生物工廠工藝設(shè)計題庫含答案

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3、生產(chǎn)過程對淀粉原料進行糖化時的主要設(shè)備及作用。（1）主要設(shè)備：糖化工段主要設(shè)備由真空冷卻氣液分離器、真空泵、 連續(xù)糖化罐及螺旋板式換熱器。（2）作用：真空冷卻氣液分離器：蒸煮醪自接近常壓的氣液分離 器出來經(jīng)過減壓閥，醪液產(chǎn)生大量的蒸汽，溫度驟降，汽醪混合液 流體以極高速度進入真空冷卻氣液分離器，醪液溫度降至與容器真 空度相對應(yīng)的溫度。因此氣液分離器的設(shè)計主要是保證汽醪分離， 輸送曲液（糖化醪液稀釋水）到噴射-蒸汽的湍流中是依靠發(fā)生引射 的混合效果，使曲液與蒸煮醪充分接觸。醪液冷卻下來連續(xù)的流入 糖化醪內(nèi)。真空泵：維持真空冷卻氣液分離器真空環(huán)境。連續(xù)糖化罐：將已糖化醪或曲乳（液）混合，維持一定的

4、發(fā)酵溫 度（60C、3045min）,保持流動狀態(tài)，淀粉在酶的作用下變成可 發(fā)酵性糖。螺旋板式換熱器：螺旋板式換熱器用于后冷卻。2、簡述可行性研究的任務(wù)、意義和主要內(nèi)容。（1）任務(wù)：根據(jù)三級經(jīng)濟規(guī)劃（包括國家、地區(qū)與行業(yè)的）要求，或 根據(jù)市場經(jīng)濟的要求，對擬建(擴、改建)工程項目的技術(shù)性、經(jīng)濟 性和工程實施性，進行全面調(diào)查、預(yù)測、分析和論證，做出是否合 理可行的科學(xué)評價，最后寫出可行性研究報告，為國家主管部門對 項目做出決策提供可靠依據(jù)。(2)意義：可行性研究實質(zhì)是對投建的工程項目，進行全面的技術(shù) 經(jīng)濟分析，從而避免和減少建設(shè)項目決策的失誤，提高建設(shè)投資的 綜合效益，是決定項目投資命運的關(guān)鍵。

5、如果沒有可行性研究，或 者有研究但不深入、分析預(yù)測不準確、經(jīng)濟評價不科學(xué)，都會對項 目的投資與投產(chǎn)帶來難以彌補的經(jīng)濟損失。(3)主要內(nèi)容：1、總論(項目背景，研究工作依據(jù)和范圍)2、根據(jù)經(jīng)濟預(yù)測、市場預(yù)測確定項目建設(shè)的規(guī)模和產(chǎn)品方案3、資源、原材料、動力、運輸、供水等配套條件及公用設(shè)施 的落實情況4、建廠條件、廠址選擇方案及總圖布置方案5、工藝技術(shù)、主要設(shè)備選型、建設(shè)標準及相應(yīng)的技術(shù)經(jīng)濟指 標6、主要單項項目、公用輔助設(shè)備、總體布置方案和土建工程 量估計7、環(huán)境保護、安全生產(chǎn)、勞動衛(wèi)生、消防、GMP等要求和采取的相應(yīng)措施方案8、企業(yè)組織、勞動定員和人員培訓(xùn)設(shè)想 9、建設(shè)工期和實施進度10、投資

6、估算和資金籌措11、經(jīng)濟效益和社會效益評價12、結(jié)論3、簡述總平面設(shè)計的內(nèi)容、原則和步驟。（1）內(nèi)容：1.平面布置設(shè)計；2.豎向布置設(shè)計；3.運輸設(shè)計;4.管線綜合設(shè)計；5.綠化設(shè)計。（2）原則：嚴格遵照“依據(jù)”的要求進行布置設(shè)計。既要結(jié)合廠址 自然條件因地制宜，又要注重技術(shù)經(jīng)濟性、節(jié)約用地、節(jié)省投資和留 有發(fā)展余地。（依據(jù)：審批的設(shè)計任務(wù)書、廠址選擇報告和廠址總平 面布置方案草圖及生產(chǎn)工藝流程簡圖。）（3）步驟：（一）初步設(shè)計方案圖（總平面布置資料圖）工廠總平面布置圖（初步設(shè)計成品圖）（二）施工圖設(shè)計工廠總平面施工資料圖工廠總平面布置施工圖4、簡述物料衡算的方法和步驟。（1）明確衡算目的要求

7、；如通過物料衡算確定生產(chǎn)能力、純度、收率 等數(shù)據(jù)。(2)繪出物料流程示意圖，劃定衡算范圍；畫流程簡圖步驟及要點如下：1)流程簡圖中的設(shè)備可用方框表示；2)用線條和箭頭表示物料流股的途徑和流向；3)標出流股的已知變量(流量、組成等)4)未知量用符號表示。根據(jù)已知量和未知量劃定體系，應(yīng)特別注意盡量利用已知條件，要 求的未知量要通過體系邊界，且應(yīng)使通過邊界的物料流股的未知項 盡量少。(3)寫出所有化學(xué)反應(yīng)方程式；包括所有主副反應(yīng)，且為配平后的，將各反應(yīng)的選擇性、收率注明。(4)收集與物料衡算有關(guān)的計算數(shù)據(jù)；規(guī)模和年生產(chǎn)日；原輔材料、中間體及產(chǎn)品的規(guī)格；有關(guān)的定額和 消耗指標；有關(guān)的物理化學(xué)常數(shù)，如密

8、度、蒸氣壓、相平衡常數(shù)等。(5)選定衡算基準；計算中要將基準交代清楚，過程中基準變換時，要加以說明。(6)列出物料平衡方程式，進行物料衡算；(7)編制物料平衡表；(8)必要時畫出物料衡算圖。5、簡述啤酒廠糖化設(shè)備的組合方式及優(yōu)點：(1)二器組合：常見于小型啤酒廠。由一只糖化過濾梢和一只糊化 煮沸鍋構(gòu)成一套單式糖化系統(tǒng)，每天可糖化2次左右。該套組合的特 點是:一鍋二用，投資少,設(shè)備利用率高，但生產(chǎn)效率較低。(2)四器組合：常見于中型啤酒廠。由糊化鍋、糖化鍋、過濾梢和 煮沸鍋4只專用設(shè)備構(gòu)成一套復(fù)式糖化系統(tǒng)，每天可糖化4次左右。 該套組合的特點是設(shè)備分工明確，但利用率極不均衡8(3)五器組合：常見

9、于中型啤酒廠的技術(shù)改造中。在四器組合的基 礎(chǔ)上，增加一只暫貯罐，用于暫貯過濾后的麥汁，可以此縮短等待煮沸 鍋的時間，提高整個系統(tǒng)的生產(chǎn)效率，使每天的糖化能力增加到6次，(4)六器組合：常見于大型啤酒廠。一只糊化鍋，一只糖化鍋，一 只過濾梢和兩只麥汁煮沸鍋，一只回旋沉淀梢，一只麥汁冷卻器。 每天可糖化8次左右，該套組合的特點是糊化鍋與糖化鍋的利用率已 達到最高。6、簡述生物反應(yīng)器放大的基本方法及其特點。(1)基本方法：理論方法：所謂理論放大法，就是建立及求解反應(yīng)系統(tǒng)的動量、質(zhì)量和能量平衡方程，2個反應(yīng)系統(tǒng)可用同一微分 方程描述；半理論方法：考慮液流主體的流動，忽略局部如攪拌葉輪或罐壁 附近的復(fù)雜

10、流動；因次分析法：維持生物發(fā)酵系統(tǒng)參數(shù)構(gòu)成的無因次數(shù)群(稱為準 數(shù))恒定不變，把反應(yīng)系統(tǒng)的動量、質(zhì)量、熱量衡算以及有關(guān)的邊界條件、初始條件以無因次形式寫出用于放大過程；數(shù)學(xué)模型法：利用數(shù)學(xué)模型進行模擬放大；經(jīng)驗規(guī)則：維持P0/V不變或者維持P0/V不變。(2)特點：把小型設(shè)備中進行科學(xué)實驗所獲得的成果在大生產(chǎn)設(shè) 備中予以再現(xiàn)的手段，它不是等比例放大，而是以相似論的方法進行放大。在生物反應(yīng)器中存在三種不同類型的重要過程：熱力學(xué)過 程，微觀動力學(xué)過程和傳遞過程。其中傳遞過程在生物反應(yīng)器比擬 放大中影響最大：1)反應(yīng)器放大后，系統(tǒng)內(nèi)的動量傳遞過程將相應(yīng) 變化，2)攪拌器的攪拌剪切作用隨反應(yīng)器規(guī)模增大

11、而增加，3)這不僅影響細胞團的分散狀態(tài)如絮凝，懸浮，結(jié)成團塊，嚴重時還會 使細胞本身產(chǎn)生剪切損傷作用放大后，傳遞過程對生物發(fā)酵過程的 影響：1)通氣發(fā)酵厭氣發(fā)酵2)連續(xù)發(fā)酵,間歇發(fā)酵。7、簡述生物工程設(shè)備清潔程度的確認方式。(1)清潔程度的檢驗(2)表面清潔規(guī)范(3)蛋白質(zhì)污染物清潔的檢驗(4)清洗后殘余細胞的檢驗(5)致熱物質(zhì)的檢驗(6)最終漂洗結(jié)果的檢驗8、簡述發(fā)酵罐實罐滅菌采用的“三路進汽”原理和實罐滅菌的進、 排汽原則。(1)原理：“三路進汽”是在對培養(yǎng)基滅菌時，讓蒸汽從空氣進口、 排料口、取樣口進入罐內(nèi)，使培養(yǎng)基均勻翻騰，達到培養(yǎng)基滅菌之 目的。這是因為這三個管都是插入到發(fā)酵醪中，若

12、不進蒸汽就會形 成滅菌死角。(2)原則：進、排汽原則是“非進即出”：所有進入發(fā)酵罐的管道 在滅菌過程中如果不進入蒸汽就一定要進行排氣，使所有管道都被 蒸汽(或二次蒸汽)通過，得以滅菌。不能有既不進汽也不排汽的 管道(死角)存在。9、簡述項目建議書的任務(wù)、意義和主要內(nèi)容。(1)任務(wù)：項目建議書是設(shè)計工作的前奏，其任務(wù)是向國家、省、 市有關(guān)主管部門直接申請工程項目，以期批準立項，進行廠址選擇 調(diào)研工作及可行性研究工作。(2)意義：對于大、中型工程項目國家有嚴格的管理規(guī)定，需要按 程序報國家有關(guān)部門批準。對于小型工程項目，項目建議書由主管 部門批準，可按明確的設(shè)計方案，直接進行施工圖設(shè)計，使設(shè)計程

13、序得以簡化。(3)內(nèi)容：1、投資項目提出的必要性；2、產(chǎn)品方案、擬建規(guī)模和建設(shè)地點的初步設(shè)想；3、資源情況、建設(shè)條件、協(xié)作關(guān)系的初步分析；4、投資估算和資金籌措設(shè)想；5、項目大體進度安排；6、經(jīng)濟效益和社會效益的初步評價。10、簡述廠址選擇的一般原則及廠址方案比較的方法。(1)原則：廠址的位置要符合城市規(guī)劃(供汽、供電、給排水、交通運輸、職 工文化生活、商業(yè)網(wǎng)點)和微生物發(fā)酵工廠對環(huán)境的特殊要求。廠址的地區(qū)要接近原料、燃料基地和產(chǎn)品銷售市場，還要接近水 源和電源。具有良好的交通運輸條件。場地有效利用系數(shù)較高，并有遠景規(guī)劃的最終總體布局。有一 定的基建施工條件和投產(chǎn)后的協(xié)作條件。廠址選擇要有利于

14、三廢處理，保證環(huán)境衛(wèi)生。(2)比較方法：廠址比較方法主要有統(tǒng)計學(xué)方法和方案比較法。統(tǒng)計學(xué)方法：就是把廠址的諸項條件(自然條件和技術(shù)經(jīng)濟條件) 當(dāng)作影響因素，把要比較的廠址編號，然后對每一廠號廠址的每一 個影響因素，逐一比較具優(yōu)缺點，并打上等級分值，最后把諸因素 比較的等級分值進行統(tǒng)計，得出最佳廠號的選擇結(jié)論。方案比較法：就是以廠址自然條件為基礎(chǔ)，以技術(shù)經(jīng)濟條件為主 體，列出其中若干條件作為主要影響因素，形成廠址方案。然后對 每一方案的優(yōu)缺點進行比較，最后結(jié)合以往的選擇廠址經(jīng)驗，得出 最佳廠號的選擇結(jié)論。11、簡述連續(xù)發(fā)酵的特點和基本方式。(1)特點：優(yōu)點：培養(yǎng)液濃度和代謝產(chǎn)物含量相對穩(wěn)定，發(fā)酵

15、周 期短，設(shè)備利用率和生產(chǎn)效率高，易于自動化生產(chǎn)，發(fā)酵過程中微 生物維持穩(wěn)定狀態(tài)，細胞處于均質(zhì)狀態(tài)。缺點：微生物的突變、染菌、混合均勻度、絲狀菌的輸送。（2）方式：從單罐連續(xù)發(fā)酵發(fā)展到多罐的串聯(lián)連續(xù)發(fā)酵。從單罐連 續(xù)發(fā)酵發(fā)展到多罐的串聯(lián)連續(xù)發(fā)酵。基本理論是連續(xù)發(fā)酵動力學(xué)為 主。12、簡述工藝流程的設(shè)計原則和設(shè)計步驟。（1）原則：保證產(chǎn)品質(zhì)量符合國家標準，外銷產(chǎn)品還必須滿足銷 售地區(qū)的質(zhì)量要求；盡量采用成熟的、先進的技術(shù)和設(shè)備。（努力 提高原料利用率，提高勞動生產(chǎn)率，降低水、電、汽及其他能源的 消耗，降低生產(chǎn)成本，使工廠建成后能迅速投產(chǎn)，在短期內(nèi)達到設(shè) 計生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量要求，并做到生產(chǎn)穩(wěn)定、

16、安全、可靠）實 施清潔生產(chǎn)，有完善的三廢治理措施，以減少或消除對環(huán)境的污染， 并做好三廢的回收和綜合利用；確保安全生產(chǎn)，以保證人身和設(shè) 備的安全；生產(chǎn)過程盡量采取機械化與自動化，實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。（2）步驟：繪制工藝流程框圖；繪制工藝流程示意圖；繪制 物料流程圖；繪制初步設(shè)計階段帶控制點的工藝流程圖；繪制 施工階段帶控制點的工藝流程圖。13、簡述車間布置設(shè)計的原則和基本內(nèi)容。（1）基本原則：1、車間布置應(yīng)符合生產(chǎn)工藝要求的原則；2、車間布置應(yīng)符合生產(chǎn)操作要求的原則；3、車間布置應(yīng)符合設(shè)備安裝、檢修要求的原則；4、車間布置應(yīng)符合廠房建筑要求的原則；5、車間布置應(yīng)符合節(jié)約建設(shè)投資要求的原則；6、車間

17、布置應(yīng)符合安全、衛(wèi)生和防腐蝕的要求7、車間布置應(yīng)符合生產(chǎn)發(fā)展的要求。(2)基本內(nèi)容：1、廠房的整體設(shè)計；2、設(shè)備的排列和布置；3、車間附屬工程設(shè)計；4、車間布置設(shè)計說明；5、車間布置設(shè)計的圖紙。14、簡述機械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐的冷卻方式及其使用范圍和特點。夾套冷卻豎式蛇管冷卻豎式列管冷卻Se3以下小發(fā)靜 罐大型發(fā)酵安大型發(fā)酵罐氣溫較高的地 區(qū)結(jié)構(gòu)簡單，加工 優(yōu)容易.10內(nèi)死角 點少，容易清洗滅 Ht流速大.傳熱系 數(shù)大.降溫效果 較好。加H方便，提 高傳熱推動力 的溫差。傳熱壁較厚，冷卻水流速低，苒溫效果差.冷卻水較高時,降溫困難，彎曲位置易腐蝕.用水量較大.15、簡述氣升式發(fā)酵罐的工作原理。工作

18、原理：把無菌空氣通過噴嘴或噴孔噴射進發(fā)酵液中，通過汽液 混合物的湍流作用而使空氣泡分割細碎，同時由于形成的氣液混合 物密度降低故向上運動，而氣含率小的發(fā)酵液下沉，形成循環(huán)流動, 實現(xiàn)混合與溶氧傳質(zhì)。雖然沒有攪拌器，但形成定向循環(huán)流動。16、簡述熱量衡算的方法和步驟。(1)明確衡算目的，如通過熱量衡算確定某設(shè)備或裝置的熱負荷、加 熱劑或冷卻劑的消耗量等數(shù)據(jù)。(2)明確衡算對象，劃定衡算范圍，并繪出熱量衡算示意圖。(3)收集與熱量衡算有關(guān)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)，如定壓比熱、相變熱、反應(yīng) 熱等。(4)選定衡算基準，在計算各項熱量之前，首先要確定一個計算基準。 一般情況下，可以0c和1.013 105 Pa為計

19、算基準。對于有反應(yīng)的過 程，也常以25c和1.013 105Pa為計算基準。(5)列出熱量平衡方程式，進行熱量衡算。當(dāng)內(nèi)能、動能、勢能的變 化量可以忽略且無軸功時，輸入系統(tǒng)的熱量與離開系統(tǒng)的熱量應(yīng)平 衡，由此可得出傳熱設(shè)備的熱量平衡方程式為：Q1 Q2 Q3 = Q4 Q5 Q6(6)編制熱量平衡表。17、簡述廠房的整體布置的原則。(1)廠房的整體布置應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模，工藝流程、原料來源、水源、 電源、熱源、交通、氣候條件、廠區(qū)地形特點、工程及水文地質(zhì)條 件以及主要生產(chǎn)車間與輔助生產(chǎn)車間、公用福利設(shè)施的關(guān)系而定。 有幾種式布置和分散式布置兩種方式，單多采用幾種式布置，即將 主要生產(chǎn)工段幾種在一個

20、聯(lián)合車間內(nèi)，各個工藝布置實例都是集中 式布置。(2)廠房的平面布置應(yīng)考慮工藝流程的合理性，力求簡單，緊湊， 占地面積小，運輸方便，并留有擴建的余地。柱網(wǎng)布置應(yīng)盡可能符合建筑模數(shù)制的要求。(3)廠房垂直方向的布置采用多層或單層，主要根據(jù)工藝特點確定。 每層層高主要由設(shè)備高度，檢修安裝要求而定，并滿足采光通風(fēng)的 要求，但最低層高不宜低于2.5m。層高的確定應(yīng)符合建筑模數(shù)制的 要求。(4)廠區(qū)布置和主要道路應(yīng)貫徹不流與貨流分流的原則，盡量避免 相互交叉。廠區(qū)道路面應(yīng)選用整體性好、灰塵少的材料，如瀝青、 混凝土。車輛的停車場應(yīng)遠離藥品生產(chǎn)廠房。廠房與道路之間應(yīng)有 一定距離的衛(wèi)生緩沖帶，緩沖帶可種植草坪

21、，嚴禁種花，樹木周圍 以卵石覆蓋土壤，綠化設(shè)計做到“土不見天”。18、簡述常見加熱劑和冷卻劑的種類及特點。教熱慵使用溫度范圍說 明加 熱制熱水40 -。汴 t利用水蒸氣冷凝火或廢熱水的余熱泡削水就氣1W L0(甜堆島詞節(jié)冷族相與結(jié)火傳熱系數(shù)馬礦物也僧震易厚.但國黠度太而有流傳熱系數(shù)小,高于二和易分解聯(lián)率混合物25L38OP使用用理也困寬.黏圖比物構(gòu)曲小二7煙道氣3001 000 T祖催需.加熱均勻也熱容*/餒島,比熱容小*漪施傳熱裁數(shù)小冷卻汽海柘河水、井水冰 廠治水.循環(huán)水15%弋IL%弋索津廣竹幡便宜一冷卻效果林做水溫受季節(jié)和氣蟆影晌火空氣冷凍鹽水55 fL X穗內(nèi)池風(fēng)宜用對虢傳熱系較小.黜度受季節(jié)和氣候第峭大用于低眼冷卻成奉島濂粗一33 C利用灌意物的揮發(fā)制冷比的監(jiān)1乙轉(zhuǎn).乙烷)-1C3 t利用液基煌的林發(fā)制冷19、簡述專業(yè)設(shè)備設(shè)計與選型的程序和內(nèi)容。(1)設(shè)備所擔(dān)負的工藝操作任務(wù)和工作性質(zhì)，工作參數(shù)的確定。設(shè)備的選型及該型號設(shè)備的性能、特點評價。(3)設(shè)備生產(chǎn)能力的確定。(4)設(shè)備數(shù)量計算(考慮設(shè)備使用維修及必需的裕量)。(5)設(shè)備主要尺寸的確定。(6)設(shè)備化工過程(換熱、過濾