生物工程設(shè)備復(fù)習(xí)資料

1、11生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1、發(fā)酵罐數(shù)的確定。12通風(fēng)發(fā)酵罐1、 通風(fēng)發(fā)酵罐的主要類型及其原理、優(yōu)缺點(diǎn)或特點(diǎn)。高效生物反應(yīng)器的特點(diǎn)：(1) 傳質(zhì)和傳熱性能好；(2) 結(jié)構(gòu)密封、防雜菌污染；(3) 設(shè)備簡(jiǎn)單、維修方便；(4) 生產(chǎn)能力高 (5) 能耗低； (6)檢測(cè)控制系統(tǒng)完善；(7) 易放大； (8)生產(chǎn)安全1） 主要類型機(jī)械攪拌發(fā)酵罐(TRC)A.工作原理： 利用機(jī)械攪拌器的作用，使空氣和發(fā)酵液充分混合促使氧在發(fā)酵液中溶解，以保證供給微生物生長(zhǎng)繁殖、發(fā)酵所需要的氧氣。發(fā)酵罐的基本條件:(1)具有適宜的徑高比；(2)能夠承擔(dān)一定壓力；(3)保證必需的溶解氧；(4)具有足夠的冷卻面積；(5)盡量減少

2、死角，滅菌徹底，避免染菌；(6)軸封嚴(yán)密。B.特點(diǎn)氣升式發(fā)酵罐（類型：氣升環(huán)流式、塔式、空氣噴射式等。）A. 工作原理把無(wú)菌空氣通過噴嘴或噴孔噴射進(jìn)入發(fā)酵液中，通過氣液混合物的湍流作用而使空氣泡分割細(xì)碎，同時(shí)由于形成的氣液混合物密度降低故向上運(yùn)動(dòng)，而氣含率小的發(fā)酵液則下沉，形成循環(huán)流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)混合與溶氧傳質(zhì)。B.特點(diǎn)（8）反應(yīng)溶液分布均勻；較高的溶氧速率和溶氧效率；剪切力小；傳熱良好；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；能耗??；不易染菌；操作和維修方便 自吸式發(fā)酵罐A. 不需空氣壓縮機(jī)提供加壓空氣，而依靠特設(shè)的機(jī)械吸氣裝置或液體噴射吸氣裝置吸入無(wú)菌空氣，實(shí)現(xiàn)混合攪拌與溶氧傳質(zhì)的發(fā)酵罐。B.優(yōu)點(diǎn)：不必配備空氣壓縮機(jī)及其附屬

3、設(shè)備，節(jié)約設(shè)備投資，減少?gòu)S房面積；溶氧速率高，溶氧效率高，能耗較低；生產(chǎn)效率高、經(jīng)濟(jì)效率高設(shè)備便于自動(dòng)化、連續(xù)化。 缺點(diǎn)： 較易產(chǎn)生雜菌污染，需配備低阻力損失低高效空氣過濾系統(tǒng)，罐壓較低，裝料系數(shù)約為40。C. 噴射自吸式發(fā)酵罐：利用文氏罐噴射吸氣裝置或溢流噴射吸氣裝置進(jìn)行混合和溶氧傳質(zhì)。通風(fēng)固相發(fā)酵設(shè)備2、 機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐裝配圖、各部件作用及原理。罐體（壁厚計(jì)算）由圓柱體及橢圓形或碟形封頭焊接而成，材料為碳鋼或不銹鋼。為了滿足工業(yè)要求，在一定壓力和溫度下操作，罐為一個(gè)受壓耐溫容器，通常要求耐受130和0.25MPa(絕對(duì)壓力)。攪拌器：有平葉式、彎葉式、箭葉式渦輪式和推進(jìn)式等；其作用是打

4、碎氣泡，使氧溶解于發(fā)酵液中，從攪拌程度來說，以平葉渦輪最為激烈，功率消耗也最大，彎葉次之，箭葉最小。為了拆裝方便，大型攪拌器可做成兩半型，用螺栓聯(lián)成整體。擋板：改變液流的方向，由徑向流改為軸向流，促使液體激烈翻動(dòng)，增加溶解氧。通常擋板寬度取(0.10.12)D，裝設(shè)46塊即可滿足全擋板條件。所謂“全擋板條件”是指在一定轉(zhuǎn)速下再增加罐內(nèi)附件而軸功率仍保持不變。要達(dá)到全擋板條件必須滿足下式要求：軸封作用：使罐頂或罐底與軸之間的縫隙加以密封，防止泄露和污染雜菌。常用的軸封有填料函軸封和端面軸封兩種填料函軸封：由填料箱體，填料底襯套，填料壓蓋和壓緊螺栓待零件構(gòu)成，使旋轉(zhuǎn)軸達(dá)到密封的效果。端面式軸封又稱

5、機(jī)械軸封：密封作用是靠彈性元件（彈簧、波紋等）的壓力使垂直軸線的動(dòng)環(huán)和靜環(huán)光滑表面緊密地相互貼合，并作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)而達(dá)到密封?？諝夥植计骺諝夥植计鞯淖饔茫捍等霟o(wú)菌空氣，并使空氣均勻分布。分布裝置的形式有單管及環(huán)形管等，常用的分布裝置有單管式?？諝庥煞植脊車姵錾仙龝r(shí)，被攪拌器打碎成小氣泡，并與發(fā)酵液充分混合，增加了氣液傳質(zhì)效果。環(huán)形管的分布裝置的空氣分散效果不及單管式分布裝置。同時(shí)由于噴孔容易被堵塞，已很少采用。通常通風(fēng)管的空氣流速取20m/s。為了防止吹管吹入的空氣直接噴擊罐底，加速罐底腐蝕，在空氣分布器下部罐底上加焊一塊不銹鋼補(bǔ)強(qiáng)?？裳娱L(zhǎng)罐底壽命消泡裝置消泡裝置就是安裝在發(fā)酵罐內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的上部或安

6、裝在發(fā)酵罐排氣系統(tǒng)上的，可將泡沫打破或?qū)⑴菽扑榉蛛x成液態(tài)和氣態(tài)兩相的裝置，從而達(dá)到消泡的目的。兩種消泡方法: (1) 加入化學(xué)消泡劑；(2)使用機(jī)械消泡裝置化學(xué)消泡劑：植物油脂，如玉米油、豆油等；動(dòng)物油脂，如豬油等；高分子化合物。機(jī)械消泡裝置：最簡(jiǎn)單實(shí)用為耙式消泡器，此外還有渦輪消泡器、旋風(fēng)離心式和葉輪式離心消泡器、碟片式消泡器和刮板式消泡器等。聯(lián)軸器大型發(fā)酵罐攪拌軸較長(zhǎng)，常分為二至三段，用聯(lián)軸器使上下攪拌軸成牢固的剛性聯(lián)接。常用的聯(lián)軸器有鼓形及夾殼形兩種。小型的發(fā)酵罐可采用法蘭將攪拌軸連接軸承中型發(fā)酵罐一般在罐內(nèi)裝有底軸承；大型發(fā)酵罐裝有中間軸承。罐內(nèi)軸承不能加潤(rùn)滑油，應(yīng)采用液體潤(rùn)滑的塑料

7、軸瓦（如石棉酚醛塑料，聚四氟乙烯等）。冷卻裝置（豎式蛇管冷卻和豎式列管冷卻器可以起到檔板的作用。）3、機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐軸功率的計(jì)算（非通氣狀態(tài)和通氣狀態(tài)注意參數(shù)單位）。（單只攪拌槳）在具有擋板且滿足全擋板的情況下，攪拌準(zhǔn)數(shù)是攪拌雷諾準(zhǔn)數(shù)的函數(shù)。即 雷諾數(shù)表示作用于流體微團(tuán)的慣性力與粘性力之比。 當(dāng)液體處于湍流狀態(tài)時(shí) 1. 不通氣條件下的軸功率P0計(jì)算（魯士頓(Rushton J. H.)公式：）P0無(wú)通氣攪拌輸入的功率（W）；NP功率準(zhǔn)數(shù)，是攪拌雷諾數(shù)ReM的函數(shù)（圓盤六平直葉渦輪，NP6；圓盤六彎葉渦輪， NP4.7；圓盤六箭葉渦輪，NP3.7）；渦輪轉(zhuǎn)速（r/s）；L液體密度（kg/m3

8、）； 液體粘度（N.s/m2）；D 渦輪直徑（m）；2.通氣攪拌功率Pg的計(jì)算（修正的邁凱爾公式）P0無(wú)通氣攪拌輸入的功率（kW）；渦輪轉(zhuǎn)速（r/min）；Di 渦輪直徑（cm）Q通氣量（mL/min）例題：某酶制劑廠 10m3機(jī)械攪拌發(fā)酵罐，發(fā)酵罐直徑D=1.8m，一只圓盤六彎葉渦輪攪拌器直徑D =0.6m ，罐內(nèi)裝有四塊標(biāo)準(zhǔn)擋板，裝液量VL為6m3，攪拌轉(zhuǎn)速 =168rpm，通氣量Q=1.42 m3 /min，醪液粘度=1.9610-3 Ns/ m2，醪液密度 =1020 kg/ m3 ，三角皮帶的效率是 0.92，滾動(dòng)軸承的效率是 0.99，滑動(dòng)軸承的效率是0.98，端面軸封增加的功率為

9、 1%，求軸功率Pg和kL，并選擇合適的電機(jī)。（已知在充分湍流狀態(tài)時(shí)，圓盤彎葉渦輪攪拌器的功率準(zhǔn)數(shù) NP = 4.7 ）解：1.先求出Re：2. 因Re104，所以發(fā)酵系統(tǒng)在充分湍流狀態(tài)，即有功率系數(shù)NP = 4.7 ，故葉輪的不通氣時(shí)攪拌功率P0為：3.求通氣時(shí)攪拌功率Pg：4.所需電動(dòng)機(jī)功率為：4. 求kL ：先求空截面氣速vS：求kL ：13嫌氣發(fā)酵罐1、 酒精發(fā)酵罐和啤酒發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。1）2、 酒精發(fā)酵罐的計(jì)算。1） 發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)尺寸的確定發(fā)酵罐全容積式中 V發(fā)酵罐的代表容積（m3）；V0進(jìn)入發(fā)酵罐的發(fā)酵液量（m3） 裝液系數(shù)， 一般取=0.850.90帶有罐體高度、底、蓋高度和罐徑

10、的尺寸關(guān)系：錐形底、蓋的圓柱形發(fā)酵罐全容積為:2） 發(fā)酵罐罐數(shù)的確定 對(duì)于間歇發(fā)酵，發(fā)酵罐罐數(shù)可按下式計(jì)算： （式中N發(fā)酵罐個(gè)數(shù)； n 每24小時(shí)內(nèi)進(jìn)行加料的發(fā)酵罐數(shù)目；t 一次發(fā)酵周期所需時(shí)間，h）3） 發(fā)酵罐冷卻面積計(jì)算（實(shí)例） 可按傳熱基本方程式來確定，即： （A冷卻面積（m2） ;Q總的發(fā)酵熱（J/h） ； K傳熱總系數(shù)（J/m2 .h) ；Tm對(duì)數(shù)平均溫度差） 3、 啤酒發(fā)酵罐的計(jì)算及設(shè)計(jì)中涉及的問題（如壓力、真空、發(fā)酵液混和及對(duì)流）等。1）啤酒發(fā)酵罐的計(jì)算前發(fā)酵槽的計(jì)算A.發(fā)酵槽數(shù)目的確定B.前發(fā)酵槽體積的確定C.前發(fā)酵槽冷卻面積計(jì)算后發(fā)酵槽的計(jì)算A.后發(fā)酵槽數(shù)目的確定B.后發(fā)酵槽

11、全體積的確定2）大型錐罐設(shè)計(jì)中的問題： 壓力；真空；熱交換及發(fā)酵液循環(huán)。4、 新型啤酒發(fā)酵設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)。1） 圓筒體錐底發(fā)酵槽（簡(jiǎn)稱錐形罐 ）。 優(yōu)點(diǎn)在于能縮短發(fā)酵時(shí)間,而且具有生產(chǎn)上的靈活性，適合于生產(chǎn)各種類型啤酒的要求。目前，錐形發(fā)酵罐成為國(guó)內(nèi)外啤酒工廠使用較多的設(shè)備。2） 聯(lián)合罐3） 朝日罐 優(yōu)點(diǎn)：可加速啤酒的成熟。發(fā)酵時(shí)罐的裝量達(dá)96，提高設(shè)備利用率，減少了排除酵母時(shí)發(fā)酵液的損失。缺點(diǎn)：動(dòng)力消耗大。 5、 CIP在位清洗。預(yù)沖洗堿預(yù)洗中間清洗固定噴頭噴洗堿噴洗清水沖洗酸沖洗6、連續(xù)發(fā)酵與間歇發(fā)酵的優(yōu)缺點(diǎn)。間歇發(fā)酵：操作簡(jiǎn)單，發(fā)酵周期長(zhǎng)，發(fā)酵罐數(shù)多，設(shè)備利用率低。連續(xù)發(fā)酵：培養(yǎng)液濃度和代

12、謝產(chǎn)物含量相對(duì)穩(wěn)定，發(fā)酵周期短，設(shè)備利用率和生產(chǎn)效率高，易于自動(dòng)化生產(chǎn)。連續(xù)發(fā)酵存在的問題：1）微生物的突變；2）污染雜菌；3）混合均勻度不理想；4）絲狀菌的輸送困難1）單罐間歇發(fā)酵 2）多罐連續(xù)發(fā)酵3） 連續(xù)發(fā)酵理論罐數(shù)的確定（圖解法）141動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器1、 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的特點(diǎn)。1） 細(xì)胞生長(zhǎng)緩慢，易受微生物污染，培養(yǎng)時(shí)需要抗生素；2） 動(dòng)物細(xì)胞較微生物大得多，無(wú)細(xì)胞壁，機(jī)械強(qiáng)度低，適應(yīng)環(huán)境能力差；3） 培養(yǎng)過程需氧量少，且不耐受強(qiáng)力通風(fēng)與攪拌；4） 在機(jī)體中，細(xì)胞相互粘連以集群形式存在；5） 培養(yǎng)過程產(chǎn)物分布于細(xì)胞內(nèi)外，成本高，產(chǎn)品價(jià)格昂貴；6） 大規(guī)模培養(yǎng)時(shí)，不可套用微生物反應(yīng)的經(jīng)

13、驗(yàn)；7）原代培養(yǎng)細(xì)胞一般繁殖50代即退化死亡。2、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器的分類。1）通氣攪拌式細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器2）氣升式細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器 優(yōu)點(diǎn)：沒有移動(dòng)部件；完全密封；便于無(wú)菌操作；設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單；便于放大生產(chǎn)；氧的轉(zhuǎn)換率高。3）中空纖維細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器 優(yōu)點(diǎn)：培養(yǎng)體積小，細(xì)胞高密度生長(zhǎng)；有濃縮產(chǎn)品的功能；產(chǎn)物純度高；自動(dòng)化程度高，細(xì)胞生長(zhǎng)周期長(zhǎng) 缺點(diǎn)：中空纖維價(jià)格昂貴，生產(chǎn)成本高。4） 工業(yè)化水平的大載體細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器 優(yōu)點(diǎn)：操作控制簡(jiǎn)單，可隨機(jī)取樣檢測(cè)；人工增加附著細(xì)胞密度高；消耗用品價(jià)格低廉，產(chǎn)物收率高；5） 微載體細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器 優(yōu)點(diǎn)：比表面積大，單位體積培養(yǎng)培養(yǎng)基細(xì)胞產(chǎn)率高;微載體懸浮于培養(yǎng)基中，細(xì)

14、胞生長(zhǎng)環(huán)境均一，簡(jiǎn)化了這些環(huán)境因素的檢測(cè)和控制;培養(yǎng)基的利用率高;采樣重演性好;收獲過程簡(jiǎn)單;放大較容易;勞動(dòng)強(qiáng)度小，占用空間小。6） 轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生物反應(yīng)器動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器;動(dòng)物膀胱生物反應(yīng)器142植物細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器1、 植物細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器的分類。1） 機(jī)械攪拌式反應(yīng)器 優(yōu)點(diǎn)：混合性能好；傳氧效率高；操作彈性大；可用于細(xì)胞高密度培養(yǎng)； 缺點(diǎn)：剪切力大2） 非機(jī)械攪拌式反應(yīng)器 非攪拌式反應(yīng)器所產(chǎn)生的剪切力較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。其主要類型有鼓泡式反應(yīng)器、氣升式反應(yīng)器等氣體攪拌式反應(yīng)器 3）組合式反應(yīng)器 利用“ 優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)”原則，將兩種反應(yīng)器結(jié)合起來研究出組合式反應(yīng)器。帶有低速攪拌的氣升式發(fā)酵罐可彌補(bǔ)低氣

15、速時(shí)混合性差的弱點(diǎn)。2、植物細(xì)胞培養(yǎng)與微生物培養(yǎng)的區(qū)別。1)細(xì)胞的大??； 2)細(xì)胞塊的形狀；3) 培養(yǎng)液的黏度；4)需氧量；5)Kla值比微生物培養(yǎng)的Kla值小得多；6）對(duì)剪切力敏感7)需CO2和光照 植物細(xì)胞培養(yǎng)具有的優(yōu)點(diǎn)：（1）代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)完全在人工控制條件下進(jìn)行，可以通過改變培養(yǎng)條件和選擇優(yōu)良培養(yǎng)體系得到超整株植物產(chǎn)量的代謝產(chǎn)物；（2）培養(yǎng)在無(wú)菌條件下進(jìn)行，可排除病菌和蟲害侵?jǐn)_；（3） 可以進(jìn)行特定的生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)；（4）可以探索新的合成路線和獲得新的有用物質(zhì)等。143微藻細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器1、微藻細(xì)胞培養(yǎng)的特點(diǎn)及反應(yīng)器種類。 微藻大規(guī)模培養(yǎng)的特點(diǎn)：1）需要足夠的光照；2）需要供應(yīng)大量的CO

16、2和排放大量的O2；3）混合均勻，防止細(xì)胞沉降，且使細(xì)胞受光均勻；4）微藻的培養(yǎng)基多采用海水配制，除淡水藻外。 微藻培養(yǎng)反應(yīng)器應(yīng)有條件：1）足夠的光照；2）合適的溫度；3）合適的無(wú)機(jī)碳源及其他無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；4）合適的pH；5）充分混合；6）避免污染；7）氧的析出或供應(yīng)；分類：1）敞開式培養(yǎng)反應(yīng)器 優(yōu)點(diǎn)：成本低、建造容易、操作簡(jiǎn)單、易于生產(chǎn)。 缺點(diǎn)： 培養(yǎng)效率低、培養(yǎng)條件無(wú)法控制、易受污染、水分易蒸發(fā)、光能利用率低 2）密閉式培養(yǎng)反應(yīng)器 優(yōu)點(diǎn)：培養(yǎng)效率高、培養(yǎng)條件易于控制、污染少、生產(chǎn)周期延長(zhǎng)、適用于所有藻類的培養(yǎng)。 開發(fā)密閉式微藻光培養(yǎng)反應(yīng)器依據(jù)的原則：高光照比表面積；較高的氣體交換效率；適合

17、的循環(huán)方式；改善光的傳播途徑、分配和質(zhì)量；防治有害次生代謝的積累；較易實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)條件的優(yōu)化； 盡量降低生產(chǎn)成本。 3）管道式光培養(yǎng)反應(yīng)器 4）淺層溢流光培養(yǎng)反應(yīng)器15生物反應(yīng)器的檢測(cè)與控制1、 生物工程對(duì)傳感器的要求。 1）傳感器能經(jīng)受高壓蒸汽滅菌；2）傳感器及其二次儀表具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性；3）最好能在過程中隨時(shí)校正；4）探頭材料不易老化，使用壽命長(zhǎng)；5）探頭安裝使用和維修方便；6）解決探頭敏感部位被物料（反應(yīng)液）粘住、堵塞問題；7）價(jià)格合理，便于推廣使用。2、 生物傳感器及其組成。 傳感器：能感受(或響應(yīng))一種信息并變換成可測(cè)量信號(hào)(一般指電學(xué)量)的器件。 生物傳感器：將生物體的成份（酶、抗原、抗

18、體、激素）或生物體本身（細(xì)胞、細(xì)胞器、組織）固定化在一器件上作為敏感元件的傳感器稱為生物傳感器。生物傳感器的特點(diǎn)：由選擇性好的主體材料構(gòu)成的分子識(shí)別元件，一般不需進(jìn)行樣品的預(yù)處理；利用優(yōu)異的選擇性把樣品中被測(cè)組分的分離和檢測(cè)統(tǒng)一為一體；由于它的體積小、可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)在位監(jiān)測(cè)；響應(yīng)快、樣品用量少，且由于敏感材料是固定化的，可以反復(fù)多次使用。傳感器連同測(cè)定儀的成本遠(yuǎn)低于大型的分析儀器，因而便于推廣普及。 組成：敏感元件（分子識(shí)別元件）和信號(hào)轉(zhuǎn)換器件 1）敏感元件（酶電極、微生物電極、免疫電極、） 2)信號(hào)轉(zhuǎn)換器（將分子識(shí)別元件進(jìn)行識(shí)別時(shí)所產(chǎn)生的化學(xué)的或物理的變化轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的裝置） 電化學(xué)電極可用

19、作生物傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換器的電化學(xué)電極一般可以分為兩種類型。電位型電極和電流型電極 生物熱敏器件：基于溫度測(cè)量原理，把生物功能材料和高性能檢測(cè)器件結(jié)合而成，如酶熱敏電阻。酶熱敏電阻可分為密接型和反應(yīng)器型。光生物電極 光生物電極的測(cè)量原理：生物發(fā)光反應(yīng)的測(cè)量原理；生物物質(zhì)的光吸收、光激發(fā)；生物反應(yīng)物質(zhì)對(duì)光傳播對(duì)干擾原理。競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合型、光吸收型、熒光淬滅型、指示劑型、生物發(fā)光型和光傳遞干擾型。組織傳感器以動(dòng)植物組織薄片材料作為生物敏感膜的電化學(xué)傳感器稱為組織電極，此系酶電極的衍生型電極動(dòng)植物組織中的酶是反應(yīng)的催化劑與酶電極比較，組織電極具有如下優(yōu)點(diǎn)：1.酶活性較離析酶高.2.酶的穩(wěn)定性增大.3.材料易

20、于獲得. 工作原理：將熱能變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；將光效應(yīng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；直接產(chǎn)生電信號(hào)3、生化過程各參數(shù)控制圖的繪制。4、PID控制。（比例、積分、微分控制） 比例控制能迅速反應(yīng)誤差，從而減小穩(wěn)態(tài)誤差。但是，比例放大系數(shù)的加大，會(huì)引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。 積分控制的作用是，只要系統(tǒng)有誤差存在，積分控制器就不斷地積累，輸出控制量，以消除誤差。積分作用太強(qiáng)會(huì)使系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩。 微分控制可以克服振蕩，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高，同時(shí)加快系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，減小調(diào)整時(shí)間，從而改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。 16生物反應(yīng)器的比擬放大1、 生物反應(yīng)器放大的目的。應(yīng)用理論分析和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，總結(jié)生物反應(yīng)系統(tǒng)的內(nèi)在規(guī)律及影響因素，重

21、點(diǎn)研究解決有關(guān)的質(zhì)量傳遞、動(dòng)量傳遞和熱量傳遞問題，以便在反應(yīng)器的放大過程中盡可能維持生物細(xì)胞的生長(zhǎng)速率、代謝產(chǎn)物的生成速率。 2、 放大的內(nèi)容。罐的幾何尺寸，通風(fēng)量，攪拌功率，傳熱面積和其他方面的放大問題，這些內(nèi)容都有一定的相互關(guān)系。3、經(jīng)驗(yàn)放大中常用的兩種方法。1）以體積溶氧系數(shù)kLa(或kd)相等為基準(zhǔn)的放大法（實(shí)例） 高好氧發(fā)酵通常應(yīng)用等kLa的原則進(jìn)行反應(yīng)器放大2）以P0/VL相等的準(zhǔn)則進(jìn)行反應(yīng)器的放大 對(duì)于溶氧速度控制發(fā)酵反應(yīng)的非牛頓型發(fā)酵液，通常應(yīng)用P0/VL相等準(zhǔn)則進(jìn)行反應(yīng)器的放大。211生物反應(yīng)物料處理設(shè)備1、 固體物料的篩選除雜設(shè)備具體包括哪些。(?)1） 大麥的精選設(shè)備大麥

22、精選機(jī)：利用雜粒與大麥不同的特點(diǎn)進(jìn)行分離。 碟片精選機(jī)工作面積大，轉(zhuǎn)速高，產(chǎn)量大，碟片損壞可以更換2） 大麥的分級(jí)設(shè)備平板分級(jí)篩工作原理圓筒分級(jí)篩工作原理優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單、電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)比平板分級(jí)篩方便。缺點(diǎn)：篩面利用率少，僅為整個(gè)篩面的1/5。為什么固體物料需要進(jìn)行粉碎? 固體物料經(jīng)粉碎后，顆粒變小，原料的表面積顯著增大，可加速蒸煮時(shí)的溶解過程。節(jié)省蒸汽，減少能量消耗，提高淀粉利用率，并能減少輸送管道的阻塞現(xiàn)象，便于連續(xù)化生產(chǎn)。2、 原料粉碎的方式，具體設(shè)備1) 濕式粉碎是將水和原料一起加入粉碎機(jī)中，從粉碎機(jī)出來時(shí)即成粉漿。這種方法無(wú)原粉粉末飛揚(yáng)，車間衛(wèi)生好，缺點(diǎn)是粉漿必須隨產(chǎn)隨用，不宜儲(chǔ)藏，且耗

23、電量較多。 主要包括輸料裝置、加料器、粉碎機(jī)和加熱器等幾部分。 濕法粉碎流程的優(yōu)點(diǎn)： 1.消除了粉塵危害，改善了勞動(dòng)環(huán)境，降低了原料消耗； 2.粉碎過程中，淀粉已開始吸水膨脹，提高了蒸煮效果； 3.粉碎后經(jīng)預(yù)熱，提高了蒸汽的利用率； 4.機(jī)器零件的磨損減少，節(jié)省了設(shè)備維修費(fèi)用。2)干式粉碎是將干物料送入粉碎機(jī)中。粉碎機(jī)包在機(jī)殼之內(nèi)，有一定的粉塵涌出來，如果不采取必要的除塵措施，車間內(nèi)會(huì)布滿灰塵。3、物料粉碎的力學(xué)分析。固體物料的粉碎按其受力情況可分以下幾種：擠壓破碎(a)、沖擊破碎(b)、研磨粉碎(c)、剪切破碎(d)、劈裂粉碎(e)4、 錘式粉碎機(jī)的工作原理。1) 優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單、緊湊、物料

24、適應(yīng)性強(qiáng)，粉碎度大（粗粉碎細(xì)粉碎皆可），生產(chǎn)能力高，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠。缺點(diǎn)：機(jī)械磨損較大。 2) 適用范圍: 中等硬度物料的中、細(xì)碎，脆性物料。3) 錘刀：可拆換，可擺動(dòng)避開硬物。高碳鋼和錳鋼，可兩頭調(diào)換使用。4) 工作原理：物料從上方料斗加入，在懸空狀態(tài)下就被錘的沖擊力所破碎。然后物料被拋至沖擊板上，再次被擊碎。此外物料在機(jī)內(nèi)還受到擠壓和研磨的作用。5、兩輥式粉碎機(jī)的工作原理。212液體培養(yǎng)基的制備及殺菌設(shè)備1、 罐式連續(xù)蒸煮流程及蒸煮罐和后熟罐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及作用。罐式連續(xù)蒸煮：蒸煮溫度可高可低，節(jié)約能耗；設(shè)備簡(jiǎn)單，操作容易，制造方便。2、 真空冷卻裝置設(shè)備圖及原理。 真空冷卻：物料在一定真空度下蒸發(fā)部

25、分水，需要汽化潛熱，取自料液本身，因而料液很快被冷卻到真空相應(yīng)的溫度。真空冷卻器中真空度產(chǎn)生：一般要借助于水力噴射泵或蒸汽噴射泵，連續(xù)地抽去真空冷卻器中的二次蒸汽。 3、 啤酒廠麥汁制備的四器組合。四器組合：四器為糊化鍋、糖化鍋、過濾槽和麥汁蒸煮鍋；1） 糊化鍋2）糖化鍋 使麥芽糖與水混合，并保持一定溫度進(jìn)行蛋白質(zhì)分解和淀粉糖化。3）過濾槽4）麥芽汁煮沸鍋 又稱煮沸鍋或稱濃縮鍋，用于麥汁的煮沸和濃縮，把麥汁中多余水分蒸發(fā)，使麥汁達(dá)到要求濃度，并加入酒花，浸出酒花中的苦味及芳香物質(zhì)；還有加熱凝固蛋白質(zhì)、滅菌、滅酶的作用。4、 液體培養(yǎng)基的滅菌方法及工業(yè)常用的方法。滅菌：指用物理或化學(xué)方法殺滅或除

26、去物料及設(shè)備中所有有生命物質(zhì)的技術(shù)或工藝過程。 常用的滅菌方法有： (1)化學(xué)試劑滅菌：常用試劑有甲醛、氯、高錳酸鉀、環(huán)氧乙烷等； （2）射線滅菌：x-射線、 -射線、紫外線； （3）干熱滅菌； （4）濕熱滅菌； （5）過濾除菌5、 對(duì)數(shù)殘留公式及理論滅菌時(shí)間。6、實(shí)罐滅菌、連續(xù)滅菌及滅菌時(shí)間的計(jì)算。1）實(shí)罐滅菌：將培養(yǎng)基置于發(fā)酵罐中用蒸汽加熱，達(dá)到預(yù)定滅菌溫度后，維持一定時(shí)間，再冷卻到發(fā)酵溫度，然后接種發(fā)酵，又稱分批滅菌。 要保證分批滅菌的成功，必須有：1.內(nèi)部結(jié)構(gòu)合理，焊縫及軸封裝置可靠，蛇管無(wú)穿孔現(xiàn)象的發(fā)酵罐；2.壓力穩(wěn)定的蒸汽；3.合理的操作方法例：有一發(fā)酵罐，內(nèi)裝培養(yǎng)基40m3，在1

27、21的溫度下進(jìn)行實(shí)罐滅菌。設(shè)每毫升培養(yǎng)基含有耐熱菌的芽孢2107個(gè)，在121 時(shí)的滅菌速率常數(shù)為0.0287s-1。試求滅菌失敗的機(jī)率為0.001所需的時(shí)間。解：2）培養(yǎng)基的連續(xù)滅菌有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）提高產(chǎn)量，設(shè)備利用率高。（2）與分批滅菌比較，培養(yǎng)液受熱時(shí)間短，培養(yǎng)基中營(yíng)養(yǎng)成分破壞較少。（3）產(chǎn)品質(zhì)量較容易控制；蒸汽負(fù)荷均衡，操作方便（4）降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，適用于自動(dòng)控制。 流程例：有一發(fā)酵罐，內(nèi)裝培養(yǎng)基40m3，在131的溫度下進(jìn)行連續(xù)滅菌。設(shè)每毫升培養(yǎng)基含有耐熱菌的芽孢2107個(gè)，在131 時(shí)的滅菌速率常數(shù)為0.25s-1。試求滅菌失敗的機(jī)率為0.001所需的時(shí)間。解：221過濾、離心與膜

28、分離設(shè)備1、 常壓、加壓和真空過濾具體設(shè)備。2、 離心分離因數(shù)。3、 常用的膜分離設(shè)備。(生物分離工程)222離子交換分離、色譜原理及設(shè)備1、 離子交換的原理。離子交換過程包括5步：1. A+自溶液擴(kuò)散到樹脂表面；2. A+從樹脂表面擴(kuò)散到樹脂內(nèi)部的活性中心；3. A+在活性中心發(fā)生交換反應(yīng)；4. 解吸離子B+自樹脂內(nèi)部的活性中心擴(kuò)散到樹脂表面；5. B+從樹脂表面擴(kuò)散到溶液；2、常用的離子交換罐（具有多孔支持板的離子交換罐）結(jié)構(gòu)圖。圓筒體的高徑比一般為23，樹脂層高度約為圓筒高度的50 70。1-視鏡 2-進(jìn)料口 3-手口 4-液體分布器 5-樹脂層 6-多孔板 7-尼龍層 8-出液口23萃

29、取分離設(shè)備1、 溶劑萃取的方法。（生物分離工程）1) 溶劑萃取影響萃取操作的因素：1. 萃取劑的選擇 2. pH的范圍 3. 溫度的確定 4. 鹽析、帶溶劑、去乳化的作用2） 雙水相萃取(ATPP)雙水相萃取原理：基于物質(zhì)在雙水相體系中的選擇性分配。雙水相體系：某些有機(jī)物之間或有機(jī)物與無(wú)機(jī)鹽之間，在水中以適當(dāng)?shù)臐舛热芙?后形成互不相溶的兩相或多相水相體系。雙水相體系在生物分離的應(yīng)用：用于蛋白質(zhì)、酶、核酸、菌體、細(xì)胞、細(xì)胞器以及氨基酸、抗生素等生物小分子物質(zhì)的分離、純化。2、雙水相體系及常用于生物分離的雙水相體系。常用生物分離的雙水相體系：PEGDextran系列和PEG無(wú)機(jī)鹽系列。24蒸發(fā)與結(jié)

30、晶設(shè)備1、 常壓蒸發(fā)設(shè)備。麥芽汁煮沸鍋夾套加熱式 內(nèi)置加熱式(列管式內(nèi)加熱器的煮沸鍋、具兩段內(nèi)加熱器的煮沸鍋)2、 真空蒸發(fā)的優(yōu)點(diǎn)及設(shè)備。1)真空蒸發(fā)的優(yōu)點(diǎn)：物料沸騰溫度降低，避免或減少物料受高溫所產(chǎn)生的質(zhì)變；提高了熱交換的溫度差，增加了傳熱強(qiáng)度；為二次蒸汽的利用創(chuàng)造了條件，可采用雙效或多效蒸發(fā)，提高熱能利用率；蒸發(fā)器熱損失減少。2）管式薄膜蒸發(fā)器 特點(diǎn)：液體沿加熱管壁成膜而進(jìn)行蒸發(fā)； 類型：升膜式、降膜式和升降膜式3、 升膜式蒸發(fā)器工作原理、降膜式蒸發(fā)器工作原理。1）升膜式蒸發(fā)器 工作原理：物料從加熱器下部進(jìn)入，在加熱管內(nèi)被加熱蒸發(fā)拉成液膜，濃度液在二次蒸汽帶動(dòng)下一起上升，從加熱器上端沿汽液

31、分離器筒體的切線方向進(jìn)入分離器，濃縮液從分離器底部排出，二次蒸汽進(jìn)入冷凝器。BM系列薄膜蒸發(fā)器 ：蒸發(fā)器為升膜式列管換熱器。設(shè)備與物料接觸部分均采用不銹鋼制造，具有良好的耐腐蝕性能。對(duì)于加熱管子直徑、長(zhǎng)度選擇要適當(dāng)，管徑不宜過大，一般在2528毫米之間，管長(zhǎng)與管徑之比一般為 100150 ，這樣才能使加熱面供應(yīng)足夠成膜的汽速2） 降膜式蒸發(fā)器 工作原理：物料從加熱管上部進(jìn)入，經(jīng)分配器導(dǎo)流管進(jìn)入加熱管，沿管壁成膜狀向下流。3） 升降膜式蒸發(fā)器 工作原理：物料先進(jìn)入升膜加熱管，沸騰蒸發(fā)后，汽液混合物上升至頂部，然后轉(zhuǎn)入另一半加熱管，再進(jìn)行降膜蒸發(fā)，濃縮液從下部進(jìn)入汽液分離器，分離后，二次蒸汽從分離

32、器上部排入冷凝器，濃縮液從分離器下部出料。 升降膜式蒸發(fā)器的特點(diǎn)：易達(dá)到升膜和降膜的要求；有利于降膜均勻分布，提高傳熱系數(shù)；用升膜控制降膜進(jìn)料，有利于操作；兩個(gè)濃縮過程串聯(lián)，可提高產(chǎn)品的濃縮比，減低設(shè)備高度。4、 蒸發(fā)過程節(jié)能的方法。采用多效蒸發(fā)，循環(huán)利用熱能：將高能二次蒸汽用作加熱介質(zhì)去蒸發(fā)另外的物料而本身也被冷凝。熱泵蒸發(fā)：用機(jī)械泵或用蒸汽噴射泵將低壓蒸汽壓縮成較高壓力的蒸汽，重新利用加熱蒸汽的辦法。研制更理想的蒸發(fā)設(shè)備和效率更高的熱泵。5、真空煮晶設(shè)備結(jié)構(gòu)。煮晶鍋的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，是一個(gè)帶攪拌的夾套加熱真空蒸發(fā)罐，整個(gè)設(shè)備由加熱蒸發(fā)室、加熱夾套、汽液分離器、攪拌器等4部分組成。25干燥設(shè)備

33、1、 氣流干燥原理。工作原理：利用熱空氣與粉狀或顆粒狀濕物料在流動(dòng)過程中充分接觸，氣體與固體物料之間進(jìn)行傳熱與傳質(zhì)，從而使?jié)裎锪线_(dá)到干燥的目的2、 氣流干燥流程中脈沖管的工作原理。3、 噴霧干燥原理及幾種噴霧器的形式。1）噴霧干燥是利用不同的噴霧器，將懸浮液和粘滯的液體噴成霧狀，形成具有較大表面積的分散微粒同熱空氣發(fā)生強(qiáng)烈的熱質(zhì)交換，迅速排除本身的水分，在幾秒至幾十秒內(nèi)獲得干燥。2）噴霧器：壓力式噴霧器、氣流式噴霧器和離心式噴霧器。壓力式噴霧器 采用壓力式噴嘴借助高壓泵的壓力將溶液、懸浮液、乳濁液、膏糊狀物料霧化成細(xì)小液滴，然后與高溫?zé)峥諝膺M(jìn)行快速熱交換，在極短時(shí)間內(nèi)以簡(jiǎn)單的工藝迅速連續(xù)干燥成

34、細(xì)顆粒狀物料的設(shè)備。氣流噴霧器內(nèi)部混合式和外部混合式，常用的是內(nèi)部混合式離心式噴霧器空氣經(jīng)過濾和加熱，進(jìn)入干燥器頂部空氣分配器，熱空氣呈螺旋狀均勻地進(jìn)入干燥室。料液經(jīng)塔體頂部的高速離心霧化器，（旋轉(zhuǎn)）噴霧成極細(xì)微的霧狀液珠，與熱空氣并流接觸，在極短的時(shí)間內(nèi)可干燥為成品。成品連續(xù)地由干燥塔底部和旋風(fēng)分離器中輸出，廢氣由風(fēng)機(jī)排空。4、凍干的原理及特點(diǎn)。1）原理：將濕物料（或溶液）在較低溫度下（-10-50）凍結(jié)成固態(tài)，然后在高度真空下，將其中固態(tài)水分直接升華為氣態(tài)而除去的干燥過程。2）特點(diǎn)：干燥溫度低，特別適合于高熱敏性物料的干燥；能保持原物料的外觀形狀；凍干制品具有多孔結(jié)構(gòu)，有理想的速溶性和快速

35、復(fù)水性；冷凍干燥脫水徹底，質(zhì)量輕，產(chǎn)品保存期長(zhǎng)。26 蒸餾設(shè)備1、 灑精蒸餾揮發(fā)系數(shù)與精餾系數(shù)。1）揮發(fā)系數(shù)K是指沸騰溶液的蒸汽中酒精含量與酒精在水溶液中的含量之比。如，酒精的體積分?jǐn)?shù)為10%，與其沸騰溶液平衡的蒸汽中的酒精體積分?jǐn)?shù)為51%，則KA（A代表酒精） =51/10=5.12） 醪液中存在大量揮發(fā)雜質(zhì)，其揮發(fā)系數(shù)以Kc表示。為了更地比較酒精與雜質(zhì)的可分離程度，引入了精餾系數(shù)K的概念。 K=Kc/KA 當(dāng)K1時(shí)，則蒸汽中雜質(zhì)含量增加，雜質(zhì)多聚集在氣相中。 當(dāng)K1時(shí)，則蒸汽中雜質(zhì)含量減少，雜質(zhì)多聚集在液相中。 當(dāng)K=1時(shí)，則雜質(zhì)平均分布在氣相和液相中，在這種情況下，較難分離。2、 分子蒸

36、餾技術(shù)。 分子蒸餾技術(shù)是在很高的真空條件下，對(duì)物料在極短的時(shí)間里加熱、氣化、分離，以達(dá)到提純的目的，分離的對(duì)象都是沸點(diǎn)高，而又不耐高溫、受熱容易分解的物質(zhì)。系統(tǒng)壓力一般在0.133-1.33Pa范圍內(nèi)，物料受熱時(shí)間僅為0.05s左右。 分子蒸餾因?yàn)樵诟哒婵罩羞M(jìn)行，與通常的常壓蒸餾，減壓蒸餾相比，其主要優(yōu)點(diǎn)是：（1）蒸發(fā)速度快；（2）蒸發(fā)溫度低；（3）分離效果好（因?yàn)橄鄬?duì)揮發(fā)度增大）；（4）分解、聚合現(xiàn)象少；（5）熱損失少；（6）共沸混合物消失；（7）在常壓中不能蒸餾的物質(zhì)也可以。 原理3、 水蒸汽蒸餾原理。水蒸汽蒸餾是用水蒸汽來加熱混合液體，使具有一定揮發(fā)度的被測(cè)組分與水蒸汽分壓成比例地自溶液

37、中一起蒸餾出來。當(dāng)某些物質(zhì)沸點(diǎn)較高，直接加熱蒸餾時(shí)，因受熱不均勻易局部炭化，還有些被測(cè)成分，當(dāng)加熱到沸點(diǎn)時(shí)可能發(fā)生分解。這些成分的提取，可用水蒸汽蒸餾。當(dāng)植物性芳香原料浸在水中并加熱至沸騰或用蒸汽通過芳香原料的料層中，由于沸水或水蒸汽對(duì)原料組織表面的芳香油分與沸水或蒸汽直接接觸，從而產(chǎn)生水和油的兩個(gè)蒸汽分壓。混合蒸汽通過導(dǎo)氣管進(jìn)入冷凝器進(jìn)行冷凝冷卻，然后再經(jīng)過油水分離后，即得精油。 所謂“水散”，就是指水向原料組織進(jìn)行滲透，并以它作為載體，將精油逐步擴(kuò)散到組織表面，這種現(xiàn)象稱為“水散”所用。只有當(dāng)精油傳遞到組織表面，才能形成水和油兩個(gè)分壓，精油才能被蒸出，所以“水散”作用在水蒸汽蒸餾過程中就顯

38、得十分重要了?！八ⅰ狈椒ㄓ袃煞N：一種是鍋外“水散”，另一種是鍋內(nèi)“水散”。 31空氣凈化除菌與空氣調(diào)節(jié)1、 生物工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)空氣質(zhì)量的要求。生物工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)空氣質(zhì)量的要求是 ：無(wú)菌，無(wú)灰塵，無(wú)雜質(zhì)，無(wú)水，無(wú)油，溫度，濕度，正壓等要求；生物工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)無(wú)菌空氣的無(wú)菌程度要求是：一般要求1000次使用周期中只允許有一個(gè)菌通過，即經(jīng)過濾后空氣的無(wú)菌程度為N=10-32、空氣除菌的一般方法，生物工業(yè)常用的除菌方法。1）熱殺菌2）輻射殺菌3）靜電除菌4）過濾除菌法 介質(zhì)過濾除菌是使空氣通過經(jīng)高溫滅菌的介質(zhì)過濾層，將空氣中的微生物等顆粒阻截在介質(zhì)層中，而達(dá)到除菌的目的。 目前生物工業(yè)生產(chǎn)中最常用、適用的

39、空氣除菌方法。3、介質(zhì)過濾除菌機(jī)理及常用介質(zhì)。1） 機(jī)理慣性沖擊滯留作用機(jī)理 攔截滯留作用機(jī)理 布朗擴(kuò)散作用機(jī)理重力沉降作用機(jī)理靜電吸附作用機(jī)理2）常用的過濾介質(zhì)有棉花、活性炭、超細(xì)玻璃纖維、石棉濾紙、PVA燒結(jié)材料過濾介質(zhì)、燒結(jié)金屬過濾介質(zhì)等。4、兩級(jí)冷卻、分離、加熱的空氣除菌流程（各設(shè)備的結(jié)構(gòu)及作用）。（作業(yè)）5、 對(duì)數(shù)穿透定律。過濾器的種類。 1）-dN/dL = KN它表示進(jìn)入濾層的微粒數(shù)與穿透濾層的微粒數(shù)之比的對(duì)數(shù)是濾層厚度的函數(shù)。2） 種類纖維介質(zhì)深層過濾器平板式纖維紙過濾器管式過濾器接迭式低速過濾器JPF空氣過濾器YUD-Z空氣過濾器6、焓濕圖及狀態(tài)變化過程?？諝鉂穸葂(濕含量)

40、：濕空氣中所含的水蒸氣質(zhì)量與所含的干空氣質(zhì)量之比。相對(duì)濕度：濕空氣中水蒸氣分壓與同溫下水的飽和蒸氣壓之比。露點(diǎn)溫度td：空氣在濕含量H不變的情況下冷卻，達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)的溫度稱為露點(diǎn)溫度td。此時(shí)開始有水珠冷凝出來。在空調(diào)技術(shù)中，常利用冷卻方法是空氣溫度降到露點(diǎn)溫度以下，以便水蒸氣從空氣中析出凝結(jié)成水，從而達(dá)到干燥空氣的目的濕球溫度tw：將溫度計(jì)的感溫球包以濕紗布，紗布的一部分浸入水中以保持紗布足夠濕潤(rùn)，這就成為濕球溫度計(jì)。這種溫度計(jì)在溫度t、濕度為H的不飽和空氣流中，在絕熱條件下達(dá)到平衡所顯示的溫度，稱為空氣的濕球溫度。與此同時(shí)，在空氣流中還放一支普通溫度計(jì)，所測(cè)得的溫度，相對(duì)于濕球溫度而言稱

41、為空氣的干球溫度。 1等濕（干式）加熱過程 2等焓減濕過程 3等焓加濕過程 4等溫加濕過程5減濕冷卻（或冷卻干燥）過程32設(shè)備與管道的清洗與殺菌1、 保證管道徹底滅菌的設(shè)計(jì)要求。1）管道應(yīng)有一定的斜度，通常取1/100或更大；2）凹陷低點(diǎn)安裝排污閥；3）管路有足夠的支撐點(diǎn)；4）盡可能減少和簡(jiǎn)化管路，盡可能少用彎頭管件和閥門；5）盡可能減少最高與最低點(diǎn)，且在每個(gè)最高點(diǎn)裝設(shè)蒸汽進(jìn)管，在最低點(diǎn)均裝冷水閥；6）每個(gè)罐及管道盡可能分開滅菌。這樣才能保證蒸汽殺菌的嚴(yán)密性與穩(wěn)定安全性。2、 空罐滅菌。滅菌溫度和滅菌時(shí)間的要求是高溫長(zhǎng)時(shí)(121，60分鐘) ，既合理經(jīng)濟(jì)，又能殺滅設(shè)備中各死角殘存的雜菌或芽孢。

42、3、設(shè)備材料及加工要求。1）設(shè)備材料的選擇 發(fā)酵罐及產(chǎn)品分離純化等設(shè)備、管道的材料多采用不銹鋼，尤其是可耐酸、耐堿、耐鹽等質(zhì)量?jī)?yōu)良的不銹鋼，如1Cr18Ni9Ti和含鉬的不銹鋼。 設(shè)備材料應(yīng)避免使用含鋅、鎘、鉛等的材料。2）加工要求 設(shè)備管路閥門等內(nèi)表面要求較高的光潔度，尤其發(fā)酵罐等要光滑、無(wú)細(xì)孔、無(wú)毛刺及凹坑裂紋等。33生物反應(yīng)物料輸送設(shè)備1、 機(jī)械輸送設(shè)備種類。1） 斗式提升機(jī)適用范圍：垂直提升固體物料，適用于松散型、小顆粒物料。料斗類型有深斗（深度大、裝料多，較難卸料，適用于干燥、易撒落的顆粒物料）、淺斗（深度小，斗口寬，易卸料，可用于較濕和較黏物料的輸送）和尖角形三種類型。裝料方式分掏

43、取式和喂入式兩種。卸料方式：重力卸料：適用干燥松散且磨損小的物料； 離心卸料：適用黏度較大或較重的物料。計(jì)算：生產(chǎn)能力（輸送量）： 功率消耗 軸功率P軸 電機(jī)功率P電機(jī)2） 皮帶運(yùn)輸機(jī)適用物料：松散干濕物料、谷物顆粒及成件制品。結(jié)構(gòu)：皮帶、托輥、鼓輪、傳動(dòng)裝置、張緊裝置、加料裝置和卸料裝置。原理：利用一根封閉的環(huán)形皮帶，繞在相距一定距離的2個(gè)鼓輪上，皮帶由主動(dòng)輪帶動(dòng)運(yùn)行，物料在帶上靠摩擦力隨帶前進(jìn)，到另一端卸料。生產(chǎn)能力的計(jì)算：動(dòng)力消耗的計(jì)算：3）螺旋輸送機(jī)適用物料：松散的粉狀或小顆粒狀物料原理生產(chǎn)能力的計(jì)算：動(dòng)力消耗的計(jì)算：2、 如何選擇輸送方式。選擇輸送方式時(shí)，應(yīng)根據(jù)物料的特性、輸送量、輸

44、送距離、線路狀況、動(dòng)力消耗等因素，綜合進(jìn)行考慮。一般對(duì)于大麥、大米等松散的粒狀物料，最適宜用氣流輸送；而較大的塊狀物料或過細(xì)的粉狀物料，氣流輸送時(shí)困難較大。輸送量大且能連續(xù)運(yùn)行的操作，宜用氣流輸送；輸送量少且是間歇操作的，不宜用氣流輸送。對(duì)短距離輸送，宜用低壓壓送；長(zhǎng)距離輸送，則以高壓壓送有利。3、 氣流輸送。借助強(qiáng)烈的空氣流沿管道流動(dòng)，把懸浮在氣流中的物料送至所需的地方。應(yīng)用：輸送大麥、大米、麥芽及地瓜干等松散物料。優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，占地面積小，費(fèi)用少，輸送能力和輸送距離的可調(diào)性大，管理簡(jiǎn)便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。缺點(diǎn)：動(dòng)力消耗比較大，不適于輸送潮濕的和粘滯的物料。根據(jù)設(shè)備組合不同，氣流輸送裝置可分

45、為真空輸送、壓力輸送和壓力真空輸送。4、 旋風(fēng)分離器原理結(jié)構(gòu)。5、離心泵原理及氣蝕現(xiàn)象。1）原理2）氣蝕現(xiàn)象：離心泵能吸上液體是由于在泵的葉輪進(jìn)口形成了低壓，如果提高泵的安裝高度，將導(dǎo)致泵內(nèi)壓力降低，當(dāng)壓力降至被輸送液體的飽和蒸汽壓時(shí)，將發(fā)生沸騰。使液體以很大速度從周圍沖向氣泡中心，產(chǎn)生頻率很高，瞬時(shí)壓力很大的沖擊，這種現(xiàn)象就稱為氣蝕現(xiàn)象。發(fā)生氣蝕現(xiàn)象時(shí)，會(huì)發(fā)出噪音，使泵體震動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)可使泵根本無(wú)法工作，而且使泵的壽命大大降低34生物工程供水與制冷系統(tǒng)及設(shè)備1、 水處理的三個(gè)階段及設(shè)備。1） 水過濾水的過濾作用機(jī)理：水過濾是一系列不同過程的綜合效應(yīng)，包括篩濾、深層過濾和靜電吸附。常用水的過濾裝置：砂濾棒過濾器： 砂濾棒（又稱砂芯）系選用多孔陶瓷原料經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。棒身具有許多細(xì)微孔，是過濾器發(fā)揮過濾作用的主體部分，未經(jīng)處理的原水經(jīng)過濾棒本身透過達(dá)到過濾澄清的目的。 過濾器分上下二層，中間置放隔水板一塊。隔水板即是固定濾棒的裝置，又起液體過濾前后分界作用活性炭過濾器活性微孔徑為25nm。利用活性炭的表面吸附和機(jī)械過濾作用除去水中的雜質(zhì)，常用于離子交換法和電滲析法的前處理。中空纖維超濾裝置2） 水的軟化或脫鹽離子交換裝置電滲析裝置 利用陰、陽(yáng)離子交換膜對(duì)水中離子具有選擇性和透過性的特點(diǎn)。在外加直流電場(chǎng)