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。

悬浮培养液化：所谓悬浮培养，是指细胞在培养器中自由悬浮生长的过程。

过滤：以某种多孔物质为介质，在外力的作用下，使悬浮液中的液体通过介质的孔道，而固体颗粒被截留在介质上，从而实现固液分离的单元操作。

灭菌：采用强烈的理化因素使任何物体内外部的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的措施，称为灭菌。

萃取：萃取是利用液体或超临界流体为溶剂提取原料中目标产物的分离纯化操作。

流加发酵：流加发酵是以分批培养为基础，间歇或连续地补加新鲜培养基的一种发酵方法。冻干技术：冷冻干燥技术(简称冻干技术)是将含水物质在低温下冻结，而后使其中的水份在真空状态下升华的技术。

离心分离因数:离心分离因素K：离心力与重力比,或离心加速度与重力加速度的比值。

溶剂萃取:根据萃取剂的种类和形式的不同又分为有机溶剂萃取(简称溶剂萃取)、双水相萃取、液膜萃取和反胶束萃取等。溶剂萃取一般用于小分子物质的提取，双水相萃取常用于蛋白质等大分子物质的提取。

结晶：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。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，这叫做实罐灭菌，又称分批灭菌。

问答题（共40分，每小题5分）

1气升式反应器的工作原理？

答：是把无菌空气通过喷嘴或喷孔喷射进发酵液中，通过气液混合物的湍流作用而使空气泡分割细碎，同时由于形成的气液混合物密度降低故向上运动，而气含率小的发酵液则下沉，形成循环流动，实现混合与溶氧传质。

2蒸发器必须满足的基本要求？

答：①热能的不断供给，以维持溶液的沸腾和补充溶剂汽化所带走的热量。②溶剂蒸气的不断排出。③一定的热交换面积，以保证传热量。

3良好膜分离设备应具备的条件？

答：1、膜面切向速度快，以减少浓差极化；

2、单位体积中所含膜面积比较大；

3、容易拆洗和更换膜‘

4、保留体积小，且无死角；

5、具有可靠的膜支撑装置。

4生物工业的下游加工过程可分为哪几个阶段？

答：a.培养液（发酵液）的预处理和固液分离；b.初步纯化（提取）；c.高度纯化（精制）；

d.成品制作

5搅拌器的输入功率取决于哪些因素？

答：叶轮和罐的相对尺寸；搅拌器的转速；流体的性质；挡板的尺寸和数目。

6恒压过滤的特点？

答：a.滤饼不断变厚；

b.阻力逐渐增加；

c.推动力Δp 恒定；

d.过滤速率逐渐变小。

7透析的原理？

答：透析是采用半透膜作为滤膜,使试样中的小分子经扩散作用不断透出膜外,而大分子不能透过被保留，直到膜两边达到平衡。

8蒸发操作的目的？

答：①获得浓缩的溶液直接作为化工产品或半成品。

②脱除溶剂，将溶液增溶至饱和状态，随后加以冷却，析出固体产物，即采用蒸发，

结晶的联合操作以获得固体溶质。

③除杂质，获得纯净的溶剂

9干燥设备的选择的原则？

答：a.被干燥物料的性质：湿物料的物理特性、干物料的物理特性、腐蚀性、毒性、可燃性、粒子大小及磨损性；

b.物料的干燥特性：湿分的类型（结合水、非结合水）、初始和最终湿含量、允许的最高干燥温度、产品的色泽、光泽等；

c.粉尘及溶剂回收

d.装的可行性

10高温致死的原理？

答：由于它使微生物的蛋白质和核酸等重要生物高分子发生变性、破坏，例如它可使核酸发生脱氨、脱嘌呤或降解，以及破坏细胞膜上的类脂质成分等。

11CIP清洗的优点？

答：(1) 能维持一定的清洗效果, 保证产品的安全性。

(2) 节约操作时间、提高效率, 以实现商业的最大利润。

(3) 节省劳动力, 保证操作的安全性。

(4) 节省清洗用水和蒸汽。

12影响介质过滤效率的主要因素？

答：1、温度

2、操作压强

3、悬浮液浓度

4、过滤介质和助滤剂

13固体物料粉碎的目的？

增大原料的比表面积；使内含物与介质水和生物催化剂酶接触面积增大；加速物料内含物的溶解与分离

14通风发酵设备的特点？

答：a.结构简单；b.加工容易；c.罐内无冷却设备，死角少，容易进行灭菌工作，有利于发酵；d.缺点是传热，传热系数100~250

15CIP清洗的主要步骤？

答：一．冷管路及设备清洗

二．受热设备的清洗

三．巴氏杀菌系统

四.板式UHT冲洗至中性

五.管式UHT

16影响体积溶氧系数的主要因素有？

答：搅拌；空气流速；空气分布管；发酵罐内液柱的高度；发酵液的性质；泡沫和消泡剂。17空气净化流程？

吸气口吸入的空气先经过压缩前的过滤

进入空气压缩机（120-150度）

冷却（20-25度），除去油、水，再加热至30-35度。

最后通过总过滤器和分过滤器除菌，获得洁净度、压力、温度和流量都符合要求的无菌空气。