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生物工程设备总复习

概念题

1、真空冷冻干燥：把含有大量水分物质，预先进行降温冻结成固体，然后在真

空的条件下使水蒸汽直接升华出来。

2、气流输送：借助空气在密闭管道的高速流动，物料在气流中被悬浮输送到目

的地。

3、沸腾干燥：是利用流态化技术,即利用热的空气流体使孔板上的粒状物料呈流

化沸腾状态，使粒子中的水分迅速汽化，达到干燥目的。

4、分子蒸馏：是在高真空条件下进行的非平衡蒸馏。其蒸发面与冷凝面的距离

在蒸馏物料的分子的平均自由程之。此时，物质分子间的引力很小，自由飞驰的

距离较大，这样有蒸发面飞出的分子，可直接落到冷凝面上凝聚，从而达到分离

的目的。

5、喷雾干燥：是利用不同的喷雾器，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

几秒至几十秒获得干燥。

6、沸腾造粒干燥：是利用流化介质（空气）与料液间很高的相对气速，使溶液

带进流化床就迅速雾化，这时液滴与原来在沸腾床的晶体结合，就进行沸腾干燥，

故也可看作是喷雾干燥与沸腾干燥的结合

7、全挡板条件：

是指在一定转数下再增加罐附件而轴功率仍保持不变。要达到全挡板条件必须满

足下式要求： (0.1~0.12)0.5b D n n D D ?=?=

D-发酵罐直径，b-挡板宽度，n-挡板数

8、吸附操作：是利用适当的吸附剂，在一定的操作条件下，使有用目标产物或

有害成分被吸附剂吸附，富集在吸附剂表面，然后再以适当的洗脱剂将吸附的物

质从吸附剂上解吸下来，从而达到浓缩和提纯的目的，这样的过程称为吸附操作。

9、薄壁容器：压力容器的壁厚与其半径之比小于0.1的容器称为薄壁容器。

简答题：

1、简述蒸发过程的必要条件

①充足的加热热源，以维持溶液的沸腾和补充溶剂汽化所带走的热量。

②保证溶剂蒸汽，即二次蒸汽的迅速排除。

③一定的热交换面积，以保证传热量。

2、提高过滤速度的方法都有那些?

答：有两方面的措施：

（1）改变发酵液的性质，如通过增加发酵液的温度、调节pH、加入絮凝集剂、加入某些盐类。

（2）改变过滤条件，如增加过滤压力，加入助滤剂，改变液体流向等。

3、溶氧系数的影响因素和提高的方法？

影响因素：

(a)操作条件（搅拌、通气量）；

(b)发酵罐的结构及几何参数（体积、通气方式、搅拌叶轮结构及尺寸）；

(c)物料的物化性能（扩散系数、表面力、密度、粘度、培养基成分及特性）

提高方法：加强搅拌，适当的空气流量，降低发酵液粘度，提高氧分压。

4、搅拌器、挡板、轴封的作用?

搅拌器：打碎气泡产生漩涡，使气体停留，延长接触时间；使液体湍流，增加传质

挡板：防止液面中央形成漩涡流动，增强湍动和溶氧传质

轴封：防止染菌和泄漏。

5、气流干燥的原理及特点？

原理：利用热气流将物料在流态下进行干燥过程。干燥操作中，湿物料在热空气中呈悬浮状态，每个物料颗粒都被了空气包围，使物料在流动过程中最大限度地与空气充分接触，气体与固体之间进行传热和传质，达到干燥目的。适合于潮湿分散状态颗粒物料的干燥。

特点：干燥强度大，干燥时间短，适用性广，设备结构简单。

6、喷雾干燥的原理及特点？

原理：利用喷雾器，将液体喷成雾状，与热空气之间发生热量和质量传递而进行干燥过程。

特点：干燥速度快，时间短，温度低，成品具有良好的分散性和溶解性。

7、在酒精发酵生产中，何谓粗馏、精馏？粗馏塔、精馏塔的作用？

粗馏：将酒精与其它挥发性杂质从发酵醪中分离的过程

粗馏塔作用：从发酵成熟醪液中将乙醇成分提取出来

精馏：除去粗酒精中杂质，进一步提高酒精浓度

精馏塔作用：把粗酒精提浓到产品要求浓度，并分离净化

8、空气过滤除菌机理？除菌方法？

机理：惯性碰撞，拦截滞留，布朗运动，重力沉降，静电吸附

方法：介质过滤，辐射，化学药品，加热，静电吸附

9、请说一说啤酒生产中麦芽汁各制备设备的作用。

糊化锅：用于煮沸大米粉和部分麦芽粉醪液，使淀粉糊化和液化。

糖化锅：是使麦芽粉与水混合，并保持一定温度进行蛋白质分解和淀粉糖化过滤槽：用于过滤糖化后的麦醪，使麦汁与麦槽分开而得到清亮的麦芽汁。

糖化醪过滤槽：是啤酒厂获得澄清麦汁的一个关键设备，主要用于醪液的糖化和麦汁的过滤。

10、为什么工业发酵培养基灭菌采用湿热灭菌法？

答：湿热灭菌是利用高温饱和蒸汽将物料的温度升高使微生物体的蛋白质变性进行灭菌的一种方法。工业发酵培养基灭菌的特点是数量多；含有很多固体物质；灭菌后要有利生产菌的生长；方便易行及价格便宜。由于蒸汽冷凝时会放出大量潜热，并具有很强的穿透力，灭菌效果好；蒸汽来源及控制操作条件方便，适用于工业发酵培养基的灭菌。

11、凝胶层析的应用主要有哪些？并说明其原理。

当具有一定分子量分布的高聚物溶液从柱过时，较小的分子在柱中停留时间比大分子停留的时间要长，于是样品各组分即按分子大小顺序而分开，最先淋出的是最大的分子。

应用：脱盐、分子量测定、分离纯化

12、发酵用的无菌空气的质量指标是什么？

答：温度、压力、流量、空气相对湿度、空气无菌度

13、强化簿膜蒸发浓缩操作的要点是什么？

答：（1）料液接近于沸点温度进料；

（2）蒸发器中的温差不能太大；

（3）汽液分离效果好；

（4）足够的冷凝能力；

（5）足够和合适的真空度。

14、生物产品蒸发浓缩为何采用膜式蒸发器？

答：生物产品大多是热敏性物质，要求蒸发浓缩操作低温快速，要快速达到较高浓缩比，必须使料液在操作中有较大的比表面积，膜式蒸发器符合。

15、生物工程行业常用的干燥设备有哪些？

答：冷冻干燥器、真空干燥器、喷雾干燥器、气流干燥器、沸腾干燥器

填空题：

1、搅拌器的设计应使发酵液有足够的流动和适度的流动。

2、发酵罐为防止液面中央形成旋涡流动，增强其湍动和溶氧传质，应在罐

装设。

3、为了提高对物料的剪切力，有许多辊式粉碎机，常将两个辊子的转速设

计成有一定的。

4、在碟式离心机工作时，固体颗粒向沉降，澄清液向被排出。

5、薄壁圆筒承受压时，其周向应力是轴向应力的倍。因此在设计圆筒

形容器时必须注意：如果需要在圆筒上开设椭圆孔时，应使椭圆孔之短轴平

行于筒体轴线，以尽量减少纵截面的削弱程度。

6、喷雾干燥雾化器有压力式雾化器，离心式雾化器，气流式雾化器。

7、斗式提升机的卸料方式可分为离心式、重力式和离心重力式三种形式，其中重力卸料方式适用于提升大块状、密度大、磨损性大和易碎的物料。

8、空气过滤除菌机理主要有惯性碰撞，拦截滞留，布朗运动，重力沉降和

静电吸附。除菌方法主要有：介质过滤，辐射，化学药品，加热，静电吸附

。

9、离心机分离因数是物料所受离心力与重力的比值，是反映离心机分离（

离心）能力的主要指标

10、通气发酵罐中空气分布管上，喷孔的设计原则是喷孔的总截面积等于空

气分布管截面积。

11、实现真空冷冻干燥的必要条件是干燥过程的压力应低于操作温度下冰的

饱和蒸汽压。

12、发酵厂用于原料除杂的方法有筛选、风选和磁力除铁。

13、在长管气流干燥系统中，为了充分利用气流干燥中颗粒加速段较强的传

热传质作用，可把该长管设计成脉冲式气流干燥管。

14、蒸发器主要由加热器、分离器两部分组成。

15、所谓全挡板条件是指：在一定转速下增加罐附件而轴功率不改变，消除

漩涡的最低条件。

16、发酵罐中使用最普遍的动密封有两种：填料函密封和机械密封（或称端

面密封）。

17、固液分离的方法很多，其中最常用的是过滤和离心分离。

18、在饼层过滤中，真正发挥拦截颗粒作用的主要是滤饼层而不是过滤介质

。

19、离子交换剂由惰性的不溶性载体、功能基团和平衡离子组成。平衡离子带正电荷为阳离子交换树脂，平衡离子带负电荷称阴离子交换树

脂。

20、根据物质吸附性质的不同，可用吸附法进行分离；根据分子电离（电负性）的差异，可用离子交换法、电泳法和等电聚焦法等进行分离；根据分子形状和大小的不同，可用凝胶过滤层析、膜分离、超滤法等分离；根据配体特异性的不同，可用亲和层析法进行分离。

21、单程型蒸发器的特点是溶液通过加热室一次，_不作__循环流动，且溶液沿加热管呈_膜状流动，故又称为_液膜式_蒸发器。

22、降膜式蒸发器为了使液体在进入加热管后能有效的成膜，在每根管的顶部装有_液体分布器_。

23、自然循环蒸发器溶液的循环是由于溶液的_受热程度不同，而引起的_密度差异所致。

24、气相混合物被冷却到有第一滴液滴析出时的温度称为露点温度。

25、在一定空气状态下干燥某物料，能用干燥方法除去的水分为自由水分__；首先除去的水分为非结合水分；不能用干燥方法除的水分为平分_。

26、固体物料的干燥，一般分为恒速和降速两个阶段。

27、精选机对大麦进行精选和分级，其主要原理是按颗粒长度进行分级。

28、啤酒厂粉碎麦芽和大米常用辊式粉碎机。

29、酒精的三塔式蒸馏流程是由粗馏塔（醪塔）、排醛塔和精馏塔3个塔组成。

30、将植物性芳香原料中所含精油提取出来可以采用水蒸汽蒸馏。

31、在两相互不相溶液体混合物蒸馏时，蒸汽混合物中该组分含量取决于该组分的分压，而不是取决于液相中组分的比例。

32、输送流体物料可采用各种形式的泵和空气压缩机。

33、离心泵的主要性能参数有：压头、流量、效率等。

34、压力容器的基本要安全性与经济性的统一。此外，还应满足强度、刚度

、耐久性、密封性及操作和维修方便的要求。

35、我国《压力容器安全技术监察规程》采用既考虑容器的压力与容积大小

，又考虑介质危害程度的综合分类方法，以便于容器的安全技术监督与管理

。

36、与普通结构钢相比，压力容器用钢对硫、磷、氢等有害杂质元素的含量

控制更严。

37、材料的力学性能主要是指强度、塑性与韧性。

38、钢材的可焊性主要取决于它的化学成分，其中影响最大的是含碳量。

选择题（单选或多选）：

1、气升式发酵罐的优点是无需( )。

A、空气过滤系统

B、搅拌器

C、空气喷嘴

D、罐外上升管

2、自吸式发酵罐的搅拌轴是从罐下方进罐的,因此应该用（）轴封。

A、填料函

B、单端面机械

C、双端面机械

D、无需

3、机械搅拌通风发酵罐在装液灭菌冷却后，搅拌器的输出功率应是：（）。

A、通入无菌空气后比通入无菌空气前有所下降

B、通入无菌空气后比通入无菌空气前有所上升

C、与有无空气无关，输出功率在通风前后保持不变

D、通入无菌空气后与通入无菌空气前相比，有时上升，有时下降

4、通用式机械搅拌发酵罐中挡板的作用是：( )。

A、提高醪液湍流程度，有利于传质

B、增加发酵罐罐壁的机械强度

C、改变液流方向，由径向流改变为轴向流

D、防止醪液在罐旋转而产生旋涡，提高罐的利用率

5、空气过滤系统中旋风分离器的作用是（）。

A、分离油雾和水滴

B、分离全部杂菌

C、分离二氧化碳

D、分离部分杂菌

6、气升式发酵罐的特点有（）。

A、高径比(H/D)比机械搅拌通风发酵罐的小

B、无需机械搅拌

C、无需空气压缩机

D、溶氧速率较高

7、离子交换设备中的反吸附离子交换罐，溶液流向是：（）。

A、自下而上

B、自上而下

C、上下相向流动

D、不在所选之列

8、把干玉米原料从多处集中送到一处，原则上应选择：（）。

A、带式输送机

B、斗式提升机

C、压送式气力输送装置

D、吸送式气力输送装置

9、采用喷水室进行空气调节，空气调节过程是：（）。

A、等温减湿

B、升温减湿

C、升温增湿

D、降温增湿

10、垂直管中颗粒物料气流输送的流体力学条件是:( ）。

A、气流速度大于悬浮速度

B、气流速度小于悬浮速度

C、气流速度等于悬浮速度

D、不能确定

11、表面冷却器进行空气调节时，湿空气的变化过程将是：（）。

A、降温、等湿

B、降温、减湿

C、降温、增湿或减湿

D、降温、等湿或减湿

12、压送式气力输送装置的闭鼓风器应装在：（）。

A、加料口处

B、卸料口处

C、中间部位

D、无论哪里

13、热敏性的生物材料干燥最不适合的干燥设备是：（）。

A、真空干燥设备

B、冷冻干燥设备

C、微波干燥设备

D、喷雾干燥设备

14、对于大通风比发酵过程来说，发酵罐发酵液中的空气气泡直径：( )。

A、与通风量有关，与空气喷嘴直径有关

B、与通风量无关，与空气喷嘴直径有关

C、与通风量有关，与空气喷嘴直径无关

D、与通风量无关，与空气喷嘴直径无关

15、为了减轻空气过滤系统的负荷空气压缩机最好选用（）空气压缩机。

A、往复式

B、离心式

C、高压

D、无油润滑

16、贮气罐的作用是（）。

A.、利用重力沉降作用分离部分油雾

B、降低罐空气温度

C、防止由于往复式空压机所产生的脉冲而引起的压力波动

D、升高罐空气温度，使相对湿度下降

17、属于流化干燥技术的是（）。

A、真空干燥

B、冷冻干燥

C、沸腾干燥

D、微波干燥

20、利用水的升华原理的干燥方法为（）。

A、冷冻干燥

B、红外干燥

C、流化干燥

D、喷雾干燥

21、固体物料的粉碎按其受力情况可有以下哪些形式。( )。

A、挤压粉碎

B、冲击粉碎

C、磨碎

D、劈碎、剪碎

22、膜生物反应器具有的优点有（）。

A、增大反应速率

B、提高反应转化率

C、简化生产步骤

D、减少能耗，节约成本

23、表征树脂交换能力的主要参数是（）。

A、外观

B、膨胀度

C、交联度

D、交换容量

24、超临界萃取的分离方法有（）。

A、依靠压力变化萃取分离法

B、依靠温度变化萃取分离法

C、用吸附剂进行萃取分离法

D、添加惰性气体的等压分离法

k a的因素有（）。

25、影响

A、搅拌和通气

B、液体性质

C、离子强度

D、培养液中细胞的浓度

26、适用于粉状物料短距离水平输送的输送设备是：（）。

A、带式输送机

B、斗式提升机

C、螺旋输送机

D、离心泵

27、蒸馏是利用各组分（）不同的特性实现分离的目的。

A、溶解度

B、等规度

C、挥发度

D、调和度

28、在精馏塔中，原料液进入的那层板称为（）。

A、浮阀板

B、喷射板

C、加料板

D、分离板

29、干燥是（）过程。

A、只有传质

B、只有传热

C、传热和传质

D、直接加热

30、作为干燥介质的热空气，一般应是（）的空气。

A、饱和

B、不饱和

C、过饱和

D、水蒸汽

31、为避免发生气蚀现象，应使离心泵的最低压力（）输送温度下液体的饱和蒸汽压。

A、大于

B、等于

C、小于

D、大于或小于都可以

32、在萃取液用量相同的条件下，下列哪种萃取方式的理论收率最高（ C ）。

A、单级萃取

B、三级错流萃取

C、三级逆流萃取

D、二级逆流萃取

33、蒸发黏度较大或浓度较高的溶液，比较适合的蒸发器是：（）。

A、中央循环管式蒸发器

B、外加热式蒸发器

C、升膜式蒸发器

D、降膜式蒸发器

34、可直接处理菌体发酵液或细胞匀浆液的吸附操作是：( ）。

A、固定床吸附

B、扩床吸附

C、移动床吸附

D、流化床吸附

35、对热敏性及易生泡沫的稀溶液的蒸发，宜采用（）蒸发器。

A. 中央循环管式；

B. 列文式；

C. 升膜式 D、外加热式

36、蒸发操作中，从溶液中汽化出来的蒸汽，常称为（）。

A. 生蒸汽；

B. 二次蒸汽；

C. 额外蒸汽 D、废气

37、助滤剂应具有以下性质：（）

A. 颗粒均匀、柔软、可压缩;

B. 颗粒均匀、坚硬、不可压缩;

C. 粒度分布广、坚硬、不可压缩;

D. 颗粒均匀、可压缩、易变形

38、欲送润滑油到高压压缩机的气缸中，应采用（）。

A. 离心泵；

B. 往复泵；

C. 齿轮泵 D、旋涡泵

原理及设计题：

1、若对某培养液进行灭菌，试设计一板式换热器连续灭菌流程，其中要用到热

集成方式。画图并说明灭菌流程。板式换热器可用方框图表示。

说明：①生培养液先在板式换热器2进行预热，此处用到热集成，即灭菌后的培养液作为加热介质，把热量传递给生培养基，同时使灭菌后的培养液得到初步冷却。

②在板式换热器3预热后的培养液被加热到灭菌温度。加热源为蒸汽。

③在维持段维持一段时间，完成灭菌。

④在板式换热器2处被预冷。

⑤在板式换热器1处，经过预冷的培养液继续被冷却水进一步冷却至设定温度。

2、试设计培养基连续灭菌流程，使用的设备为连消塔、维持罐和喷淋冷却设备

。（画简图并说明灭菌流程，并说明各设备的主要作用）。

图2-4 连续灭菌设备流程示意图

1-配料罐（拌料罐）2-蒸汽入口 3-连消塔 4-维持罐

5-培养基出口 6-喷淋冷却 7-冷却水12

说明：

连消塔的作用：主要是使高温蒸汽与料液迅速接触混合，并使料液的温度很

快升高到灭菌温度（126~132℃）；

维持罐的作用：连消塔加热的时间很短，光靠这段时间的灭菌是不够的，用维持罐保温杀菌一段时间达到灭菌要求；

冷水喷淋冷却管：从维持罐出来的料液要经过冷却管进行冷却，冷却到40~50℃后，输送到预先已经灭菌过的罐。

3、.判断下图为何种生物反应器？请简述其操作原理。

答：此图为具有外循环冷却的气升环流式发酵罐。

工作原理：

① 无菌空气从5处进入，通过气液混合物的湍流作用而使空气泡分割细碎，同时由于形成的气液混合物密度降低而在导流筒向上运动，而导流筒外壁与发酵罐外壁之间的的环流间隙中的发酵液由于气含量少而下沉。 ② 为了使罐液体保持恒温，通过泵6使发酵液循环（从7到9），在热交换器8处加热或冷却。

4、请简述中央循环管式蒸发器的结构及循环流动原理。 4

二次蒸汽

液体的循

环

加热蒸汽

完成液

3冷凝水2料液

图11-2 中央循环管式蒸发器

1-外壳 2-加热室 3-中央循环管 4-蒸发室

答：其加热室由垂直管束组成，中间有一根直径很大的管子，称为中央循环管。

当加热蒸气通入管间加热时，由于中央循环管较大，其中单位体积溶液占有的传热面比其他加热管单位溶液占有的要小，即中央循环管和其他加热管溶液受热程度各不相同，后者受热较好，溶液汽化较多，因而加热管形成的汽液混合物的密度就比中央循环管中溶液的密度小，从而使蒸发器中的溶液形成中央循环管下降、而由其他加热管上升的循环流动。这种循环，主要是由于溶液的密度差引起的。

5、两级冷却、加热除菌流程图如下，该流程适用潮湿的地区吗？请简单说明理由。 3

12图4-3 两极冷却,加热除菌流程

1-粗过滤器 2-压缩机 3-贮罐 4,6-冷却器 5-旋风分离器 7-丝网分离器 8-加热器 9-过滤器456789

答：两级冷却、加热除菌流程尤其适用潮湿的地区。

这是一个比较完善的空气除菌流程，可适应各种气候条件，能充分地分离油水，使空气达到低的相对湿度下进入过滤器，以提高过滤效率。

该流程的特点是两次冷却、两次分离、适当加热。两次冷却、两次分离油水的好处是能提高传热系数，节约冷却水，油水分离得比较完全。除水后，空气的相对湿度仍较高，须用加热器加热空气，使其相对湿度降低至50~60%，以保证过滤器的正常运行。

计算题：

1、有一发酵罐，装40m 3培养基，在121℃温度下进行实罐灭菌，原污染程度为每ml 有2×105个耐热细菌芽孢，121℃时灭菌速度常数为1.8（/min ），求灭菌失败机率为0.001时所需要的灭菌时间？（假设不计升温阶段所杀灭的菌数，把培养基中所有的菌均看作是在保温阶段被杀灭）。若对培养基采用连续灭菌，灭菌温度为131℃，此温度下灭菌速度常数为15（/min ），求灭菌所需的维持时间？解：⑴ N0=40*106*2×105=8*1012

Nt=0.001，k=1.8（/min ）

灭菌时间为：

2.303 N0

t= ——lg —=20.34（min ）

k Nt

解：⑵ 2.303 C0

t=————lg —

k Ct

C0=2×105（个/ml）

Ct=1/40×1010（个/ml）

t=2.37（min）

2、某酒精工厂，每发酵罐的进料量为28t/h，每4h装满一罐，糖化液密度为1082kg/m3发酵周期72h，冷却水初、终温为20℃，25℃，若罐采用蛇管冷却，发酵罐的总传热系数为2000kJ/m2.h.℃,试确定发酵罐的结构尺寸,罐数,冷

却水耗量 (发酵液热损包括蒸发热和向周围的散热为生物合成热的10%即Q

3=10% Q

) 。

解：⑴发酵罐个数和结构尺寸的确定：

发酵罐个数：N=（nt/24）+1

n=24/4=6 N=6×72÷24+1=19（个）

取发酵罐装料系数φ=0.9

发酵罐体积 V=Vo/φ=28×4×1000÷（1082×0.9）=115（m3）发酵罐采用圆柱型，底、顶为锥型，结构比例如下

H=1.2D h

1=h

=0.1D

V=0.785D2（H+ 1/3× h

1+1/3× h

）=0.785 D2（1.2D+2/3×0.1D）

=115（m3）

则：D=4.87（m ）

H=1.2D=5.84m h

1=h

=0.1D=0.487m

⑵发酵罐的总发酵热Q Q= Q

1- Q

-Q

=msq=28×4×1000×1%×418.6=4.69×105 KJ/h

2+ Q

=10%q =0.1 ×4.69×105 =0.469×105 KJ/h

Q= Q

1- Q

- Q

=4.22×105 KJ/h

⑶冷却水耗量：

W=Q/［c（T

2-T

）］=4.22×105 /［4.186（25-20）］

= 20162Kg/h

3、已知从汽液分离器排出的糊化醪量为1000kg/h，其比热为3.6kJ/kg·k，温度为100℃,要求冷却到65℃，试计算真空冷却器基本尺寸（直径D和高度H）。

注：①二次蒸汽在65℃时汽化潜热r=2343.4KJ/Kg;

②在65℃时蒸汽的密度为0.16kg/m3;

③取器二次蒸汽上升速度不超过1m/s;

④取真空冷却器径高比D:H=1:1.5。

解：① 糊化料液从100℃冷却到65℃放出热量：

Q =1000×3.6×（100-65）=126000（kJ/h ）

② 真空冷却器产生的二次蒸汽量为：/h

③ 二次蒸汽的体积流量为：53.8/0.16=336.25 m3/h

④ 因

故

又因： D:H=1:1.5

故： H=0.345x1.5=0.5175（m ）

4、某厂在100升发酵罐中进行发酵实验，然后放大至100m 3发酵罐。试验罐的参数为：罐径D ＝400mm ，搅拌状态下Rem>104,涡轮式搅拌器转速350r/min ，试按P 0/V 相等准则进行放大，计算放大罐直径和搅拌器的转速。

解：V 1=100L=0.1m 3,V 2=100m3,V 2/V 1=1000

体积扩大1000倍时，D 2/D 1=10，∴D 2=10D 1=4000 mm

因P ∝N 3D 5,V L ∝D 3，∴P/V L ∝N 3D 2，

由于P/V L =常数，∴N2=N1（2

1D D ）32=350х0.214=75 r/min

5、青霉素在0℃和pH2.5时的分配系数（醋酸丁酯/水）为35，若用1/4体积的醋酸丁酯进行二级逆流萃取，计算其理论收率？若改为二级错流萃取，第一级用1/4体积的醋酸丁酯，第二级用1/10体积的醋酸丁酯，计算其理论收率？解：① n =2，理论收率：

② 理论收率：

6、设计一台通风量为50M 3/min 的棉花活性炭空气过滤器，空气压力为 0.4 MPa(绝对压力)，已知棉花纤维直径 d=16 微米，填充系数α= 8%，空气线速度为 0.1 M/sec ，若进入空气过滤器的空气含菌量是 5000 个

，要求因空气原因引起的倒罐率为0.1%，发酵周期 100 hr 。工作温度为 40℃，平均气温为 75.814/135=?=E ()()%84.98%100175.875.875.811212=?--=-++?75.814/1351=?=E 5.3110/1352=?=E ()()%72.97%10015.3175.8111=?++-=-?

20℃，计算空气过滤器的尺寸(过滤介质厚度和过滤器直径)。

解：查表：当v 0= 0.1 M/sec 时,K'=0.135

'N k L N =- N 1= 5000×50×

60×100 = 1.5×N 2

∴2

1lg 12.1890.2()'0.135N N L cm k -===-- P 1 = 0.1 MPa P 2= 0.4 MPa

V 1由气态方程得：

31221210.22(/sec)P T V V M P T =?= 1.67D === （M ）答: 该空气过滤器的过滤介质厚度为 90.2 cm ,过滤器直径为 1.67 M.

生物工程设备

1.生物质原料的粉碎的设备：锤式、辊式、湿式、超细、纳米粉碎机、球磨机、切片机。 2.连续灭菌流程：加热、保温（湿）、冷却。 3.啤酒生产中麦芽汁的制备设备：糊化锅、糖化锅、过滤槽、麦汁煮沸锅、糖化醪过滤槽。 4.糊化锅的作用：用于煮沸大米粉和部分麦芽粉醪液，使淀粉糊化和液化。 5.氧传递模型：双膜理论、渗透扩散、表面更新理论。 6.常用通风式（固态）生物反应器种类：填充床、流化床、转鼓式、浅盘式、搅拌生物反应器和压力脉动固态发酵生物反应器。 7.生物反应器的放大方法：经验放大法、因次分析法、时间常数法、数学模拟法。 8.经验放大法原则：几何相似放大、以单位体积液体中搅拌功率相同放大、以单位培养液体积的空气流量相同的原则进行放大、以空气线速度相同的原则进行放大、以kLa相同的原则进行放大、搅拌器叶尖速度相同的准则、混合时间相同的准则。 9.液液萃取设备：混合设备、分离设备、兼有混合和分离两种功能的设备。 10.蒸发器组成：加热室、分离器。 11.固体输送设备：带式输送机、斗式提升机、螺旋输送机。 12.垂直管中气力输送设备流程：粒子向下加速运动；粒子相对静止；粒子向上加速运动。 13.生物除菌方法：辐射杀菌、化学药品杀菌、干热杀菌。 14.空气过滤除菌流程：两级冷却、加热除菌流程；高效前置过滤空气除菌流程。 15.过滤除菌效率与空气流速关系：当气流速度较大时，v↑η↑，此时惯性冲击起主要作用；当气流速度较小时，v↑η↓，此时扩散起主要作用；当气流速度中等时，可能是截留起主要作用；如果气流速度过大，除菌效率又下降，则是由于重新污染。1.GMP：药品生产质量管理规范，指在药品生产全过程中运用科学的原理和方法来保证生产出优质产品的一整套科学管理办法。 2.冷冻干燥：将物料冷冻至水的冰点以下，并置于高真空的容器中，通过供热使物料中的水分直接从固态冰升华为水汽的一种干燥方法。 3.渗透平衡：两溶液过一段时间后的分压相同，相当于进入半透膜的水与出半透膜的水相同，就会达到渗透平衡。不管是什么溶液体系给够足够时间后一定能达到渗透平衡。 4.渗透：渗透是水分子经半透膜扩散的现象。它由高水分子区域（即低浓度溶液）渗入低水分子区域（即高浓度溶液），直到细胞内外浓度平衡（等张）为止。水分子会经由扩散方式通过细胞膜，这样的现象，称为渗透。 5.离子交换法：应用合成的离子交换剂作为吸附剂，将溶液中的物质，依靠库仑力吸附在交换剂上，然后用合适的洗脱剂将吸附物质从交换剂上洗脱下来，达到分离、浓缩、提纯的目的。 6.湿热灭菌：指用饱和水蒸气、沸水或流通蒸汽进行灭菌的方法，以高温高压水蒸气为介质，由于蒸汽潜热大，穿透力强，容易使蛋白质变性或凝固，最终导致微生物的死亡。 7.双水相萃取：一些亲水性高分子聚合物的水溶液超过一定浓度后可以形成两相，并且在两相中水分均占很大比例，即形成双水相系统。 8.超临界流体：温度和压力均在本身的临界点以上的高密度流体，具有和液体同样的凝聚力、溶解力。 9.体积传质系数：是决定反应器结构的最相关的参数，它是质量传递的比速率，是指在单位浓度差下，单位时间、单位界面面积所吸收的气体。

生物工程设备复习题

生物工程设备复习题一、选择题 1、目前啤酒厂的糖化锅中利用__B__进行搅拌。 A.圆盘平直叶涡轮搅拌器 B.螺旋浆式搅拌器 C.醪液内二氧化碳的密度梯度 D. 二折叶旋桨式搅拌器 2、空气过滤系统中旋风分离器的作用是____A_____。 A.分离油雾和水滴 B.分离全部杂菌 C.分离二氧化碳 D.分离部分杂菌 3、好气性发酵工厂，在无菌空气进入发酵罐之前___C___，以确保安全。 A.应该安装截止阀 B.应该安装安全阀 C.应该安装止回阀 D.不应该安任何阀门 4、机械轴封的动环的硬度比静环___B____。动环的材料可用___________，静环最常用的材料是___________。 A.大，碳化钨钢，铸铁 B.大，碳化钨钢，聚四氟乙烯 C.小，聚四氟乙烯，不锈钢； D.小，聚四氟乙烯，碳化钨钢。 5、目前啤酒厂的圆筒锥底发酵罐内采用_____C_______。 A.圆盘平直叶涡轮搅拌器 B.螺旋浆式搅拌器 C.无搅拌器 D.锚式搅拌器 6、机械搅拌发酵罐中最下面一档搅拌器离罐底距离一般____A______搅拌器直径的高度，最上面一个搅拌器要在液层以下0.5米(大罐)。 A.小于一个 B.大于一个小于两个 C.等于一个 D.等于两个 7、自吸式发酵罐的搅拌轴是从罐下方进罐的,因此____C____轴封。 A.应该用填料函 B.应该用单端面机械 C.应该用双端面机械 D.无需 8、培养基连续灭菌流程中选用管道维持器，应该使培养基在管道的流速达到___C___，才能保证先进先出。 A.过渡流 B.层流 C.活塞流 D.湍流 9、把干玉米原料从多处集中送到一处，原则上应选择：( D ) A ．带式输送机 B ．压送式气力输送装置C．斗式提升机 D ．吸送式气力输送装置 10、压送式气力输送装置的闭风器应装在：( A ) A ．加料口处 B ．卸料口处 C ．中间部位 D ．无论哪里 11、直接向空气中喷100 ℃蒸汽，此过程对湿空气来说将近似是：( B ) A ．等湿升温 B ．等温加湿 C ．加湿升温 D ．等温等湿 12、垂直管中颗粒物料气流输送的流体力学条件是:( A ) Ａ . 气流速度大于悬浮速度 B. 气流速度小于悬浮速度 C. 气流速度等于悬浮速度 D. 不能确定

生物工程设备习题及答案总

1. 常用的两种磁选设备的原理（1）固定形磁钢装置（平板式磁分离器）将永久磁钢根据需要的数量组合起来，可分散装置在谷粒经过的加料斜槽或在加工设备之前集中装置。工作时，原料以薄层经过磁性部分时，铁块被吸住而除去，原料自由通过。（2）永磁滚筒（旋转式磁分离器）由转动的外筒和其中固定不动的磁铁芯（ 170 °的半圆形芯子）两部分组成。工作时，原料经过磁性部分时，铁块被吸住，转动到盛铁盒掉落而除去，原料自由通过。 2. 筛选分级的原理利用物料粒度、形状不同，利用一层或数层运动或静止的筛面而达到清理的目的。 3. 振动筛的工作原理原料大麦进入后经控料闸（控制进料量）首先经过风道进行第一次风选除去轻的杂质和灰尘（进入沉降室），落入初清筛面，去掉除去大杂质，接着通过筛孔落入第二级筛面，除去稍大于麦粒的中级杂质，再通过筛孔进入第三级筛面，除去细杂，得到粗糙的原料大麦，最后进行第二次风选，除去三级筛选中的杂质（进入沉降室），得到原料大麦。 4. 精选机的工作原理精选是按籽粒长度和形状不同进行分选精选机是利用带有袋孔（窝眼）的工作面来分离杂粒，袋孔中嵌入长度不同的颗粒，带升高度不同而分离。 5. 常用的大麦精选机有哪两种？各有何特点? （1）碟片式精选机碟片式精选机的主要构件是一组同轴安装的圆环形铸铁碟片，碟片的两侧工作面制成许多特殊形状的袋孔。

碟片上袋孔的大小、形状，可根据籽粒长度的粒度曲线来确定。碟片精选机的优点是工作面积大，转速高，产量比滚筒精选机大；而且各种不同的袋孔可用于同一机器中；碟片损坏可以更换。缺点是碟片上的袋孔容易磨损。（2 ）滚筒精选机根据滚筒转速差别分为快速滚筒精选机和慢速滚筒精选机。按其作用有荞子滚筒、大麦滚筒和分级滚筒之分。滚筒精选机的特点是它分离出来的杂粒中含大麦较少；其主要缺点是袋孔的利用系数低，产量也较低，且工作面磨损后不能修复。 6. 圆筒分级筛的工作原理和特点？根据物料分级的要求，在圆筒筛上布置不同孔径的筛面。原料进入后在传动装置作用下运动并接触筛面而进行筛分。优点：设备简单、电动机传动比平板分级筛方便。缺点：筛面利用率小，仅为整个筛面的 1/5 1.物料的粉碎度（粉碎比）物料粉碎前后平均直径之比，称为粉碎度或称粉碎比。 X=D1/D2 式中 D1 ——粉碎前物料的平均粒径， mm ；D2——粉碎后物料的平均粒径， mm 。粉碎度表示粉碎操作中物料粒度的变化比例。 2.对粉碎机的要求（1 ）粉碎后的物料颗粒大小要均匀。（2）已被粉碎的物块，应立即从轧压部位排除。

生物工程设备

生物工程设备教学大纲生物科学与工程学院生物工程教研室编2009年9月第三次修改

编写说明生物工程设备是生物工程专业的专业核心课程之一，在我系的专业课教学中占有特别重要的地位。生物工程设备是专门研究生物工厂设备的一门学科，是生物工程专业的专业课，在学过的生物工艺，化工原理，生物化学的基础上开设的。生物技术是以基因工程为先导，结合发酵工程、酶工程和生化工程等技术，构成现代生物技术。生物工程设备则是生物工程技术和化学工程与设备交叉的结合体。具体内容包括：生化反应器、生化反应物料处理及产物分离纯化设备和辅助系统设备的原理和设计及计算。通过本课程的学习使学生能够了解和掌握发酵工厂常用的发酵设备、分离提取原理及设备。并为学习其他工艺学奠定基础。为了规范教学，提高我系的生物工程专业课的教学质量，特编写此大纲。生物工程设备教学大纲，全面系统的介绍发酵工艺的内容，结合本学科的最新成果组织编写。本大纲的内容有：教学目的与要求、教学重点与难点、教学内容、并提供了思考题、教学参考书及课时分配表等。本大纲由李树立老师编写，教研室集体审定。生物工程教研室 2009年9月

课时分配表

目录理论教学部分：第一章概述第二章物料处理和输送设备第一节固体物料的处理与粉碎设备第二节固体物料输送设备第三节液体物料的输送设备第三章空气净化除菌设备第一节空气净化除菌的方法与原理第二节空气过滤除菌设备及计算第四章培养基的制备设备第一节糖蜜原料的稀释与澄清第二节淀粉质原料的蒸煮糖化设备第三节啤酒生产麦芽汁的制备第四节培养基的灭菌第五章通风发酵设备第一节机械搅拌通风发酵罐第二节气升式发酵罐(ALR) 第三节自吸式发酵罐第四节通风固相发酵设备第五节其他类型的通风发酵反应器简介第六章嫌气发酵设备第一节酒精发酵设备第二节啤酒发酵设备第三节连续发酵第七章植物细胞(组织)和动物细胞培养反应器第一节植物细胞(组织)培养反应器第二节动物细胞培养反应器第三节微藻培养反应器第八章生物反应器的比拟放大第一节生物反应器的放大目的及方法第二节通气发酵罐的放大设计第九章过滤、离心与膜分离设备第一节过滤速度的强化第二节过滤设备第三节离心分离设备第四节膜分离设备第十章离子交换分离原理及设备第一节离子交换树脂第二节离子交换分离原理第三节离子交换设备第十一章蒸发与结晶设备第一节常压与真空蒸发设备

(生物科技行业)生物工程设备各章节要点及三套题

生物工程设备各章节要点第一章绪论题库 1、生物工程的定义生物工程是指利用生物体系，应用先进的生物学和工程学原理，通过加工（或不加工）底物原料为人类提供所需产品（或社会服务）的一种新型跨学科技术。 2、1857年微生物学的鼻祖、以“发酵学之父”美誉著称的法国人巴斯德首次证明了酒精发酵是由酵母菌引起的，发酵现象是由微生物所进行的化学反应，而且不同的发酵与不同微生物有关。（列文虎克、弗洛里、钱恩） 3、生物工程设备主要包括生物反应器和生物反应物料处理及产物分离纯化设备。第二章原料处理及灭菌设备题库 1、发酵工厂中的原料都含有很多种杂质，为了清楚各种杂质，利用物料与杂质在物理特性上的差异，可以采用一些机械方法和措施将杂质除去，目前常用方法有：筛选法、比重法、浮选法、磁选法。 2、振动筛的筛体包括筛框、筛面、吊杆、筛面清理装置、限振装置（不包括自衡振动器、） 3、振动筛筛体内有有三个筛面，第一层是接料筛面，第二层是大杂筛面，第三层是小杂筛面。（判断，填空） 4、提高粉碎机效率的方法有：①采用密闭循环法②增加吸风装置，可以加速粉料离开筛孔③采用鳞状筛代替平筛 5、生物产品发酵工厂中用到的输送设备按所输送的物料可分为固体物料的输送和液体物料的输送，输送固体物料可采用各种类型的输送机和气体输送装置，输送液体物料则采用各种类型的泵和空气压缩机。 6、根据卸料动力的不同，斗式提升机的卸料方法分为离心式、混合式和重力式 7、培养基灭菌方式有两种：分批灭菌法和连续灭菌法（实消法和连消法）。分批灭菌方法的优点是不需其他设备，操作简单，适于规模小的发酵罐使用或极易发泡或粘度很大的培养基的灭菌；缺点是加热和冷却所需时间较长，发酵罐利用率不高，培养基中营养成分会遭到一定程度的破坏。培养基的连续灭菌，就是将配好的培养基在向发酵罐等培养装置输送的同时进行加热、保温和冷却而进行灭菌。连续灭菌具有如下的优点：（1）提高产量。与分批灭菌相比培养液受热时间短，可缩短发酵周期，同时培养基成分破坏较少。（2）产品质量较易控制。（3）蒸汽负荷均衡，锅炉利用率高，操作方便。（4）适宜采用自动控制。（5）降低劳动强度。 8、培养基灭菌常用的加热设备、保温设备和冷却设备都有哪些，试举例。目前常用的加热设备是喷射加热器，其特点是结构简单，体积小，操作噪声低，蒸汽与料液混合充分，并在瞬时内即可完成加热。（可用于判断题）保温设备有两种：一种是罐式保温设备，即维持罐，另一种是管式保温设备，即维持管。冷却设备有：喷淋冷却器、真空冷却器、薄板换热器和螺旋板换热器 9、为什么说培养基在维持罐中的停留时间应比按对数残留定律计算的维持时间要长？维持罐的高径比较小，不以保证培养基先进后出，部分培养基可能在罐中停留时间过长，过度受热，营养成分损失较多；部分培养基可能在罐中停留时间过短，不能达到灭菌要求而造成染菌。所以，培养基在维持罐中的停留时间应比按对数残留定律计算的维持时间要长。【实际维持时间常取理论灭菌时间的3—5倍】判断题：培养基在维持罐中的停留时间应比按对数残留定律计算的维持时间要长（短）第三章空气压缩及除菌设备 1、空气除菌的方法：辐射杀菌、热灭杀菌、静电除菌、介质过滤除菌 1、空气预处理的主要目的有哪两个?t提高压缩前空气的洁净度的主要措施？答：⑴①提高压缩空气的洁净度，降低空气过滤器的负荷；②取出压缩后空气中所带的油水，以合适的空气湿度和温度进入困难国企过滤器 ⑵提高空气吸气口的位置和加强吸入空气的前过滤 2、提高截止过滤效率的主要措施 ⑴减少进口空气的含菌数：①加强生产环境的卫生管理，减少环境空气中的含菌量；②提高空气进口位置（高

生物工程设备考试知识点必看

生物工程设备第一章绪论 ●生物工程设备(bioengineering equipment)：就是生物工程类工厂或实验室为生物反应提供最基本也是最主要的能够满足特定生物反应工艺过程的专门技术装备或设施。即为生命体完成一定反应过程所提供的特定环境。 ●生物工程设备是现代生物技术的基本原理与工程学原理相交叉的应用性学科，是将生物技术成果产业化的桥梁。 ●吕文虎克发明显微镜、柯赫建立了微生物分离纯化和纯培养技术、弗莱明发现了青霉素，并确认青霉素对伤口感染更有疗效 ●通风搅拌发酵技术的建立标志着实现了真正意义的生物工程设备；代表：青霉素 ●对通气搅拌生物反应器进行了改造，发展了气升式反应器，设备向着大型化、自动化发展 ●20世纪70年代基因重组技术诞生；代表产物是胰岛素第二章原料处理及灭菌设备 ●目前常用的处理方法有：筛选法、比重法、浮选法、磁选法 ●预处理包括：筛选去杂、磁力除铁、精选分级、原料粉碎

●筛分机械原理：根据颗粒的几何形状及其粒度，利用带有孔眼的筛面对物料进行分选的机器，具有去杂、分级两个功能 ●网目：以每英寸长度内的筛孔数表示，称为网目数，简称网目，以M表示 ●振动筛：发酵工厂应用最为广泛，带有风力除尘功能的筛选设备，多用于清除物料中小或者轻的杂质。 ●滚筒筛分类有 1.并列式：颗粒直径分布均匀；2,串联式：小颗粒含量较多的；3.同轴式：大颗粒含量不多的物料 ●重力分选原理：干重重力分选、湿重重力分选 ●湿重重力分选利用不同密度的颗粒在水中受到的浮力及下降阻力的差异进行分选的。 ●典型重力分选机械粒状原料密度去石机采用干法重力分选块根原料除石机该设备通常采用湿法重力分选 ●精选设备常用的有滚筒式精选机、碟片式精选机、螺旋球度精选机 ●螺旋球度精选机从长颗粒中分离出球形颗粒 ●粉碎的理论模型（a）体积粉碎模型（b）表面粉碎模型（c）均一粉碎模型 ●粉碎：粉碎是固体物料尺寸由大变小的过程，是利用机械力来克服固体物料内部凝聚力使之破碎成符合要求的小颗粒的单元操作。 ●实际粉碎过程中受到两个因素的影响：原料性质和粉碎设备结构

生物工程习题样本

生物分离工程习题一、名词解释滤饼过滤: 若悬浮液中固体颗粒的体积百分数大于1%, 则过滤过程中在过滤介质表面会形成固体颗粒的滤饼层, 这种过滤操作称为饼层过滤。深床过滤: 当悬浮液中固体颗粒的百分数在0.1%以下且固体颗粒的粒度很小时, 若以小而坚硬的固体颗粒堆积生成的固定床作为过滤介质, 将悬浮于液体中的固体颗粒截留在床层内部且过滤介质表面不生成滤饼的过滤称为深层过滤。萃取利用溶质在互不混溶的两相之间分配系数的不同而使溶质得到纯化或浓缩的技术。液-固萃取用某种溶剂把有用物质从固体原料中提取到溶液中的过程称为固-液萃取, 也称浸取( Leaching) 或浸出。液-液萃取用溶剂从溶液中抽提物质叫液-液萃取, 也称溶剂萃取。经典的液-液萃取指的是有机溶剂萃取。溶剂萃取法利用液体混合物各组分在某有机溶剂中的溶解度的差异而实现分离的。双水相萃取分配系数K 是指在一定温度、压力下, 溶质分子分布在两个互不相溶的溶剂里, 达到平衡后, 它在两相的浓度之比为一常数K 分离因数在某一萃取系统中,溶质A的分配系数与溶质B的分配系数之比表示为β＝K A ／K B ,

β越大, A、 B的分离效果越好, 即产物与杂质越容易分离。微波提取利用样品中目标物分子在微波电磁场的作用下, 从原来的热运动状态转为跟随微波交变电磁场而快速排列取向, 将微波能量转化为样品内的能量, 从而加速目标物从固相进入溶剂相的过程。超声提取利用超声技术,使植物细胞壁及生物体破裂, 导致胞内物质释放、扩散、溶解, 从而加速目标物从固相进入溶剂相的过程。吸附分离技术利用固体吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸附的能力, 使其富集在吸附剂表面,以除去有害成分或分离回收有用目标产物的过程。离子交换技术经过溶液中带电的溶质分子与离子交换剂中可交换的离子进行交换, 利用其静电作用力的差异而达到分离纯化的方法。吸附平衡一定条件下, 流体( 液体) 与吸附剂接触, 流体中的吸附质被吸附剂吸附, 经足够长时间后, 吸附质在两相中的含量不再改变, 即吸附质在流体和吸附剂上的分配达到一种动态平衡, 称为吸附平衡。吸附等温线实验测定一定温度下的吸附平衡数据, 绘制成吸附剂上吸附质的吸附量与流体中吸附质浓度的关系曲线。色谱分离技术是一类分离方法的总称, 又称色谱法、层析法、层离法等。它是利用不同组分在固定相和流动相中的物理化学性质的差别, 使各组分在两相中以不同的速率移动而进一步分离的技术。阻滞因数( 比移值)

生物工程设备习题测验集分析

生物工程设备习题集一.?单项选择题: (每题1分） 1. 目前啤酒厂的糖化锅中利用_＿_＿_Ｄ__＿＿＿进行搅拌。 A.圆盘平直叶涡轮搅拌器 B.螺旋浆式搅拌器 C.醪液内二氧化碳的密度梯度D．二折叶旋桨式搅拌器 2.?空气过滤系统中旋风分离器的作用是_＿__＿_A___＿___。 A.分离油雾和水滴 B.分离全部杂菌 C.分离二氧化碳 D.分离部分杂菌 3.?好气性发酵工厂，在无菌空气进入发酵罐之前_＿Ｃ＿__，以确保安全。 A.应该安装截止阀 B.应该安装安全阀C．应该安装止回阀 D.不应该安任何阀门 4.?无论是种子罐或发酵罐,当培养基尚未进罐前对罐进行预先灭菌，我们称为空罐灭菌,此时对灭菌温度和灭菌时间的要求是___＿_＿__C_＿__＿＿_＿__,只有这样才既合理经济，又能杀灭设备中各死角残存的杂菌或芽孢。 A.高温瞬时(1３3℃,15秒钟) Ｂ.同实罐灭菌一样(115℃,8-15分钟) C.高温长时(127℃，4５分钟) D.间歇灭菌(1０0℃，30分钟,连灭三次) ５.?机械轴封的动环的硬度比静环___Ｂ__。动环的材料可用__＿__＿____＿，静环最常用的材料是_＿___＿＿____。 A.大，碳化钨钢,铸铁 B.大,碳化钨钢,聚四氟乙烯 C.小，聚四氟乙烯，不锈钢； D.小,聚四氟乙烯,碳化钨钢。 6.?溶液在升膜式蒸发器加热管中出现爬膜的最重要条件是＿___Ｄ_＿___。 A.物料进口处或出口处采用浮头管板 B.蒸发器壳体应有膨胀圈C．物料在加热管内有足够的浓缩倍数,一般为七倍Ｄ.加热的蒸气与物料之间有足够的温度差，一般为20-3５℃ 7．目前啤酒厂的圆筒锥底发酵罐内采用＿＿＿_＿Ｃ_____。 A.圆盘平直叶涡轮搅拌器 B.螺旋浆式搅拌器 C.无搅拌器 D.锚式搅拌器８. 空气过滤系统中空气加热器的作用是______B_＿＿___。 A.对空气加热灭菌Ｂ.升高空气温度,以降低空气的相对湿度C．对空气加热，蒸发除去空气中的部分水份D．升高空气温度,杀灭不耐热的杂菌９.?机械搅拌发酵罐中最下面一档搅拌器离罐底距离一般____C___＿搅拌器直径的高度,最上面一个搅拌器要在液层以下0．5米(大罐)。Ａ.小于一个 B.大于一个小于两个 C.等于一个 D.等于两个１0.?自吸式发酵罐的搅拌轴是从罐下方进罐的,因此__＿C___轴封。

生物工程设备试卷

2008～2009学年度第一学期生物工程专业《生物工程设备》课程试卷B 注意事项：1. 考生务必将自己、学号、专业名称写在指定位置； 2. 密封线和装订线不准答题。一、填空题（共30空，每空1分，共30分） 1、带式输送机输送带主要以塑料袋为主，其类型主要包括、、。 2、机械搅拌通风发酵罐一般装设挡板，其中挡板应与罐壁留有一定的间隙，其间隙一般为 D(发酵罐直径)。 3 、斗式输送机中料斗分为深斗、浅斗和尖角形斗三种，浅斗的斗口呈的倾斜。 4、发酵室的四周墙壁和顶棚均要采用较好的绝热结构，绝热层厚度不应小于。 5、长管式蒸发器一般采用径 mm ，长径比为的长管制成。 6、按过滤推动力分类，过滤机械可分为：过滤机、过滤机和过滤机。 7、间歇式过滤机是指、、、四个操作工序。 8、正位移泵的适用围为：输送温度下液体运动黏度高于；液体中气体含量允许稍大于（体积）。 9、板式换热器主要由、、三部分组成。 10、保证摆动筛筛体平衡通常采用或法。 11、糖蜜原料的澄清的方法有法，法和法。 12、为提高过滤速度，可对发酵液作预处理，具体方法有：、、、、。

二、单项选择题（本大题共10小题，每小题1分，共10分） 1、斗式输送机深斗和浅斗在牵引件上的排列有一定的间距，其通常取为h（h为深斗）。 A 2.0—2.6 B 2.3—2.8 C 2.0—2.3 D 2.3—3.2 2、辊式粉碎设备中下魔辊的转速一般仅为上魔辊的。 A 1/2.5 B 1/3.5 C 1/4.5 D 1/5.5 3、打浆机对物料的打碎程度与关系最小。 A 物料的成熟度 B 刮板的导程角 C 刮板宽度 D 刮板与筛网的间距 4、下列热交换器的加热面积调整较方便的是。 A 板式 B 套管式 C 旋转刮板式 D A和B 5、料液在蒸发器中停滞时间最长的蒸发器是。 A 带搅拌夹层式 B 升膜式 C 降膜式 D 板式 6、对于干燥各种难以干燥的颗粒状、粉状、片状等物料和热敏性物料，应采用类型的干燥器。 A 脉冲沸腾干燥器 B 喷动床干燥器 C 卧式多室沸腾干燥器 D 多层沸腾干燥器 7、需要预热到接触沸点进料的蒸发器有。 A 降膜式 B 升膜式 C 强制循环式 D A和B 8、双端式自动洗瓶机卫生条件于单端式,空间利用率于单端式。 A 优, 次 B 优,优 C 次,次 D 次,优 9、带式输送机械中，定型的托辊的总长度应比带宽大约mm。 A 400～500 B 300～400 C 200～300 D 100～200 10、如果要将一批蘑菇分成5级, 则可采用个多孔滚筒。 A 1 B 4

生物工程设备知识点总结

体积溶氧系数kLa：单位时间单位体积溶液所吸收的气体。影响kLa的因素：物系的性质——粘度，扩散系数，表面张力操作条件——温度，压力，通气量，搅拌转数反应器的结构——反应器的结构型式，搅拌器结构，搅拌方式剪切力的作用 1、增加质量与热量传递速率 2、对微生物，动植物细胞的培养造成影响机械搅拌通风发酵罐的搅拌与流变特性 1、搅拌叶轮尺寸与类型 ●叶轮尺寸与罐直径比 Di/D=0.33~0.45 选用较大的叶轮或Di/D：多糖发酵，动物细胞培养； ●叶轮类型的选择功率准数、混合特性，产生的液流作用力的大小 2、搅拌叶尖速度与剪应力 ●细胞与剪切作用损害程度：细胞特性、搅拌力的性质、强度、作用时间；定性关系：球状和杆状细胞：耐受力强，丝状、动物细胞：耐受力弱；●关于搅拌剪切的反应器设计准则以搅拌叶尖线速度v为基准： v≤7.5m/s 3、发酵液的流变特性液体流变特性的影响：传质、传热、混合；发酵罐设计与运转； ●发酵液流变特性的类型：（1）牛顿型流体黏度不随搅拌剪切速率和剪应力而改变（粘性定律）；剪应力与剪切速率的关系： τ=F/A=μ(du/dy)=μγ τ为剪应力，Pa或N/m2； F为切向力，A 为流体面积； μ为流体黏度Pa·s，γ为剪切速率（速度梯度，s－1 )；非牛顿型流体

（2）宾汉塑性流体 τ=τ0+μsγ τ0为屈服应力，Pa; μs为表观黏度,Pa·s; 如黑曲霉发酵液；（3）拟塑性和涨塑性流体 τ=Kγn K：均匀系数，稠度系数，Pa·sn； n：流体状态特性指数，拟塑性：0﹤n﹤1 涨塑性：n﹥1 如丝状菌（青霉素）、液体曲、多糖；机械搅拌通风发酵罐的的热量传递 1、发酵过程的热量计算 ●生物反应热的计算 Q发酵=Q生物+Q搅拌－Q散 Q搅拌：与搅拌功率Pg有关， η功热转化率，取η=0.92； Q散发：Q蒸发、Q显、Q辐射，Q散发=0.2 Q生物； ●冷却水带出的热量计算发酵过程的最大放热： Q发酵=[Wc(T2－T1)]/ VL [kJ/(m3·℃)] W:冷却水流量，kg/h； c：水的比热容，kJ/(kg·℃)； T1、T2:冷却水进出口温度，℃； VL：发酵液体积，m3; ●发酵液温升测量计算旺盛期，先使罐温恒定，关闭冷却水， 30min后测定发酵液的温度： Q发酵=[ (w1c1+w2c2) △T]/VL [kJ/(m3·℃)] w1、w2：发酵液和发酵罐的质量，kg； c1、c2：发酵液和发酵罐的比热容，kJ/(kg·℃)； △T：30min内发酵液的温升，℃； 2、发酵罐的换热装置 ●换热夹套换热系数低：400~600 kJ/(m3·h·℃)；适应：5m3发酵罐； ●竖式蛇管 4~6组换热系数高：1200~4000 kJ/(m3·h·℃)；要求水温较低； ●竖式列（排）管传热推动力大，用水量大；

生物工程设备习题答案

生物工程设备习题集一. 单项选择题: (每题1分) 1.目前啤酒厂的糖化锅中利用_____D____进行搅拌。 A.圆盘平直叶涡轮搅拌器 B.螺旋浆式搅拌器 C.醪液内二氧化碳的密度梯度 D. 二折叶旋桨式搅拌器 2.空气过滤系统中旋风分离器的作用是_____A____。 A.分离油雾和水滴 B.分离全部杂菌 C.分离二氧化碳 D.分离部分杂菌 3.好气性发酵工厂，在无菌空气进入发酵罐之前__C___，以确保安全。 A.应该安装截止阀 B.应该安装安全阀 C.应该安装止回阀 D.不应该安任何阀门 4.无论是种子罐或发酵罐，当培养基尚未进罐前对罐进行预先灭菌，我们称为空罐灭菌，此时对灭菌温度和灭菌时间的要求是____C____，只有这样才既合理经济，又能杀灭设备中各死角残存的杂菌或芽孢。 A.高温瞬时(133℃，15秒钟) B.同实罐灭菌一样(115℃，8-15分钟) C.高温长时(127℃，45分钟) D.间歇灭菌(100℃，30分钟，连灭三次) 5.机械轴封的动环的硬度比静环___B__。动环的材料可用___________，静环最常用的材料是___________。 A.大，碳化钨钢，铸铁 B.大，碳化钨钢，聚四氟乙烯 C.小，聚四氟乙烯，不锈钢； D.小，聚四氟乙烯，碳化钨钢。 6.溶液在升膜式蒸发器加热管中出现爬膜的最重要条件是____D_____。 A.物料进口处或出口处采用浮头管板 B.蒸发器壳体应有膨胀圈 C.物料在加热管内有足够的浓缩倍数，一般为七倍 D.加热的蒸气与物料之间有足够的温度差，一般为20-35℃ 7.目前啤酒厂的圆筒锥底发酵罐内采用_____C_____。 A.圆盘平直叶涡轮搅拌器 B.螺旋浆式搅拌器 C.无搅拌器 D.锚式搅拌器 8.空气过滤系统中空气加热器的作用是______B______。 A.对空气加热灭菌 B.升高空气温度，以降低空气的相对湿度 C.对空气加热，蒸发除去空气中的部分水份 D.升高空气温度，杀灭不耐热的杂菌 9.机械搅拌发酵罐中最下面一档搅拌器离罐底距离一般____C____搅拌器直径的高度，最上面一个搅拌器要在液层以下0.5米(大罐)。 A.小于一个 B.大于一个小于两个 C.等于一个 D.等于两个 10.自吸式发酵罐的搅拌轴是从罐下方进罐的,因此___C___轴封。 A.应该用填料函 B.应该用单端面机械 C.应该用双端面机械 D.无需 11.安装在空气压缩机前的过滤器主要作用是______D______。 A.将空气过滤为无菌空气 B.过滤分离空气中的油雾 C.过滤分离空气中的水滴 D.减轻总空气过滤器的过滤负荷 12.外循环空气带升式发酵罐的优点是无需____B____。 A.空气过滤系统 B.搅拌器 C.空气喷嘴 D.罐外上升管 13.为了减轻空气过滤系统的负荷空气压缩机最好选用____D____空气压缩机。 A.往复式 B.离心式 C.高压 D.无油润滑 14.培养基连续灭菌流程中选用管道维持器，应该使培养基在管道的流速达到__C__，才能保证先进先出。 A.过渡流 B.层流 C.活塞流 D.湍流 15. 塔式啤酒发酵罐换热的蛇管在发酵罐外，蛇管内用_____C____与罐内的啤酒发酵醪进行热交换。 A.蒸气 B.冷凝水 C.酒精 D.热水 16. 冷冻升华干燥主要是升华_____B____。 A.游离水 B.结构水 C.冷凝水 D.气态水。

生物工程设备知识点总结

体积溶氧系数kLa：单位时间单位体积溶液所吸收得气体。影响kLa得因素：物系得性质——粘度，扩散系数，表面张力操作条件——温度，压力，通气量，搅拌转数反应器得结构——反应器得结构型式，搅拌器结构，搅拌方式剪切力得作用 1、增加质量与热量传递速率 2、对微生物，动植物细胞得培养造成影响机械搅拌通风发酵罐得搅拌与流变特性 1、搅拌叶轮尺寸与类型 ●叶轮尺寸与罐直径比 Di/D=0、33~0、45 选用较大得叶轮或Di/D：多糖发酵，动物细胞培养； ●叶轮类型得选择功率准数、混合特性，产生得液流作用力得大小 2、搅拌叶尖速度与剪应力 ●细胞与剪切作用损害程度：细胞特性、搅拌力得性质、强度、作用时间；定性关系：球状与杆状细胞：耐受力强，丝状、动物细胞：耐受力弱；●关于搅拌剪切得反应器设计准则以搅拌叶尖线速度v为基准： v≤7、5m/s 3、发酵液得流变特性液体流变特性得影响：传质、传热、混合；发酵罐设计与运转； ●发酵液流变特性得类型：（1）牛顿型流体黏度不随搅拌剪切速率与剪应力而改变（粘性定律）；剪应力与剪切速率得关系： τ=F/A=μ(du/dy)=μγ τ为剪应力，Pa或N/m2； F为切向力，A 为流体面积； μ为流体黏度Pa·s，γ为剪切速率（速度梯度，s－1 )；非牛顿型流体

（2）宾汉塑性流体 τ=τ0+μsγ τ0为屈服应力，Pa; μs为表观黏度,Pa·s; 如黑曲霉发酵液；（3）拟塑性与涨塑性流体 τ=Kγn K：均匀系数，稠度系数，Pa·sn； n：流体状态特性指数，拟塑性：0﹤n﹤1 涨塑性：n﹥1 如丝状菌（青霉素）、液体曲、多糖；机械搅拌通风发酵罐得得热量传递 1、发酵过程得热量计算 ●生物反应热得计算 Q发酵=Q生物+Q搅拌－Q散 Q搅拌：与搅拌功率Pg有关， η功热转化率，取η=0、92； Q散发：Q蒸发、Q显、Q辐射，Q散发=0、2 Q生物； ●冷却水带出得热量计算发酵过程得最大放热： Q发酵=[Wc(T2－T1)]/ VL [kJ/(m3·℃)] W:冷却水流量，kg/h； c：水得比热容，kJ/(kg·℃)； T1、T2:冷却水进出口温度，℃； VL：发酵液体积，m3; ●发酵液温升测量计算旺盛期，先使罐温恒定，关闭冷却水， 30min后测定发酵液得温度： Q发酵=[ (w1c1+w2c2) △T]/VL [kJ/(m3·℃)] w1、w2：发酵液与发酵罐得质量，kg； c1、c2：发酵液与发酵罐得比热容，kJ/(kg·℃)； △T：30min内发酵液得温升，℃； 2、发酵罐得换热装置 ●换热夹套换热系数低：400~600 kJ/(m3·h·℃)；适应：5m3发酵罐； ●竖式蛇管 4~6组换热系数高：1200~4000 kJ/(m3·h·℃)；要求水温较低； ●竖式列（排）管传热推动力大，用水量大；

生物工程设备考试题目

生物工程设备作业（1-4章）绪论 1 为提高生产效应或降低生产成本，生物工程设备发展的趋势是什么？（1）、设备材料越用越好：地缸、木桶——水泥池——碳钢、低合金钢——优质合金钢。（2）、发酵设备容积逐渐增大：由传统的木桶200-400L逐渐发展到现在:啤酒320m3、谷氨酸700m3、单细胞蛋白1500m3、喷雾干燥塔由蒸发能力50kg/h发展到5000kg/h。（3）、自动化程度越来越高：由手动及人工看罐，发展到温度、搅拌、风量、风压、PH、溶氧、消泡、补料全部可以进行自控，应用微机管理。（4）、设备趋于标准化：由自行设计、加工发展到厂家可提供标准图纸及可订购加工。（5）、工艺流程更简单化：设备的整合使得单元操作合并，缩短了工艺流程；先进设备的应用，完全改变了原有复杂的工艺流程。（6）、由分批生产向连续化生产过渡：连续化生产同分批生产相比较，具有优点：操作简单、生产能力大、设备利用率高（灭菌）、生产质量稳定、易实现自动化。目前，液化、糖化、连消、发酵、浓缩、干燥、结晶等单元操作都可进行连续操作。 2 为适应现代工业化生产的要求，生物工程设备技术改进的方向是什么？ 3 生物工业化的生产，对生物工程设备的要什么？掌握生物工程生产设备结构及工作原理。主要设备的设计计算及选型。掌握生物反应器发酵罐的设计。了解国外生物工程与设备的新技术、新设备及发展动向。初步具有独立分析和解决试验研究及工业生产上的工程设备问题的能力。物料输送 1 在进行输送物料设备的选型时，一般考虑的主要因素是什么？ 2 斗式提升机的料斗类型和各自输送的对象是什么？深斗：深度大、装料多，较难卸料，适用于干燥、易撒落的颗粒物料。浅斗：深度小，斗口宽，易卸料，可用于较湿和较黏物料的输送。尖角形斗：侧壁延伸至板外成挡板，安装无间隙，侧壁相连成导槽，不易侧滚。 3 斗式提升机的喂料和卸料方式有哪些，分别适用那种类型的物料？喂料——掏取式：干燥松散的小颗粒、粉状物料，带速较高喂入式：潮湿易结团或大颗粒物料，带速较低卸料——离心式：适用干燥松散且磨损小的物料重力式：适用黏度较大或较重不易甩出的物料 4 带式输送机的基本机构和输送的对象是什么？组成：输送带、托辊、鼓轮、传动装置、紧装置、加料装置、卸料装置水平或倾斜输送粉状、颗粒状、块状、整件物料 5 螺旋输送机输送的特点？优点：构造简单，密封好，便于在若干位置进行中间装载或卸载。同时进行物料输送和混合缺点：动力消耗较大，物料易受损伤，螺旋叶及料槽也易磨损，输送距离短。 6 风力输送的方式有哪些？各自的输送特点是什么？ 1.吸引式输送特点：多点吸料送到一点、负压状态，物料不会泄漏、风机在运行时不会污染物料、加料装置简单、物料造成风机磨损，输送动力有限，输送距离短，输送量小 2.压力输送特点：一点加料送到多点、输送动力大，输送距离长，输送量大、风机工作环境较好、需要特殊加料装置；正压输送，粉料易泄漏；风机污染物料

生物工程设备

生物工程设备 Revised as of 23 November 2020

第一章1.为什么发酵培养基灭菌采用湿热灭菌法湿热灭菌是利用高温饱和蒸汽将物料的温度升高使微生物体内的蛋白质变性进行灭菌的一种方式。工业发酵培养基灭菌的特点是数量多，含有很多固体物质；灭菌后要有利于生产菌的生长；方便易行及价格便宜。由于蒸汽冷凝时会放出大量潜热，并具有很强的穿透力，灭菌效果好；蒸汽来源及控制操作条件方便，适用于工业发酵培养基的灭菌。 2.实罐消毒灭菌操作过程的要点 A发酵罐及附属阀门无泄漏，无死角，无堵塞；B灭菌时罐内蛇管和夹层冷却部位的冷水彻底排除干净；C控制培养基颗粒大小；D罐内空气排除；E搅拌混合均匀;F液面以下与培养基接触的管道都要进蒸汽；G液面以上不与培养基接触的管道都要排气； 3.为什么灭菌后先开空气再开冷却防止形成真空设备吸瘪，倒吸引起染菌费用 4.实罐灭菌如要缩短冷却时间，采用何种方式比较经济合理增加冷却面积，虽然设备投资费用增加，但降低了日常的操作费用 5.生物反应器换热面积设计计算的依据生物反应器换热冷却用水量计算依据生物反应器换热面积的确定一般按某个生产品种的发酵过程中某个时刻最大的发酵热作为设计计算的依据。但对一些发酵热并不大的品种，应根据反应的发酵热及培养基灭菌时的冷却方法、要求来综合考虑确定。生物反应器换热冷却用水量计算通常按发酵热来计算。但对一些发酵热

并不大的生产品种，对培养基灭菌采用实罐灭菌的应根据反应的发酵热及培养基灭菌时的冷却要求来综合考虑确定。 6.连续灭菌系统设计如何考虑节能系统设计根据配置培养基的工艺特性选择合理的灭菌流程及高效节能的设备，流程设计考虑冷热流体的交换。 7.连续消毒灭菌的特点是什么连续性强，快速灭菌消毒，培养基营养成分破坏少，灭菌质量稳定，发酵设备利用率高，适用于大容积发酵罐物料的连续灭菌消毒。但由于附加设备多，操作环节多，因此染菌机会增加，不适合于含大量固体物料的灭菌，对蒸汽的要求高。 8.从工程上分析影响培养基湿热灭菌的因素有哪些培养基成分、起泡程度、培养基颗粒大小、罐内空气排除，搅拌混合均匀等。第二章 1. 生物发酵用的无菌空气的质量指标压强、温度、流量、相对湿度和空气洁净度 2. 压缩空气预处理的目的提高压缩前空气的洁净度；去除压缩后空气中的油和水；保证通气发酵用无菌空气的质量指标。 3. 生物发酵热净化空气的质量指标如何控制

生物工程设备期末复习完整版

生物工程设备期末复习 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】

13级生物工程设备期末总复习提纲 2013级生物工程游琳娜第二章 1.空气除菌有几种方法？ 1)热杀菌:可用蒸汽或电来加热空气，以达到杀菌的目的；利用空气被压缩时所产生的热量对空气进行加热保温杀菌，在生产上具有重要意义。 2)辐射杀菌：α射线、X射线、β射线、γ射线、紫外线、超声波等从理论上讲都能起到杀菌作用。但紫外线杀菌效率低，时间长。一般要结合甲醛蒸汽或苯酚喷雾来保证无菌室的高度无菌。 3)静电杀菌：利用静电引力吸附带电粒子以达到除菌除尘目的。 4)介质过滤除菌法：采用定期灭菌的干燥介质来阻截流过空气所含的微生物，从而获得无菌空气。 2.请具体说明介质过滤除菌的机理（空气介质相对过滤除菌基本原理）。微粒随空气流动通过过滤层时，滤层纤维所形成的网格阻碍气流的前进，使气流无数次改变运动速度和运动方向而绕过纤维前进，这些改变引起微粒对过滤层纤维产生惯性冲击、重力沉降、拦截、布朗扩散、静电吸附等作用把微粒滞留在纤维表面。 1)惯性冲击滞留作用机理：（气流速度较大时）由于微粒直冲到纤维表面，因摩擦粘附，微粒就滞留在纤维表面上，这称为惯性冲击滞留作用。 2)拦截滞留作用机理：（气流速度较小时）在滞流区的微粒慢慢靠近和接触纤维而被粘附滞留。这就是拦截捕集作用。 3)布朗扩散作用机理在很慢的气流速度和较小的纤维间隙中，布朗扩散作用大大增加了微粒与纤维的接触机会，从而被捕集。（直径很小的微粒在很慢的气流中能产生一种不规则的运动，称为布朗运动） 4)重力沉降作用机理当微粒所受的重力大于气流对它的拖带力时，微粒就发生沉降现象（大颗粒比小颗粒作用显着）。微粒的沉降作用提高了拦截捕集作用。 5)静电吸附作用机理干空气对某些非导体的物质——如纤维和树脂处理过的纤维，作相对运动摩擦时，会产生静电现象。悬浮在空气中的微生物大多带有不同的电荷。这些带电荷的微粒会被带相反电荷的介质所吸附。第三章

生物工程设备总复习

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