投资估算 第七节环境影响评论结论 第八节劳动保护与安全卫生
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一、生产过程中职业危害因素的分析
二、职业安全卫生主要设施
三、劳动安全与职业卫生机构
四、消防措施和设施方案建议
第十一章企业组织和劳动定员 第一节企业组织
一、企业组织形式
二、企业工作制度 第二节劳动定员和人员培训
一、劳动定员
二、年总工资和职工年平均工资估算
三、人员培训及费用估算
第十二章生物柴油项目实施进度安排 第一节生物柴油项目实施的各阶段
一、建立生物柴油项目实施管理机构
二、资金筹集安排
三、技术获得与转让
四、勘察设计和设备订货
五、施工准备
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六、施工和生产准备
七、竣工验收
第二节生物柴油项目实施进度表
一、横道图
二、网络图
第三节生物柴油项目实施费用
一、建设单位管理费
二、生产筹备费
三、生产职工培训费
四、办公和生活家具购置费
五、勘察设计费
六、其它应支付的费用
第十三章投资估算与资金筹措 第一节生物柴油项目总投资估算
一、固定资产投资总额
二、流动资金估算 第二节资金筹措
一、资金来源
二、生物柴油项目筹资方案 第三节投资使用计划
一、投资使用计划
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二、借款偿还计划
第十四章财务与敏感性分析 第一节生产成本和销售收入估算
一、生产总成本估算
二、单位成本
三、销售收入估算 第二节财务评价 第三节国民经济评价 第四节不确定性分析
第五节社会效益和社会影响分析
一、生物柴油项目对国家政治和社会稳定的影响
二、生物柴油项目与当地科技、文化发展水平的相互适应性
三、生物柴油项目与当地基础设施发展水平的相互适应性
四、生物柴油项目与当地居民的宗教、民族习惯的相互适应性
五、生物柴油项目对合理利用自然资源的影响
六、生物柴油项目的国防效益或影响
七、对保护环境和生态平衡的影响
第十五章生物柴油项目不确定性及风险分析 第一节建设和开发风险
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第二节市场和运营风险 第三节金融风险 第四节政治风险 第五节法律风险 第六节环境风险 第七节技术风险
第十六章生物柴油项目行业发展趋势分析
第一节我国生物柴油项目行业发展的主要问题及对策研究
一、我国生物柴油项目行业发展的主要问题
二、促进生物柴油项目行业发展的对策 第二节我国生物柴油项目行业发展趋势分析 第三节生物柴油项目行业投资机会及发展战略分析
一、生物柴油项目行业投资机会分析
二、生物柴油项目行业总体发展战略分析 第四节我国生物柴油项目行业投资风险
一、政策风险
二、环境因素
三、市场风险
四、生物柴油项目行业投资风险的规避及对策
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第十七章生物柴油项目可行性研究结论与建议 第一节结论与建议
一、对推荐的拟建方案的结论性意见
二、对主要的对比方案进行说明
三、对可行性研究中尚未解决的主要问题提出解决办法和建议
四、对应修改的主要问题进行说明，提出修改意见
五、对不可行的项目，提出不可行的主要问题及处理意见
六、可行性研究中主要争议问题的结论
第二节我国生物柴油项目行业未来发展及投资可行性结论及建议
第十八章财务报表 第一节资产负债表 第二节投资受益分析表 第三节损益表
第十九章生物柴油项目投资可行性报告附件
1、生物柴油项目位置图
2、主要工艺技术流程图
3、主办单位近5年的财务报表
4、生物柴油项目所需成果转让协议及成果鉴定
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5、生物柴油项目总平面布置图
6、主要土建工程的平面图
7、主要技术经济指标摘要表
8、生物柴油项目投资概算表
9、经济评价类基本报表与辅助报表
10、现金流量表
11、现金流量表
12、损益表
13、资金来源与运用表
14、资产负债表
15、财务外汇平衡表
16、固定资产投资估算表
17、流动资金估算表
18、投资计划与资金筹措表
19、单位产品生产成本估算表 20、固定资产折旧费估算表
21、总成本费用估算表
22、产品销售（营业）收入和销售税金及附加估算表
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2.生物柴油的研究与应用 篇二
我国是目前经济发展最为迅速的国家,能源发展战略始终在经济发展中占有重要的地位。其中,石油是国家能源的基础,经济的命脉。2002年以来,我国已跃居全球第二大石油消费国。据预测,到2020年我国石油年消费量将达5亿t,而国内原油产量到2020年仅为2亿t,届时我国石油对外依存度将达60%以上。汽车是能源消耗的主要产品,2007年,我国的汽车产量达888.24万辆,汽车的保有量达4300余万辆,且每年还以20%以上的幅度增长。汽车不仅消耗掉大量的能源,同时汽车排放的尾气也严重污染着我们的环境。因此,寻找节能环保的替代能源成了当今亟待解决的重大课题。
生物柴油(biodiesel)是一种近年来备受关注的矿物柴油替代品,是与小分子醇类进行酯交换反应得到的脂肪酸酯混合物。发展生物柴油作为替代燃料主要有两方面的意义。一是增强我国能源安全战略,二是生物柴油对环境具有更好的亲和力。生物柴油不含硫,其碳循环是动态的,每两年即可完成“CO2+光合作用—生物质—生物柴油—CO2+光合作用……”的闭合循环链。因此,对于保护自然环境,维持生态平衡而言,生物柴油是一种可再生的绿色环保型新能源[1]。
笔者主要研究柴油机燃用生物柴油时对发动机动力性、经济性和排放性的影响,设计相应的试验,结合生物柴油的质量指标和发动机的结构分析,为发动机最终燃用柴油-生物柴油混合液的研究做准备。
1 生物柴油与矿物柴油质量指标对比
生物柴油技术标准和产品质量标准的研究和制定始于20世纪90年代。由于原材料不同,生产工艺不一致,目前国际上尚无统一的生物柴油生产标准。表1为生物柴油的主要理化特性与矿物柴油对比[2,3]。通过数据可以看出:
a.生物柴油密度相对矿物柴油密度和粘度都大些。发动机喷油时,喷油量较多,燃烧不全,燃油消耗量增加。
b.生物柴油闪点高,不属于危险品,因此,在运输、储存、使用等方面都具有很大的优势。
c.生物柴油十六烷值高于矿物柴油[4]。十六烷值是衡量燃料在压燃式发动机中发火性能好坏的重要指标。十六烷值高,其自燃温度低,滞燃期短,燃烧噪声低且有利于发动机的冷起动,适合于高速柴油机使用。矿物柴油的十六烷值最小为49,生物柴油的最小为56,比矿物柴油的高14%。所以与矿物柴油相比,生物柴油更适合在压燃发动机上应用。
d.生物柴油的热值较矿物柴油稍低,然而,决定发动机功率和扭矩大小的是混合气热值而不是燃料热值,生物柴油的混合气热值基本上与石化柴油持平。
e.生物柴油中由于硫的含量很低,因此,燃烧产生的废气中硫化物含量很低。
f.氧不能燃烧但能助燃,使燃烧状况得到改善,降低CO,HC和碳烟排放,同时由于氧浓度和缸内温度的提高可能会造成NOx增多。
g.生物柴油的生物分解性高,有利于环境保护。
2 生物柴油在柴油机上应用的试验设计
2.1 试验目的
为了研究柴油机燃用生物柴油和不同掺混比的生物柴油-柴油混合液时的动力性、经济性和排放性(烟度,NOx,HC,CO等)的变化趋势,设计此试验。通过试验装置,得到试验数据,为生物柴油-柴油混合液在现有柴油发动机上的应用,提供可靠的试验数据,以及为纯生物柴油发动机的优化控制提供可靠的试验数据。
2.2 试验设计
试验用油包括生物柴油(本课题自己生产的生物柴油,其中生物柴油的原料主要有餐饮废油和野生油料植物两种)和0#柴油。
试验设备有四缸增压直喷发动机、测功机、空气流量计、空气温度传感器、水温油温传感器、油耗仪、排温表、烟度计、五气分析仪等设备。
试验装置示意图见图1。
2.3 试验方法
试验开始时,保证试验场所的大气温度和压力达到规定值。首先让发动机怠速运行,使发动机水温和油温升到规定值。测试时发动机的转速分别选择怠速、中速和高速三种转速下运行。在每一种转速下,分别调整发动机负荷率达到30%,60%和100%。在每种工况下,测量发动机的油耗、尾气排放以及排气温度。同时,在每种工况下,调整喷油提前角,找到发动机动力性、经济性和排放性最佳时的喷油提前角,为以后发动机燃用生物柴油的优化控制提供可靠的试验数据。
在每次更换不同掺混比混合液后,测量各参数前,都应让发动机先怠速运转15 min,以便燃完燃油管路和喷油系统中残留的上一掺混比混合液。试验过程中,燃油的切换通过自制的试验仪器完成,发动机不需停机,保证每次测量的试验环境相同,同时提高试验效率。
3 对柴油机性能影响的理论分析
3.1 柴油机动力性和经济性影响因素分析
生物柴油的含氧量约为10%,可使燃料燃烧充分,从而提高发动机的功率和扭矩。发动机燃油泵泵油时以燃油体积为基础,由于生物柴油的密度较矿物柴油大,因此供油量相对较高,这样就导致燃油消耗量增加。正因如此,发动机的动力性也得到了提高[5]。
3.2 柴油机排放性影响分析[6,7]
3.2.1 碳烟排放分析
发动机在燃烧过程中,由于混合气不均匀,会出现局部过浓现象,在燃烧过程中过浓的混合气因高温缺氧将生成碳烟。影响生物柴油碳烟排放的因素主要有:
a.生物柴油的含氧量。生物柴油是含氧燃料(含氧量达10%左右),氧原子在燃料燃烧过程中起到了助燃作用,特别是在喷雾核心等燃料浓度高的区域,在燃烧过程中可以自给氧,使燃料能够比较完全地燃烧,克服了普通柴油燃烧过程中因缺氧而形成大量碳烟的情况,降低了碳烟排放。
b.生物柴油中含芳香烃物质的量。芳香烃物质在高温下缺氧脱氢生成碳烟,使碳烟增加。
c.生物柴油中不饱和脂肪酸的量。不饱和脂肪酸蒸发温度低,燃烧室内蒸发速度快,混合均匀,燃烧彻底,碳烟排放降低。
因此,生物柴油碳烟排放受多方面因素的综合影响。
3.2.2 HC排放分析
生物柴油的十六烷值较高,滞燃期短,燃烧充分,不利于HC的生成。同时,由于生物柴油具有一定的含氧量,生成的HC也有条件进一步氧化。因此燃用生物柴油后,HC的排放应该降低。
3.2.3 CO排放分析
燃用生物柴油时,由于在喷束的边缘会产生易挥发的成分,在高温下的双键热裂解会促进燃烧,因而能使滞燃期缩短。但是,在喷束核心发生的聚合反应会使喷束核心收缩,并导致喷束的贯穿率减小,影响雾化过程,造成局部混合气过浓,导致CO排放较高。同时,生物柴油的自含氧又可以降低CO排放。
3.2.4 NOx排放分析
混合气燃烧时的温度、氧的浓度和反应时间是决定NOx生成的主要因素。生物柴油与矿物柴油相比,具有一定的含氧量,燃烧充分,燃烧温度升高,对NOx的生成起到促进作用。同时,生物柴油的滞燃期短,着火时刻提前,为NOx的生成提供了足够的时间。因此,燃用生物柴油后,排气中NOx的含量应该相应地增加。
3.3 排气温度分析
生物柴油的十六烷值要比柴油的高,滞燃期短。滞燃期缩短意味着着火落后期内积存的燃料较少,因而会降低排气温度。但是,生物柴油中有些组分的沸点通常要比柴油的高,这些沸点较高的组分在主燃期不会完全蒸发,并会在后燃阶段继续燃烧,这必然会导致排气温度较高;另外生物柴油是含氧燃料,氧促进燃烧,使燃烧更完全,增加缸内温度,从而使排气温度有所增加。因此,排气温度由以上因素综合决定。
4 结论
笔者对生物柴油的质量指标进行了详细的介绍,为研究柴油机燃用生物柴油、柴油和不同掺混比的生物柴油-柴油混合液的动力性、经济性和排放性的变化,设计试验装置及试验操作流程。结合生物柴油的质量指标和发动机的结构分析原因,为发动机最终燃用柴油-生物柴油混合液的研究做准备。通过理论分析得出以下结论:发动机燃用生物柴油后动力性提高,燃油消耗量将增加,尾气排放中,HC含量降低,NOx排放升高,其他有害物质要视生物柴油的组分综合决定。
参考文献
[1]胡志远,谭丕强,等.不同原料制备生物柴油生命周期能耗和排放评价[J].农业工程学报,2006,(11):141-145.
[2]吴谋成.生物柴油[M].北京:化学工业出版社,2008.
[3]宋建桐.生物柴油在柴油机上的应用研究[D].西安:长安大学,2006.
[4]陈瑞文,罗钰.生物柴油及其调和油理化性能的测定[J].化学与生物工程,2007,(24):74-76.
[5]陆小明,葛蕴珊.生物柴油应用试验研究[J].汽车技术,2006,(12):31-33.
[6]景晓军.生物柴油对柴油机性能及排放物影响的实验研究[D].长春:吉林大学,2005.
3.生物柴油的研究与应用 篇三
Wilmar公司经理托马斯·多尼称，将扩建工厂，以提高国内与出口市场的销售量。“我们也希望商品价格起伏不太高，最好能稳定。”今年Wilmar公司将持续扩展业务，包括提高坤甸工厂生产能力。多尼希望扩建工厂将于今年落成。可惜，Wilmar公司仍不愿谈及该扩建投资价值。Wilmar公司经理基纳娃蒂说：“工厂仍在兴建，所以我们不能提供详情数字。”
日前该公司有两家工厂，分别位于芝卡朗及坤甸，各家工厂的生产效能大约80%-90%。去年，芝卡朗炼油厂的产量达到6.81万t、分馏2.48万t、氢化3.13万t以及纹理和包装2.47万t。而去年在坤甸炼油厂的产量达22.99万t、分馏21.67万t和油棕仁碎粒13.82万t。扩建工厂后，希望年产量上升到60万t。
Wilmar公司记录，今年首季度该公司收入达1.01兆盾，比去年同期2 890亿盾增长251%。今年首季度Wilmar公司最大的销售来自于国内市场。而且公司也向属下子公司销售。“销售提升，也是由于粗棕油和油棕仁油在国际市场销售量上升。”现时Wilmar公司向中国、欧洲和数个亚洲国家出口生物柴油。
去年Wilmar公司也记录到辉煌的业绩。根据2013年Wilmar公司财务报告显示，该公司的销售达2.53兆盾，比前年同期的1.12兆盾增长125.3%。“去年收入提高是来自粗棕油的销售，因为我们不仅向加工公司，而且也向隶属的公司扩展市场。”基纳娃蒂说。当时，Wilmar公司向旗下的Sari Agrotama Persada公司销售额高达8 123.4亿盾。
（摘自印度尼西亚《商报》，2014-06-09）
4.生物柴油简介 篇四
一、生物柴油定义
指以油料作物如大豆、油菜、棉、棕榈、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。又名脂肪酸甲酯生物柴油是典型“绿色能源”，降解速率是普通柴油的2倍，对土壤和水的污染较少。目前，大多数生物柴油是由大豆油、甲醇和一种碱性催化剂(胆碱酯酶)生产而成的。
二、优缺点
1、优点
(1)具有优良的环保特性：二氧化硫、硫化物、有毒有机物、颗粒物、二氧化碳、和一氧化碳的排放量显著降低。
(2)低温启动性能良好。
(3)润滑性能比柴油好，可以降低发动机供油系统和缸套的摩擦损失。
(4)具有良好的安全性能：闪点高于石化柴油，它不属于危险燃料。
(5)具有优良的燃烧性能。
(6)具有可再生性。
(7)具有经济性。
(8)可调和性：可按一定的比例与石化柴油配合使用，可降低油耗。
(9)可降解性：具有良好的生物降解性，在环境中容易被微生物分解利用。
2、缺点：
（1）在国家政策影响下，提炼生物柴油的原料只能用油料作物或者地沟油，而地沟油的收集是一个难题。据统计，生物柴油制备成本的75%是原料成本，成本较高。
（2）含水率较高，最大可达30%-45%。水分有利于降低油的黏度、提高稳定性，但降低了油的热值。
（3）生物柴油具有较高的溶解性，作燃料时易于溶胀发动机的橡塑部分，需要定期更换。
（4）生物柴油作汽车燃料时氮氧化合物的排放量比石油柴油略有增加。
（5）原料对生物柴油的性质有很大影响，需要加入相应的添加剂来解决。
（6）比普通柴油粘度高，因此在低温下会降低可用性。
（7）生物柴油的蕴含能量比石油基的柴油燃料低11%，最大马力输出大约会减少5～7%。但这个差距并不大。
三、生物柴油的应用
目前全世界生物柴油总产量超过2000万吨，其中欧盟占51%，南美地区（巴西为主）占24%，亚洲13%，中北美为11%，其他地区1%。全球范围内已建和在建的生物柴油装置年产能接近4000万吨。
美国：美国是最早研究生物柴油的国家，总生产能力约150万吨/年。生产原料主要是大豆、玉米、动物脂肪。
日本：生物柴油年产量可达50万吨。生产原料主要是回收的废食用油。
欧盟：德国生物柴油产量达250万吨/年；奥地利年生产能力为55万吨/年；意大利年生产能力达750万吨；法国目前年生产能力超过400万吨。欧盟生产原料主要是油菜籽和动物脂肪。
马来西亚：原料主要为棕榈油。
印度：原料主要为桐油树。
台湾：原料主要为蓖麻籽、麻风树果实
巴西：年产量约500万吨，主要原料为大豆、棉籽、葵花子、油菜籽、蓖麻籽和棕榈。
中国：大豆、地沟油、棉籽、小桐籽、油菜籽等。
四、中国生物柴油的应用
目前中国柴油产量约为1.8亿吨，按照《生物柴油B5》标准，大约需要900万吨生物柴油，然而2012年中国生物产油产能仅为300万吨/年左右，实际产量才100万吨/年左右。生产企业以民营企业为主，鼎盛时间达到1000家左右，然而2008年金融危机后，仅剩余100家左右，其中以中小甚至小微民营企业为主且产能基本在1－10万吨/年左右。中石化、中石油、中海油也均有生产。中海油拥有全国最大的生物柴油生产基地，年产能可达27万吨。
主要生产厂家为海南正和生物能源公司、福建龙岩卓越新能源开发有限公司、无锡华宏生物燃料有限公司、福建源华能源科技有限公司、福建源华能源科技有限公司、联美实业（美国）闻仁德环保能源有限公司、碧路（奥地利BIOLUX）
生物能源有限公司、湖南天源生物清洁能源有限公司、湖南海纳百川生物工程有限公司、荣利（香港）新能源有限公司、北京清研利华石油化学技术有限公司、北京清大绿洲新能源科技有限公司。主要研究单位有中国科技大学、石油化工科学研究院、东北林业大学、华东理工大学、江苏石油化工学院、抚顺市长江生物柴油技术应用研究。
主要应用领域为民营成品油批发商、加油站，船用油和工业用油。其中最主要的用途为民营批发商和加油站，通常将生物柴油添加进石化柴油中，比例可高达60%，但仍按照石化柴油销售。价格方面，目前0号柴油批发价格约7900元/吨，国产生物柴油价格约6500－7000元/吨，便宜近18%；而进口生物柴油拿货价约为7500元/吨，较0号柴油便宜5%左右。
进口方面：2013年中国进口生物柴油约175万吨，主要出口国为马来西亚、泰国、新加坡和印尼。税号为27102000，需缴纳17%的增值税，无需缴纳关税和消费税。2014年1月1日，中国海关对进口生物柴油生物燃料成分低于30%的产品征收0.8元/升的消费税，这样进口生物柴油将受到很大程度抑制。
五、经营资质
柴油包括生物柴油属于成品油范畴，按照商务部《成品油市场管理办法》规定，必须取得经营资格方可进行经营。海关税则并未体现是否需要具备经营资格。申请经营资格需具备以下必备条件：
1、具有长期、稳定的成品油供应渠道：
（1）与具有成品油批发经营资格且成品油年经营量在20万吨以上的企业签订1年以上的成品油供油协议，或者
（2）与成品油年进口量在10万吨以上的进口企业签订1年以上的成品油供油协议；
2、有单库库容不低于10000立方米的成品油油库。
3、拥有接卸成品油的输送管道或铁路专用线或公路运输车辆或1万吨以上的成品油水运码头等设施。
5.生物柴油的研究与应用 篇五
生物农药研究与应用现状及发展前景
生物农药具有对人畜和非靶标生物安全,环境兼容性好,不易产生抗性,易于保护生物多样性,来源广泛等优点.本研究对近年生物农药研究与应用现状进行了分析,探讨了生物农药研究与应用过程中存在的主要问题,展望了生物农药的发展前景,并提出促进生物农药健康发展的建议.
作 者：纪明山 谷祖敏 张杨 JI Ming-shan GU Zu-min ZHANG Yang 作者单位：沈阳农业大学,植物保护学院,辽宁省生物农药工程技术研究中心,沈阳,110161 刊 名：沈阳农业大学学报 ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF SHENYANG AGRICULTURAL UNIVERSITY 年，卷(期)： 37(4) 分类号：S48 关键词：生物农药 微生物农药 抗生素 植物源农药 生物化学农药 转基因生物农药 天敌生物农药6.生物柴油的研究与应用 篇六
第一章 中国生物柴油产品基本概述
第一节 生物柴油产品基本概况
第二节 生物柴油市场特点分析
一、产品特征
二、价格特征
三、渠道特征
四、购买特征
第三节 中国生物柴油行业发展周期特征
第二章 生物柴油市场需求调研
第一节生物柴油市场规模（需求量）
一、生物柴油细分需求领域调研
二、生物柴油细分需求市场份额调研
三、生物柴油细分需求市场饱和度调研
四、生物柴油替代行业影响力调研
第二节 生物柴油市场供给总量
二、生物柴油市场集中度
三、生物柴油产业集群
第三章 生物柴油产品价格调研
第一节 生物柴油价格特征分析
第二节 生物柴油主要品牌企业价位分析
第三节 生物柴油价格与成本的关系
第四节 生物柴油价格策略分析
第四章 生物柴油市场竞争调研
第一节 技术竞争
一、原材料及成本竞争
二、产品定位竞争分析
第二节 区域市场竞争
一、品牌影响力
二、价格竞争
第三节 生物柴油产品主流企业市场占有率
第四节 影响生物柴油市场竞争格局的因素
第五章 生物柴油产品用户调研
第一节 用户对生物柴油产品的认知程度
第二节 生物柴油用户的关注因素
一、功能
二、产品质量
三、价格
四、产品设计
第三节 生物柴油目标消费者的特征
第六章 生物柴油品牌调研
第一节 生物柴油品牌总体情况
一、生物柴油品牌传播
二、生物柴油品牌美誉度
第二节 代理商对生物柴油品牌的选择情况
第三节 主要城市市场对主要生物柴油品牌的认知水平
第四节 生物柴油广告
第七章 2008-2012年中国生物柴油进出口数据监测调查研究
第一节 2008-2012年中国生物柴油进出口数据跟踪监测
一、进口量数据（海关总署进口数据库监测）
二、出口量数据（海关总署出口数据库监测）
第二节 2013-2018年国内生物柴油产品未来进出口趋势预测
一、进口量数据（高级分析师准确预测）
二、出口量数据（高级分析师准确预测）
第三节 2013-2018年国内生物柴油产品未来价格走势预测
第八章 2013年中国生物柴油产业渠道考察分析
第一节 中国生物柴油产品的需求地域分布结构
一、市场集中度分析
二、需求地域分布结构
第二节 中国生物柴油产品重点区域市场消费调研
一、华东区域
二、华南区域
三、华北区域
四、西南区域
五、西北区域
六、华中区域
七、东北区域
第三节 2012-2013年中国生物柴油产品的经销模式
第四节 2012-2013年中国生物柴油渠道格局研究
第五节 2012-2013年中国生物柴油渠道形式分析
第六节 2012-2013年中国生物柴油渠道要素对比
第七节 2012-2013年中国生物柴油生物柴油行业国际化营销模式
第八节 2012-2013年中国生物柴油产品生产及销售投资运作模式探讨
一、国内生产企业投资运作模式
二、国内营销企业投资运作模式
三、外销与内销优势分析
1、产品外销优势
2、产品的内销优势
第九章 国内生物柴油标杆企业实地调研
第一节 企业一
一、企业发展状况调查
二、企业主要经济指标
三、企业成长性分析
四、企业经营能力考察
五、企业盈利能力及偿债能力
六、企业发展规划及战略
第二节 企业二
一、企业发展状况调查
二、企业主要经济指标
三、企业成长性分析
四、企业经营能力考察
五、企业盈利能力及偿债能力
六、企业发展规划及战略
第三节 企业三
一、企业发展状况调查
二、企业主要经济指标
三、企业成长性分析
四、企业经营能力考察
五、企业盈利能力及偿债能力
六、企业发展规划及战略
第十章 国内主要生物柴油企业盈利能力比较分析
第一节 2009-2013年生物柴油行业利润分析
一、2009-2013年生物柴油行业利润总额分析
二、不同规模生物柴油企业的利润总额比较分析
三、不同所有制生物柴油企业的利润总额比较分析
第二节 生物柴油行业销售利率
一、2009-2013年生物柴油行业销售毛利率分析
二、2009-2013年生物柴油行业销售利润率分析
三、2009-2013年生物柴油行业总资产利润率分析
四、2009-2013年生物柴油行业净资产利润率分析
五、2009-2013年生物柴油行业产值利税率分析
第十一章 国内主要生物柴油企业成长性比较分析
第一节 2009-2013年生物柴油行业总资产增长分析
第二节 2009-2013年生物柴油行业净资产增长分析
第三节 2009-2013年生物柴油行业利润增长分析
第四节 2013-2018年生物柴油行业增长预测
第十二章 国内主要生物柴油企业偿债能力比较分析
第一节 2009-2013年生物柴油行业资产负债率分析
第二节 2009-2013年生物柴油行业速动比率分析
第三节 2009-2013年生物柴油行业流动比率分析
第四节 2013-2018年生物柴油行业偿债能力预测
第十三章 国内主要生物柴油企业营运能力比较分析
第一节 2009-2013年生物柴油行业总资产周转率分析
第二节 2009-2013年生物柴油行业应收帐款周转率分析
第三节 2009-2013年生物柴油行业存货周转率分析
第四节 2013-2018年生物柴油行业偿债能力预测
第十四章 生物柴油产品市场风险调研
第一节 生物柴油市场环境风险
一、国际经济环境变化对生物柴油市场风险的影响
二、汇率变化对生物柴油市场风险的影响
三、宏观经济变化对生物柴油市场风险的影响
四、宏观经济政策对生物柴油市场风险的影响
五、区域经济变化对生物柴油市场风险的影响
第二节 生物柴油市场产业链上下游风险分析
一、上游行业对生物柴油市场风险的影响
二、下游行业对生物柴油市场风险的影响
三、其他关联行业对生物柴油市场风险的影响
第三节 生物柴油市场政策风险分析
一、生物柴油产业政策风险
二、生物柴油贸易政策风险
三、生物柴油环保政策风险
四、生物柴油区域经济政策风险
五、生物柴油其他政策风险
第四节 生物柴油市场风险分析
一、生物柴油市场供需风险
二、生物柴油价格风险
三、生物柴油行业竞争风险
四、生物柴油市场其他风险分析
第十五章 生物柴油市场调研结论及发展策略建议
第一节 生物柴油市场调研结论
第二节 生物柴油营销策略
一、生物柴油企业价格策略
二、生物柴油企业渠道建设与管理策略
三、生物柴油企业促销策略
四、生物柴油企业服务策略
五、生物柴油企业品牌策略
第三节 生物柴油投资策略
一、生物柴油子行业投资策略
二、生物柴油区域投资策略
三、生物柴油产业链投资策略
第十六章 2013-2018年生物柴油行业投资战略专家点评研究
第一节 2013-2018年中国生物柴油行业投资价值研究
一、中国生物柴油行业盈利能力
二、中国生物柴油行业偿债能力
三、中国生物柴油产品投资收益率预测
四、中国生物柴油行业运营效率研究
第二节 2013-2018年国内生物柴油行业投资机会分析
一、国内强劲的经济增长对生物柴油行业的支撑因素
二、下游行业的需求对生物柴油行业的推动因素
三、相关产业的发展对生物柴油行业的带动因素
第三节 2013-2018年国内生物柴油行业投资热点及未来投资方向
一、产品未来发展趋势
二、未来价格变化趋势预测
三、用户需求结构变化趋势
来自：中企顾问网 图表目录：（部分）
图表：2005-2012年中国GDP总量及增长趋势图
图表：2012年中国月度CPI、PPI指数走势图
图表：2005-2013年我国城镇居民可支配收入增长趋势图
图表：2005-2013年我国农村居民人均纯收入增长趋势图
图表：1978-2010中国城乡居民恩格尔系数走势图
图表：2010.12-2013.12年我国工业增加值增速统计
图表：2005-2013年我国全社会固定投资额走势图（2012年不含农户）图表：2005-2013年我国财政收入支出走势图 单位：亿元
图表：2005-2013年中国社会消费品零售总额增长趋势图
图表：2005-2013年我国货物进出口总额走势图
图表：2005-2013年中国货物进口总额和出口总额走势图
图表：2006-2013年我国人口及其自然增长率变化情况
图表：各年龄段人口比重变化情况
图表：2006-2013年中国生物柴油进出口数量分析
图表：2006-2013年中国生物柴油进出口金额分析
图表：2006-2013年中国生物柴油进出口平均单价分析
图表：2006-2013年中国生物柴油进出口国家及地区分析
图表：2006-2013年中国生物柴油进出口数量分析
图表：2006-2013年中国生物柴油进出口金额分析
图表：2006-2013年中国生物柴油进出口平均单价分析
图表：2006-2013年中国生物柴油进出口国家及地区分析
图表：2006-2013年中国生物柴油进出口数量分析
图表：2006-2013年中国生物柴油进出口金额分析
7.生物柴油的研究与应用 篇七
生物柴油是以动植物油脂、废弃餐饮油等为原料通过化学或微生物改性方法制取的一种燃料。与传统石化燃料相比,生物柴油有诸多优点:生物柴油的原料是可再生资源;从能量生命周期的角度看,生物柴油可以实现CO2的“零排放”;生物柴油含氧量高达10%以上,燃烧更加充分;生物柴油几乎不含硫;生物柴油的十六烷值和闪点均较高,具有较好的燃烧性和储运安全性[1]。油茶作为我国特有的一种木本油料树种,耐贫瘠,可在山区种植,广泛分布于我国亚热带地区的17个省市、自治区。研究将以适应我国广大山区和贫瘠土地种植的植物的提取油为原料制取的生物柴油用于柴油机等动力机械,对于国家经济、农业及汽车行业的可持续发展都具有十分重要的意义。本文对山茶油生物柴油的特性及用于柴油机的性能与排放进行了研究。
1 试验燃料及特性分析
1.1 试验燃料及特性分析
本试验所用燃料分别为BD0、BD10、BD30、BD50、BD70、BD100,数字代表含生物柴油的质量百分数。柴油为市购,生物柴油由南京林产化工研究所提供,以山茶油为原料制取。柴油与生物柴油的典型性质列于表1。混合燃料由生物柴油与柴油通过机械力搅拌器直接混合,混合燃料性质基本均一稳定。
1.2 生物柴油及混合燃料的热重特性分析
生物柴油在热重分析中的失重过程有助于研究其燃烧性能。采用DTG-60H热分析仪分别对B30、B50、B70及B100试样进行了热重分析,条件设定为:空气气氛,流量为100 mL/min,从室温加热至800℃,加热速率为20℃/min,图1为热重分析的TG、DTG及DTA图。可见几种燃料热重曲线具有相同的变化规律,且表现为三个阶段:轻质组分挥发导致的缓慢失重段(50~180℃)、燃烧导致的快速失重段(180~350℃)及二次燃烧段(350~600℃)。最大失重速度均出现在300℃左右。在270℃左右出现一个吸热峰,在390℃和550℃左右分别出现一个放热峰。
本文采用Doyle积分法[2]计算热重反应中的活化能及频率因子。Doyle法的表达式为
式中 x——失重率,%;
A——频率因子,s-1;
Ea——表观活化能,kJ/mol;
β——升温速率,K/min;
R——理想气体常数,8.31 J/(mol·K);
T——反应温度,K。
式(1)两边同时取对数,得
由式(2)可知ln[-ln(1-x)]与1/T成线性关系。对TG曲线上不同温度段运用线性回归分析,计算结果见表2。可见生物柴油的表观活化能略大,但各种燃料相差较小,说明生物柴油与柴油一样,具有良好的燃烧性能,掺混生物柴油对燃料的燃烧性能影响较小。
2 试验系统与装置
试验系统的组成见图2,主要设备包括R180型柴油机(主要技术参数见表3)、D12测功机、HZB2000油耗仪、ZSB转速表和HPC302排气分析仪。
3 试验结果与分析
3.1 动力性和经济性分析
图3为1 600 r/min和2 400 r/min两种负荷特性下不同燃料当量燃油消耗率(即将混合燃料的消耗率折算成当量柴油的消耗率)曲线。结果显示,使用混合燃料均可达到使用柴油时的功率和扭矩,对柴油机的动力性无明显影响。不同燃料当量燃油消耗率随功率的变化趋势一致,混合燃料的当量燃油消耗率比柴油略大,且随生物柴油含量的增大而增大。两种负荷特性下,BD100分别比BD0高2.3%和5.9%。这说明一方面生物柴油含氧,有助于燃料的燃烧,但另一方面含氧降低了热值使得喷油量增加,生物柴油的黏度、表面张力及蒸馏温度均比柴油高,雾化液滴的Sauter平均直径明显大于柴油[3],雾化挥发性不如柴油,降低了燃料与空气的混合质量,从而影响了燃烧,增加了油耗。高转速时,喷油量加大,过量空气系数减小,燃烧时间缩短,使得燃油消耗率增加幅度比中间转速时略高。
3.2 排气分析
图4~图6为两种负荷特性下各种燃料CH、CO与NOx排放对比。从中可以发现不同燃料的排放变化趋势基本相同,但CH、CO和NOx排放量有明显区别。
由图4可见,混合燃料的CH排放低于柴油,且降低幅度随生物柴油比例的提高而增大。这主要是因为生物柴油十六烷值比柴油高,燃烧迅速,滞燃期短,未燃CH和热裂解CH较少,特别是生物柴油含氧,有利于燃料的充分燃烧。
由图5可见,混合燃料的CO排放在中低负荷处低于柴油或与柴油相当,在大负荷处则高于柴油。这是因为中低负荷时燃油供给量较小,燃油与空气的混合质量较好,且生物柴油含氧,混合燃料燃烧充分;但在大负荷处,供油量增大,混合燃料较差的雾化挥发性起主导作用,致使混合气质量变差,燃烧恶化,所以CO排放反而比柴油大。另外,混合燃料的CO排放随生物柴油比例的提高呈现出先降低后升高的趋势。这是因为:生物柴油比例提高促进了燃料的燃烧,但混合燃料的黏度也随之增大,降低了雾化质量和燃烧效率,两方面因素共同作用,使得CO排放呈现出上述变化趋势。
由图6可见,在n=1 600 r/min时,NOx排放随着生物柴油比例的提高呈现出先比柴油高后比柴油低的变化趋势。这是由于:一方面生物柴油含氧,有利于NOx的生成;但另一方面,随着生物柴油比例的增加,混合燃料黏度的增加导致雾化混合质量下降,燃烧放热滞后,缸内温度降低,抑制了NOx的生成[4][5][6]。在n=2 400 r/min时,混合燃料的NOx排放低于柴油,且随着生物柴油含量的增加而降低。这是因为高转速时循环供油量加大,过量空气系数减小,雾化混合恶化(特别是生物柴油含量增大时),燃烧期缩短,从而使得NOx排放低于柴油。
4 结 论
(1)山茶油生物柴油与柴油具有良好的混合性;含不同比例山茶油生物柴油的混合燃料的热重特性基本相同,表观活化能相差较小。
(2)混合燃料均可使柴油机在室温下顺利起动正常运行;
(3)山茶油生物柴油可以替代柴油用于柴油机,混合燃料的当量燃油油耗率仅比柴油略高。
(4)使用含山茶油生物柴油的混合燃料时,柴油机CH排放降低;CO排放在中低负荷时降低,高负荷时增加;NOx排放在中间转速时随着山茶油生物柴油比例的提高先增加后降低,高速时降低;减排效果明显。
摘要：研究了不同山茶油生物柴油比例混合燃料的热重特性,并在R180柴油机上进行试验,分析比较了柴油机的经济性和排放特性。结果表明:生物柴油与柴油混合性良好;不同燃料的热重特性基本相同;柴油机动力性没受明显影响;与柴油相比,混合燃料的当量燃油消耗率略为增加;CH排放降低;CO排放在中低负荷时降低,高负荷时增加;NOx排放在中间转速时随着生物柴油比例的提高先增加后降低,高速时降低。研究证明山茶油生物柴油用于柴油机具有良好的替代柴油、减少排放的效果。
关键词：山茶油,生物柴油,燃料,特性,柴油机,排放
参考文献
(1)蒋德明,黄佐华.内燃机替代燃料燃烧学(M).西安:西安交通大学出版社,2007,18-22.
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(3)袁银南,陈汉玉,张春丰.生物柴油和石化柴油喷雾特性的对比研究(J).内燃机工程,2008,29(4):16-18.
(4)陆耀祖.内燃机构造与原理(M).北京:中国建材工业出版社,2004:384-385.
(5)覃军,刘海峰,尧命发,等.生物含氧燃料成分对柴油机性能影响的试验研究(J).内燃机学报,2007,25(3):281-287.
8.生物柴油的研究与应用 篇八
【关键词】高中生物 多媒体优势 应用策略
信息时代，多媒体技术与课程的整合越来越紧密，教师也越来越多地开始利用多媒体课件进行课堂教学。充分地运用好、发挥好多媒体课件的优势，可以改变传统的教学模式，优化教学过程，加大信息量的传播，能给学生创设一个良好的学习环境，激发学生学习的动机，发展学生的智能，提高高中生物课堂教学效率，也是培养学生自主探究学习的一个重要的手段。
一、高中生物教学中多媒体手段的意义
高中生物教学中运用多媒体手段，能够激发学生的学习兴趣，提升生物课堂教学效果。
1.有利于创设情景激发学生的学习兴趣
教学应该创设一定的情境，因为在“情境”的媒介作用下，那些生动直观的形象才能有效地激发学生联想，唤起学生原有认知结构中有关的知识，经验及表象，产生兴趣。兴趣是最好的老师，在浓厚兴趣的驱使下，学生必定能专注于学习，其汲取知识的效率也将大大提高。作为教师都想尽方法激发学生的兴趣，就必须为学生创设直观形象、生动活泼、富有趣味的学习环境。而多媒体教学课件就能达到这样的效果。在信息技术和生物学科整合的教学过程中，教师充分发挥多媒体计算机具有的综合处理图形、图像、动画视频以及声音、文字和语言，符号等多种信息的功能，从声音、色彩、形象、情节、过程等方面，创设与当前学习主题相关的，尽可能真实的学习情景，设计出某种“情境”。如笔者在为学生讲解《血管与心脏》一课知识内容时，为了使学生直观地感受和了解到人体脏器的构成，于是使用多媒体技术为学生制作了人体血管和心脏的图片，并在网上截取了相关的心脏视频，通过在课上为学生进行课件演示，使学生对人体的血管和心脏知识实现了较好地掌握，并且领会了心脏之于人体肌体的作用。其后，笔者利用多媒体技术对图片采取了分割处理，使学生对人体心脏的构造（诸如心脏的腔、室等）形成了全面地了解，同时也了解了血液的流动情况，在板书的配合下，使学生实现了对本节课相关知识内容的全面吸收与领悟，并且能够将存在疑惑的知识点及时向教师进行反馈，使笔者第一时间掌握了学生对本节课知识内容的掌握情况。
2.依托多媒体课件提升生物课堂授课效果
从高中生物课所涵盖的知识内容来看，相当一部分教学知识内容对学生而言存在较大的学习难度，而教师如若单凭语言讲解，也难以使学生实现精准的知识理解，进而导致教学效果未能达到预期。而依托多媒体课件进行辅助教学，则能够有效地改变前述问题。以《细胞分裂》一课为例，笔者在课前借助FLASH技术为学生将细胞分裂的過程做成了演示动画，当学生看到演示动画时，注意力立刻被牢牢吸引，进而全神贯注地进行观看，而笔者在此时结合演示动画的内容，为学生进行了细胞分裂知识的细致讲解，从而使学生在听讲的同时，直观地了解和掌握了细胞分裂的全过程，其后笔者又通过课堂习题巩固的形式，帮助学生实现了对相关知识内容的夯实，从而确保了在有限的课上教学时间内使学生最大程度地获益了相关知识。
二、生物教学中应用多媒体技术的对策
生物教学中，教师应用多媒体技术，需要正确认识多媒体的作用，给学生充足的思考时间和空间，与传统教学手段配合使用。
1.正确认识多媒体的作用
考虑到学生学习主体地位的重要性，因而高中教师应当意识到多媒体技术仅仅为教学的辅助手段之一而非全部。
2.给学生充足的思考时间和空间
为了确保高中生物教学效果，教师应当为学生保留足够的、供其进行独立思考的时间和空间，因而在使用多媒体技术辅助教学过程中，教师应当避免多媒体课件展示时间对课堂时间过多的占用，如若不然，则易使学生因多媒体课件内容过多，而丧失了独立思考的契机。有鉴于此，高中生物教师必须对多媒体技术进行合理安排和使用，以便使学生获得充足的课上思考时间，从而帮助学生实现更好地知识沉淀。
3.多种媒体与传统教学手段配合使用
根据相关的调研结果显示，如若学生在接受外部环境的持续刺激下，并且此种刺激源较为单一，则易于使学生产生疲惫感和懈怠感，进而出现注意力不集中、听讲效果不佳等情况。考虑到这一现象，高中生物教师应当在运用多媒体技术进行辅助教学的同时，注重将多媒体技术同其它教学手段进行组合应用，以便实现对学生的多源刺激，使学生保持听讲注意力。因此，高中生物教师必须在授课过程中，综合运用黑板板书、多媒体课件、模型、实物等多种教学资源和教学手段，以便确保课堂教学效果的实现。
【参考文献】
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[3] 谢莹、许崇利、葛雅琨、杨梅. 多媒体技术在教学中的应用[J]. 科技资讯，2015（21）.
9.生物工程的应用前景与展望 篇九
当今,新的科学革命浪潮中引人注目的遗传工程(即生物工程)给许多领域带来飞跃发 展。例如癌症、高血压、遗传性疾病、老化等机理的阐明,胰岛素、生长激素、干扰素、酶 等徽生物工业产品产率的提高,赋予农作物以耐寒、高产等优良特性的育种等等,世界各国都予以重视,正积极研究开发。由于生物工程技术的迅速发展,迫使我们不得不对生物工程 的概念和应用发展有所认识和了解。本文对此试作详细讨论。伴随着生命科学的新突破，现代生物技术已经广泛地应用于工业、农牧业、医药、环保等众多领域，产生了巨大的经济和社会效益。
食品方面
首先，生物技术被用来提高生产效率，从而提高食品产量。其次，生物技术可以提高食品质量。例如，以淀粉为原料采用固定化酶（或含酶菌体）生产高果糖浆来代替蔗糖，这是食糖工业的一场革命。第三，生物技术还用于开拓食品种类。利用生物技术生产单细胞蛋白为解决蛋白质缺乏问题提供了一条可行之路。目前，全世界单细胞蛋白的产量已经超过3000万吨，质量也有了重大突破，从主要用作饲料发展到走上人们的餐桌。材料方面通过生物技术构建新型生物材料，是现代新材料发展的重要途径之一。
首先，生物技术使一些废弃的生物材料变废为宝。例如，利用生物技术可以从虾、蟹等甲壳类动物的甲壳中获取甲壳素。甲壳素是制造手术缝合线的极好材料，它柔软，可加速伤口愈合，还可被人体吸收而免于拆线。
其次，生物技术为大规模生产一些稀缺生物材料提供了可能。例如，蜘蛛丝是一种特殊的蛋白质，其强度大，可塑性高，可用于生产防弹背心、降落伞等用品。利用生物技术可以生产蛛丝蛋白，得到与蜘蛛丝媲美的纤维。
第三，利用生物技术可开发出新的材料类型。例如，一些微生物能产出可降解的生物塑料，避免了“白色污染”。能源方面
生物技术一方面能提高不可再生能源的开采率，另一方面能开发更多可再生能源。首先，生物技术提高了石油开采的效率。其次，生物技术为新能源的利用开辟了道路。现代生物技术越来越多地运用于农业中，使农业经济达到高产、高质、高效的目的。农作物和花卉生产
生物技术应用于农作物和花卉生产的目标，主要是提高产量、改良品质和获得抗逆植物。首先，生物技术既能提高作物产量，还能快速繁殖。其次，生物技术既能改良作物品质，还能延缓植物的成熟，从而延长了植物食品的保藏期。第三，生物技术在培育抗逆作物中发挥了重要作用。例如，用基因工程方法培育出的抗虫害作物，不需施用农药，既提高了种植的经济效益，又保护了我们的环境。我国的转基因抗虫棉品种，1999年已经推广200多万亩，创造了巨大的经济效益。畜禽生产利用生物技术以获得高产优质的畜禽产品和提高畜禽的抗病能力。首先，生物技术不仅能加快畜禽的繁殖和生长速度，而且能改良畜禽的品质，提供优质的肉、奶、蛋产品。其次，生物技术可以培育抗病的畜禽品种，减少饲养业的风险。如利用转基因的方法，培育抗病动物，可以大大减少牲畜瘟疫的发生，保证牲畜健康，也保证人类健康。农业新领域基因工程不仅提高了农牧产品的产量和质量。
利用转基因植物生产疫苗是目前的一个研究热点。科研人员希望能用食用植物表达疫苗，人们通过食用这些转基因植物就能达到接种疫苗的目的。目前已经在转基因烟草中表达出了乙型肝炎疫苗。利用转基因动物生产药用蛋白同样是目前的研究热点。科学家已经培育出多种转基因动物，它们的乳腺能特异性地表达外源目的基因，因此从它们产的奶中能获得所需的蛋白质药物，由于这种转基因牛或羊吃的是草，挤出的奶中含有珍贵的药用蛋白，生产成本低，可以获得巨额的经济效益。医药卫生领域是现代生物技术应用得最广泛、成绩最显著、发展最迅速、潜力也最大的一个领域。疾病预防利用疫苗对人体进行主动免疫是预防传染性疾病的最有效手段之一。注射或口服疫苗可以激活体内的免疫系统，产生专门针对病原体的特异性抗体。
20世纪70年代以后，人们开始利用基因工程技术来生产疫苗。基因工程疫苗是将病原体的某种蛋白基因重组到细菌或真核细胞内，利用细菌或真核细胞来大量生产病原体的蛋白，把这种蛋白作为疫苗。例如用基因工程制造乙肝疫苗用于乙型肝炎的预防。我国生产的基因工程乙肝疫苗，主要采用酵母表达系统产生疫苗。疾病诊断生物技术的开发应用，提供了新的诊断技术，特别是单克隆抗体诊断试剂和DNA诊断技术的应用，使许多疾病特别是肿瘤、传染病在早期就能得到准确诊断。图4-40是单克隆抗体的制备。单克隆抗体以它明显的优越性得到迅速的发展，全世界研制成功的单克隆抗体有上万种，主要用于临床诊断、治疗试剂、特异性杀伤肿瘤细胞等。有的单克隆抗体能与放射性同位素、毒素和化学药品联结在一起，用于癌症治疗，它准确地找到癌变部位，杀死癌细胞，有 “生物导弹”、“肿瘤克星”之称。
DNA诊断技术是利用重组DNA技术，直接从DNA水平作出人类遗传性疾病、肿瘤、传染性疾病等多种疾病的诊断。它具有专一性强、灵敏度高、操作简便等优点。疾病治疗生物技术在疾病治疗方面主要包括提供药物、基因治疗和器官移植等方面。利用基因工程能大量生产一些来源稀少价格昂贵的药物，减轻患者的负担。这些珍贵药物包括生长抑素、胰岛素、干扰素等等。基因治疗是一种应用基因工程技术和分子遗传学原理对人类疾病进行治疗的新疗法。世界上第一例成功的基因治疗是对一位4岁的美国女孩进行的，她由于体内缺乏腺苷脱氨酶而完全丧失免疫功能，治疗前只能在无菌室生活，否则会由于感染而死亡。经治疗，这个女孩可进入普通小学上学。截至1997年6月，全世界已批准的临床基因治疗方案有218项，接受基因治疗和基因转移的患者总数已有2557名患者。
在2013年6月3日的“Cell”期刊上发表的罗伯特·温伯格等研究人员在乳腺癌侵袭性的研究取得了新成果:基因决定乳腺癌细胞命运。
1990年，人类基因组计划在美国正式启动，2003年4月14日，中美英日法德六国科学家宣布：人类基因组序列图绘制成功。人类基因组计划的完成，有助于人类认识许多遗传疾病以及癌症的致病机理，将为基因治疗提供更多的理论依据。器官移植技术向异种移植方向发展，即利用现代生物技术，将人的基因转移到另一个物种上，再将此物种的器官取出来置入人体，代替人的生病的“零件”。另外，还可以利用克隆技术，制造出完全适合于人体的器官，来替代人体“病危”的器官。污染监测现代生物技术建立了一类新的快速准确监测与评价环境的有效方法，主要包括利用新的指示生物、利用核酸探针和利用生物传感器。人们分别用细菌、原生动物、藻类、高等植物和鱼类等作为指示生物，监测它们对环境的反应，便能对环境质量作出评价。核酸探针技术的出现也为环境监测和评价提供了一条有效途径。例如，用杆菌的核酸探针监测水环境中的大肠杆菌。
近年来，生物传感器在环境监测中的应用发展很快。生物传感器是以微生物、细胞、酶、抗体等具有生物活性的物质作为污染物的识别元件，具有成本低、易制作、使用方便、测定快速等优点。
污染治理现代生物治理采用纯培养的微生物菌株来降解污染物。例如科学家利用基因工程技术，将一种昆虫的耐DDT基因转移到细菌体内，培育一种专门“吃”DDT的细菌，大量培养，放到土壤中，土壤中的DDT就会被“吃”得一干二净。再例如科学家研制出一种耐污力强的生物菌种RhP，放到污染的水中，可在不消耗水体氧气的情况下，迅速吸收消耗水体中的氮、磷、硫、碳等污染元素，减少水体的富营养成份，切断蓝藻生长的营养来源，达到治理蓝藻的目的。
一、生物工程的甚本概念
广义上说,生物工程是应用生命现象为人类造福的科学技术,概括地说,是利用DNA重组技术,有目的、有计划、有定向地创造新的生物品种和类型。也有人称它为显微工程。生物工程是70年代初期才发展起来的一门新学科。主要是在分子生物学、分子遗传学和徽生物学基础理论研究基础上发展起来的。当今的生物工程己进入了新的综合性科学术技阶段。
二、生物工程的发展史
生物工程的发展并不是偶然的,而是整个遗传科学不断发展的合乎逻辑的必然结果。1953年watson和Criek通过x射线衍射法提出了DNA分子双螺旋空间结构的新见解,建文了“遗传密码”和“模板学说”,从而揭示了分子遗传学的序幕,使遗传学跃进到分子水平。随后,在人工分离基因、人工合成基因以及基因重组和表达分别取得成功,又导致了现代遗传学中一个新的分子的出现,即遗传工程(或生物工程)。遗传学从整体水平到细胞水平,进而跃到分子水平,仅仅经厉了八十多年的时间,其进展速度是十分惊人的。70年代后期,我国很快地开始跟踪国际生物技术的发展,并开辟了有关的研究和开发工作。经过十几年的努力,我国的生物技术己有了一定的基础和相当的规模,并取得一定的成绩和成果,对社会和生产起了一定的影响。如,乙型肝炎病毒表面抗原基因工程疫苗、胰岛素、日一干扰素、人生长激素等基因工程研究己获得阶段成果。目前已有几种单克隆诊断试剂投入市场。
三、生物工程的其体技术及其相互关系生物工程的具体技术及其相互关系或基因操作(图见封四),一般是将某种生物细胞(供体细胞)的某个或某几个基因的DNA分子提取出来或人工合成,在体外借助于酶的作用,人工合成一个大分子的“嵌合体”,再通过质粒(质粒是一种存在于细菌中,如大肠杆菌中小而完整的DNA环),即运载体,将其携带到宿主细胞(受体细胞)中去,使转移的基因或外源DNA分子在宿主细胞中繁殖和遗传,以改变后者的遗传特性。所以这种生物工程实质上是分子水平的杂交。从图可见,生物工程的应用领域丰富多采;其中微生物起着巨大的作用。此外,动植物细胞本身的改造和利用也有发展前景。如何将生物工程应用于医疗卫生和医药工业是当前面临重要的研究课题,也是今后的发展方向。
四、基因组技术的研究
重组体DNA技术的发展,也就是基因“工程，技术的发展,所以本文重点讨论DNA重组的方法、种类、条件等,以便于今后的使用和研究。基因重组必须具备三种条件:①外源(供体)DNA,②载体DNA,③宿主细胞或受体细胞。供体DNA需具备以下特点:①较纯的DNA片段,②能被限制性内切酶消化成不同大小的片段,③有一定的内切酶选择性位点,④DNA序列中具有一定的编码序列,而载体DNA同样应具备以下特征:①能在细胞中独立自我复制,②带有可以被筛选的基因标记(一般为两个),③只有一种限制性内切酶的酶切位点,以便把外源DNA连接在它的上面,又不妨碍它本身细胞增殖。此外,基因重组过程中还需要四个主要的工具:①限制性内切酶(Restrictionendornuelease),这类酶起裁剪工具的作用,它只能在固定的DNA部位上剪 切。目前已发现有百种以上的限制性内切酶(如枷mHI、Bgll、EcoRI、Hindl)。②DNA连接酶(DNALigase),它在基因重组中主要起搬运工具作用。它能把外源DNA“搬”到载体DNA上,并使二者连接在一起。依靠这酶,载体DNA才能携带另一种生物的DNA进入寄主细胞。③载体DNA,该DNA在重组中主要起交通工具作用。外源DNA通过连接酶连接在它的上面,再经由它运送到宿主细胞里去。④转化过程,也就是使已经重新组合的外源DNA与载体DNA放进大肠杆菌去的过程。目前基因重组研究最为常用的技术是基因组文库构建和cDNA文库的构建。它们是DNA重组中非常重要的一门技术,具体方法如下。
1.基因组文库构建:细菌、动物、人体染色体基因组DNA经内切酶切割后和载体DNA连接,使成为重组DNA分子,重组DNA与包装裂解物经离体包装反应,变为可感染的噬菌体顺粒,后者经转导宿主在指示菌株内构建成重组的基因组文库。
.2cDNA文库构建:首先分离纯化经体外反转录酶的作用后合成出互补的双链cDNA,经内切酶剪切和连接酶作用与载体DNA连接重组,经转化或包装宿主在受体细胞内使构建成CDNA文库。构建的基因文库有以下用途:①从荃因组文库或cDNA文库筛选出有用的基因克隆,从被筛出来的克隆中进行结构序列分析,和基因转录调控机制的研究;②用特异DNA探针或特异抗体探针从基因文库中筛选出与医药工业有密切相关的重组基因菌株,开拓新药品种或单克隆抗体的大量制备,干扰素、疫苗、激素、酶和其他蛋白质生产以及遗传病的治疗等,③从基因文库中筛选出特异基因,并制备出DNA探针作遗传病、肿瘤和其它疾病的丛因诊断。
五、生物工程的应用前景.生物工程在实践上的应用前景己日益引起人们的重视。现在已经能够将真核细胞的基因转移到原核生物的细胞中,并使之表达,例如使细菌产生出各种多肤激素等。它的应用前景有以下几个方面。1.在医药上的应用设想:(1)治疗癌症的设想:目前己知癌细胞的病变过程,主要是由于基因调节控制失灵,使蛋 白质酶的生产发生混乱所致。针对这种机制,最近又发展了反义技术,使癌症的基因治疗又迈进了新的一步。反义技禾是利用细胞核物质片段(即反义寡核昔酸或反义基因)和细胞中的 DNA或RNA相结合,从而控制DNA或RNA的功能。它的主要用途是阻止细胞产生某一细胞基因所编码的特定蛋白质,还可以用于结合病毒、细菌核物质中的DNA或其他形式的RN人,阻止它们的复制。目前生物学家认为反义技术治疗癌症比其他治疗方法更为优越,它可以避免化疗的有害副作用。目前美国已有4个以上这类型公司从事反义RNA进行疾病治疗的研究开发。
(2)医药工业上的应用发展:1977年美国某中心已成功地用大肠杆菌生产出人脑激素-生长激素释放因子(Somatostatin)。这是a科学上头等重大的胜利”。9178年美国HoP“国家医学中心又成功地用人工合成的人胰岛素基因掺入到大肠杆菌中获得功能的表达。使大肠杆菌终于成为生产胰岛素的一座“活工厂”。近几年来,InternMinerChem公司和iBoferon公司及以Hiver公司分别成功地研制出人生长调节素C在大肠杆菌中得到高水平表达,和日一干扰素重组DNA载体以及抗艾滋病病毒疫苗生产等。从上述的应用发展来看,生物工程在医药领域上已取得了引人注目的成就,这是生物技术发展的必然趋势。基因诊断的应用发展:基因诊断技术近两年来飞速发展,它已经从研究室逐渐向临床实验室过渡。美国各大医疗中心已开始建立这类临床实验室。随着DNA探针杂交技术和体外基因扩增技术(PCR技术)的发展,目前国外已研制出许多遗传病基因诊断的探针(例如G一6一DP缺陷DNA探针、1989年美国Murey乙型肝炎、艾滋病病毒基因探针以及hGH基因探针等)。公司(Norcriss,Gerrgia)研制出艾滋病快速诊断盒(商品名为EvaluateS10MinuteAIDsTest),并得到美国食品与药品管理局(FDA)的批准。
六、生物工程今后孟点的发展趋势生物工程中尖端技术是遗传信息操作技术,即指重组DNA、DNA转染、细胞融合、核转移等技术。如上所述,该技术应用广泛,前景诱人。今后应重点发展有关细胞分化研究,和推动有关细胞间信息传递机制和脑一神经系统、免疫系统(包括双功能和单链的单克隆抗体,和特异基因型和抗特异基因型疫苗开发),代谢系统等在个体整体上的调节机制的研究,同时,推动真核细胞生物从而建立能够适用于真核生物的生物技术。
七、结语
10.生物柴油的研究与应用 篇十
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生物反应器的应用状况与前景
摘要：生物反应器是指用于生物反应过程的容器总称。包括酶反应器、固定细胞反应器、各种细胞培养器和发酵罐等。本文阐述了生物反应器的应用现状及前景。关键词：生物反应器 应用 前景
生物反应工程学科是随着生物技术的发展逐步形成的，生物反应工程是一门以生物学，工程学，计算机与信息技术等多学科为基础研究生物反应过程中带有共性工程技术问题的交叉学科，生物反应工程以生物反应动力学为基础，将传递过程原理、设备工程学、过程动态学及最优化原理等化学工程学方法与生物过程方面的知识相结合，进行生物反应过程的分析与开发，以及生物反应器的设计、操作和控制等。
自然界中的生物现象可以说是无处不在，这些现象中的核心是生物微化反应，或者说是生物的生长、繁殖、形成产物、某些物质的减少或增加过程。一般生物反应过程可以分为三个阶段：第一阶段指原料处理和培养基制备；第二阶段是利用生物反应器通过生物反应产生目的产物的过程；第三阶段指目的产物的提取与精制。
随着生物技术的发展，利用数学、化学工程学、化学工程原理和计算机技术等进行生物反应过程研究，使培养操作过程控制更为合理，新的生物反应器不断出现。现今，生物反应器在许多领域都有应用：
一． 动物培养用生物反应器
动物细胞体外培养时，生物反应器是整个培养过程的关键设备，为细胞提供了一个适宜的生长环境，使之快速增殖并形成所需的生物组织制品。由于动物细胞在其形态结构、培养方法以及所需的力学环境等方面均不同于微生物细胞，因而传统的微生物反应器显然已不适用于动物细胞大规模培养，特别是组织工程的需要，促使新型生物反应器的研究与开发。生物反应器的分类及结构特点：
1、搅拌式生物反应器
搅拌式反应器靠搅拌桨提供液相搅拌的动力，它有较大的操作范围、良好的混合性和浓度均匀性，因此在生物反应中被广泛使用。但由于动物细胞没有细胞壁的保护，因此对剪切作用十分敏感，直接的机械搅拌很容易对其造成损害，传统的用于微生物的搅拌反应器用作动物细胞的培养显然是不合适的。所以，动物细胞培养中的搅拌式反应器都是经过改进的，包括改进供氧方式、搅拌桨的形式及在反应器内加装辅件等。（1）供氧方式的改进
一般情况下搅拌式反应器还常伴有鼓泡，为细胞生长提供所需氧分。由于动物细胞对鼓泡的剪胞生长提供所需氧分。由于动物细胞对鼓泡的剪切也很敏感，所以人们在供氧方式的改进上做了许多工作。笼式供氧是搅拌式动物细胞反应器供氧方式的一种，即气泡用丝网隔开，不与细胞直接接触。反应器既能保证混合效果又有尽可能小的剪切力，以满足细胞生长的要求。北野昭一报道了一个经过改进的搅拌式动物细胞反应器，整体呈梨形，搅拌置于反应器底部，在搅拌轴外装了一个锥形不锈钢丝网
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与搅拌轴一起转动。轴心处的鼓泡管在丝网内侧鼓泡，丝网外侧的细胞不与气泡直接接触。
（2）搅拌桨的改进
搅拌桨的形式对细胞生长的影响非常大，这方面的改进主要考虑如何减小细胞所受的剪切力。有人对搅拌桨的形式作了改进，并在反应器内加装了辅件，实验证明改进后的反应器适用于对剪切力敏感的细胞进行高密度培养。
2、非搅拌式生物反应器
搅拌式生物反应器用于动物细胞培养存在的最大缺点是剪切力大，容易损伤细胞，虽然经过各种改进，这个问题仍很难避免。相比之下，非搅拌式反应器产生的剪切力较小，在动物细胞培养中表现出了较强的优势。
（1）填充床反应器填充是在反应器中填充一定材质的填充物，供细胞贴壁生长。营养液通过循环灌流的方式提供，并可在循环过程中不断补充。细胞生长所需的氧分也可以在反应器外通过循环的营养液携带，因而不会有气泡伤及细胞。这类反应器剪切力小，适合细胞高密度生长。
（2）中空纤维反应器中空纤维反应器由于剪切力小而广泛用于动物细胞的培养。
（3）气升式生物反应器气升式生物反应器(airliftbioreactor)也是实现动物细胞高密度培养的常用设备之一，其特点是结构简单，操作方便。有人在气升式反应器中利用微载体培养技术，研究了Vero细胞高密度培养的工艺条件。
传统的生物反应器速率较慢；体积反应速率不高；反应器体积大；产物浓度低，因此要求性能更高的生物反应器。
根据动物细胞无细胞壁，对剪切极端敏感，在细胞生长控制上，要防止细胞分化和细胞凋亡，有时还要考虑对产品糖基化质量的要求。所以反应器要具备低剪切效应，混合性能好等特点，要提供细胞形态在线观察和活细胞数量的传感技术，严格控制反应器的操作条件以及有关防污染的灌注系统、取样系统等都需要研究解决。用于细胞过程生理特性和过程传递特性研究的生物反应器研制，其中主要解决用于过程分析的各种传感器选型研制和数据处理软件包的研制。特别是近年来随着微生物基因组测序和系统生物学研究工作的深入展开，发酵过程检测与控测已经从基于参数传感技术的反馈控制发展为以信息处理为基础的生物过程检测与分析。各种谱分析与生物反应器实验数据关联起来，提供各种表型数据具有重要意义。因而对反应器设计提出了新的要求。随着生物技术在各领域的推广应用，用于海洋藻类、微生物肥料、微生态饲料、环境污染处理等大规模细胞培养需要高强度低造价的生物反应器。特别是近年来利用生物质生产燃料乙醇等能源物质的战略部署，需要应用大型高效节能生物反应器降低生产成本。发展趋势
1、以代谢流分析为核心的生物反应器
长期来发酵过程优化与放大所依据的基本思想和方法是采用经典动力学为基础的最佳工艺控制点为依据的静态操作方法，实质上这只是化学工程宏观动力学概念在发酵工程上的延伸。随着过程传感技术和计算机技术的发展，国家生化工程技术研究中心（上海）设计了一种用于生物过程多尺度研究的新概念发酵装置（已由上海国强
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生化工程装备有限公司组织生产，定型为FUS-50L（A）），该装置以生物反应器中物料流检测的观点，具有十四个以上在线参数检测或控制，并集中力量开发了一个适应多种反应器特点，融合多种过程理论和控制理论，便于发酵过程工艺分析和优化操作的软件包。在鸟苷发酵过程中，从反应器测量参数上发现了细胞代谢流迁移，由此实现了过程优化。该产品先后成功地在青霉素、红霉素、饲料金霉素、链霉素、黄霉素、泰乐霉素、棒酸、鸟苷、肌苷、基因工程白蛋白、基因工程疟疾疫苗、基因工程植酸酶、胰岛素原（PIP）、基因工程必特螺旋霉素等多种产品上发酵优化应用取得了大幅提高发酵单位能力，其优化结果一般可由几十升发酵罐直接放大到上百立方的工业生产发酵罐。
2、动物细胞大规模培养生物反应器
研制由于细菌等原核细胞表达系统在转录及修饰方面的缺陷，许多重要价值的蛋白质，特别是基因工程药物、疫苗、抗体等糖基化的需要，使哺乳类动物细胞表达系统成了一个更合适的工具，因此，哺乳类动物细胞表达系统引起了大家重视。以哺乳动物大规模培养技术为基础的生物制药产业在美国等西方国家得到了迅速发展，数十种产品已进入市场，取得了巨大的经济和社会效益。国外用于生产的动物细胞生物反应器已趋于大型化（最大到吨级规模）、多参数与高度自动化的计算机控制系统、以及适应动物细胞对大型环境因子高敏感性的反应器精巧设计制造，并形成商品化供应用户。中国自“七五”至“八五”攻关期间立题开展有关动物细胞生物反应器研究，取得了较大进展，但哺乳类细胞培养技术要求高，技术壁垒大，有关公司在未能掌握核心技术的情况下，单凭模拟很难开展工作。抗体等其他细胞表达产品，装药量大，中国科研单位已经掌握的早期生物药开发技术很难应用到新型药物生产工艺上，需要重新摸索；由于细胞株等上游配套技术的落后、反应器研制技术的差距、以及有关缺乏生化工程的研究等原因，因而缺乏必要的条件去掌握高表达细胞株构建和大规模细胞培养技术，难以突破技术瓶颈，中国有关动物细胞生物反应器产业仍近乎空白。
3、带pH测量与补料控制的摇床──摇床应用技术的发展
20世纪三十年代摇床问世以来，摇床就作为生物反应过程中必备的一种专用设备，用于微生物、动植物细胞菌种筛选、种子扩大培养等。由于摇床设备的特点，不能实时测量培养过程中的有关参数以及过程补料控制，因此长期以来一直以摇床的放瓶结果作为实验数据。当用来作为诸如菌种生理特性变化、培养基成分的作用以及温度、pH等环境条件变化等研究的依据时,实际上是一种缺乏过程研究的静态分析方法。这种方法的局限性是很显然的，例如以这种方法作为菌种选育后技术时，传统摇瓶筛选方法往往缺乏补料或供氧不足，并不一定处于代谢流分配最合理的状态，由此将出现严重的高产菌株漏筛现象。因此，国内外有关公司己注意开发带pH测量的摇床，并形成产品。
4、生物反应器中试系统设计
对于生产量大的传统生物技术产品，为了对已经通过前期研究（实验室研究和市场分析）的产品进行过程优化研究，在中试规模上达到高生产水平或质量，并进而为车间生产提供工艺放大依据和设备设计依据，必要时还可进行小批量生产，提供应用
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试验样品、或供市场销售的部分产品。为此，近年来许多有关发酵产品生产的企业迫切需要建立一个多功能的中试发酵车间。
5、大型生物反应器设计与制造技术研究
几十年来随着发酵工业的快速发展，发酵工程趋向设备大型化、高效和自动化。以传统生物技术产品来说，一些氨基酸、抗生素或发酵轻化工产品都在几十到几百M3以上发展，一些原来是小规模发酵罐的老厂搬迁新厂区，发酵罐的规模也普遍要求放大。基因工程产品一般附加值高，不需要大型生物反应器，但近年来随着基因工程酶生产技术的发展，如基因工程植酸酶的研究成功，又由于饲料添加剂的需求量大，用于基因工程高密度高表达的大型生物反应器研制已势在必行。二．植物培养用生物反应器
由于植物细胞与微生物细胞形态结构不同，植物细胞较微生物细胞大，对剪切力耐受性差，而且对氧的要求相对微生物要低得多，因此微生物反应器并不完全适合于植物细胞生长与生产。出现了许多有别于传统微生物反应器的植物细胞培养反应器并在不断完善。用于植物细胞培养的反应器主要有搅拌式、非搅拌式及其改进型反应器，另外还有植物细胞固定化反应器和膜反应器等。生物反应器的类型及其特点：
植物细胞培养具有周期长、细胞抗剪切能力弱、易团聚等特点。同时，植物细胞规模培养的目的是生产天然产物，而这些天然产物均为细胞此生代谢物。所以，植物细胞培养反应器的设计，不仅要考虑有利于细胞生长，同时还要考虑有利于产物的积累和分离。总体上讲，适合植物细胞的反应器应该具有适宜的氧传递、良好的流动性和较低的剪切力。根据不同植物细胞生长和代谢产物积累的特点，目前已研究设计出多种类型的反应器用于植物细胞培养。
反应器的选择取决于生产细胞的浓度、通气量以及所提供的营养成分的分散程度。根据通气和搅拌系统的类型可将生物反应器分为以下几类： 1 机械搅拌式生物反应器
机械搅拌式生物反应器有较大的操作范围，混合程度高，适应性广，在大规模生产中广泛使用。搅拌罐中产生的剪切力大，容易损伤细胞，直接影响细胞的生长和代谢，特别对于次级产物生成影响极大。搅拌转速越高，产生剪切力越大，对植物细胞伤害越大。对于有些对剪切力敏感的细胞，传统的机械搅拌罐不适用。为此，对搅拌罐进行了改进，包括改变搅拌形式、叶轮结构与类型、空气分布器等，力求减少产生的剪切力，同时满足供氧与混合的要求。非搅拌式生物反应器
相对于传统搅拌式反应器，非搅拌式反应器所产生的剪切力较小，结构简单，因此被认为适合植物细胞培养，其主要类型有鼓泡式反应器、气升式反应器和转鼓式反应器等。
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通过对培养紫苏细胞的生物反应器比较发现鼓泡式反应器优于机械搅拌式反应器。但由于鼓泡式反应器对氧的利用率较低，如果用较大通气量，则产生的剪切力会损伤细胞。研究表明，喷大气泡时，湍流剪切力是抑制细胞生长和损害细胞的重要原因。较大气泡或较高气速导致较高剪切力，从而对植物细胞有害。
气升式反应器广泛应用于植物细胞培养的研究和生产。通过胡萝卜细胞培养研究发现，比较搅拌罐、气体喷射罐和带通气管的气升式反应器，最高细胞浓度和最短倍增时间可从气升罐中得到。气升式反应器用于多种植物细胞悬浮培养或固定化细胞培养，但其操作弹性较小，低气速时，尤其H/D大，高密度培养时，混合性能欠佳。过量供气，过高的氧浓度反而会影响细胞的生长和次生代谢产物的合成。将气升式发酵罐与慢速搅拌结合使用可弥补低气速时混合性差的弱点，采用分段的气升管，也有利于氧的利用与混合。
转鼓式反应器用于烟草细胞悬浮培养的研究发现，与有一个通风管的气升式反应器相比，相同条件下转鼓式反应器中生长速率高，其氧的传递及剪切力对细胞的伤害水平方面均优于气升式反应器。3 光生物反应器
许多植物细胞培养过程中需要光照，往往考虑在普通反应器基础上增加光照系统，但在实际中存在很多问题，如光源的安装、保护，光的传递，还有光照系统对反应器供气、混合的影响等。小规模实验往往采用外部光照，反应器表面有透明的照明区，光源固定在反应器外部周围。但大规模生产时透光窗的设置，内部培养物对光的均匀接受等问题难以解决，因此许多人对采用内部光源的反应器进行了研究。其他新型反应器
根据植物细胞的特性，许多有别于传统微生物反应器的新型反应器正用于植物细胞的研究生产，如各种固定化植物细胞反应器和膜反应器等。Dubuis等用新型环回式流化床反应器(loopfluidizedbedreactor)进行coffeaarabica培养，测定了生长和产物合成的动力学参数，认为该反应器操作方便，消除了气体直接喷射引起的剪切力，易于测定放大所需的参数，适合中试和工业化生产。Nagai等用固定床反应器培养固定化烟草细胞，生长速率与摇瓶相同，胞内合成与摇瓶无明显区别。分类
一、悬浮培养生物反应器 １机械搅拌生物反应器
尽管机械搅拌反应器已成功用于许多细胞的培养中，反应器内的温度、pH、溶氧及营养物质浓度较其他反应器更易控制等优点，但由于机械搅拌造成的剪切力以对植物细胞造成较大的损伤，对次级代谢产物的合成也会产生影响，同时会带来染菌和机械上的问题，因此需筛选出抗剪切力的细胞系，也可对反应器结构进行改造，尤其是搅拌桨的结构和类型
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载 的改进，使其具有缓和、充分的搅拌效果。
2非机械搅拌式反应器
植物细胞的培养比较多地采用各种非机械搅拌生物反应器，其中常用的是气体搅拌生物反应器。气体搅拌生物反应器没有活动的搅拌装置，在很大程度上减少了剪切力，并能在长期操作中保持无菌。气体搅拌生物反应器包括鼓泡塔和气升式反应器等。气体搅拌生物反应器结构较简单，氧传递效率高，剪切力低，对细胞的损伤小，容易实现长期无菌培养，较适用于植物细胞培养。
缺点：操作弹性小，低气速时尤其在培养后期细胞密度较高时，混合效果较差。如果提高通气量，又会产生大量泡沫，也易于驱除培养液中的二氧化碳和乙烯，对细胞生长有阻碍作用。过高的溶氧对植物细胞合成次级代谢产物不利。
二、固定化细胞生物反应器 1填充床生物反应器
细胞可以位于支撑物表面，也可包埋于支撑物之中，培养液流经支撑物颗粒，不断被细胞利用。优点：单位体积固定细胞量大。缺点：混合效果低，对必要的氧传递、pH、温度控制和气体产物的排除造成困难，影响细胞的培养。2流化床生物反应器
利用液体的能量来悬浮颗粒。颗粒呈流化状态所需的能量与颗粒大小成正比，因此常采用小固定化颗粒，这些小颗粒良好的传质特性是流化床反应器的优点，缺点：剪切力和颗粒碰撞会损坏固定化细胞。3膜生物反应器
采用具有一定孔径和选择透性的膜固定植物细胞。营养物质通过膜渗透到细胞中，细胞产生的次级代谢产物通过膜释放到培养液中。主要有：中空纤维反应器和螺线式卷绕反应器，优点：可以重复使用。
传统的生物反应器速率较慢；体积反应速率不高；反应器体积大；产物浓度低，因此要求性能更高的生物反应器。
随着生物技术在各领域的推广应用，用于海洋藻类、微生物肥料、微生态饲料、环境污染处理等大规模细胞培养需要高强度低造价的生物反应器。特别是近年来利用生物质生产燃料乙醇等能源物质的战略部署，需要应用大型高效节能生物反应器降低生产成本。
许多实验证明，在植物细胞培养过程中，抑制细胞生长和损伤细胞的主要是剪切力，而不是氧供应不足，相反，过高的氧浓度往往抑制细胞生长和产物合成。提高混合程度，减低剪切力，是目前设计适于植物细胞培养反应器的主要原则，但如果能提高植物细胞对剪切力的耐受程度，将大大简化反应器的选择和设计问题。很多情况下，剪切力抑制产物的合成，但对生长影响不大，探讨其机理有助于采取相应措施解决。对于需要光照的细胞，还要考虑光源的设置、光传递及光的产热问题。不同植物细胞的特性，如对剪切力的耐受性、结团情况、倍增时间、对氧和光的需求等各不相同，没有哪种反应器能满足所有植物细胞的要求，实验中应根据细胞特性采用合适的反应器，进一步研究各种植物细胞和不同反应器中流体力学的性质，可为选择和设计植物细胞培养反应器提供可靠的依据。
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三．微藻培养用生物反应器
根据微藻自身的营养特点，可通过光能自养和化能异养两种方式来培养微藻。
微藻培养用生物反应器分类
1.封闭式光生物反应器 2.敞开式光生物反应器 比较
封闭式光生物反应器比敞开式培养系统有以下优点
1、培养密度高，收获效率也显著提高；
2、培养条件易于控制，易于实现高密度培养，对代谢产物积累有利；
3、无污染，可实现纯种培养；
4、不受地域环境限制，生产期长，可终年生产；
5、适合于所有微藻的光自养培养，尤其适合于微藻代谢产物产品的生产。四．医学
组织工程是生物医学工程领域中一个快速发展的分支，它融合了细胞生物学和工程学的原理，目的在开发具生物活性的组织替代物，期能修复受损组织或是再生。由于组织工程对象是人体组织，细胞和组织块之体外培养条件必须仿生地接近人体内环境，因此生物反应器即为良好的应用工具，除在种子细胞增殖、组织块建构培养扮演重要角色外，生物反应器尚能控制pH、溶氧、机械应力、营养供给及代谢物移除等条件，为细胞的生长、分化和发育分化提供最适宜的环境。
如在旋转生物反应器内，应用微载体技术快速扩增并向软骨分化人脂肪干细胞。将人脂肪干细胞结合Cytodex3微载体在旋转的生物反应器（RCSS）内进行动态培养，应用倒置显微镜和扫描电镜对微载体表面的脂肪干细胞进行动态观察，并对收获的脂肪干细胞进行SafraninO、toluidine blue染色等组织化学染色及Ⅱ型胶原的免疫化学染色分析。脂肪干细胞于24 h内贴附于Cytodex3微载体表面，细胞形态为短梭形，随时间的延长，贴附于微载体的细胞逐渐增多，到培养后期，细胞密度可达最初接种的19倍左右，在微载体上收获的细胞进行番红花O、阿利新蓝染色呈阳性，Ⅱ型胶原染色阳性，均强于对照组。利用微载体细胞培养技术可简便快速地在体外扩增脂肪干细胞，并成功实现向软骨细胞分化。因此，本研究利用生物反应器技术结合微载体对ADSCs进行快速扩增同时向软骨细胞方向诱导，旨在观察ADSCs在微载体上增殖分化情况，探讨其未来临床应用的可行性。
生物反应器的商业应用前景
在过去15年里，生物技术工业不仅诞生了百亿美元级的公司，而且也成为当今世界商业活动中增长最快的领域之一。生物技术产品的市场非常大，包括了医药、农业、渔业、造纸业和其他许多产业。据统计，从上世纪80年代至今，通过DNA重组技术所生产的生物医药年销售额已超过100亿美元。由于生物医药产业被许多国家视为强劲的经济增长点而加以重点扶持，生物医药的年销售规模将从1996年的101亿美元扩大到2006年的320亿美元，平均年增长率将达12%以上，其中治疗药物年平均增长16%，诊断试剂年平均增长9%。
美国是现代生物技术发展较早和较快的国家，1994年，美国生物技术药品年销售额为50多亿美元，至2001年，美国生物技术产品在全球市场上的销售额达200亿美元，占到全球总市场的约90%以上。此外，美国还拥有世界上约一半的生物技术公司和一半的生物技术专利。迄今为止，获得美国FDA批准上市的治疗类生物技术药品共16种，另外约有400多种生物诊断试剂在临床中应用。
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参考文献：
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8、王树青，元英进.生化过程自动化技术.化学工业出版社.1999
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