生物工程设备期末复习题
一、名词解释
1.比拟放大：①指以实验室或中试反应设备所取得的试验数据位依据，设计制造大规模的反应系统，确定相当的工艺条件，已进行工业规模生产，尤其是在反应器放大过程中维持细胞生长与生物反应速度相似（P161）、②首先必须找出表征此系统的各种参数，将它们组成几个具有一定物理含义的无因次数，并建立它们之间的函数式，然后用实验的方法在实验设备里求得彼此函数式中所包含的常数和指数，则此关系式便可用作与此实验设备几何相似的大型设备的设计。P161
2.半连续式操作：又称反复分批式培养或换液培养， 是指在分批式操作的基础上，不全部取出反应系，剩余部分重新补充新的营养成分，再按分批式操作的方式进行培养，这是反应器内培养液的总体积保持不变的操作方式。P101
5、过滤效率:被捕捉的粉尘量与原空气含尘量之比
7、装料系数：发酵罐存在持气与气泡问题，必须充入培养液后留有一定的空间V=vo/fai 式中v ：发酵罐的代表容积；vo ：进入发酵罐的发酵液量。
8、实罐灭菌：将培养基至于发酵罐中用蒸汽加热，达到预订灭菌温度后，维持一定时间、再冷却到发酵温度，燃尽接种发酵，又称分批灭菌
9、升模式蒸发器：真空蒸发设备，主要由热室和气液分离器组成，在真空状态下溶液在蒸发器的加热表面形成液膜，很快受热升温、汽化、浓缩。液膜与蒸发的二次气流方向相同称为升膜式蒸发器
10、带式输送机：利用一根封闭的环形皮带，绕在相距一定距离的2个滚轮上，皮带有主动轮带动运行，物料在带上靠摩擦力随带前进，到另一端卸料。由皮带、托辊、滚轮、传动装置、张紧装置、加料装置和卸料装置组成。适用于松散湿物料、鼓舞颗粒及成件制品
14、发酵稀释比D:补料速度与反应器体积的比值（h-1），在稳定状态下，细胞的生长速率等于稀释速率 二.填空
1.某机械搅拌发酵罐内发酵液中的溶氧浓度为0.025mol/m 3,此罐压下饱和溶氧浓度为0.275 mol/m 3,此罐的KL a 值为1000(1/h),根据传质理论,计算此类发酵罐的供氧能力为 250 mol (O 2)/(m 3?h)
2.某酒精工厂,每发酵罐的进料量为24t/h,每4h 装满一罐,糖化醪密度为1075 Kg/m 3,装料系数为0.9, 计算此发酵罐的全体积约为 100 m 3
3.啤酒发酵罐中发酵液的对流主要是依靠其中 CO 2 的作用,另外冷却操作时啤酒 温度 的变化也会引起罐的内容物的对流循环
4.CIP 清洗系统是Clean In Place 的简称,即 内部清洗系统 （在位清洗 ） ,进行大罐清洗工作的关键设备是 喷射洗涤装置 。
5．悬浮培养适用于非贴壁依赖型细胞，贴壁培养适用于贴壁依赖型细胞。除此之外还有一种 固定化（包埋） 培养对两类细胞都适用。
6.酒精厂以玉米粮食为原料的生产中需要 粗选机 、除铁
器 等设备对原料进行预处理。
7．锤式粉碎机的作用力主要为 冲击力 。
胀缩式糖蜜连续稀释器的工作原理是 糖液的流速随器径的几次 改变而流速多次改变，促进了糖液的均匀混合 。
8.啤酒厂生产麦芽汁多采用四器组合，四器为糊化锅 、
糖化锅 、 麦汁过滤槽 、和 煮沸锅 糊化锅的作用是
加热煮沸辅助原料，使淀粉液化和糊化 。
9.
管式离心机转鼓直径小，转速高,一般为15000r/min,分离
因数大,可达50000,因此分离强度高,可用于液-液分离和微粒
较小的悬浮液的澄清。
10．膜分离过程的实质是 小分子物质透过膜，而大分子或固体粒子被阻
挡 。
11．液-液萃取设备应包括3个部分：混合设备、分离设备、和溶剂回收设备。
12．蒸发器主要由__热交换器__和_____蒸发室___两部分组成。 13．结晶设备应有搅拌 装置,使结晶颗粒保持悬浮于溶液中,并同溶液有一个相对运动,以成薄晶体外部境界膜的厚度,提高溶质质点的扩散速度,加速晶体长大。
14．沸腾造粒干燥过程中，影响产品颗粒大小的因素有_停留时间、摩擦作用 _______和________干燥温度____。
15在用蒸汽加热灭菌时，要保证管道彻底灭菌,管路配置应能彻底排除冷凝水，故管路应有一定的斜度
和装设排污阀门。在灭菌开始时，还必须注意把设备和管路中存留的空气充分排尽，否则造成假压而实际灭菌温度达不到要求。
16．标出卧式空调室的部件的名称:3 喷嘴 4 挡水板:
三．问答题
二．解答题：
1.为什么说“生物反应器的结构对生物反应器的产品质量，收率和能耗起到关键作用？p1
答：”与化学反应器不同点是生物反应都以“自催化”方式进行，即在目的产物生成过程中生物自身要生长繁殖，要以生物体为中心，除了考虑反应器的传质、传热等性能以外，还需要选择适宜的生物催化剂，这包括了解产物在生物反应的那一阶段大量生成、适宜的PH和温度，是否好养和易受杂菌等；生物体是活体，生长过程可能受到剪切力影响，也可能发生凝聚成为颗粒，或因自身产期产气或手痛其影响而漂浮于液面；材料的选择能确保无菌操作的设计；检测与控制配置的可能性、安全性、经济性等。总之，生物反应器的设计原理是基于强化传质、传热等操作，将生物体活性控制在最佳条件，降低总的操作费用。
2.影响萃取操作的因素有哪些？p264
答：⑴萃取剂的选择⑵pH的范围⑶温度的确定⑷盐析、带溶剂、去乳化作用
3.简述连续发酵有什么优越性？为什么不能用连续发酵完全代替间歇式发酵？p89
答：⑴优越性：①培养液浓度和代谢产物含量相对稳定②保证产品质量和产量稳定③大叫周期短④设备利用率和产量较高⑤节省人力和物力⑥生产管理稳定⑦自动化生产；⑵为什么不能完全取代：由于在连续发酵试验和生产中，遇到了子啊长期连续发酵过程中，微生物突变和杂菌污染问题。
4.气升式生物反应器的特点？p51
答：①结构简单②不易染菌③溶氧效率高④能耗低等优点。
5.简述植物细胞培养的特点以及常用的培养器的类型及优缺点。P101~105
答：Ⅰ特点：⑴细胞比微生物细胞答⑵细胞聚集成细块⑶随着细胞浓度的增加黏度显著上升
解答一：
Ⅱ类型⑴悬浮培养生物反应器：①机械搅拌反应器：优点：能获得较高的a；缺点：由于大多数植物细胞并不需要太高的溶氧系数，而在较低的a值时机械搅拌式反应器单位体积消耗的功率比非机械搅拌反应器高；②非机械搅拌式反应器：Ⅰ优点（简化）a.结构简单，b.传氧效率高，c.切变力低Ⅱ优点（精细）a.适应植物细胞培养周期长，培养液随着进程而蒸发减少的生物反应过程；b.可抑制气泡的聚合，减弱气泡在液面破裂时产生的冲击力对细胞的损伤；c.可提高降液气含率，消除降液缺氧现象，并强化混合与氧传递，大大降低反应器高度，d.更易保持无菌；缺点：a.因搅拌强度较低而使培养物混合不均，b.过高的溶氧度对植物细胞合成次级代谢产物不利⑵固定化细胞生物反应器：①填充床反应器：优点 a.支持颗粒堆叠成床b.改善了细胞间的接触和互相作用；缺点由于混合效果不好常使床内氧的传递、气体的排出、温度和pH的控制较困难②流化床反应器：优点支持物颗粒处于悬浮状态，混合效果好；缺点a.流体的切变力和固定化颗粒的碰撞常使支持无颗粒破损b.放大困难；
③膜反应器：优点 a.易于控制，易于放大b.提供更均匀的环境条件c.可进行产物分离和反馈抑制；缺点成本较高
解答二：
6.提高过滤速度的方法都有哪些？p222
答：⑴通过改变悬浮液的物理性质而促其分离⑵选择适当的过滤介质和操作条件。
7.简述空气过滤的除菌机制？p405
答：采用定期灭菌的干燥介质来阻截流过的空气中所含的微生物，从而获得无菌空气。常用的过滤介质按孔隙大小可分成两大类，一类是介质间孔隙大于微生物，故必须有一定厚度的介质滤层才能达到过滤除菌的目的，称之为深层介质过滤；另一类介质的孔隙小于细菌，含细菌等微生物的空气通过介质，微生物就被截留于介质上而实现过滤除菌，称之为绝对过滤。
1.提高物料的干燥速度有哪些措施，生物工业中常用的干燥设备有哪些类型，请举例说明
答：（1）：可以采用以下措施，当干燥速率为表面汽化控制时，提高空气温度、降低空气湿度、改善空气与物料
之间的流动接触状况、提高真空室真空度；当干燥速率为内部汽化控制时，减小物料颗粒直径，提高干燥温度等（2）：生物工业的干燥设备类型
瞬时快速干燥设备：滚筒干燥设备、喷雾干燥设备、气流干燥设备、沸腾干燥设备
低温干燥设备：真空干燥设备、冷冻干燥设备
（3真空干燥设备、冷冻干燥设备可以用于空气中易氧化的生物制品的干燥
1.简述植物细胞培养的特点以及常用的培养器的类型及优缺点。
(1)植物细胞培养的特点：①细胞的大小比微生物细胞大②细胞块的形状③培养液的黏度随细胞浓度的增加而显著上升④需氧量低⑤Kla 值比微生物培养的Kla值小得多⑥对剪切力敏感⑦需CO2和光照
(2) Ⅰ悬浮培养反应器：①机械搅拌反应器②非机械搅拌反应器③组合式反应器④光生物反应器
Ⅱ固定化细胞反应器：①填充床反应器②流化床③膜反应器
机械搅拌式反应器:混合性能好，传氧效率高，操作弹性大，可用于细胞高密度培养；缺点：剪切力大。
非机械搅拌式反应器：剪切力较小，结构简单，没有搅拌轴更易保持无菌。缺点:搅拌强度过低往往使培养物混合不均；过量的通气对细胞生长有阻碍作用；过量的溶氧对植物细胞合成次级代谢产物不利
填充床反应器：改善了细胞间的接触和互相作用，单位体积细胞较多,由于混合效果不好,常使床内氧的传递、气体的排出、温度和pH的控制较困难；支持物破碎还易使填充床堵塞。
流化床：混合效果较好，但流体的切变力和固定化颗粒的碰撞常使支持物颗粒破损，另外，流体力学复杂使其放大困难。
膜反应器：与凝胶固定化相比，膜反应器的操作压力较低，流体力学易于控制，易于放大，而且能提供更均匀的环境条件，同时还可以进行产物分离以解除产物的反馈抑制，但成本较高。
2.提高过滤速度的方法都有那些?
(1)通过改变悬浮液的物理性质而实现分离:增大悬浮液中固体粒子的尺寸，除去高价无机离子和杂蛋白质，降低液体黏度，实现有效分离。
方法：①加热②凝聚和絮凝③加入盐类④调节pH⑤加入助溶剂
(2) 选择适当的过滤介质和操作条件：①过滤介质除过滤作用外,还是滤饼的支撑物②尽量采用加压过滤,确定滤饼比阻与过滤压差的关系,再与过滤方程相关联,求得最佳操作条件.
3.提高物料的干燥速度可以采取哪些措施？生物工业中常用的干燥设备有哪些类型？请举例说明。（1）提高物料的干燥速度可以采取以下措施：当干燥速率为表面汽化控制时，提高空气温度，降低空气湿度，改善空气与物料之间的流动和接触状况，提高真空室的真空度。当干燥速率为内部汽化控制时，减小物料颗粒直径，提高干燥温度。
（2）生物工业制品的干燥设备类型
瞬时快速干燥设备：滚筒干燥设备、喷雾干燥设备、气流干燥设备、沸腾干燥设备
低温干燥设备：真空干燥设备、冷冻干燥设备
例如：真空干燥设备、冷冻干燥设备可用于空气中易氧化的生物制品的干燥
4.影响萃取操作的因素有哪些？
（1）萃取剂的选择萃取剂应对欲分离的产物有较大的溶解度，并有良好的选择性，这些可用分利因素来表征。萃取剂选择除要求萃取能力强以外，在操作方面还要求①萃取剂与萃余液的相互溶解度要小，粘度低，便于两相分离；②萃取剂易回收，化学稳定性好且价廉易得。
（2）PH范围 PH一方面影响选择性，另一方面又影响分配系数，因而影响产物的萃取收得率。通常情况下，酸性产物应在酸性萃取到萃取剂中，而碱性杂质则成盐留在水相中，碱性产物因在碱性条件下萃取到萃取剂中。另外，PH还应选取咋产物稳定的范围内。
（3）温度的确定大多数生物工业产品在较高温度下都不稳定，故萃取应维持在室温或较低温度下进行。但低温下料液粘度高，传质速率慢，故萃取速度低。因此工艺条件允许时，可适当提高萃取温度，升高温度有时对提高分配系数有利。
（4）盐析、带溶剂、去乳化的作用加入盐析剂如硫酸铵，氯化钠等可使产物在水中溶解度降低，从而使产物更多地转入溶剂中，另外也能减少萃取剂在水中的溶解度。
5.简述连续发酵有哪些优越性，为什么不能用连续发酵完全代替间歇式发酵？
优越性：连续发酵具有培养液浓度和代谢产物含量相对稳定，从而保证产品质量和产量稳定的优点，同时又具有发酵周期短，设备利用率和产量高，节省人力和财力以及生产管理稳定，便与自动化生产。
原因：由于连续发酵试验和生产中遇到了在长期连续发酵过程中，微生物的突变和杂菌污染问题。欲保持长期的无菌状态，在技术上有一定的困难。此外，发酵液在连续流动过程的不均匀性和丝状
菌在管道中流动的困难以及对微生物动态方面的活动规律还缺乏足够的认识。
6气升式生物反应器的特点。 ① 应溶液分布均匀：气、液、固三相的均匀混合与溶液成分的混合分散良好
②较高的溶氧速率和溶氧效率：气升式反应器有较高的气含率和比气液接触面积，因而有较高传质速率和溶氧效率，体积溶氧效率通常比机械搅拌罐高，K L a 可达20001-h ,且溶氧功耗相对低。③剪切力小，对生物细胞损伤小：由于气升式反应器没有机械搅拌叶轮，故对细胞的剪切损伤可减至最低，尤其适合植物细胞及组织的培养。 ④传热量好：通气发酵均产生大量发酵热,气升式生物反应器可以迅速散出多余的热，使反应器内温度恒定。 ⑤结构简单，易于加工制造：气升式反应器罐内无机械搅拌器，故不需安装结构复杂的搅拌系统，密封也容易保证，故加工制造方面设备投入低。
⑥操作和维修方便：因为无机械搅拌系统，故结构简单，能耗低，操作方便，特别是不易发生机械搅拌轴封容易出现的渗漏染菌问题，另外，因无机械搅拌热产生，故发酵总热量低，换热冷却和温控有保证。⑦低能耗
7.简述过滤的除菌机制。
采用定期灭菌的干燥介质来阻截流过的空气中所含的微生物，从而获得无菌空气。常用的过滤介质按孔隙大小可分成两大类，一类是介质间孔隙大于微生物，故必须有一定厚度的介质滤层才能达到过滤除菌的目的，称之为深层介质过滤；另一类介质的孔隙小于细菌，含细菌等微生物的空气通过介质，微生物就被截留于介质上而实现过滤除菌，称之为绝对过滤。
8.为什么说“生物反应器的结构对生物反应器的产品质量，收率和能耗起到关键作用？p1
答：”与化学反应器不同点是生物反应都以“自催化”方式进行，即在目的产物生成过程中生物自身要生长繁殖，要以生物体为中心，除了考虑反应器的传质、传热等性能以外，还需要选择适宜的生物催化剂，这包括了解产物在生物反应的那一阶段大量生成、适宜的PH 和温度，是否好养和易受杂菌等；生物体是活体，生长过程可能受到剪切力影响，也可能发生凝聚成为颗粒，或因自身产期产气或手痛其影响而漂浮于液面；材料的选择能确保无菌操作的设计；检测与控制配置的可能性、安全性、经济性等。总之，生物反应器的设计原理是基于强化传质、传热等操作，将生物体活性控制在最佳条件，降低总的操作费用。
四．计算题：
1、某厂 10m 3机械搅拌发酵罐，发酵罐直径D=1.8m ，一只圆盘六箭叶涡轮搅拌器直径D =0.6m ，罐内装有四块标准挡板，装液量V L 为6m 3，搅拌转速 ω=150rpm ，通气强度为1.0VVm ，醪液粘度μ=2.25×10-3 N·s/ m 2，醪液密度 ρ=1020 kg/ m 3 ,求轴功率P g 和K d 。（已知在充分湍流状态时，圆
盘箭叶涡轮搅拌器的功率准数 NP = 3.7，μ
ρωL i e D R 2=，Pg ≈0.577P 0， ()()7.056.0/3.336.2ωs L g d v V P n K +=910-?）。
解：
先求搅拌雷诺准数：
()108.4010
25.21020)6.0(60/150322?=??==-μρωL i e D R 4 故发酵系统属充分湍流，功率系数NP=3.7。故两组叶轮的不通气时搅拌功率为：
KW)(4.586W)(45866.010********.353
530==????? ???==i L P D N p ρω 通气搅拌功率为 :
Pg ≈0.577 P 0=2.647KW
空截面气速为:
(cm/min)9.235min /359.28.14162==??
? ????=m v s π
从而可算出溶氧系数：
()()()()67.07.056.097.07.056.01047.51509.2356/647.23.336.210/3.336.2--?=+=?+=ωs L g d v V P n K
2．某丙酮丁醇厂需新建 100 M 3丙酮丁醇发酵罐,已计算出主发酵期生物合成热 Q 1 =4×105kj/h,蒸发热损失Q 2 为Q 1 的 5%,查有关资料可知罐向周围环境散失的热损失 Q 3 =1.2×104kj/h,醪液的比重为ρ=1.082×103 kg/M 3，发酵温度为 30 ℃，冷却水进口温度为 20 ℃，出水温度为 25 ℃，冷却水的平均比热 Cp=4.186 kj/(kg.℃),罐内采用蛇管冷却,冷却蛇管为水煤管,其规格为 53/60 (mm),壁厚3.5mm ，其导热系数λ=188 kj/(M.h.℃),根据生产经验数据可取传热系数α1和α2分别为2700 kj/(M 2.h.℃)和 1.45×104kj/(M 2 .h.℃),另外管壁水垢层的热阻取 1/16750 M 2 .h.℃/kj,试求发酵罐冷却面积、蛇管总长度和冷却水耗量。
解:总的热量Q=4×105-5%×4×105-1.2×104 =3.68×105 (kJ/h)
冷却水耗量 W =Q
C t t p ()21-=36810418625205..()??-= 17600 (kg/h)
对数平均温度差 Δ
t m =()().lg t t t t t t t t F F F F -----12122303= 7.2 (℃)
K =11111675012ααλ+++S = 11270011450000035188116750+++.
= 1931 kJ/(M 2 ·h ·℃)
冷却面积 F =Q K ??t m =368101931725
..?? = 26.5 M 2
3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/M 3 ， 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 20℃，计算空气过滤器的尺寸(过滤介质厚度和过滤器直径)。
表1 纤维直径 d=16 微米，填充系数α= 8% 时棉花纤维的K'值
空气流速 v 0
(M/sec)
0.05 0.10 0.50 1.0 2.0 3.0 k' (1/cm)
0.193 0.135 0.1 0.195 1.32 2.55
解： 查表： 当v 0= 0.1 M/sec 时,K'=0.135 2
1lg 'N k L
N =- N 1= 5000×50×60×100 = 1.5×109 N 2= 10-3 ∴2
1lg 12.1890.2()'0.135N N L cm k -===--
P 1 = 0.1 MPa P 2= 0.4 MPa V 1= 50 M 3/min = 0.83 M 3/sec 由气态方程得： 31221
210.22(/sec)P T V V M P T =?=（M ） 2440.22 1.673.140.1S V D V π?===? 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》课程教学大纲
《生物工程设备》课程教学大纲 课程名称：生物工程设备 课程类型:（必修课） 总学时：45讲课学时：36 学分：2.5学分 适用对象:生物工程专业、生物技术专业、 先修课程：微生物学，生物化学，化工原理，生物工程工艺学原理，化工设备机械基础； 一、课程性质、目的和任务 《生物工程设备》课程是生物工程等专业本科生的专业必修课程，为学生在具备了必要的微生物学基础、酶学基础、生物工程专业基础知识之后的必修专业课程。该课程是生物工程技术和化学工程与设备交叉的结合体，是一门实践性很强的学科。 课程主要介绍生物工程产业界常见的工业生产设备及生物工程研究领域的主要设备的基本原理、结构、特点、设计选用计算方法：物料预处理与培养基灭菌流程与设备；发酵设备设计及放大方法、计算；空气净化系统工艺计算与设备设计；物料过滤与离心设备原理与计算；萃取、吸附、层析设备介绍、离子交换流程与设备计算、干燥流程与设备设计计算；制冷工艺流程与设备设计计算、发酵工厂车间设计简介。举例说明工厂设备设计的方法与内容，进行小设计。 本课程既有一定基础理论，又有较强的工程实际应用，使本专业学生成为能在生物技术与工程领域从事产业化设计、生产、管理和新技术研究、新产品开发的工程技术人才。 二、教学基本要求 学生在学过上述先修课的基础上，通过本课程的学习，要求学生了解和掌握在生产过程中各个单元操作所使用的设备工作原理及设计计算方法，懂得如何应用这些基本理论去分析和解决生产过程中的具体问题，改造原有生产过程使其更符合客观规律，实现发酵过程的优化，提高生产效率，创造更大的经济效益和社会效益，
四、课程的重点和难点 绪论： 重点：是生物工程设备在生产中的重要地位。 第一章物料预处理与培养基基灭菌设备 重点：物料粉碎、筛分设备结构及工作原理；培养基连连续灭菌流程、设备。 难点：培养基灭菌工艺计算 第二章空气除菌工艺流程及设备 重点：空气除菌流程及设备作用。 难点：空气净化流程空气状态变化的计算。 第三章生物反应器与发酵参数检测元件 重点：不同型式发酵罐的结构及其工作原理、发酵罐的设计。 难点：设备的放大设计计算 第四章：固-液分离设备 重点：各种固液分离方法、设备工作原理、生产能力的计算。 难点：分离设备生产能力的计算。 第五章：萃取设备 重点：萃取设备的结构与原理。 第六章层析设备和离子交换设备
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
生物工程设备部分题型和答案
生物工程设备部分题型和答案 为什么发酵培养基灭菌采用湿热灭菌法？? 湿热灭菌是利用高饥寒和蒸汽将物料的温度升高使微生物体内的蛋白量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目多；含有良多固体物质；灭菌后要有利生产菌的成长；便利易行及价格廉价。?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。?影响因素：?培养基成分、起泡水平、造就基颗粒大小、罐内空气消除、搅拌混合匀称等。? 连续消毒灭菌法：当时将筹备好的空罐消好，而后把配制好的培育基经由专用的消毒装备，用泵连续进前进料消毒，冷却的灭菌方式叫持续消毒灭菌法。?特点：连续性强，倏地灭菌消毒，培养基养分成分损坏少，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，因而染菌机遇增长，染菌面波及普遍。?操作要害：（1）连消设备无泄露，无梗塞，无死角，保障在管路消毒进程中总管，支管灭菌彻底；（2）打料过程中严格控制打料流速及打料温度，严格控制开冷却水时间；（3）打料结束后避免物料长时间在管路中滞留，要及时压出或及时接种。 试述高温短时灭菌的原理：用直接高温蒸汽灭菌，蒸汽在冷凝时释放大量的潜热，蒸汽具有强大的穿透力，蒸汽的湿热破坏菌体蛋白质和核酸的化学键，使酶失活，微生物代谢阻碍而死亡。并分析连续消毒灭菌特点：1提高产量，设备利用率高。2与分批灭菌比较，培养液受热时间短，培养基营养成分破坏少。3产品质量易控制，蒸汽负荷均衡，操作方便。4降低劳动强度，适用于自动控制。 从工程水平考虑，怎样提高供氧速率？? 提高空气流量；改变搅拌桨情势；提高搅拌转速和桨径；提高氧分压；改革培养基性质?。 试述旋风分离器的工作原理，至少列举其两种用途。? 旋风分离器是一种利用离心力沉降原理自气流中分离出固体颗粒的设备。从进口进入含有物料的气流，沿内壁一面做旋转运动，一面下降，达到圆锥底部后，旋转直径逐渐减小，根据动量守恒定律，旋转速度逐渐增加，使气流中的离子受到更大的离心力。离子由于离心力的作用，使它从旋转气流中分离。沿着旋风分离器的内壁面下落而被分离。气流到达圆锥部下端附近就开始反转，在中心部逐渐旋转上升，最后从上出口排出。? 旋风分离器设备的主要功能是尽可能除去输送介质气体中携带的固体颗粒杂质和液滴，达到气固液分离，以保证管道及设备的正常运行。 生物反应器根据能量传递方式可以分为那些类别？通过机械搅拌输入能量的搅拌式发酵罐、利用气体喷射动能的气升式发酵罐和利用泵对液体的喷射作用使液体循环的喷射环流式发酵罐等。 发酵罐：罐体，搅拌器，挡板，消泡器，变速装置，联轴器和轴承，空气分布装置，轴封。
生物工程下游技术知识要点(总复习)
第三章 发酵液预处理与固液分离 1.加水稀释法 （稀释后要过滤速率提高的百分比要 大于加水量） 1.降低液体黏度 2.加热法 2.调整PH （如利用蛋白质的等电点） 3.凝聚：在电解质作用下，由于胶粒之间双电层电排斥作用降低，电 位下降，而使胶体体系不稳定的现象。 过滤特性改变 凝聚值越小，凝聚能力就越强 絮凝：在有些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，使胶粒形成较大 絮凝团的过程。 混凝：包括上述两种法。 4.加入助滤剂 （最常见的是硅藻土） 5.加入反应剂 1. Ca 2+ : 加草酸钠 除杂 Mg 2+ :加三聚磷酸钠 C a 2+ ：加黄血盐 1.沉淀法 2.杂蛋白的除去： 2.变性法 （有加热法，调PH ，加酒精， 丙酮等有机溶剂或表面活性剂 等。） 3.吸附法 (加入某些吸附剂或沉淀剂吸附 杂蛋白而除去) 1.离心 公式：Q=v ω2Z g d v L S ?-=μ ρρ18)(2 固液分离手段 θπctg r r g n Z )(323132-= 2.过滤 （1）板框过滤机 （适合固体含量在１％—１０％的悬浮液 的分离） （２）真空转鼓过滤机 （适合固体含量大于１０％） （３）硅藻土过滤机 （适合固体含量小于０．１％）
第五章细胞破壁 细胞破壁１．破壁法：（１）珠磨法原理：进入珠磨机的细胞悬浮液与极细的玻璃小珠， 英砂，氧化铝等研磨剂一起快速搅拌或研磨， 研磨剂，珠子与细胞之间的互相剪切，碰撞， 使细胞破碎。 （2 ）高压匀浆法原理：利用高压使细胞悬浮液通过针形阀， 由于突然减压和高速冲击撞击环使细胞 破碎。 是大规模细胞破碎的常用法。 （3）超声破碎法（适合实验室用） （4 ）酶溶法1 .外加酶法 2. 自溶法（1）加热法 （2）干燥法 （5）化学渗透法 2.破碎率的测定（1）直接测定法破碎前利用显微镜计数器直接计数 破碎后用染色的法把破碎的细胞与未受损 的细胞分开。即可直接计算破碎率。 （2）目的产物测定法通过测定破碎液中目的产物的释放量 来估算破碎率。 （3）导电率测定法根据导电率随着破碎率的增加而呈线性 增加 第五章．溶剂萃取与浸取 一、溶剂萃取过程的理论基础： ——是把目标物质从第一个液相中依靠更强大的溶解力抽提到第二个液相中。如把水相中的醋酸抽提到醋乙酯中。 1．萃取溶剂的选择 根据萃取目标产物的介电常数，寻找极性相接近的溶剂为萃取溶剂。好的溶剂应满足以下要求： ①萃取容量大，单位体积萃取溶剂能萃取大量产物； ②选择性好，只萃取产物而不萃取杂物； ③有利于相的分散和两相分离，与被萃取相互溶度小，且粘度小，界面传力小 ④易回收和再生； ⑤化学致定性好，不易分解，对设备腐蚀性小； ⑥经济性好，价廉易得； ⑦安全性好，闪点高，对人体无毒或低毒。
贵州大学14年生物工程设备复习题
生物工程设备 填空题：（共30分，每小空1分） 1、离子交换树脂的主要理化性能有颗粒度、交换容量、机械强度、膨胀度、含水量、密度。孔结构 2、我们可以通过设计生物反应器来实现生物反应的三个目标：生产细胞、收集细胞的代谢产物、直接用酶催化得到所需产物。 3、反应器内产率可根据：质量守恒定律和能量守恒定律进行计算。 4、大型发酵罐设计主要考虑因素：罐的耐压要求、罐的内部清洗、罐内的对流与热交换。 5分批培养细胞可分为延迟期、对数生长期、减速期、平稳期、衰退期五个生长阶段。 6按操作压强可将蒸发分为：加压、常压、减压。 7真空干燥设备一般由密闭干燥室、冷凝器、真空泵三个部分组成。 8固体物料粉碎按受力情况可分为挤压、冲击、磨碎、劈碎。 9糖蜜利用之前，需要进行稀释、酸化、灭菌和增加营养盐。处理。 10啤酒发酵设备向着大型、室外、联合方向发展。 11常见的通风发酵罐类型：机械搅拌式、气升环流式、鼓泡式、自吸式。 12板框过滤机的操作步骤：装合、过滤、洗涤、卸渣、整理。 13影响恒速干燥的主要因素空气流速、空气湿度、空气温度。 14液-液萃取设备包括混合设备、分离设备、溶剂回收设备 三个部分。 15影响传质推动力的主要因素：温度、溶液的性质、氧分压、发酵罐内液柱的高度 16常见的防腐措施：低温、缺氧、干燥、高渗、高酸度、防腐剂。 名词解释题（共16分，每小题2分） 富氧通风：通气发酵罐通常使用的是普通空气。当需要提高相应的饱和溶氧浓度时，除了升高操作罐压外，更有效的方法是用富氧空气或直接通入氧气。 离子交换法: 离子交换分离法是通过试样离子在离子交换剂（固相）和淋洗液（液相）之间的分配（离子交换）而达到分离的方法。分配过程是一离子交换反应过程。
生物工程设备期末复习题
生物工程设备期末题 1．根据工艺操作，发酵生产设备类型分为 发酵设备和 发酵设备。 2．小型发酵罐罐顶和罐身采用 连接，材料一般为不锈钢。 3．罐体各部分的尺寸有一定的比例，罐的高度与直径之比一般为 左右。 4．挡板的作用是防止液面中央形成 流动，增强其湍动和溶氧传质。 5．消泡器的作用是 。 6．大型发酵罐搅拌轴较长，常分为二至三段，用 使上下搅拌轴成牢固的刚性联接。 7．为了防止发酵液泄漏和杂菌污染，搅拌器轴与罐顶或罐底连接处需要密封，即 。 8．一个发酵罐的圆柱部分体积为80 L ，上下封头的体积分别为10 L ，如果装料系数为80%，则罐的总容积为 L ，罐的有效容积为 L ，公称容积为 L 。 9．CIP 清洗系统整个清洗程序分7个步骤：预冲洗、 、中间清洗、清水喷冲、碱喷冲、清水冲洗、 。 10．细胞培养的操作方式有 、流加式操作、半连续式操作、 连续操作和 。 11．笼式通气搅拌反应器由两大部分组成： 和 。搅拌笼体由 和其顶端的 以及套在笼体外面的 组成。 二、名词解释 1. 连续发酵。2．在线检测。3．净化工作台。4．公称容积。5．流加式操作 三、简答题 1. 机械搅拌发酵罐的基本要求是什么？2．机械搅拌通风发酵罐中搅拌器的作用是什么？3．圆柱锥底啤酒发酵罐上为什么要安装真空安全阀？4．朝日罐生产啤酒的优缺点是什么？ 1. 试论述传感器应满足哪些条件？2．以四器组合为例说明啤酒生产中麦汁的制备设备包括哪几种，每种设备的用途是什么？ 六、计算题（10分×1 = 10 分） 一个年生产12万t 赖氨酸的发酵工厂，发酵产酸水平为18％，提取总收率为85％，年生产时间为300d ，发酵周期为60 h ，洗罐准备时间为12 h ，设发酵罐的装罐系数为80％，发酵罐的容积为450 m3。问：1、该工厂每日产量是多少(t/d)？2、每日所需要的发酵液量是多少？3、每日所需要的发酵罐容积为多大？4、生产12万t 赖氨酸需要发酵罐的总数是多少？(每步计算请标清楚单位,小数点后保留一位有效数字) 一、名词解释 1、 菌体的率 YX/S 对基质的细胞得率Yx/s 2、半连续式操作 又称反复分批式培养或换液培养，是指在分批式操作的基础上，不全部取出反应系剩余部分重新补新的营养成分，再按分批式操作的方式进行培养，这是反应器内培养液的总体积保持不变的操作方式。 3、Ka 4、发酵稀释比D:补料速度与反应器体积的比值（h-1），在稳定状态下，细胞的生长速率等于稀释速率 5、过滤效率被捕捉的粉尘量与原空气中粉尘量之比。 6、装料系数：发酵罐存在持气与起泡问题，必须在充入培养液后留有一定的空间。 式中 V —发酵罐的代表容积（m 3）；V 0—进入发酵罐的发酵液量（m 3）ψ —装液系数 7、实罐灭菌：将培养基置于发酵罐中用蒸汽加热，达到预定灭菌温度后，维持一定时间，再冷却到发酵温度，然后接种发酵，又称分批灭菌。 8、升膜式蒸发器：真空蒸发设备，主要由加热室和汽液分离器组成，在真空状态下溶液在蒸发器的加热表面形成液膜，很快受热升温、汽化、浓缩。液膜与蒸发的二次气流方向相同称为升膜式蒸发器。 S x x ?-?=＝消耗基质的质量生成细胞的质量/s Y ?0V V =
(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
微生物工程期末考试试题
一、选择题（多项或单项） 1．发酵工程得前提条件就是指具有( A )与( E C)条件 A、具有合适得生产菌种 B、具备控制微生物生长代谢得工艺 C．菌种筛选技术D、产物分离工艺E．发酵设备 2．在好氧发酵过程中，影响供氧传递得主要阻力就是（ C ） A．氧膜阻力 B．气液界面阻力 C．液膜阻力 D．液流阻力 3．微生物发酵工程发酵产物得类型主要包括: ( ABC ) A、产物就是微生物菌体本身 B、产品就是微生物初级代谢产物 C、产品就是微生物次级代谢产物 D、产品就是微生物代谢得转化产物 E、产品就是微生物产生得色素 4．引起发酵液中pH下降得因素有：( BCDE ) A、碳源不足 B、碳、氮比例不当 C、消泡剂加得过多 D、生理酸 性物质得存在E、碳源较多 5．发酵培养基中营养基质无机盐与微量元素得主要作用包括: (ABCD ) A、构成菌体原生质得成分 B、作为酶得组分或维持酶活性 C、调节细胞渗透压 D、缓冲pH值 E、参与产物得生物合成6．在冷冻真空干燥保藏技术中，加入5%二甲亚砜与10%甘油得作用就是（B ） A 营养物 B 保护剂 C 隔绝空气 D 干燥 7．发酵就是利用微生物生产有用代谢产物得一种生产方式，通常说得乳酸发酵属于（ A ） A、厌氧发酵B．氨基酸发酵C．液体发酵D．需氧发酵 8．通过影响微生物膜得稳定性，从而影响营养物质吸收得因素就是（ B ） A、温度 B、pH C、氧含量D．前三者得共同作用 9．在发酵工艺控制中，主要就是控制反映发酵过程中代谢变化得工艺控制参数，其中物理参数包括：( ABCD ) A、温度 B、罐压 C、搅拌转速与搅拌功率 D、空气流量 E、菌体接种量10．发酵过程中较常测定得参数有：( AD ) A、温度 B、罐压 C、空气流量 D、pH E、溶氧 二、填空题
生物工程设备复习习题(答案版)
生物工程设备习题 一、简答及看图题 1、压缩空气的预处理流程及压缩空气预处理设备的作用p58 要点：①掌握几种流程②流程的应用场合③流程中各设备起的作用 （1）压缩空气的预处理流程： 两级冷却、分离、加热空气预处理流程（潮湿地区）；冷热空气直接混合式空气预处理流程（中等含湿地区）；利用热空气加热冷空气流程；高效前置过滤空气预处理流程。 ①两级冷却、分离、加热空气预处理流程：对各种气候环境条件都能适应； 油、水分离效率较高，并能使空气在达到较低的相对湿度时进行过滤，提高了过滤效率。适用于潮湿地区，其他地区可根据当地的情况，对流程中的设备做适当的增减。 特点：两次冷却、两次分离（好处：能够提高热导率，从而节约冷却水，使油水分离的较为完全）及适当加热。（加热至50℃左右，需使其相对湿度减低至50-60%的程度） 旋风分离器：经过第一冷却器冷却（30-35℃）之后，大部分的油、水物质都接近或达到露点温度，已经结成较大的颗粒，并且雾粒浓度较大。 丝网分离器：第二冷却器（20-25℃）使空气进一步冷却后析出一部分较小雾粒。（能够发挥丝网分离较小直径的雾粒和分离效率高的能力。
②冷热空气直接混合式空气预处理流程 特点：可省去第二次冷却后的分离设备和空气加热设备，流程较为简单可行，利用压缩空气来加热处理后的空气，冷却水用量较少。适用于中等含湿地区，但不适用合于空气含湿量高的地区。（没有经过冷却处理后的那部分压缩空气的油水怎么办？） ③利用热空气加热冷空气流程
利用压缩后热空气合冷却后的冷空气进行热量交换，从而使冷空气升温的过程，以达到减低相对湿度的目标。 ④高效前置过滤空气预处理流程 特点：在压缩机前设置一台高效过滤器，采用泡沫塑料（即静电除菌）、超细纤维纸为过滤介质，并串联使用，使空气过滤后再进入空气压缩机。 （2）压缩空气预处理设备的作用：采风设备、粗过滤器、空气 压缩机、空气储罐、气液分离器等。 1）采风设备： ①采风塔（吸风塔）：越高越好，至少10m，设计气流速度8m/s左右。建在上风口。 ②采风室：直接建在空压机房的屋顶上面，以节约占地面积和空间。
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。
生物工程设备思考题答案
生物工程设备思考题 名词： 对数残留定律：在灭菌过程中，活菌数逐渐减少，其减少量随着活菌数的减少而递减，即微生物的死亡速率与任一瞬时残留的活菌数成正比。 纳滤：（NF）是介于反渗透与超滤之间的一种压力驱动型膜分离技术，是一个能从溶液中分离出相对分子质量为300-10000的物质的膜分离过程。错流过滤：在泵的推动下料液平行于膜平面流动，与死端过滤不同的是料液流经膜面时产生的剪切力把膜面上滞留的颗粒带走，从而使污染层保持在 一个较薄的水平 双水相萃取：双水相系统形成的两相均是水溶液，它特别适用于生物大分子和细胞粒子，不同的高分子溶液相互混合可产生两相或多相系统，如葡聚 糖和聚乙二醇，按一定的比列与水混合，溶液混浊，静置平衡后，分 成互不相溶的两相，上相富含PEG,下相含葡聚糖。 超临界萃取：利用超临界流体，即其温度和压力略超过或靠近临界温度和临界压力，介于气体和液体之间的流体为萃取剂，从固体或液体中萃取出来 某种高沸点或热敏性成分，以达到分离和提纯的目的。 动物细胞培养生物反应器：是一类模拟培养物在生物体内的生长环境，具有较低的剪切效应，较好的传递效果和力学性质的设备。 中空纤维细胞培养法：细胞能在中空纤维上不断地从流动的培养液中获得营养物质，细胞代谢产物和培养物又可随培养液的流动而流走。 微囊化培养技术：是用固定化技术将细胞包裹在微囊里，在培养液中悬浮培养。酶反应器:以酶为催化剂进行生物反应所需的设备。 1.粉碎的粒径范围如何划分？ 原粒径成品粒径 粗碎 40-1500mm 5-50mm 中细碎 5-50mm 0.5-5mm 微粉碎 5-10mm <100um 超微粉碎 0.5-5mm <25um 2.机械粉碎的5种形式（5种粉碎力） 挤压粉碎、冲击粉碎、磨碎、劈碎和剪碎。 3.影响灭菌的因素是什么？ 微生物的热阻和相对热阻；培养基成分与其物理状态、其氢离子浓度；其微生物数量；微生物细胞含水量；微生物细胞菌龄；微生物的耐热性；空气排出情况；搅拌；泡沫。 4.培养基的灭菌工业上可为哪几类？ 化学灭菌法，电磁波、射线灭菌法，干热灭菌法，湿热灭菌法，过滤除菌法，火焰灭菌法。 5.连续灭菌与间歇灭菌相比有何特点 连续灭菌：保留较多的营养物质，容易放大，较易自动控制，受蒸汽的影响较小，缩短灭菌周期，发酵罐利用率较高，蒸汽负荷均匀，某些情况下可使发酵高腐蚀少，但设备比较复杂；间隙灭菌：设备投资少，染菌的危险性较小，人工操作方便，对培养基固体物质含量较多时更为适宜，但灭菌过程中蒸汽用量变化大，造
(生物科技行业)生物工程设备复习思考题
生物工程设备部分习题 复习思考题： 1、通风发酵设备比拟放大的基本概念，说明以k d 及 为基准的 比拟放大的程序。 2、机械通风发酵罐中挡板的作用及全档板概念。 3、机械通风发酵罐的换热装置常用的有哪几种形式，并简要说明其特点。 4、发酵过程的热量计算方法有几种，并列出简单算式。 5、气升式发酵罐的结构工作及原理及特点。 6、搅拌器常用的形式有哪几种？在发酵罐中选取的流型有何特点，功率准数N P 的选定。 7、什么是牛顿型流体，什么是非牛顿型流体，非牛顿型流体有哪几种各自特点如何？ 8、复述双膜理论，写出传氧速率与气、液溶氧浓度关系式。 9、兼气酒精发酵设备常用结构，冷却面积的计算方法及步骤。 10啤酒圆筒锥体发酵罐的特点，及设计时需要考虑哪几方面问题。 11、写出生化过程5个参变量的检测目的及常用检测仪器。 12、什么叫生物传感器？生物敏感材料常用哪几种？ 13、生物传感器主要由哪几部分组成及工作原理。 14、生物传感器敏感膜的成膜方法通常有几种？说出其中一种的制作过程。 15、生物传感器在发酵生产中有何重要意义，举例说明。 16、简述搅拌周线速度（πND ）搅拌液流速度H 搅拌循环量Q L 对发酵缸比拟放大的影响。 1 2 p v
计算题|： 1、某通风发酵罐直径=液柱高度=2m N=2.0/s=120r/min 螺旋浆搅拌D i=0.33D=0.66m 通风比=0.5m3/m3minρ=1000kg/m3μ=0.001 牛.秒/m2求pg 2、某细菌醪发酵罐——牛顿流体 罐径=1.8米 园盘六弯叶涡轮直径D=0.60m，一只涡轮 罐内装器块标准挡板 搅拌四转速N=168转/分 通气量Q=1.42m3/分（罐内状态流量） 罐压ρ=1.5绝对大气压 醪液粘度：μ=1.96×10-3牛·秒/㎡ 醪液密度：ρ=1020kg/m3 求：Pg 3、有一个5m3生物反应器，罐径为1.4m，装液量为4m3，液深 为 2.7m，采用六弯叶涡轮搅拌器，叶径为0.45m，搅拌转速N=190r/min，通风比为1：0.2，发酵液密度为1040kg/m3，发酵液粘度：1.06×10-3Pa·s，现需放大至50 m3罐进行生产，试求大罐尺寸和主要工艺条件（列表） 4、一台连续灭菌设备，培养液流量为18m3/小时，发酵罐装 料36m3，原始污染度为105个/ml，要求灭菌度Ns=10-3个/罐，灭菌温度为398开（此温度下K=11/分，求维持时间ι和维持罐容积）
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
生物工程设备考题
生物工程设备考题 如何在考试中取得好的成绩，做题也是一个练习的好方法。下面给你整理了一些生物工程设备考题，一起来做一做吧。 生物工程设备考题单选题 1.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 2.好气性发酵工厂，在无菌空气进入发酵罐之前......，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 3.溶液在升膜式蒸发器加热管中出现爬膜的最重要条件是..........。 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℃ 4.空气过滤系统中空气加热器的作用是..............。 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 5.机械搅拌发酵罐中最下面一档搅拌器离罐底距离一般..........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 6.安装在空气压缩机前的过滤器主要作用是..............。 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 7.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 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......，才能保证先进先出。 A. 过渡流 B.层流 C.活塞流 D.湍流 9.冷冻升华干燥主要是升华...........。 A.游离水 B.结构水 C.冷凝水 D.气态水。 生物工程设备单选题答案 1.A 2.C 3.D
生物工程设备期末复习题 超好
生物反应器部分复习思考题 1、搅拌器轴功率 2、全挡板条件 3、装液系数 4、公称容积 5、如何评价通风发酵罐的性能? 6、如何计算通风发酵罐的壁厚（受内压或受外压）？ 7、简述机械搅拌通风发酵罐（TRC）的工作原理。 8、影响K Lα的主要因素有那些？如何提高发酵罐的K Lα？ 9、叙述气升式发酵罐（ALR）的工作原理及特点和应用？ 10、简述自吸式发酵罐的工作原理及优缺点和应用？ 11、发酵罐的换热装置形式有哪些及其各自特点？ 12、熟悉通用式机械搅拌发酵罐各个部件的名称。 13、某酶制剂厂细菌发酵罐直径D=2.4M，液深H =2.9M；装有四块挡板，两只圆盘六弯叶涡轮搅拌器，直径D =0.80M，间距S=1.5M，醪液粘度μ=9.8×10 N·sec/M ，密度ρ=1020 kg/M ，搅拌转速N=165rpm，通气量Q=12.7M /min，罐压P=0.2 MPa (绝对大气压)，三角皮带的效率是0.92，滚动轴承(两个)的效率是0.99，滑动轴承(一个)的效率是0.98，端面轴封增加的功率为1%，求轴功率Pg，并选择合适的电机和轴径。已知在充分湍流状态时，圆盘弯叶涡轮搅拌器的功率准数N = 4.7 。式中物理量的单位：P0 W ρ kg/M3 μ N·sec/M2 D M N rps 在不通气条件下两只圆盘弯叶涡轮搅拌器的输入搅拌功率是一只的1.77倍，即P2 /P1 =1.77 修正的迈凯尔公式: Pg=2.25×10 式中物理量的单位：Pg、P0 kW Q ml/min D cm N rpm 轴径：d = 120 (mm) 式中物理量的单位：Pg：kW n ：rpm d0：mm 14、简述酒精间歇发酵设备的结构?其洗涤和冷却装置有哪几种? 15、简述圆筒体锥底发酵罐的结构和特点。何为氨直冷?有何优点? 16、简述啤酒发酵锥形罐产生真空的原因。如何防止? 17、锥形发酵罐中发酵液如何进行对流和热交换？ 18、试设计一啤酒连续发酵的设备流程，说明各设备的作用。 19、何谓CIP? 啤酒发酵罐的CIP清洗系统由那些操作程序组成？ 20、植物细胞反应器有几类？ 21、动物细胞培养方法有哪些？细胞培养的操作方式有哪些？ 22、动物细胞大规模培养反应器有哪些？
生物制药学复习题.doc
中国药科大学生物制药工艺学期末试卷（A 卷） 一、填空题（每空0.5分，共30 分） 1．酶转化法与直接发酵法生产氨基酸的反应本质相同，均属酶转化反应。但两者相 比，酶转化法所需设备及工艺简单，产物浓度高，转化率高，生产周期短，副产物少，酶的利用率也高。 2．多肽的化学合成有液相合成和固相合成，常用的氨基保护基有苄氧羰基、叔丁氧羰基（BOC）和9-芴甲氧羰基(Fmoc) 。其中Fmoc 最常用。3．到目前为止，多糖的构效关系方面的研究还是很不完善的，但可以确定多糖的活 性与其高级结构、分支度及其侧链、分子量、及多糖中的取代基等密切 相关。 4、溶质通过色谱柱时造成的峰加宽效应包括分子扩散、涡流扩散、流动相中传 质阻力、固定相中传质阻力。 5、写出下列离子交换剂类型：732 强酸型阳离子交换树脂，724 弱酸型阳离子 交换树脂，717 强碱型阴离子交换树脂，CM-C 阳离子交换纤维 素,DEAE-C 阴离子交换纤维素，PBE94 阴离子交换剂。 6、常用的吸附剂有活性炭，硅胶和大孔吸附树脂等。 7、过饱和溶液的形成方法有蒸发法、温度诱导法、盐析结晶法、有机溶剂结晶法、 等电点法、微量扩散法、化学反应结晶、共沸蒸馏结晶（八选七）。 8、根据色谱机理，色谱柱分为：反相色谱、正相色谱、离子交换色谱、凝胶过滤色 谱（或亲和色谱）。 10、透析的方法有：旋转透析器，平面透析器，连续透析器，浅流透析器。 11、常用的制备型离心机转子有角度转子，水平转子，区带转子，垂直转子。 12、克服浓差极化现象的措施有搅拌，震动，错流，切流。 13、供体，受体和载体是重组DNA技术的三大基本元件 14、写出下列英文缩写的中文名称：IFN 干扰素；IL-2 白介素－2 ；TNF 肿瘤坏死因子。 15、青霉素属于β-内酰胺类抗生素，它的性质很不稳定，用溶剂萃取法分离时整个提炼过程应在低温，快速，准确调节pH 值下进行。 16、四环类抗生素是一类以四并苯（萘并萘）为母核的一族抗生素；链霉素是氨基糖苷类抗生素；红霉素是分子内含有14 元环大环内酯类抗生素。 二、名词解释（每小题3 分，共24分） 1、基因药物：核酸类药物，以遗传物质DNA、RNA 为治疗物质基础的药物（1 分），如核酸疫苗、反义药物。（1 分）与基因工程类药物不同，基因工程药物化学组成上主要是蛋白质或多肽，但基因药物组成上主要为核酸（1 分）。
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