生物工程设备提纲
生物工程设备期末复习
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著）。
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1.自吸式发酵罐自吸式发酵罐概念：自吸式发酵罐是一种不需另行通入压缩空气，而依靠特殊的吸气装置自行吸入无菌空气并同时完成液体和气体的混合对流实现溶氧传质的发酵罐。
生物工程设备课程考试大纲
《生物工程设备》课程考试大纲一、课程基本信息1.课程编号：1201872.课程性质：专业方向课3.适用专业：生物工程4.考试对象：生物工程5.学时/学分：34学时/2学分二、课程考试目的《生物工程设备》是生物工程专业本科学生的专业方向课，课程考试旨在考查学生对生物反应器、空气净化、分离设备的结构、原理、应用、设计的掌握。
三、考试内容与要求第一章生物反应器设计基础（一）考试内容考查生物反应器设计的有关基础知识。
（二）考试要求1.了解生物反应器的设计基础2.掌握生物反应器的化学计量、动力学、氧的溶解与传递和热量传递基础第二章通风发酵设备（一）考试内容考查通风发酵设备设计的有关基础知识。
（二）考试要求1.了解通风发酵设备的结构2.理解通风发酵设备的工作原理3.掌握通风发酵设备的相关设计计算第三章嫌气发酵设备（一）考试内容考查嫌气发酵设备设计的有关基础知识。
（二）考试要求1.了解嫌气发酵设备的结构2.理解嫌气发酵设备的工作原理3.掌握嫌气发酵设备：酒精发酵罐、啤酒发酵罐的相关设计计算植物细胞（组织）和动物细胞培养反应器第四章．（一）考试内容考查嫌气发酵设备设计的有关基础知识。
（二）考试要求1.了解细胞培养器的结构2.理解细胞培养器的工作原理3.掌握细胞培养器的相关设计计算第五章固体物料的处理与粉碎设备（一）考试内容考查固体物料的筛选除杂设备及粉碎设备、加水设备等；液体培养基的制备及杀菌设备。
（二）考试要求1.了解固体物料的筛选除杂设备及粉碎设备、加水设备2.掌握液体培养基的制备及杀菌设备的相关设计计算第六章过滤、离心与膜分离设备（一）考试内容考查过滤速度的强化，过滤设备，离心分离设备，膜分离设备的特点及工作原理。
（二）考试要求1.了解过滤速度的强化2.理解膜分离设备的工作原理3.掌握过滤设备，离心分离设备，膜分离设备的特点和应用第七章萃取与色谱分离设备（一）考试内容考查萃取分离原理及设备的结构。
（二）考试要求1.了解分离技术的应用2.理解分离设备的工作原理3.掌握离子交换分离原理及设备、吸附分离设备、色谱分离设备的特点和应用第八章蒸发与结晶设备（一）考试内容考查常压与真空蒸发设备的特点及原理，了解结晶设备的特点。
生物工程设备教学大纲定
《生物工程设备》教学大纲课程名称：生物工程设备课程性质：专业必修课适用专业：生物技术及应用考核方式：闭卷笔试一、教学目的与任务《生物工程设备》是生物技术及应用专业的一门较重要的专业必修课程，要求学生在学过先修课的基础上，通过本课程的学习，了解和掌握不同类型的生物反应器工作原理，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，提高生产过程的经济和社会效益。
因此，该课程对于培养现代生物工程技术的高级专门人才至关重要。
生物工程设备最终解决的是一个工程问题，培养学生的工程素养是本课程教育的重要内容。
课程内容安排时以微生物学现象为切入口，中间引入工程学概念，通过整个课程的学习让学生建立起发酵过程生物学基础和工程学基础的完整概念。
通过这种课程内容的安排，让学生在了解生物工程设备共性的基础上，对生物工程设备的个性有一个相对完整的认识。
课程内容讲解时注重学生对基本原理和概念的理解，以各种生物反应器为中心来编排教学内容，坚持生物学基础、工程学基础并重，围绕生物反应器、分离纯化设备、辅助系统设备这三条主线来安排教学内容，使学生在了解共性的基础上对不同生物工程设备的特点有一个全面的认识。
二、学时数及分配本课程总学时为68（17周，周课时4），主要为课堂教学(68学时)。
学时分配表三、讲授要求：（分章节）第一章物料的处理与输送设备【教学要求】1、掌握固体物料的筛选除杂和固体物料的粉碎设备2、掌握固体物料的输送设备3、了解液体物料的输送设备第二章培养基和种子制备技术【教学要求】1、了解液体培养基的制备技术2、掌握常用的灭菌设备第三章生物反应器总论【教学要求】1、理解生物反应动力学2、掌握生物反应器的通风和溶氧传质理论3、了解一般生物反应器的操作第四章通风发酵设备【教学要求】1、掌握机械搅拌通风发酵罐的结构2、了解通风固相发酵设备第五章嫌气发酵设备【教学要求】1、掌握酒精发酵罐的结构和连续发酵设备2、了解啤酒发酵罐第六章动、植物细胞培养装置和酶反应器【教学要求】1、掌握动物、植物细胞培养反应器2、了解酶反应器第七章生物反应器的检测和控制【教学要求】1、掌握生物反应过程常用的检测方法和仪器2、理解生物反应器的控制第八章过滤、离心与膜分离设备【教学要求】1、了解分离过程2、掌握过滤设备、离心分离、膜分离设备第九章萃取和离子交换分离设备【教学要求】1、掌握萃取分离原理及设备2、了解浸取操作3、掌握超临界萃取4、理解离子交换分离原理第十章蒸发和结晶设备【教学要求】1、掌握常用蒸发设备2、了解结晶的原理3、掌握常用结晶设备第十一章干燥设备【教学要求】1、掌握物料的干燥机理2、掌握干燥设备3、了解干燥辅助设备第十二章空气净化除菌与调节设备【教学要求】1、掌握空气净化除菌的方法与原理2、了解空气介质过滤除菌设备3、了解空气调节设备第十三章设备与管道的清洗和灭菌【教学要求】1、了解设备和管道常用清洗剂、清洗方法及设备2、掌握设备及管路的灭菌第十四章水处理与制冷系统及设备【教学要求】1、了解水处理系统及设备2、掌握常用的制冷系统及设备第十五章生物工业生产中设备操作安全常识【教学要求】1、掌握电器设备操作安全注意事项2、掌握溶剂及化学药品操作安全注意事项3、掌握微生物操作安全注意事项第十六章生物工业生产中常用管道和阀门【教学要求】1、了解生物工业中的管道2、掌握生物工业中常用的管道连接和管路的标准化参数3、了解常用的阀门四、教材参考教材《生物工程设备》高平、刘书志主编化学工业出版社 2006年1月第1版参考和阅读书目《生物工程设备》郑裕国主编化学工业出版社 2007年6月第1版《发酵设备》高孔荣主编中国轻工业出版社《发酵生产设备》袁庆辉、刘雁然中国轻工业出版社《发酵工程与设备》华南工学院等中国轻工业出版社《化工容器与设备》化学工业出版社《化工工艺设计手册》上、下册化学工业出版社 1986年。
生工设备提纲
1．1生物反应器设计基础1、发酵罐数的确定。
1．2通风发酵罐1、通风发酵罐的主要类型及其原理、优缺点或特点。
主要类型：机械搅拌式、气升式、自吸式机械搅拌式原理：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。
气升式原理：把无菌空气通过喷嘴或喷孔喷射进入发酵液中，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。
特点：反应溶液分布均匀，较高的溶氧速率和溶氧效率，剪切力小，传热良好，结构简单，能耗小，不易染菌，操作和维修方便自升式原理：不需空气压缩机提供加压空气，而依靠特设的机械吸气装置或液体喷射吸气装置吸入无菌空气，实现混合搅拌与溶氧传质的发酵罐▪ 优点： (1)不必配备空气压缩机及其附属设备，节约设备投资，减少厂房面积； (2)溶氧速率高，溶氧效率高，能耗较低； (3)生产效率高、经济效率高(4)设备便于自动化、连续化。
▪ 缺点：较易产生杂菌污染，需配备低阻力损失低高效空气过滤系统，罐压较低，装料系数约为40％。
2、机械搅拌通风发酵罐轴功率的计算（非通气状态和通气状态注意参数单位）。
不通气条件下：鲁士顿(Rushton J. H.)公式：5i 30D N P L P ρω=P0－无通气搅拌输入的功率（W ）；NP －功率准数，是搅拌雷诺数ReM 的函数ω－涡轮转速（r/s ）；D 是直径（m ）ρ－液体密度（kg/m3）；通气条件下： 修正的迈凯尔公式：39.008.03i 23g )1025.20Q D P P ω（-⨯=P0－无通气搅拌输入的功率（kW ）ω－涡轮转速（r/min ）Di －涡轮直径（cm ）Q －通气量（mL/min ）1．3嫌气发酵罐1、酒精发酵罐和啤酒发酵罐的结构特点。
2、酒精发酵罐的计算。
课件1.3.5和1.3.7124+=nt N 3、啤酒发酵罐的计算及设计中涉及的问题（如压力、真空、发酵液混和及对流）等。
生物工程设备大纲（郑裕国）
⽣物⼯程设备⼤纲（郑裕国）《⽣物⼯程设备》课程教学⼤纲英⽂名称：Biotechnology Equipment课程编码：B306010课内教学时数：56学时学分：3学分适⽤专业：⽣物⼯程开课单位：⽣物与⾷品⼯程系撰写⼈：曾卫国审核⼈：王娣制定（或修订）时间：2008年6⽉⼀、课程的性质和任务《⽣物⼯程设备》是⽣物⼯程专业的必修专业课，是在学完了专业基础课和技术基础课之后开设的有关⽣物加⼯过程设备的原理、构造、设计及应⽤的⼀门专业课。
为使⽣物技术的实验室成果开发成产业，必须要构造由⽣物⼯程设备构成的⽣产线，是⽣物⼯程专门⾼级⼈才必须掌握的内容之⼀。
本课程的任务主要是通过课堂教学和课外练习，使学⽣掌握⽣物⼯程的设备流程、设备结构及⼯作原理，主要设备的设计计算及选型，了解设备的安装与维修。
同时，了解国内外⽣物⼯程设备的新技术和发展趋势。
通过学习，使学⽣提⾼独⽴分析和解决问题的能⼒，为毕业设计或以后⼯作奠定理论基础。
⼆、课程教学内容的基本要求、重点和难点第⼀篇⽣物质原料处理与设备第⼀章⽣物反应原料预处理设备㈠基本要求掌握物料粉碎原理；掌握锤式粉碎机、棍式粉碎机、湿式粉碎机的⼯作原理、结构和主要构件及参数；了解原料筛选设备、其它类型粉碎机及固体原料间的混合设备。
㈡教学重点粉碎锤式粉碎机、棍式粉碎机、湿式粉碎机的⼯作原理、结构和主要构件。
㈢教学难点锤式粉碎机、棍式粉碎机、湿式粉碎机的参数及选择。
㈣教学内容1、⽣物质原料筛选与分级设备⑴磁⼒除铁器⑵筛选设备⑶精选机2、⽣物质原料的粉碎⑴锤式粉碎机⑵棍式粉碎机⑶湿式粉碎机⑷其它粉碎机3、⽣物质原料混合设备第⼆章⽣物细胞培养基制备设备㈠基本要求掌握淀粉质原料罐式连续蒸煮糖化设备类型、特点、结构与计算；掌握啤酒⽣产设备的作⽤及结构；掌握培养基的理论灭菌时间、连续灭菌流程及主要设备类型、特点。
㈡教学重点罐式连续蒸煮糖化设备类型、特点、结构与计算；啤酒⽣产设备的作⽤及结构；连续灭菌流程及主要设备类型、特点。
生物工程设备教学大纲
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第二节结晶设备第十二章干燥设备第一节固体物料干燥机理及生物工业产品干燥的特点第二节非绝热干燥设备第三节绝热干燥设备第四节冷冻干燥及其他干燥设备第十三章蒸馏设备第一节蒸馏分离提纯原理第二节酒精蒸馏流程第三节粗馏塔第四节精馏塔第十四章生物反应器的检测及控制自学第十五章生物工程供水与制冷系统及设备自学实验教学部分：在生物工程实验课程中做实验一发酵罐操作技术实验二体积溶氧系数的测定理论教学内容第一章绪论【教学目的与要求】了解课程的目的和任务，掌握生化反应的目的，掌握生化反应器的分类，了解生化反应器设计基础内容。
生物工程设备教学大纲
生物工程设备教学大纲《生物工程设备与实验操作技术》教学大纲【课程名称】《生物工程设备与实验操作技术》【课程类别】专业基础课【教学时数】 72 学时【课程学分 4学分【开设专业】生物制药、生化制药【开设学期】第五学期【选用教材】《生物工程设备与实验操作技术》.黄亚东.中国轻工业出版社，2008.8.【参考教材】1(梁世中《生物工程设备》北京:中国轻工业出版社，2002，22(段开红《生物工程设备》北京:科学出版社，2008，23(鲍新华《生物工程》北京:化学工业出版社，2008，7【教学性质和目的】本学科为校企合作开发的高职教育教材，较为全面地阐述了生物工程操作原理及典型设备，旨在培养生物技术应用领域高技能应用型专门人才。
全书共分为四篇，第一篇为原料预处理设备，主要包括原料的筛选与分级设备、粉碎设备、水处理系统及设备、空气除菌设备、培养基制备设备;第二篇为生物反应器，主要包括生物反应器设计基础、通风发酵设备、厌氧发酵设备、固态发酵生物反应器、动植物细胞培养反应器、酶反应器、生物反应器的放大与参数检测;第三篇为产物分离提纯设备，主要包括细胞的破碎与分离设备、沉降设备、过滤设备、离心分离设备、压榨设备、膜分离设备、萃取设备、液体吸附设备、浸出设备、离子交换设备、蒸发设备、结晶设备、干燥设备、蒸馏设备;第四篇为附属设备，主要包括物料输送设备、设备与管道的清洗与灭菌、产品包装设备及制冷设备。
【课程的基本要求】《生物工程设备与实验操作技术》是一门实践性很强的课程，要求学生在学过生物工程类基础课的基础上，通过本课程的学习，了解生物工程操作的基本概念和基本原理，掌握典型设备的结构、工作原理、性能特点、操作要点、选用及保养方法，并懂得运用所学知识和技能分析、分析和解决生物工业生产中的一般性技术问题，同时培养学生的工程意识、职业意识和责任意识。
【各章节内容及学时分配】备注(教学方法如:一般讲授，课堂讨论，章节教学内容学时作业，实际操作等) 第一篇一般讲授、课堂讨论、作业原料预处理设备 12 第二篇一般讲授、课堂讨论、作业生物反应器 30产物分离提纯设第三篇一般讲授、课堂讨论、作业 20备第四篇一般讲授、课堂讨论、作业附属设备 10合计 72第一篇，原料预处理设备第一章原料的筛选与分级设备【目的要求】1(掌握磁力除铁器的结构和工作原理;筛分的基本概念;常用筛分设备的操作要点 2(熟悉精选机的结构和工作原理;常用筛分设备的结构和工作原理;筛分设备的选用 3(了解磁力除铁的意义和方法;物料粒度分布的测定方法;【教学重点、难点】重点:磁力除铁器的结构和工作原理难点:常用筛分设备的结构和工作原理;筛分设备的选用【教学内容】第一节原料的除铁设备第二节原料的精选设备第三节物料筛分设备第二章粉碎设备【目的要求】1( 掌握原料粉碎的目的和意义;常用粉碎设备的结构和工作原理 2( 熟悉物料粉碎机理;常用粉碎设备的特点、操作要点及有关注意事项 3( 了解粉碎操作在生物工业中的应用;粉碎方法的分类;粉碎设备的选择【教学重点、难点】重点:常用粉碎设备的结构和工作原理难点:常用粉碎设备的特点、操作要点及有关注意事项【教学内容】第一节粉碎的基本概念和理论第二节常用粉碎设备第三章水处理系统及设备【目的要求】1.掌握生物工业中常用的水处理方法;常用水处理装置的结构和工作原理 2(熟悉培养基制备对水的质量要求;常用水处理装置的特点及操作要点 3(了解水的质量分级及质量要求;根据水源状况及生产工艺要求明确水处理方法【教学重点、难点】重点:常用水处理装置的结构和工作原理难点:常用水处理装置的特点及操作要点【教学内容】第一节水质分级及水质要求第二节水的过滤装置第三节水的软化及脱盐第四节水的杀菌第四章空气除菌设备【目的要求】1(掌握生物工业生产对空气质量要求;染菌几率;典型的空气过滤除菌流程2(熟悉空气过滤除菌的机理;空气过滤除菌流程中各附属设备的作用 3(了解空气洁净度等级及要求;空气除菌方法;常用的过滤介质及特点【教学重点、难点】重点:典型的空气过滤除菌流程难点:空气过滤除菌的机理;空气过滤除菌流程中各附属设备的作用【教学内容】第一节空气除菌方法第二节空气过滤除菌流程第三节空气过滤除菌设备培养基制备设备第五章【目的要求】1(掌握淀粉质原料连续蒸煮糖化设备、淀粉水解制糖设备、固体培养基中蒸煮设备的结构、特点及操作要点;培养基连续灭菌设备的结构及灭菌过程2(熟悉淀粉质原料间歇蒸煮糖化设备结构、特点;培养基制备中间灭菌设备、固体培养基制备中的润水设备的结构及操作要点3(了解蒸煮锅数量的确定方法;糖蜜稀释器的类型与结构【教学重点、难点】重点:淀粉质原料连续蒸煮糖化设备、淀粉水解制糖设备、固体培养基中蒸煮设备的结构、特点及操作要点;难点:淀粉质原料连续蒸煮糖化设备、淀粉水解制糖设备、固体培养基中蒸煮设备的结构、特点及操作要点;【教学内容】第一节淀粉质原料蒸煮与糖化设备第二节糖蜜稀释器第三节淀粉水解制糖设备第四节培养基灭菌设备第五节固体培养基制备设备第二篇生物反应器第一章生物反应器设计基础【目的要求】1( 掌握生物反应器的化学计量与动力学基础;生物反应器的质量传递与热量传递2( 熟悉生物反应器的特点及作用3.了解生物反应器的含义和分类方法【教学重点、难点】重点:生物反应器的化学计量与动力学基础难点:生物反应器的质量传递与热量传递【教学内容】第一节生物反应器概述第二节生物反应器设计基础第二章通风发酵设备【目的要求】1( 掌握种子罐空实消的操作要点;机械搅拌发酵罐罐体结构及设计要求;机械搅拌发酵罐搅拌器的类型;发酵罐换热装置的类型及特点2( 熟悉培养箱的使用注意事项;种子培养罐的结构及特点;轴封的作用及结构;常用联轴器的形式;自吸式发酵罐的结构及充气原理2( 了解培养箱的结构特点;影响带升式发酵罐性能的主要因素;塔式发酵罐的特点;文氏发酵罐的结构、工作机理及优缺点【教学重点、难点】重点:机械搅拌发酵罐罐体结构及设计要求;机械搅拌发酵罐搅拌器的类型;发酵罐换热装置的类型及特点难点:升式发酵罐、塔式发酵罐、文氏发酵罐的特点与结构、工作机理及优缺点【教学内容】第一节菌种培养设备第二节机械搅拌通风种子培养罐第三节机械搅拌通风发酵罐第四节其他通风发酵罐第三章厌氧发酵设备【目的要求】1( 掌握密闭式酒精发酵罐的结构、特点及操作要点;酵母扩大培养罐的结构及操作要点;啤酒锥底罐的结构、特点、安装及使用要求2(熟悉酒精捕集器的作用、类型、工作原理及结构;糖蜜原料制酒精连续发酵的设备组成、特点及操作要点;啤酒大直径露天贮酒罐和朝日罐的结构及特点 3(了解淀粉质原料制酒精连续发酵的设备组成、特点;啤酒连续发酵特点、流程及设备组成。
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。
《生物工程设备》教学大纲
《生物工程设备》课程教学大纲一、课程的性质和目的本课程是大学本科生物工程专业的专业课，通过本课程学习，结合认识实习和发酵工程等专业课程的学习，使学生掌握生物工程企业的工作流程、设备结构及其工作原理，主要设备的设计计算及选型，初步了解设备的安装与维护。
在此基础上，了解国内外生物工程与设备的新技术、新设备及发展动向。
通过本课程的学习，使学生初步具有独立分析和解决生产及试验研究上的工程设备问题的能力。
二、课程的基本要求通过本课程的教学，要求学生掌握生物工程生产过程中常用设备的结构、特点、工作原理、设计计算、选型及保养。
通过本课程学习使学生掌握常见生物工程设备的结构原理，能进行设计和选型的能力。
三、课程内容与要求第一章物料输送系统设备（4学时）1、学习目的和要求通过本章学习，了解生物工程工厂常用的固体物料和液体物料的输送设备，掌握斗式提升机、皮带输送机、螺旋输送机和气力输送系统的构造、原理及相关计算。
2、课程内容（1）斗式提升机；（2）皮带输送机；（3）螺旋输送机；（4）气力输送系统；（5）液体物料的输送设备。
3、考核知识点和考核要求（1）识记：斗式提升机、皮带输送机、螺旋输送机的构造及工作原理，气力输送流程、主要配套设备；（2）领会：气流输送的原理；（3）综合应用：气力输送系统的设计。
第二章物料处理与培养基制备（4学时）1、学习目的和要求通过本章学习，掌握固体物料的筛选、除杂及粉碎设备的构造、工作原理，液体培养基的制备及杀菌所涉及的设备构造、工作原理、工作流程及相关计算与设备选型。
2、课程内容（1）固体物料的筛选除杂设备；（2）固体物料的粉碎设备；（3）糖蜜原料的稀释与澄清设备；（4）淀粉质原料的蒸煮糖化设备；（5）啤酒生产中麦芽汁的制备。
3、考核知识点和考核要求（1）识记：振动筛、磁力除铁器、碟片式精选机、滚筒精选机、平板分级筛、圆筒分级筛、锤式粉碎机、辊式粉碎机、圆盘钢磨机、钢片式粉碎机、湿法粉碎机的构造及工作原理，糖蜜原料的稀释与澄清设备的构造及工作原理，淀粉质原料蒸煮糖化流程、啤酒生产中麦芽汁的制备流程中相关设备的构造及工作原理；（2）领会：固体物料粉碎的力学分析，培养基热灭菌的动力学；（3）综合运用：液体培养基的制备及杀菌工艺流程的设计。
生物工程设备重点(加强版)
重点加强版第一篇第一章生物反应器设计基础1、生物反应器：为适应生物反应的特点而设计的反应装置。
2、生物反应器设计要求：要求以生物体为中心，满足生物体生长代谢的要求，满足生物的代谢特点及无菌操作的特点。
3、实际应用的生物反应器根据细胞或者组织生长代谢要求，总的分为①厌气生物反应器,有时可能通入二氧化碳或氮气等惰性气体以保持罐内正压，防止染菌，以及提高厌氧控制水平。
例如洒精发酵罐、啤洒发酵罐；②通气生物反应箜乂分为搅拌式、气升式、式吸式。
搅拌时反应期考搅拌器提供动力使物料循环、混合，气升式则以通入的空气上升产生动力，自吸式反应器是利用特殊搅拌叶轮在搅拌过程中产生真空而将空气吸入反应器内，毋须另外供气；③光_ 照生物反应器：反应器壳体部分或全部采用透明材料,进行光合作用反应；④ 膜生物反应器：反应器内安装适当的部件作为生物膜的附着体,或者用超滤膜（如中空纤维等）将细胞控制在某一区域内进行反应器。
5、一个良好的培养装置应具有：①严密的结构（可以抑菌），②良好的液体混合性能（原料与菌体充分接触），③高的传质和传热速率（保证高产率），④灵敏的监测和控制仪表（产物方面考虑）。
6、发酵生产过程：原料T处理T原料配比T灭菌；菌种T活化T扩培T发酵T产品提取T产品检验T成品7、啤洒发酵为厌气式发酵，但还是需要制备无菌空气，为什么？答：因为需要给麦汁通氧，酵母菌繁殖初期需要氧气。
8、设备分为专业设备、通用设备、非标准设备。
（举例）第二章通风发酵设备1、通风发酵设备的特点：良好传质和传热性能，结构严密，防杂菌污染，培养基流动与混合良好，良好的监测与控制，设备较简单，方便维护检修，能耗低, 是目前应用最广泛的发酵设备。
2、机械搅拌通风发酵罐优点：①pH和温度容易控制，②尺寸放大的方法大致已确定，③适用于CST博。
缺点：①搅拌功率消耗大，②罐内结构复杂，③易使丝状菌受损伤。
3、通用的机械搅拌通风发酵罐主要部件：罐体、搅拌器、挡板、轴封、空气分布器、传动装置、冷却管（或夹套）、消泡器、人孔、视镜。
《生物工程设备》教学大纲
《发酵工程设备》教学大纲（适应生物技术本科专业）课程编号：233120课程名称：发酵工程设备总学时数：18实验或上机学时：0一、说明部分1、课程性质《发酵工程设备》是生物技术专业的主要专业课，它涉及到物理化学、化工原理、微生物工程、生物化学、生化工程等多种学科。
该专业的学生应在学好上述基础课程的基础上学习本课程。
2、教学目标及意义《发酵工程设备》是生物学、化学和工程技术相交叉的学科，使生物技术专业的学生了解和认识专业工业化生产设备的现状及发展水平，学习相关理论知识，使学生具有运用《发酵工程设备》中有关理论解决实际问题的能力，使学生具有选用生物工程工业通用设备的能力，使学生具有设计生物技术专业设备主要结构尺寸的能力。
生物产品的研究开发及生产过程需要本学科为支撑条件，生物技术专业的学生应该了解和掌握发酵设备的基本原理、工艺操作，尤其是有关微生物产品产业化生产的相关设备和关键技术。
3、教学内容及教学要求本课程是高等教育生物技术专业本科所设专业课之一，它是一门理论联系实际、应用性较强的课程。
本课主要介绍生物工程设备的基本内容、原理和各生物技术领域通用设备操作工艺及主要操作特点等。
总学时按18学时安排。
4、教学重点、难点（1）本课程的重点内容包括：①生物反应器中的三传；②通风发酵罐设计原则，发酵过程热量计算方法；③嫌气性发酵罐工作原理及工作条件的确定方法；④通风发酵罐放大设计的基本原理；（2）本课程的难点主要在通风发酵罐设计及发酵过程热量计算；通风发酵罐放大设计计算。
5、教学方法与手段本课程的教学方式为课堂讲授，多媒体教学为辅。
通过简单动画的形式使学生了解复杂发酵设备的工作原理。
6、教材及主要的参考书指定教材：《生物工程设备》梁世中参考教材: 1《发酵设备》高孔荣主编2《发酵工程与设备》四院合编二、正文部分第一章生物反应器设计基础一、教学要求：本章是生物反应器设计的基础，通过学习使学生了解生物反应器设计基础：化学计量、生物学、质量传递、能量传递和动量传递等基本原理。
生物工程设备重点
1.生长动力学（对数生长公式）：X = X0 * e kt（X：细胞在时间 t 时的浓度X0：细胞在开始时间时的浓度；t ：培养的时间；k：细胞的特别生长速率。
）2.抑制动力学（米氏公式）：（V。
：实际酶促反应速度；Vmax：最大酶促反应速度；S：底物浓度；Km：米氏常数。
）3.致死动力学（阿氏公式）：K = A * e –E / RT （K : 致死速率；A : 阿氏常数（Arrhenius）E : 反应活化能；T : 体系的绝对温度；R : 理想气体常数。
4.生物反应器：为适应生物反应的特点而设计的反应装置。
设计要求：反应器的物理传热传质特征;培养生物体的生理生化特征;生长要求;灭菌要求;其它要求生物反应器种类：①厌气生物反应器：酒精发酵罐、啤酒发酵罐、沼气池；②通气生物反应器，又分为搅拌式、气升式、自吸式。
③光照生物反应器：反应器壳体部分或全部采用透明材料，进行光合作用反应；④膜生物反应器：（提供细胞或酶附着生长条件反应器）5.剪切力的影响：1、剪切力对质量和热量传递有较大影响,湍流传导与层流传导。
2、对动物细胞和植物细胞培养影响很大;3、对放线菌和丝状真菌的影响6.机械搅拌通气发酵罐：是工业上最常用的一种微生物反应器，这类发酵罐既具有机械搅拌又有压缩空气分布装置，搅拌器的主要作用是打碎空气气泡，增加气液接触界面，以提高气液间的传质速率，同时也是为了使发酵液充分混合，液体中的固形物料保持悬浮状态。
优点：机械搅拌式反应器能够得到充分的搅拌，高密度培养时其供氧能力和混合效果要高于气动式反应器。
缺点：是剪切力大，对植物细胞或剪切力敏感菌株易造成较大损伤。
结构：罐体、搅拌器和挡板、换热装置、轴封装置、空气分布器、消泡装置、空气过滤系统。
通风机械搅拌反应器的优点:在搅拌处有圆盘，防止气泡沿轴走。
操作弹性大，pH值和温度易于控制；有较规范的工业放大方法；适合连续培养.缺点:驱动功率大；内部结构复杂，难于彻底洗净,易造成污染；在丝状菌的培养中由于搅拌器的剪切作用，细胞易损伤.7.气升式生物反应器：是通过通气气流的上升带动流体混合的一类发酵罐。
生物工程设备 教材大纲生工设备流程
生物工程设备教材大纲生工设备流程，设备结构及工作原理，主要设备的设计计算及选型选择填空30’问答题7个50’设计题：重点流程（设计思路、流程图，各设备作用）2011-6-27赵博睿第二章通风发酵设备1.通风发酵设备均应具有良好传质和传热性能，结构严密，防杂菌污染，培养基流动与混合良好，良好的检测与控制，设备较简单，方便维护检修，能耗低等特点。
2．机械搅拌通风发酵罐主要部件有罐体、搅拌器、挡板、轴封、空气分布器、传动装置、冷却管（或夹套）、消泡器、人孔、视镜等3.搅拌器的形式主要有涡轮式、推进式和lightnin式搅拌器，起作用是混合和传质，即使通入的空气分散成气泡并与发酵液充分混合，使气泡细碎以增大气-液界面。
4机械搅拌通风发酵罐结构5.发酵液的溶氧传质速率：OTR=k L a(c*-c) k L a：体积溶氧系数1/h,1/s c:发酵液中溶氧浓度mol/m3 c*相应温度、压强条件下饱和溶氧浓度OTR单位是mol/(m3`s)6.发酵过程热量的计算：生物合成热计算法：发酵过程所产生的净热量称之为“发酵热”，相应的通气发酵过程总热量为：Q t=Q1+Q2-Q3-Q4 Q1:生物合成热，包括（生物细胞呼吸放热）和（发酵热）。
Q2：机械搅拌放热，Q2=3600PηP：搅拌功率；η：功热转化率，经验值为0.92Q3：发酵过程中通气带出的水蒸气所需要的汽化热及气温上升所带出的热量，以及发酵罐与环境温差而散失的热量~20%Q1(2)冷却水带出热量计算法：选择主发酵期产生热量最大时刻，测定发酵冷却水进口的温度及冷却水用量，最大过程发热为：Q t=Wc(T2-T1)/V L KJ/(m3`h)W ：冷却水流量 c ：冷却水比热容T 1：冷却水进口温度T 2：冷却水出口温度V L ：发酵液体积7.全挡板条件是指在一定转数下再增加罐内附件而轴功率仍保持不变。
要达到全挡板条件必须满足下式要求：(0.1~0.12)0.5b D n n D D⋅=⋅= D-发酵罐直径，b-挡板宽度，n-挡板数8.发酵液温升测量计算法：在主发酵最旺盛期发酵发热最高时期，先使罐温恒定，关闭冷却水，测定发酵液在30min 液温的上升值，计算最大发酵热量：Q t =2（m 1c 1+m 2c 2）×△T/V Lm 1,m 2 :发酵液和发酵罐的质量 ;c 1,c 2 :发家也和发酵罐材料的比热容 ; △T :30min 内发酵液的温升9.气升式发酵罐（ALR ）原理：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。
生物工程设备重点
生物工程设备重点一、名词解释公称容积：是指罐的圆柱部分和底封头容积之和。
膜蒸发：让溶液在蒸发器加热表面以很薄的液层流过，溶液很快受热升温、汽化、浓缩，浓缩液迅速离开加热表面。
间歇发酵：微生物在一个罐内完成4个阶段的培养过程。
连续发酵：在发酵罐内不断流加培养液，又不断排出发酵液，使发酵罐中的微生物一直维持在生长加速期。
同时又降低代谢产物的积累，这样就缩短了发酵周期，提高了设备利用率。
贴壁培养：是指必须贴附在固体介质表成上生长的细胞培养。
一罐法：主发酵和后发酵阶段在一个发酵罐内完成两罐法：两罐法发酵又分两种，一种是主发酵在发酵罐中进行，而后发酵和贮酒阶段在贮酒罐中完成，另一种是主发酵和后发酵在一个发酵罐中进行，而在贮酒罐中完成。
二、填空题非机械搅拌的形式：气升式、自吸式、鼓泡式气升环流式发酵罐的几种类型：1）外循环2）内循环3）内外循环机械搅拌罐的优缺点优点：物料混合均匀、传质速度高、溶氧量高缺点：驱动功率较高管式薄膜蒸发器:（液体流动方式）升膜式、降膜式、升降膜式煮出糖化的四个过程：糊化、糖化、煮沸、过滤粉碎方法：1）湿粉碎2）干粉碎干粉碎分为：a、挤压b、冲击c、磨碎d、剪切e、劈碎常用离心机：碟片式、管式、螺旋式三、问答题1、机械搅拌通风发酵罐的基本条件发酵罐应具有适宜的径高比。
罐身越高，氧的利用率较高。
发酵罐能承受一定的压力。
要保证发酵液必须的溶解氧。
发酵罐应具有足够的冷却面积。
发酵罐内应尽量减少死角，避免藏垢积污，灭菌能彻底，避免染菌。
搅拌器的轴封应严密，防染菌和减少泄漏。
2、轴封的定义，机械轴封和填料轴封的比较。
安装在旋转轴与设备之间的部件，它的作用是阻止工作介质（液体、气体）沿转动轴伸出设备之处泄露。
机械轴封的密封效果好，泄漏量很小，寿命长，但价格贵，加工安装维修保养比一般密封要求高。
适用于输送石油及化工介质，可用于各种不同粘度、强腐蚀性和含颗粒的介质。
填料轴封结构简单、价格便宜、维修方便。
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1．1生物反应器设计基础
1、发酵罐数的确定。
1．2通风发酵罐
1、通风发酵罐的主要类型及其原理、优缺点或特点。
2、机械搅拌通风发酵罐装配图、各部件作用及原理。
3、机械搅拌通风发酵罐轴功率的计算（非通气状态和通气状态注意参数单位）。
1．3嫌气发酵罐
1、酒精发酵罐和啤酒发酵罐的结构特点。
2、酒精发酵罐的计算。
3、啤酒发酵罐的计算及设计中涉及的问题（如压力、真空、发酵液混和及对流）等。
4、新型啤酒发酵设备的优缺点。
5、CIP在位清洗。
6、连续发酵与间歇发酵的优缺点。
1．4．1动物细胞培养反应器
1、动物细胞培养的特点。
2、动物细胞培养反应器的分类。
1．2．2植物细胞培养反应器
1、植物细胞培养反应器的分类。
2、植物细胞培养与微生物培养的区别。
1．2．3微藻细胞培养反应器
1、微藻细胞培养的特点及反应器种类。
1．5生物反应器的检测与控制
1、生物工程对传感器的要求。
2、生物传感器及其组成。
3、生化过程各参数控制图的绘制。
4、PID控制。
1．6生物反应器的比拟放大
1、生物反应器放大的目的。
2、放大的内容。
3、经验放大中常用的两种方法。
2．1．1生物反应物料处理设备
1、固体物料的筛选除杂设备具体包括哪些。
2、原料粉碎的方式，具体设备。
3、物料粉碎的力学分析。
4、锤式粉碎机的工作原理。
5、两辊式粉碎机的工作原理。
2．1．2液体培养基的制备及杀菌设备
1、罐式连续蒸煮流程及蒸煮罐和后熟罐结构特点及作用。
2、真空冷却装置设备图及原理。
3、啤酒厂麦汁制备的四器组合。
4、液体培养基的灭菌方法及工业常用的方法。
5、对数残留公式及理论灭菌时间。
6、实罐灭菌、连续灭菌及灭菌时间的计算。
2．2．1过滤、离心与膜分离设备
1、常压、加压和真空过滤具体设备。
2、离心分离因数。
3、常用的膜分离设备。
2．2．2离子交换分离、色谱原理及设备
1、离子交换的原理。
2、常用的离子交换罐（具有多孔支持板的离子交换罐）结
构图。
2．3萃取分离设备
1、溶剂萃取的方法。
2、双水相体系及常用于生物分离的双水相体系。
2．4蒸发与结晶设备
1、常压蒸发设备。
2、真空蒸发的优点及设备。
3、升膜式蒸发器工作原理、降膜式蒸发器工作原理。
4、蒸发过程节能的方法。
5、真空煮晶设备结构。
2．5干燥设备
1、气流干燥原理。
2、气流干燥流程中脉冲管的工作原理。
3、喷雾干燥原理及几种喷雾器的形式。
4、冻干的原理及特点。
2．6 蒸馏设备
1、洒精蒸馏挥发系数与精馏系数。
2、分子蒸馏技术。
3、水蒸汽蒸馏原理。
3．1空气净化除菌与空气调节
1、生物工业生产中对空气质量的要求。
2、空气除菌的一般方法，生物工业常用的除菌方法。
3、介质过滤除菌机理及常用介质。
4、两级冷却、分离、加热的空气除菌流程（各设备的结构及作用）。
5、对数穿透定律。
过滤器的种类。
6、焓湿图及状态变化过程。
3．2设备与管道的清洗与杀菌
1、保证管道彻底灭菌的设计要求。
2、空罐灭菌。
3、设备材料及加工要求。
3．3生物反应物料输送设备
1、机械输送设备种类。
2、如何选择输送方式。
3、气流输送。
4、旋风分离器原理结构。
5、离心泵原理及气蚀现象。
3．4生物工程供水与制冷系统及设备
1、水处理的三个阶段及设备。
2、发酵工厂洁净蒸汽的工艺要求。
3. 5生物工程压力容器
1、压力容器零部件的标准化（公称直径、公称压力）
2、压力容器用钢的类型。
3、内压薄壁容器定义及设计。
4、壁厚设计；最小壁厚。
5、压力试验。