生物工程設(shè)備復(fù)習(xí)大綱

1、1軸封；2、20一人孔；3梯；4聯(lián)軸；5一中間軸承；6溫度計(jì)接口 ；7攪拌葉輪；8進(jìn)風(fēng)管；9放料口；10底軸承；11 熱電偶接口;12冷卻管；13攪拌軸；14取樣管；15軸承座；16傳動(dòng)皮帶；17電機(jī)；18一壓力表；19取樣口;21進(jìn)料口；22補(bǔ)料口；23排氣口；24一回流口；25一視鏡；3、機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)醉罐軸功率的計(jì)算（非通氣）1.1生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1、發(fā)醉罐數(shù)的確定.可參小課件作業(yè)1. 2通風(fēng)發(fā)醉罐1、通風(fēng)發(fā)醉罐的主要類型及其原理、優(yōu)缺點(diǎn)或特點(diǎn)答：1.機(jī)械攪拌發(fā)酵罐（TRC）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，以保證供氧。優(yōu)點(diǎn)：高生產(chǎn)效率，高經(jīng)濟(jì)

2、效益。2 .氣開式發(fā)酵罐（ALR）工作原理：把無(wú)菌空氣通過(guò)噴嘴或噴孔噴射進(jìn)入發(fā)酵液中，通過(guò)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)。特點(diǎn)：1 ）反應(yīng)溶液分布均勻2）較高的溶氧速率和溶氧效率3）剪切力小4）傳熱良好5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單6）能耗小7）不易染菌8）操作和維修方便3 .自吸式發(fā)酵罐工作原理：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。優(yōu)點(diǎn)：（1）不必配備空氣壓縮機(jī)及其附屬設(shè)備，節(jié)約設(shè)備投資，減少?gòu)S房面積；（2）溶

3、氧速率 高，溶氧效率高，能耗較低；（3）生產(chǎn)效率高、經(jīng)濟(jì) 效率高（4）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(guò)濾系統(tǒng)，罐壓較低，裝料系數(shù)約為 40%。4 .通風(fēng)固相發(fā)酵罐優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，投資省。2、機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)醉罐裝配圖、各部件作用及原理單位） 。非通氣狀態(tài)：P0 NP 3 LDi5通氣狀態(tài)：1 3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)。2、酒精發(fā)酵罐的計(jì)算。3、啤酒發(fā)酵罐的計(jì)算及設(shè)計(jì)中涉及的問(wèn)題（如壓力、真空、發(fā)酵液混和及對(duì)流）等。4、新型啤酒發(fā)酵設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)。答： 圓筒體錐底立式發(fā)酵罐（簡(jiǎn)稱錐形罐） 的優(yōu)點(diǎn)在于能縮短發(fā)酵時(shí)間, 而且具有生產(chǎn)上

4、的靈活性，適合于生產(chǎn)各種類型啤酒的要求。朝日罐的優(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)。答： 連續(xù)發(fā)酵 ： 培養(yǎng)液濃度和代謝產(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)。缺點(diǎn)：微生物的突變，污染雜菌，混合均勻度不理想，絲狀菌的輸送困難。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。1 41 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)。答： 1. 細(xì)胞生長(zhǎng)緩慢，易受微生物

5、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(guò)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(guò)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)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。答： 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3. 中空纖維細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器4. 實(shí)驗(yàn)室水平的微囊細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器5. 工業(yè)化水平的大載體細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器6. 微載體細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器7. 活體生物反應(yīng)器142 植物細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器1、

6、植物細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器的分類。機(jī)械攪拌反應(yīng)器懸浮培養(yǎng)反應(yīng)器非機(jī)械攪拌反應(yīng)器組合式反應(yīng)器答： 植物細(xì)胞培養(yǎng)懸浮培養(yǎng)2、植物細(xì)胞培養(yǎng)與微生物培養(yǎng)的區(qū)別。固定化細(xì)胞培養(yǎng) 答：細(xì)胞的大小細(xì)胞塊的形狀培養(yǎng)液的黏度需氧量Kla 值比微生物培養(yǎng)的Kla 值小得多對(duì)剪切力敏感需CO2ffi光照1 43 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。答：特點(diǎn)：（1）需要足夠的光照；（2）需要供應(yīng)大量的CO刖排放大量的02;（ 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。種類： 1. 敞開式培養(yǎng)反應(yīng)器2. 密閉式培養(yǎng)反應(yīng)器3. 管道式光培養(yǎng)反應(yīng)器4. 淺層溢流

7、光培養(yǎng)反應(yīng)器1 5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。答： （ 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(guò)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(wèn)題；（ 7）價(jià)格合理，便于推廣使用。2、生物傳感器及其組成。答：生物傳感器將生物體的成份（酶、抗原、抗體、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。組成： 敏感元件 （分子識(shí)別元件）和信號(hào)轉(zhuǎn)換器件3、生化過(guò)程各參數(shù)控制圖的繪制。答：溫度的控制pH

8、 的控制 溶氧的控制泡沫的控制4、 PID 控制。1 6生物反應(yīng)器的比擬放大1、生物反應(yīng)器放大的目的。答： 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(wèn)題，以便在反應(yīng)器的放大過(guò)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。答：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(wèn)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答： 因次分析放大方法 就是在放大過(guò)程中，維持生物發(fā)酵系統(tǒng)參數(shù)構(gòu)成的無(wú)因次數(shù)群(稱為準(zhǔn)數(shù))恒定不變。數(shù)學(xué)模擬法 是根據(jù)有關(guān)原理和必要的試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)實(shí)際的過(guò)

9、程用數(shù)學(xué)方程的形式加以描述，然后用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬研究、設(shè)計(jì)和放大。該法的數(shù)學(xué)模型根據(jù)建立方法不同可分為由過(guò)程機(jī)理推導(dǎo)而得到的“機(jī)理模型”、 由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)歸納而得的“經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀焙徒橛诙咧g的“混合模型”。2 11 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。答：谷物原料粗選設(shè)備1. 大麥粗選機(jī)2. 磁力除鐵器大麥的精選設(shè)備1. 滾筒精選機(jī)2. 碟片式精選機(jī)大麥的分級(jí)設(shè)備1. 平板分級(jí)篩2. 圓筒分級(jí)篩2、原料粉碎的方式，具體設(shè)備。答： 濕法粉碎和干法粉碎。設(shè)備： 錘式粉碎機(jī)雙轉(zhuǎn)子錘式粉碎機(jī)輥式粉碎機(jī)( 對(duì)輥粉碎機(jī))多輥粉碎機(jī)球磨、圓盤鋼磨3、物料粉碎的力學(xué)分析。答：固體物料的粉

10、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。答： 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。答： 由兩個(gè)直徑相同的鋼錕相向轉(zhuǎn)動(dòng)，把放在鋼錕之間的物料夾住入兩錕之間，物料受到擠壓力而被壓碎。兩個(gè)錕子中，一個(gè)是固定的，一個(gè)是可以前后移動(dòng)的，用以調(diào)節(jié)兩錕筒的間距，控制粉碎粒度。21 2 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。該流程中，蒸煮罐3 是

11、在加熱，實(shí)際上應(yīng)稱為加熱罐，后熟器4 不在加入蒸汽，是保持溫度，起到維持一定時(shí)間的后熟作用。最后一個(gè)后熟器主要起到氣液分離作用，使經(jīng)加熱，后熟的蒸煮醪分離出一部分蒸汽并使之降溫。2、 真空冷卻裝置設(shè)備圖及原理。1、真空冷卻器2 、 冷凝器 3 、噴射器4 、冷水進(jìn)口5 、料液進(jìn)口真空冷卻：物料在一定真空度下蒸發(fā)部分水，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答：四器為糊化鍋、糖化鍋、過(guò)濾槽和麥汁蒸煮鍋；糖化鍋：使麥芽糖與水混合，并保持一定溫度進(jìn)行蛋白

12、質(zhì)分解和淀粉糖化。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。答：（1）化學(xué)試劑滅菌：常用試劑有甲醛、氯、高鈕酸鉀、環(huán)氧乙烷等；（2）射線滅菌：x-射線、B-射線、紫外線；（3）干熱滅菌；（4）濕熱滅菌；（5）過(guò)濾除菌培養(yǎng)基及發(fā)酵設(shè)備的滅菌：分批滅菌（實(shí)罐滅菌或?qū)嵪┛展逌缇障┻B續(xù)滅菌（連消）過(guò)濾器及管道滅菌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。參考課件2. 2. 1過(guò)濾

13、、離心與膜分離設(shè)備1、常壓、加壓和真空過(guò)濾具體設(shè)備。2、離心分離因數(shù)3、常用的膜分離設(shè)備答：板式膜過(guò)濾器 管式膜過(guò)濾器中空纖維式膜分離器螺旋卷式膜分離器2. 2. 2離子交換分離、色譜原理及設(shè)備1、離子交換的原理借助于固體離子交換劑中的離子與稀溶液中的離子進(jìn)行交換，以達(dá)到提取或去除溶液中某些離子的目的，是一種屬于傳質(zhì)分離過(guò)程的單元操作。離子交換是可逆的等當(dāng)量交換反應(yīng)。離3變換機(jī)理A+RBRA + B+離子交換過(guò)程包括5步;L A+自溶液擴(kuò)散到樹脂表面；2. A十從樹脂表面擴(kuò)散到樹脂內(nèi)部的活 中 /%.3. A+在云性中心發(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

14、. 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)圖答：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2. 3萃取分離設(shè)備1、溶劑萃取的方法答：1,單級(jí)萃取2.多級(jí)錯(cuò)流萃取3.多級(jí)逆流萃取2、雙水相體系及常用于生物分離的雙水相體系。答：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)臐舛热芙夂笮纬苫ゲ幌?溶的兩相或多相水相體系。常用生物分離的雙水相體系：PEG- Dextran系列和PEG無(wú)機(jī)鹽系列。2 . 4蒸發(fā)與結(jié)晶設(shè)備1、常壓蒸發(fā)設(shè)備答：1.夾套加熱式麥芽汁煮沸鍋2.內(nèi)置加熱式麥芽汁煮沸鍋 3.外加熱式麥

15、芽汁煮沸鍋2、真空蒸發(fā)的優(yōu)點(diǎn)及設(shè)備答：1.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；3 .提高了熱交換的溫度差，增加了傳熱強(qiáng)度；4 .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；5 .蒸發(fā)器熱損失減少。設(shè)備：1.管式薄膜蒸發(fā)器2.降膜式蒸發(fā)器3.刮板式蒸發(fā)器4.離心式薄膜蒸發(fā)器3、升膜式蒸發(fā)器工作原理、降膜式蒸發(fā)器工作原理答：開膜式蒸發(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。降膜式蒸發(fā)器工作原理：物料從加熱管上部

16、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。4、蒸發(fā)過(guò)程節(jié)能的方法答：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。5、真空煮晶設(shè)備結(jié)構(gòu)答：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1、氣流干燥原理答： 利用熱空氣與粉狀或顆粒狀濕物料在流動(dòng)過(guò)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答：當(dāng)顆粒進(jìn)入

17、小管徑的干燥管段時(shí)，高速流過(guò)，使顆粒加速運(yùn)動(dòng)。加速終了時(shí)。顆粒又接著進(jìn)入大管徑的干燥管內(nèi)，由于氣流速度的降低，導(dǎo)致顆粒速度的減慢，直至減速終了時(shí)，干燥管徑再次縮小，如此重復(fù)交替的進(jìn)行，使顆粒不斷加速減速，從而強(qiáng)化了傳熱傳質(zhì)速率。3、噴霧干燥原理及幾種噴霧器的形式答：噴霧干燥原理：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。噴霧器：壓力式噴霧器、氣流式噴霧器和離心式噴霧器。4、凍干的原理及特點(diǎn)答：原理：將濕物料(或溶液)在較低溫度下(-10-50 C)凍結(jié)成固態(tài)，然后在高度真空下，

18、將其中固態(tài)水分直接升華為氣態(tài)而除去的干燥過(guò)程。特點(diǎn)：1. 干燥溫度低，特別適合于高熱敏性物料的干燥；2. 能保持原物料的外觀形狀；3. 凍干制品具有多孔結(jié)構(gòu)，有理想的速溶性和快速?gòu)?fù)水性；4. 冷凍干燥脫水徹底，質(zhì)量輕，產(chǎn)品保存期長(zhǎng)。2 6 蒸餾設(shè)備1、灑精蒸餾揮發(fā)系數(shù)與精餾系數(shù)答：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。精餾系數(shù)K：K =Kc/KA當(dāng) K 1 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) K 1 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、分子蒸餾技術(shù)答 : 分子蒸餾技

19、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。3、水蒸汽蒸餾原理答： 水蒸汽蒸餾是用水蒸汽來(lái)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中一起蒸餾出來(lái)。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(guò)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

20、直接接觸，從而產(chǎn)生水和油的兩個(gè)蒸汽分壓?；旌险羝ㄟ^(guò)導(dǎo)氣管進(jìn)入冷凝器進(jìn)行冷凝冷卻，然后再經(jīng)過(guò)油水分離后，即得精油。3 1 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。答：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(guò)，即經(jīng)過(guò)濾后空氣的無(wú)菌程度為N=10-3。2、空氣除菌的一般方法，生物工業(yè)常用的除菌方法。答：熱殺菌輻射殺菌靜電除菌過(guò)濾除菌法介質(zhì)過(guò)濾除菌是使空氣通過(guò)經(jīng)高溫滅菌的介質(zhì)過(guò)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

21、生物工業(yè)生產(chǎn)中最常用、適用的空氣除菌方法。3、介質(zhì)過(guò)濾除菌機(jī)理及常用介質(zhì)。答：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1.棉花2.玻璃纖維3.活性碳4.超細(xì)玻璃纖維紙5.石棉濾板6.燒結(jié)材料過(guò)濾介質(zhì)：如PVA7新型過(guò)濾介質(zhì)：如PVDF、 PTFE4、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）。1. 粗過(guò)濾器：安裝在空氣壓縮機(jī)前，主要起捕集較大的灰塵顆粒，防止壓縮機(jī)受磨損，同時(shí)也減輕總過(guò)濾器的負(fù)荷。2. 空壓機(jī)：對(duì)空氣進(jìn)行壓縮，使其進(jìn)入儲(chǔ)罐形成空氣3. 儲(chǔ)罐：消除壓縮機(jī)排出空氣量的脈沖，維持穩(wěn)定的空氣壓力，同時(shí)也可以利用重力沉降作用分離部

22、分油霧。4. 冷卻器：對(duì)空氣進(jìn)行冷卻處理5. 旋風(fēng)分離器：將空氣中被冷凝成霧狀的水霧和油霧粒子除去的設(shè)備。一般常用的有旋風(fēng)式和填料式。6. 絲網(wǎng)分離器：去除較小和微小液珠7. 加熱器：對(duì)氣流加熱除菌，并降低空氣濕度8. 過(guò)濾器：對(duì)空氣進(jìn)行最后的過(guò)濾5、對(duì)數(shù)穿透定律、過(guò)濾器的種類答：對(duì)數(shù)穿透定律-d N/dL = KN此式稱為對(duì)數(shù)穿透定律，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)。1. 纖維介質(zhì)深層過(guò)濾器2. 平板式纖維紙過(guò)濾器3. 管式過(guò)濾器4. 接迭式低速過(guò)濾器5.JPF 空氣過(guò)濾器 6.YUD-Z 空氣過(guò)濾器6、焓濕圖及狀態(tài)變化過(guò)程濕空氣焓濕圖介紹表征濕空氣狀態(tài)的

23、各主要參數(shù)，部分可以查圖得到，也可以通過(guò)公式計(jì)算得出。在空氣調(diào)節(jié)工程中，為了避免繁瑣的公式計(jì)算，可以將一定大氣壓力P下的t、T巾、I、PW等濕空氣的狀態(tài)參數(shù)之間關(guān)系用線算圖表示出來(lái)。線算圖有多種形式，我國(guó)廣泛采用的是以焓為縱坐標(biāo)，以含濕量為橫坐標(biāo)的焓濕圖，又稱I-H 圖。1等濕（干式）加熱過(guò)程：空氣調(diào)節(jié)中常用表面式空氣加熱器來(lái)處理空氣。當(dāng)空氣通過(guò)加熱器時(shí)獲得了熱量，提高了溫度，但含濕量并沒有變化。因此，空氣狀態(tài)變化是等濕增焓升溫過(guò)程，過(guò)程線為A- Bo2等焓減濕過(guò)程：用固體吸濕劑（例如硅膠）處理空氣時(shí)，水蒸汽被吸附，空氣的含濕量降低，空氣失去潛熱，而得到水蒸汽凝結(jié)時(shí)放出的汽化熱是溫度升高，但焓

24、值基本未變，只是略微減少了凝結(jié)水帶走的液體熱，空氣近似按等始減濕升溫過(guò)程變化，如圖A-D3等焓加濕過(guò)程：用噴水室噴循環(huán)水處理空氣時(shí)，水吸收空氣的熱量而蒸發(fā)為水蒸汽，空氣失掉顯熱，溫度降低，水蒸汽到空氣中使含濕量增加，潛熱量也增加。由于空氣失掉顯熱，得到潛熱，因而空氣始值基本不變，所以此過(guò)程為等始加濕過(guò)程。如圖Z E所示。4.等溫加濕過(guò)程：如圖中A-F過(guò)程。這也是一個(gè)典型的狀態(tài)變化過(guò)程，是通過(guò)向空氣噴蒸汽而實(shí)現(xiàn)的?？諝庵性黾铀羝?，其焓和含濕量都將增加。5減濕冷卻（或冷卻干燥）過(guò)程：如果用表面冷卻器處理空氣，當(dāng)冷卻器的表面溫度低于空氣的露點(diǎn)溫度時(shí)，空氣中的水蒸汽將凝結(jié)為水，從而使空氣減濕，空氣

25、的變化過(guò)程為減濕冷卻過(guò)程或冷卻干燥過(guò)程，此過(guò)程線如圖 KG。如果用水溫低于空氣露點(diǎn)溫度的水處理空氣， 也能實(shí)現(xiàn)此過(guò)程。3 2 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)要求答： 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、空罐滅菌答：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

26、設(shè)備中各死角殘存的雜菌或芽孢。3、設(shè)備材料及加工要求答：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。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)備種類答：斗式提升機(jī)皮帶運(yùn)輸機(jī)螺旋輸送機(jī)2、如何選擇輸送方式答：選擇輸送方式時(shí)，應(yīng)根據(jù)物料的特性、輸送量、輸送距離、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

27、大的塊狀物料或過(guò)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、氣流輸送答：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。4、旋風(fēng)分離器原理結(jié)構(gòu)原理： 凈化天然氣通過(guò)設(shè)備入口進(jìn)入設(shè)備內(nèi)旋風(fēng)分離區(qū)，當(dāng)含雜質(zhì)氣體沿軸向進(jìn)入旋風(fēng)分離管后，氣流受導(dǎo)向葉片的導(dǎo)流作用而產(chǎn)生

28、強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)，氣流沿筒體呈螺旋形向下進(jìn)入旋風(fēng)筒體，密度大的液滴和塵粒在離心力作用下被甩向器壁，并在重力作用下，沿筒壁下落流出旋風(fēng)管排塵口至設(shè)備底部?jī)?chǔ)液區(qū)，從設(shè)備底部的出液口流出。旋轉(zhuǎn)的氣流在筒體內(nèi)收縮向中心流動(dòng)，向上形成二次渦流經(jīng)導(dǎo)氣管流至凈化天然氣室，再經(jīng)設(shè)備頂部出口流出。5、離心泵原理及氣蝕現(xiàn)象答： 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。3