生物工程設備部分題型和答案

1、生物工程設備部分題型和答案為什么發(fā)酵培育基滅菌接受濕熱滅菌法？ 濕熱滅菌是利用高饑寒和蒸汽將物料的溫度上升使微生物體內的蛋白量變性進行滅菌的一種方法。 工業(yè)發(fā)酵培育基滅菌的特點是數(shù)目多；含有良多固體物質；滅菌后要有利生產菌的成長；便利易行及價格廉價。 由于蒸汽冷凝時會放出大量潛熱，并具有很強的穿透力，滅菌效果好；蒸汽來源及把握操作條件便利，適用于工業(yè)發(fā)酵培育基的滅菌。 影響因素： 培育基成分、起泡水平、造就基顆粒大小、罐內空氣消退、攪拌混合均勻等。 連續(xù)消毒滅菌法：當時將籌備好的空罐消好，而后把配制好的培育基經由專用的消毒裝備，用泵連

2、續(xù)進前進料消毒，冷卻的滅菌方式叫持續(xù)消毒滅菌法。 特點：連續(xù)性強，倏地滅菌消毒，培育基養(yǎng)分成分損壞少，適用于大容積發(fā)酵罐物料的連續(xù)滅菌消毒。但由于附加設備多，操作環(huán)節(jié)多，因而染菌機遇增長，染菌面波及普遍。 操作要害：（1） 連消設備無泄露，無梗塞，無死角，保障在管路消毒進程中總管，支管滅菌徹底；（2）打料過程中嚴格把握打料流速及打料溫度，嚴格把握開冷卻水時間；（3）打料結束后避開物料長時間在管路中滯留，要準時壓出或準時接種。試述高溫短時滅菌的原理：用直接高溫蒸汽滅菌，蒸汽在冷凝時釋放大量的潛熱，蒸汽具有強大的穿透力，蒸汽的濕熱破壞菌體蛋白質和核酸的化學鍵，使酶失活，微生物代

3、謝阻礙而死亡。并分析連續(xù)消毒滅菌特點：1提高產量，設備利用率高。2與分批滅菌比較，培育液受熱時間短，培育基養(yǎng)分成分破壞少。3產品質量易把握，蒸汽負荷均衡，操作便利。4降低勞動強度，適用于自動把握。從工程水平考慮，怎樣提高供氧速率？ 提高空氣流量；轉變攪拌槳情勢；提高攪拌轉速和槳徑；提高氧分壓；改革培育基性質 。試述旋風分別器的工作原理，至少列舉其兩種用途。 旋風分別器是一種利用離心力沉降原理自氣流中分別出固體顆粒的設備。從進口進入含有物料的氣流，沿內壁一面做旋轉運動，一面下降，達到圓錐底部后，旋轉直徑漸漸減小，依據(jù)動量守恒定律，旋轉速度漸漸增加，使氣流中的離子受到

4、更大的離心力。離子由于離心力的作用，使它從旋轉氣流中分別。沿著旋風分別器的內壁面下落而被分別。氣流到達圓錐部下端四周就開頭反轉，在中心部漸漸旋轉上升，最終從上出口排出。 旋風分別器設備的主要功能是盡可能除去輸送介質氣體中攜帶的固體顆粒雜質和液滴，達到氣固液分別，以保證管道及設備的正常運行。生物反應器依據(jù)能量傳遞方式可以分為那些類別？通過機械攪拌輸入能量的攪拌式發(fā)酵罐、利用氣體噴射動能的氣升式發(fā)酵罐和利用泵對液體的噴射作用使液體循環(huán)的噴射環(huán)流式發(fā)酵罐等。發(fā)酵罐：罐體，攪拌器，擋板，消泡器，變速裝置，聯(lián)軸器和軸承，空氣分布裝置，軸封。罐體：盛裝物料；冷卻管：冷卻物料； 攪拌軸：

5、帶動攪拌器旋轉； 攪拌器作用：使氣泡分割細碎、使氣、固、液混合及傳質傳熱； 擋板作用：防止液面中心形成旋渦、增加湍動和溶氧傳質； 消泡器作用：防止泡沫外溢而跑料、染菌； 空氣分布器作用：吹入無菌空氣，使空氣分布均勻； 軸封作用：防止?jié)B漏、染菌，將動靜兩部件密封； 聯(lián)軸器作用：將大型罐的幾節(jié)軸緊密的固定； 封承作用：將運動的軸固定在靜止的罐體上； 電機及減速器：驅動攪拌軸。何謂攪拌器的軸功率？攪拌器的轉速和軸功率及通氣流量對罐內溶氧的影響。軸功率：是指攪拌器以既定的速度轉動時,用以克服介質的阻力所需要的功率。發(fā)酵罐中

6、液體的溶氧速度以及氣液固相的混合程度與單位體積液體中輸入的攪拌功率有很大關系。增加溶氧速率的方法：（a）接受攪拌槳分散和打碎氣泡。（b）利用循環(huán)管中的泵或螺旋槳增加液體的循環(huán)量，并使噴入或吸入的氣體細化，增加氣液兩相的接觸面積。要提高溶解氧濃度： 攪拌（打成氣泡，形成湍流）；增大空氣線速度；空氣分布裝置（一般增大通風量）；發(fā)酵罐內柱高度（H/D=1.7-4，一般以2-3為宜）；提高溫度；氧分壓（純氧含量高的空氣，罐壓增大）；其他因素（添加表面活性劑、離子濃度、細胞等）。試述噴射自吸式發(fā)酵罐的結構特點與工作原理。工作原理是用泵將發(fā)酵液送入文氏管中,由于文氏管的收縮段中流速增加,即動壓力

7、增加,靜壓力減小,形成負壓,將無菌空氣吸入,并被高速流淌的液體打碎、分散,與液體均勻混合,提高發(fā)酵液中的溶解氧，這是溶氧階段。當發(fā)酵液從上升管進入發(fā)酵罐后，微生物耗氧，同時發(fā)酵液向發(fā)酵罐底部循環(huán)，待發(fā)酵液中的溶解氧即將耗竭時，發(fā)酵液又從發(fā)酵罐底部被泵打入上升管，開頭下一個循環(huán)。特點：1不必配空壓機及附屬設備節(jié)省投資，削減廠房面積。2溶氧速率高、效率高、能耗低。 3用于酵母和醋酸發(fā)酵效率高、經濟效益高。生物反應器的比擬放大參數(shù)及各參數(shù)的放大方法1以體積溶氧系數(shù)kla相等為基準的放大方法 2以P0/Vl相等的準則進行反應器的放大 3以攪拌葉尖線速度相等的準則進行機械攪

8、拌通風發(fā)酵罐的放大。 4以混合時間相等的準則進行放大 5攪拌液流速度壓頭H、攪拌液流循環(huán)速率（對機械攪拌發(fā)酵罐為泵送力量）Ol以Ol/H比值對發(fā)酵反應器放大設計的影響。何謂對數(shù)殘留定律？何謂對數(shù)穿透定律？ 對數(shù)殘留定律：濕熱滅菌時，微生物受熱死亡的速率與殘存的微生物數(shù)量成正比。 dN/dt=-kN 。N:培育基殘留活菌數(shù)個 t:受熱時間,min 。K:反應速率常數(shù)也稱比死亡速率常數(shù), min-1對數(shù)穿透定律：在滅菌過程中，活菌數(shù)漸漸削減即微生物死亡速率與任一瞬間殘存的活菌數(shù)成正比。通風發(fā)酵過程把握的主要參數(shù)分為哪三

9、大類？發(fā)酵過程中通常測定的參數(shù)有哪些？發(fā)酵過程的主要把握參數(shù)主要分為物理參數(shù)、化學參數(shù)和生物參數(shù)三類。發(fā)酵過程中通常測定的參數(shù)：目前較常測定的參數(shù)有溫度、罐壓、空氣流量、攪拌轉速、pH、溶氧、基質濃度、菌體濃度(干重、離心壓縮細胞體積%)等。為何深層過濾能除菌？請具體說明深層過濾除菌的機理?？諝獾倪^濾除菌原理與通常的過濾原理不一樣，這不是真正的面積過濾，而是一種滯留現(xiàn)象。微粒隨空氣流通過過濾層時，濾層纖維所形成的網格阻礙氣流前進，使氣流很多次轉變運動速度和運動方向而繞過纖維前進，這些轉變引起微粒對濾層纖維產生慣性沖擊、重力沉降、攔截、布朗集中、靜電吸引等作用而把微粒滯留在纖維表面。蒸發(fā)器必需滿

10、足的基本要求：一、熱能的不斷供應，以維持溶液的沸騰和補充溶劑汽化所帶走的熱量；二、溶劑蒸汽（即二次蒸汽）的不斷排解；三、肯定的熱交換面積，以保證傳熱量。1、由于大生產中所使用的好氣性發(fā)酵罐是受壓容器，因此封頭選用橢圓封頭。 2、真空冷卻器是用真空泵或蒸汽噴射器抽走不凝性氣體使冷卻器達到肯定的真空度。 3、好氣性發(fā)酵需要無菌空氣，概括起來無菌空氣在發(fā)酵生產中的作用是攪拌，供氧，保持正壓。 4、噴射自吸式發(fā)酵罐的優(yōu)點是剪切力小，對生物細胞的損傷小，較高的溶氧速率和溶氧效率，反應溶液分布均勻 。 5、空氣過濾系統(tǒng)中貯氣罐的作用是消退壓縮機排出空氣的脈

11、沖，維持穩(wěn)定的空氣壓力、重力沉降作用分別部分油霧。6、好氣性發(fā)酵工廠，在無菌空氣進入發(fā)酵罐之前應當安裝止逆閥以確保平安。7、從工程上分析影響培育基濕熱滅菌的因素有 pH值、 糖的濃度、鹽的濃度，染菌的濃度，雜菌種類 ，培育基的質量 。 8、發(fā)酵用的無菌空氣的質量指標是溫度、壓力、流量、空氣相對濕度、空氣無菌度9、生物反應器換熱面積設計計算設計的依據(jù)是：一年中發(fā)酵旺盛時的發(fā)酵面面積。確定反應器中攪拌器的軸功率的依據(jù)是間歇以不通氣的功率，連續(xù)為通氣功率。10、通風反應器比擬放大的關鍵性參數(shù)是幾何尺寸的放大，空氣流量的放大，攪拌功率攪拌轉速的放大。11、比較渦輪式攪拌器的三種形式，以平直葉所消耗功率最大。12、氧溶于發(fā)酵液屬于 液膜把握過程。