生物工程设备(1)(1)(1)

临界溶氧浓度：满足微生物呼吸最低限度的溶解氧浓度。

全挡板条件：“全挡板条件”是指能达到消除液面旋涡的最低条件，即在一定转速下再增加罐内挡板或附件数也不会改善搅拌效果。

过饱和溶解度曲线：由于固体物质的溶解度随温度变化而变化，随温度一定而一定，当溶液达到饱和以后，向溶液中加入这种溶质，溶质不再溶解，这种变化可以用过饱和溶解度曲线来表示。我们用纵坐标表示过饱和溶解度，横坐标表示温度，绘出固体物质的溶解度随温度变化的曲线，这种曲线叫做过饱和溶解度曲线。自由沉降速度：又称终端速度。指任一颗粒的沉降不因流体中存在其他颗粒而受到干扰时，在等速阶段里颗粒相对于流体的运动速度。即加速阶段终了时颗粒相对于流体的速度。

比生长速率：每小时单位质量的菌体所增加的菌体量称为菌体比生长速率。

生物转化：是指外源化学物在机体内经多种酶催化的代谢转化。生物转化是机体对外源化学物处置的重要的环节，是机体维持稳态的主要机制。

对数死亡定律：活菌数逐渐减小，即微生物死亡速率与任一瞬间残存的活菌数成正比。

非牛顿流体：指不满足牛顿黏性实验定律的流体，即其剪应力与剪切应变率之间不是线性关系的流体。

薄膜蒸发：使液体形成薄膜而进行的蒸发称为薄膜蒸发。

预敷：在待过滤的悬浮液中加入适量的硅藻土预涂层，用以保护支持介质的毛细孔道不被滤饼层中固体粒子堵塞。

气流的输送速度：利用气流的能量，在密闭管道内沿气流方向输送颗粒状物料的速度。

搅拌器的轴功率：泵在一定流量和扬程下，原动机单位时间内给予泵轴的功。对数穿透定律：过滤效率就是过滤器滤层所滤去的微粒数与空气中原有微粒数的比值。

液相进塔：粗镏塔发生的撒气先冷凝成液体然后再进入精馏塔（多一次排醛机会）。

气相进塔：指两塔连续蒸馏时，粗酒精蒸气气相进精馏塔流程。

三塔式蒸馏：是指由粗镏塔、排醛塔、精馏塔三个塔组成的可以将液固液混合物分离成较纯或近千纯态组分的化工单元操作。

离心机的分离因数：离心分离机转鼓内的悬浮液或乳浊液在离心力场中所受的离心力与其重力的比值，即离心加速度与重力加速度的比值。

爬膜现象：环形流液体的上升是靠高速蒸汽流对液层的拖带而形成。

贴壁生长：动物细胞比微生物细胞需要更多的营养，且大多数哺乳动物细胞需依附着在固体或半固体的表面才能生长。

旋转培养：反应器搅拌柔和，培养液可以连续地通过旋转的不锈钢或陶瓷过滤器从反应器中流出。

功率准数：液体受到外力与惯性力的比值。

雷诺系数：液体惯性力与粘滞力的比值。

比拟放大：增加发酵生产的规模，如从实验室规模到中试规模，或者从中试规模到生产规模。

比拟缩小：模拟工业生产条件进行实验室或中试试验。

离心沉降：借惯性离心力的作用使连续介质中的分散质产生沉降运动的分离。离心过滤：滤液借惯性离心力作用迅速穿过滤饼及过滤介质而固体颗粒被截留的

分离。

沉降器：用重力沉降实现分离的设备。

晶体：纯的，化学均一性的固体，同一晶体内各个不同部位的成分和结构是相同的。

轴封作用：对灌顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封，防止泄露和污染杂菌。

公称容积：发酵罐的圆柱部分和底封头容积之和。

调节稀释率：在开放式单级均匀混合非循环连续发酵系统中，通过人为调节新鲜培养液流入发酵器的速度。

泡沫：气体被分散在液体中的一种胶体体系，气液之间被一层液膜隔开。

1.培养基及其制备

原料的预处理：除尘、除杂、筛选、分级。

预处理的必要性、预处理的方法及意义：培养基的预处理可改变发酵液（培养液）的物理性质,以利于固液分离，还能去除发酵液（培养液）中部分杂质及杂菌以利于后续各步操作。

发酵液的预处理的方法：（1）加热；（2）凝聚与絮凝；（3）加入盐类；（4）调节pH；（5）加入助滤剂。

原料的输送以及气流输送的基本流程：沉降速度、悬浮速度、气流的输送速度2.培养基及设备的灭菌

培养基灭菌的目的、要求和方法；

目的：使生化反应过程在没有杂菌污染的情况下进行。

方法：化学试剂灭菌法、电磁波、射线灭菌法、热灭菌法 (干热、湿热和火焰灭菌法)、过滤除菌法 (阻留微生物，达到除菌的目的)。

湿热灭菌的理论基础：芽孢或孢子的热阻要比生长期营养细胞的热阻大得多，这是由于芽孢或孢子内吡啶二羧酸含量对热阻的增加有关。另外，芽孢中蛋白质含水量较营养细胞低（特别是游离水分少），也是芽孢耐热强的一个原因。

3.对数死亡定律、利用阿累尼乌斯方程推导解释高温短时间的理论依据微生物受热死亡的主要原因是高热能使蛋白质变性，这种反应可认为是单分子反应，死亡速率可视为一级反应，即反应（微生物死亡）速率与残存的微生物数量成正比。

4.培养基间歇灭菌过程中应注意的问题：利用反复多次的流通蒸汽加热，杀灭所有微生物，包括芽孢。方法同流通蒸汽灭菌法，但要重复3次以上，每次间歇是将要灭菌的物体放到37℃孵箱过夜，目的是使芽孢发育成繁殖体。若被灭菌物不耐100℃高温，可将温度降至75℃～80℃，加热延长为30～60分钟，并增加次数。适用于不耐高热的含糖或牛奶的培养基。

连续灭菌的基本流程；加热、保温、冷却。

连续灭菌与间歇灭菌的比较；

影响灭菌的因素：1培养基成分：培养基中脂肪、糖分和蛋白质的含量越多，微生物的热死速率越慢；2培养基的物理状态：固体培养基和液体培养基的导热方式不同；3培养基的pH：大多数微生物在酸性或碱性溶液中，比在中性溶液中容易受热死亡；4泡沫：泡沫具有隔热作用，传热很差；5搅拌：保持发酵罐中培养基均匀，不至于局部过热与局部温度过低。

5.空气除菌的工艺和设备

空气中微生物的分布:空气中微生物的含量和种类，随地区、季节和空气中灰尘粒子多少，以及人们的活动情况而异。

1干燥寒冷的北方空气中的含菌量较少，而潮湿温暖的南方则含菌量较多；

2人口稠密的城市比人口少的农村含菌量多；3地面又比高空的空气含菌量多。

6.发酵工业对空气无菌程度的要求：各种不同的发酵过程，由于所用菌种的生长能力强弱、生长速度的快慢．它的分泌物的性质、发酵周期的长短、培养物的营养成分和pH值的差异，对所用的无菌空气的无菌程度有不同的要求。一般按染菌机率为10－3来计算，即1000次发酵周期所用的无菌空气只允许1－2次染菌。空气除菌的方法：过滤除菌、热杀菌、静电除菌、辐射杀菌等。

7.介质过滤除菌的机理：1惯性碰撞-滞留作用；2阻拦滞留作用；3布朗扩散作用；4重力沉降作用；5静电吸附作用；6筛分作用。

绝对过滤介质：介质的孔隙小于微生物，利用阻留作用进行除菌。

深层过滤介质：介质的孔隙大于微生物。利用拦截、颗粒的惯性冲击、布朗运动、颗粒与介质的静电引力和重力等作用进行除菌。

8.对数穿透定律：研究空气过滤器的过滤规律时为了简化做了4个假设条件下：（1）流经过滤介质的每一纤维的空气流态并不因其他临近纤维的存在而受影响；（2）空气中的微粒与纤维表面接触后即被吸附，不在被气流卷起带走；

（3）过滤器的过滤效率与空气中的微粒无关；

（4）空气中微粒在滤层中的递减均匀，即每一纤维层出去同样百分率的微粒数。

在这些假定条件的前提下发现，空气通过单位滤层后，微粒下降的浓度与进入空气的微粒浓度成正比。即对数穿透定理。

9.空气过滤除菌流程的分析：（组成、设备作用）：

（1）将吸入的空气先经前过滤；（2）再进空气压缩机，从压缩机出来的空气先冷却至适当的温度，经分离除去油水，再加热至适当的温度，使其相对湿度为50%～60%（一般用相对湿度在60%的压缩空气进行过滤除菌，不会将过滤器打湿而影响过滤效果）；（3）再通过空气过滤器除菌，达到合乎要求的无菌空气。10.厌氧发酵设备

（1）酒精发酵罐的结构及计算：

啤酒发酵设备（C.C.T）及计算：（外型结构特点、主要部件）：

（2）发酵罐罐数的确定：对于间歇发酵，发酵罐罐数可按下式计算：N=nt/24+1 式中N：发酵罐个数（个）；n：每24小时内进行加料的发酵罐数；t：发酵周期（3）发酵罐冷却面积的计算：发酵罐冷却面积的计算可按传热基本方程式来确定，即：F=Q/(KΔtm) F：冷却面积(米2)；Q：总的发酵热(焦耳/小时)；K：传热总系数(焦耳/米2.小时.?C)；Δtm：对数平均温度差(?C)。

11.某酒精工厂，每发酵罐的进料量为24吨／小时，每4小时盛满一罐，发酵周期为72小时，冷却水的初、终温分别为20?C和25 ?C，若罐内采用蛇管冷却，试确定：发酵罐的结构尺寸？罐数？冷却水耗量？冷却面积和冷却装置的主要结构尺寸？(糖化醪密度为1076公斤／米3)。

12.通风发酵设备

通风发酵罐及结构：通风发酵罐又称好气性发酵罐，如谷氨酸、柠檬酸、酶制剂、抗生素、酵母等发酵用的发酵罐。好气性发酵需要将空气不断通入发酵液中，以供微生物所消耗的氧。

机械搅拌发酵罐:机械搅拌发酵罐是发酵工厂常用类型之一。它是利用机械搅拌器的作用，使空气和发酵液充分混合，促使氧在发酵液中溶解，以保证供给微生物生长繁殖、发酵所需要的氧气。

气升式发酵罐的基本结构以及部件的作用；分为内循环和外循环两种。其主要结构包括：罐体、上升管、空气喷嘴。

通气与搅拌：搅拌器轴功率的计算：

m N D D N P K )

(2530

μρρ=

P0：不通气时搅拌器输入液体的功率（瓦）；ρ：液体的密度（公斤/米3）；μ：液体的粘度（牛.秒/米2）；D ：涡轮直径（米）；N ：涡轮转数（转/秒）。

K ，m ：决定于搅拌器的型式，挡板的尺寸及流体的流态，是一个无因次数，可定义为功率

13.氧的传递：步骤、影响氧传递速率的因素：

根据经验公式 KLa = k[(P/V)α(vs)β(ηapp) ω]

（1）搅拌；（2）空气流速；（3）空气分布管；（4）发酵罐内液柱的高度；（5）发酵液的性质；（6）泡沫和消泡剂。

14.计算举例

某细菌醪发酵罐，罐直径T ＝1.8(米)，圆盘六弯叶涡轮直径D ＝0.60米，一只涡轮，罐内装四块标准挡板，搅拌器转速N ＝168转／分，通气量Q ＝1.42米3／分(已换算为罐内状态的流量)，罐压P ＝1.5绝对大气压，醪液粘度μ＝1.96×10-3牛·秒／米2，醪液密度ρ＝1020公斤／米3，要求计算Pg ？

(1)计算ReM ：ReM=5.25× 104(2)由NP~ ReM 查NP ， NP =4.7

(3)计算P0：P0=NPD5N3ρ= 8.07（千瓦）(4)计算Pg

15.过滤及离心

过滤速度的强化：

（1）发酵液的预处理；（2）过滤介质的选择；

（3）过滤操作条件优化（改善悬浮液的物理性质，优化操作条件）。

板框过滤机及真空转鼓过滤机的工作原理：

连续式过滤机的一种。构造与转筒真空过滤机相似，操作原理也相同。以负压作过滤推动力，过滤面在圆柱形转鼓表面的连续过滤机。这种过滤机最初用于制碱和采矿工业，后来应用扩展到化工、煤炭和污泥脱水等部门。

16.离心分离机的工作原理和分离因数：

原理：（1）离心过滤：悬浮液在离心力场下产生的离心压力，作用在过滤介质(滤网或滤布)上，使液体通过过滤介质成为滤液；而固体颗粒被截留在过滤介质表面,形成滤渣，从而实现液-固分离。

（2）离心沉降：利用悬浮液(或乳浊液)密度不同的各组分在离心力场中迅速沉降分层的原理，实现液-固(或液-液)分离。

分离因数：离心分离机转鼓内的悬浮液或乳浊液在离心力场中所受的离心力与其重力的比值，即离心加速度与重力加速度的比值。

离心过滤和离心澄清的区别：离心过滤仅是指滤饼层表面留有自由液层，即经过滤形成的滤饼层内始终充满液体的阶段；

16.蒸发和结晶设备

麦芽汁煮沸锅的结构特点：

（1）锅体：麦芽汁煮沸锅锅体是一个近似球形的设备，因为球形可以用比较薄的材料做成体积比较大、又具有足够机械强度的容器，同时清洗方便，搅拌功率消耗比较小。

（2）加热夹套结构：对于小型的煮沸锅，通常是在整个锅底装置加热夹套。但对于大型的煮沸锅，由于锅的直径大，若采用整体加热夹套，受力较差，同时容量大，物料自然对流循环差，传热系数低，且加热面积也不能满足工艺加热速度的要求，因而大多做成向内凸出，以增大加热面积，促进物料循环，改善受热情况。这样的结构可以分别装置内外两个加热区，中心加热区能承受较高的压力，可使用较高的加热温度；外围加热区因圆周直径大，受热差，只能采用较低的工作压力。有些设计为增加加热夹套的操作压力，提高传热温度差，在夹层内焊上加强棒，使夹套内外两边拉紧，提高设备受压能力。

（3）搅拌装置：搅拌的作用主要是使物料受热均匀，沸腾前加速物料的对流，以提高热交换的传热系数，同时也使固体物料不致沉淀在加热表面而造成过热和结垢现象，以致影响清洗。

（4）排汽管：排汽管要有一定的大小和高度，其大小可按二次蒸汽排出的流速进行计算，排出的二次蒸汽会在排汽管壁上冷凝，管的冷凝液由集液槽排出，使其不致重新流人锅内而造成污染。排汽管道要装有调节风门，以防止室外冷空气倒流，影响产品质量。

17.薄膜式蒸发器的原理：溶液在真空状态，较低温度下即沸腾、溶剂汽化，这称为真空蒸发浓缩。蒸发温度的高低，决定真空度的大小。通常真空蒸发的真空度一般为600－700mmHg，物料的蒸发温度为50－75℃。虽然蒸发温度比较低，但对于循环式真空蒸发设备因蒸发时间很长对热敏物质还是有较大影响的。为了缩短受热时间，可让溶液在蒸发设备的加热器内以很薄的液层通过，这样溶液就会很快受热升温，汽化而浓缩，浓缩的溶液迅速离开加热表面，这称为薄膜蒸发。其蒸发浓缩时间很短，一般为几秒到几十秒。因溶液受热时间短，所以能保持产品原有的质量、风味和颜色。

18.升、降、升降式：

升式：溶液在加热管中出现爬膜的条件是加热的蒸汽与物料蒸发温度要有足够的温度差，使蒸发的蒸汽量和蒸汽速度达到足以带动溶液成膜上升。降式：物料溶液从加热管上部进入，经分配器导流管进入加热管，沿管壁成膜状向下流。19.结晶原理：晶体是具有一定几何晶形，一定颜色的固体。物质自溶液中成晶体状态析出，或从熔融状态受冷时成晶体状态凝结的过程称为结晶。

起晶方法：（1）自然起晶；（2）刺激起晶法；（3）晶种起晶法。

过饱和溶液的概念：

当某溶液溶质的溶解度大于其饱和度，若此时溶液中没有晶体，或其他刺激因素存在，溶液还是比较稳定，可保持一段较长的时间不会自然结晶析出，这个浓度区域称为介稳定区。过饱和溶液曲线以上浓度的溶液很快自然起晶析出。

20.干燥原理：（2种水分，2种控制模式）

在一定温度下，任何含水的湿物料都有一定的蒸气压,当此蒸气压大于周围气体中的水汽分压时,水分将汽化。汽化所需热量，或来自周围热气体，或由其他热源通过辐射、热传导提供。含水物料的蒸气压与水分在物料中存在的方式有关。物料所含的水分，通常分为非结合水和结合水。

麦芽干燥塔：麦芽干燥塔的类型有水平烘床和垂直烘床，水平式烘床麦芽干燥塔过去在国内外广泛采用，外观一般为矩形。有一到三层，由于两层和三层水平烘床干燥塔的热潜力不足，不允许强化烘焙过程及增大烘床上的麦芽层厚度，且结构复杂、造价高、生产能力低

气流：利用热空气与粉状或颗粒状湿物料在流动过程中充分接触，气体与固体物料之间进行传热与传质，从而使湿物料达到于燥的目的。

喷雾：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，在几秒至几十抄内获得干燥。成品以粉末状态沉降于干燥室底部，连续或间断地从卸料器排出。

21.沸腾：也称流化床干燥，是利用流态化技术，即利用热的空气使孔板上的粒状物料流化沸腾状态，使水分迅速汽化达到干燥目的。、

沸腾造粒：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内的晶体结合，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。

22.蒸馏

双塔流程：

（1）气相进塔：气相进塔是指两塔连续蒸馏时，粗酒精蒸气气相进精馏塔流程。（2）液相进塔：成熟醪经预热器之后进入粗馏塔，在塔内被塔釜蒸气直接或间接加热，使成熟醪中的酒分分离出来并向上挥发，被冷凝器冷凝成液体后，直接流入精馏塔或回流到粗馏塔，再由粗馏塔顶层塔板液相取料至精馏塔。

相对挥发度：它表示气相中两组分的摩尔分数比为与之成平衡的液相中两组分摩尔分数比的α倍。

三塔流程：醛塔、甲醇塔、杂醇油塔等：三塔式蒸馏流程是由粗馏塔、排醛塔、精馏塔3个塔组成。根据排醛塔和精馏塔的进料情况，可分为直接式、半直接式和间接式三类。另一类是在两塔式蒸馏的基础上，精馏塔后再加一个排甲醇塔，也组成三塔蒸馏。

1直接式：粗酒精由醪塔进入排醛塔以及脱醛酒进入精馏塔都是气相过塔；

2半直接式粗酒精由粗馏塔进入排醛塔是气体，而脱醛酒进入精馏塔是液体状态；3间接式：粗酒精进入排醛塔以及脱醛酒进入精馏塔都是液相进塔。

生物技术工程实验室建设

2007-2010年中央与地方共建高等学校共建专项资金项目 生物技术工程实验室建设 可行性论证报告 重庆科技学院 生物系 二○○七年六月二十日

一、总论 1、学科基本情况 原化学与生物工程学院是一个多学科及交叉学科并存的综合性学院，有化学与化学工程、生物技术、环境科学三个一级学科，以及交叉学科覆盖了全院八个专业：化学工程与工艺、应用化学、精细化工、工业分析、商品质量检测、生物制药、制药工程、环境工程，其中已有化学工程与工艺、应用化学两个本科专业。07年3月学校完成了学科专业结构布局调整，进行资源重组，由原来的化学与生物工程学院，新组建成立了化学化工学院和生物系。生物系现有15人，副教授1人，讲师7人，助教4人，全部具有硕士学位，其中博士5人。现有生物制药、制药工程两个专业，2001年以来形成了以能力培养为主线，以基础知识的传授和学习能力的培养、工程观念和创新能力的培养为两个教学重心。全面体现“厚基础、宽口径、重实践、高素质、创造性”整体思路，突出本专业在新药研究与开发方面所形成的特色。 2、实验室现状 化学化工实验室始建于1950年，经过五十六年的发展与建设，特别是经过2004、2005年中央与地方共建基础化学实验室及化工原理实验室的建设，生物系和化学化工学院现共有：制药工程实验室、微生物实验室、生化技术实验室、化工原理实验室、化工仿真实验室、基础化学实验室、化学工程与工艺实验室等实验室，拥有包括高效液相色谱仪、气相色谱仪、原子吸收仪、紫外分光光度仪、红外光谱仪、元素分析仪、发射光谱仪等贵重精密仪器，设备总价值505多万元设备。 3、建设概况 （1）概况 项目名称：生物技术工程实验室建设 项目类型：仪器设备购置 项目需要的投入总额：1200万元。其中对中央财政专项资金的最低需求960万元。 （2）预期目标： 为了全面贯彻落实教育部、财政部《关于实施高等学校本科教学教学质量与教学改革工程的意见》文件精神，集中力量有效提升专业实验室的水平，保证本科教学质量，对2千多平方米的教学实验设备进行整体建设，推进实验教学内容、方法、手段、队伍、管理及实验教学模式的改革与创新。 ①该项目建设完成后，“生物技术工程实验室”的设备档次、规模、台套数满足“质量工程”的要求，增加了设计性、综合性、创新性实验内容，使实验开出率达到100%、设备利用率90%以上，全面提高本科实验教学质量，使学生的综合素质和实践能力得到培养和锻炼；该项目建设完成后，可进一步加强产学研密切合作，与社会、行业以及企事业单位共同建设实习、实践教学基地，培养出一大批社会需要的适用人才。

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

生物工程大实验报告

生物工程大实验 30L发酵罐上黄原胶发酵实验 姓名： 学号： 学院：生命学院 专业：生物工程 年级： 同组成员：

1.材料和方法 1.1菌株：HYJ 1.2培养基 1.2.1斜面培养基（100ml） 葡萄糖 3.0；蛋白胨0.5；酵母粉0.3； 氯化钠0.5；琼脂 2.0；pH 7.0-7.3 灭菌条件：115℃，20min；培养温度：30℃；培养时间：24-48 h 1.2.2种子培养基（100ml） 葡萄糖 2.0；蛋白胨0.5；酵母粉0.1； 牛肉膏0.3 g；pH 7.0-7.3 灭菌条件：115℃，20 min；培养温度：30℃；培养时间：10-15 h 1.2.3发酵培养基（100ml） 葡萄糖 3.0；蛋白胨0.2；酵母粉0.1；Na2HPO4·12H2O 0.252；KH2PO4 0.3； K2SO4 0.1；MgSO4·7H2O 0.1；pH 7.0-7.3 灭菌条件：115℃，20 min；培养温度：30℃；培养时间：48-62 h 1.3. 培养条件 1.3.1斜面培养 1）配置400 ml的斜面培养基，分装试管，于115℃下灭菌20 min，之后摆斜面，冷却至室温后，将凝固后的斜面放于30℃培养箱过夜。 2）转接斜面菌种，将转接好的斜面菌放于30℃培养箱培养24-48 h。 1.3.2一级种子培养 1）配置种子培养基：按照种子培养基配方配制3000 ml，分别分装到5000 ml 和500 ml的三角瓶中，装液量分别为100 ml/500 ml三角瓶（用于一级种子培养）；1000 ml/5000 ml三角瓶（用于二级种子培养），于115℃下灭菌20 min。 2）接种：将培养好的斜面菌种接种到一级种子培养基中（100 ml/500 ml三角瓶），

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

生物工程专业实验大纲

生物工程专业实验大纲 目录 《生物反应工程实验》实验教学大纲 (1) 《生物工程专业实验》实验教学大纲 (2) 《生物化学实验》实验教学大纲 (4) 《微生物学实验》实验教学大纲 (6) 《仪器分析实验》实验教学大纲 (8) 《药物分析实验》实验教学大纲 (10) 《分子生物学实验技术》实验教学大纲 (11) 《基础生物学》实验教学大纲 (13) 《免疫学》实验教学大纲 (15) 《现代生物技术》实验教学大纲 (16)

一、实验课程目的与任务 本实验通过对生化反应的了解和生化反应器的使用，熟悉生化反应工程原理，掌握简单的生物反应工程操作，巩固和检验已学的理论知识，为今后的生物工程专业实验和毕业论文打下基础。 二、实验课程内容及具体要求 通过测定反应器的氧体积传质系数a k L 、反应器的停留时间分布以及采用此反应器进行微生物的间歇和连续发酵过程的实验，熟悉生化反应工程原理，重点掌握生化反应器的使用，掌握简单的生物反应工程实验操作。 三、实验项目设置及学时分配 四、实验计划与学时安排 本课程实验20学时，各实验与讲课穿插进行。 五、实验考核及评分办法 1．学生进实验室要求做好预习报告； 2．对实验过程中学生完成情况进行考核，并提出相应存在问题进行质疑； 3．综合每项实验状况给出成绩。 执笔人：曹飞

一、实验课程目的与任务 通过对工业化L－天冬氨酸的酶法生产过程进行实验，深入了解生化工程原理，掌握典型的生物反应过程操作，巩固和检验已学的理论知识，为毕业论文和走向工作岗位打下基础。 二、实验课程内容及具体要求 本实验综合了发酵工程、酶工程、生物分离工程和生物反应器的基本知识，要求学生通过典型产品的酶法制备了解生物工程的相关基本操作，掌握微生物菌种保存与培养、细胞固定化和酶法转化、目标产品的分离提取等基本实验技能。 三、实验项目设置及学时分配

生物工程工艺综合性实验报告

(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 生物工程工艺综合性实验报告 院（系）：城市建设学院 专业班级：生物工程1101 学生姓名：马雪文 学号： 指导教师：李世杰 20 14 年 5 月 26 日至20 14 年 6 月 15 日

发酵工艺综合性实验指导书 一、实验目的 微生物发酵技术是生物工程最核心的技术，微生物发酵按其对 氧的需求可分为好氧微生物发酵，和厌氧微生物发酵。好氧和厌氧发酵有较大的区别，各自对工艺条件、发酵设备有不同的要求。分别掌握好氧和厌氧发酵技术也就比较全面的掌握了工业微生物技术。 本实验分别开出典型的好氧和厌氧发酵实验，训练学生掌握这两种工艺的基本技术、操作程序、分析手段，全面锻炼同学们实际动手能力。巩固和提高微生物净化操作能力、显微观察技术、培养基配制和灭菌技术、无菌取样和细胞量的确定、生长曲线的制作、光谱分析技术、气象色谱分析技术。初步培养同学们工业微生物领域科学研究和技术开发的基本能力。 二、实验原理 红曲霉通过有氧发酵将淀粉质原料转化为次级代谢产物红曲色素。 丙丁梭状芽孢杆菌经厌氧发酵将农副产品转化为丁醇和丙酮。 三、实验内容 1、好氧实验：红曲的发酵实验及其抑菌作用研究 2、厌氧实验：丁醇的发酵实验及其气相色谱检测 四、仪器设备和试剂、消耗品： 1．仪器设备： 电子分析天平 手提式蒸汽灭菌锅、自动控制蒸汽灭菌锅 双孔水浴锅 1000W电炉 5台 生物显微镜、电脑成像生物显微镜 生物培养箱、培养摇床 真空干燥箱 紫外可见分光光度计 离心机

真空泵、真空干燥器 蒸发器 气象色谱仪 2．药品和耗材： 药品：可溶淀粉 1瓶（500克），蛋白胨 1瓶（500克），琼脂，饴糖（麦 芽汁）麦芽1000克，大米粉 5公斤，硝酸钠NaNO 31瓶（500克），磷酸二氢钾KH 2 PO 4 1瓶（500克），磷酸氢二钾K 2HPO 4 1瓶，硫酸镁MgSO 4 ·7H 2 O 1瓶（500克）,硫酸 铵(NH 4) 2 SO 4 1瓶，氯化锰MnCL 2 1瓶，硫酸锰MnSO 4 ·H 2 O 1瓶，碳酸钙CaCO 3 1瓶， 维生素B1(盐酸硫胺素)1小瓶，酵母膏1瓶，乳酸（液态1瓶500克），葡萄糖（分析纯）1瓶，乙醇（分析纯）5瓶(5×500克)，乙醇(色谱纯Aladdin) 2瓶,丁醇（色谱纯Aladdin）2瓶，丙酮（色谱纯Aladdin）2瓶，叔戊醇（色谱纯Aladdin）2瓶 耗材：500ml三角瓶50只， 250ml三角瓶16个，100ml粗口径试管50只，1000ml烧杯10个，培养皿160套，常规试管160个，200ml烧杯16个，1ml移液枪头5盒，标签纸若干，玻璃真空干燥器大号1个，波美计8只，移液枪（1000ml）2只，玻璃珠2盒，100ml量筒8个，500ml量筒2个，称量纸2盒，不锈钢试剂勺4根， pH试纸2包，玻璃棒若干，玻璃推棒32根，5ml移液管16只 五、实验方法步骤和具体操作过程 （一）红曲的发酵实验及其抑菌作用研究 红曲是一种具有一定营养和药理作用的纯天然红色素，可赋予肉制品、食品、饮料等鲜艳的色泽及特殊风味，而且具有较好的营养价值和一定的防腐作用，因而被广泛地应用于食品工业。 红曲是由红曲霉经发酵分泌到胞外的一种色素，发酵的主要原料是淀粉类如大米、薯类等。红曲霉发酵合成色素同时对有害菌产生抑制作用。本实验分为两个部分，前一部分为红曲的发酵实验，后一部分为红曲的抑菌试验。 （Ⅰ）红曲的发酵实验 1．菌种 本实验室保藏的红曲霉菌种monascus purpureus。用本实验室自主设计的保藏方法，在短梗霉多糖膜片中封存，置于冰箱中保藏。使用时每取出一片，

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

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

生物工程专业实验讲义汇总

生物工程专业实验讲义(适用于生物工程专业) 袁丽红曹飞 制药与生命科学学院 二零零四年四月

目录 实验一发酵种子的制备 (1) 实验二 E.coli细胞发酵培养 (2) 实验三高速冷冻离心机的使用方法 (3) 实验四固定化生物催化剂的制备 (4) 实验五游离细胞与固定化细胞酶活比较 (5) 实验六固定化生物催化剂的连续生产 (6) 实验七Ｌ－Asp的分离 (7) 实验八离子交换树脂的预处理及交换容量的测定 (8)

实验一发酵种子的制备 一、目的要求 1．了解实验室种子制备过程。 2．掌握实验室不同菌种种子生产方法。 二、原理 实验室种子制备过程包括琼脂斜面、固体培养基扩大培养或摇瓶液体培养。 不同菌种其具体制备方法不同，其过程如下图： 种子扩大培养过程 三、试验及器材 1．菌种：斜面低温保藏的大肠杆菌（E.coli） 2．培养基：牛肉膏0.5% NaCl 0.5% 蛋白胨1% PH 7.6~7.8 若配固体培养基，在其中加2%琼脂。 3．器材：天平、灭菌锅、试管、三角瓶（500mL） 四、操作方法 1．按培养基配方配制100mL固体培养基，分装于试管中。 压力1Kg/cm2灭菌30mins，结束后取出、趁热制成斜面。 2．按培养基配方配制1000mL液体培养基，分装于三角瓶中，每瓶100mL，压力1Kg/cm2灭菌30mins，结束后取出。 3．挑一环斜面低温保藏的E.coli接于液体培养基中，37℃培养24hs。 4．挑斜面长好的E.coli约2环接入液体培养基中，37℃振荡培养24hs，转速约150rpm。 五、思考与讨论 实验室种子制备的原则是什么？

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

2020年(生物科技行业)生物工程设备各章节要点及三套题

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壹章绪论题库 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）的壹种新型跨学科技术。 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，而且不同的发酵和不同微生物有关。（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，利用物料和杂质在物理特性上的差异，能够采用壹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，第壹层是接料筛面，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，能够加速粉料离开筛孔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、培养基灭菌方式有俩种：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壹定程度的破坏。

微生物工程实验内容(完整)

《微生物工程》 实验指导曾松荣、柯野编 韶关学院英东生命科学学院 （适用专业：10级本科生物技术） 重组毕赤酵母发酵表达蛋白酶及其初步鉴定 一、实验目的 1、学习重组毕赤酵母培养基产物表达的方法。 2、学习发酵过程中菌体浓度的测定。 3、学习表达的重组蛋白酶的鉴定及其酶活的测定。 二、实验内容 1、毕赤酵母的菌体生长和诱导表达的培养基的制备。 2、重组毕赤酵母生长菌体曲线的测定。 3、对重组毕赤酵母工程菌株的诱导表达。 4、对重组毕赤酵母工程菌株的诱导表达发酵液的酶活测定。 5、SDS-PAGE鉴定重组蛋白酶。 三、实验原理 蛋白酶是催化蛋白质化合物中肽键水解为小肽或氨基酸的一类酶总称，广泛存在于 动物内脏、植物茎叶、果实及微生物中，并且对生物体的生理调控、催化各种代谢反应等方面具有重要的作用。蛋白酶是一类重要的工业用酶，约占整个工业用酶量60%以上；广泛应用于食品加工、皮革、医药和化工等行业。由于蛋白酶具有广泛的工业、食品和医药等方面的应用价值，目前工业上需求量大。植物中提取的蛋白酶主要是中性蛋白酶。植物蛋白酶生产依赖于植物种植，这易受到季节、地理、气候等多因素的影响致使来源不稳定。动物源性蛋白酶多从牛、羊和猪等的胰脏中提取而得。动物来源蛋白酶生产成本较高，并受到世界动物保护协会和人员的强烈反对，目前主要用于医药方面。因此，

动植物源蛋白酶不能满足当代工业的需要。微生物源蛋白酶几乎具有所有植物和动物来 源蛋白酶的应用特性，成为了目前的蛋白酶的重要来源。据统计，微生物蛋白酶占据了 世界蛋白酶销售大约70%以上的份额。 目前商业化的蛋白酶主要来源于芽孢杆菌，中性蛋白酶来自植物木瓜，而来源于真 菌的极少。目前，国内外学者对来源于霉菌的蛋白酶的研究主要集中于通过优化固体(或 者液体)发酵来提高蛋白酶的产量或通过分离纯化其产生的部分酶进行性质研究；而优 化发酵条件很难大幅度提高蛋白酶产量，且发酵过程易受多种因素(如易污染或菌株生 长状态)影响。并且霉菌产生的蛋白酶种类较多，这增加了蛋白酶的纯化难度，阻碍了 其进一步的开发利用。因此采用基因工程技术，利用霉菌的蛋白酶基因整合到毕赤酵母 的基因组上构建工程菌株，利于高产获得重组霉菌蛋白酶。 毕赤酵母表达系统是目前表达异源蛋白性能较好的系统之一，其操作工艺简单，表 达量高。该表达系统能对表达的蛋白进行折叠和翻译后修饰，获得具有活性的目的蛋白，该目的蛋白能直接分泌至发酵液中便于分离与纯化。毕赤酵母曾被用于生产单细胞蛋白（SCP），有很好的发酵基础，菌体密度可达100g/L干重。其生长培养液的组分包括无机盐、微量元素、生物素、氮源和碳源，廉价而无毒。它能在以甲醇为唯一碳源的培养基 中快速生长，其中醇氧化酶AOX-甲醇代谢途径的关键酶可达细胞可溶性蛋白的30%。 而在葡萄糖、甘油或乙醇作为碳源的培养细胞中则检测不到AOX。AOX的合成是在转 录水平调控的。其基因启动子具有明显的调控功能，可用于调控外源基因的表达。此调 控作用是由一般碳源抑制/解抑制及碳源特殊诱导又重机制控制的。外源基因在甲醇以外 的碳源中处于非表达状态，而在培养液中加入甲醇后，外源基因即被诱导表达。 四、器材与试剂 1、菌种：重组蛋白酶毕赤酵母工程菌株，本菌株由本实验室自己构建保藏。 2、培养基 BMGY培养基：酵母提取物10.0 g，胰蛋白胨20.0g，YNB 13.4g，500×生物素溶液 （4×10-5%生物素）2.0 mL，甘油10.0 mL，1M 磷酸钾(pH6.0) 100.0 mL，蒸馏水900mL。BMMY 培养基：酵母提取物10.0 g，胰蛋白胨20.0g，YNB 13.4g，500×生物素溶 液（4×10-5%生物素）2.0 mL，甲醇10.0 mL，1M 磷酸钾(pH6.0) 100.0 mL，蒸馏水900mL。 3、试剂 福林试剂(Folin试剂)：于2000mL磨口回流装置内,加入钨酸钠(Na2WO4.2H2O) 100g，钼酸钠(Na2MoO4.2H2O) 25g，蒸馏水700mL，85%磷酸50mL，浓盐酸100mL， 文火回流10h。取去冷凝器，加入硫酸锂(Li2SO4) 50g，蒸馏水50mL，混匀，加入几滴 液体溴，再煮沸15min，以驱逐残溴及除去颜色，溶液应呈黄色而非绿色。若溶液仍有 绿色，需要再加几滴溴液，再煮沸除去之。冷却后，定容至1000mL，用细菌漏斗(No4-5) 过滤，置于棕色瓶中保存。此溶液使用时加2倍蒸馏水稀释。即成已稀释的福林试剂。 0.4mol碳酸钠溶液：称取无水碳酸钠(Na2CO3) 42.4g，定容至1000mL。 0.4mol三氯乙酸(TCA)溶液：称取三氯乙酸(CCL3COOH) 65.4g，定容至1000mL。 pH7.2磷酸盐缓冲液：称取磷酸二氢钠(NaH2PO4.2H2O) 31.2g，定容至1000mL，