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

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。

【教学重点与难点】生化反应的目的，生化反应器的分类。

【教学方法】讲授为主。

【教学内容】

一、课程介绍

二、生化反应的目的

三、生化反应器的分类

四、生化反应器设计基础内容：

【思考题】

1、生化反应的目的？

2、生物反应器的分类？

【参考书目】

《生物工程设备》梁世中主编，中国轻工业出版社2002年

第二章物料处理和输送设备

【教学目的与要求】了解发酵工厂物料处理和输送的方法，掌握机械输送设备的特点及选型；掌握气力输送的原理和流程及简单管道的计算。

【教学重点与难点】掌握机械输送设备和气力输送设备的特点及选型，气力输送流程的比较和管道计算。

【教学方法】讲授、自学与多媒体等直观教学手段相结合。

【教学内容】

第一节固体物料的处理与粉碎设备

一、固体物料的筛选除杂设备

1.谷物原料的粗选设备

⑴大麦粗选机（平摇振动筛）结构图

⑵磁力除铁器

2.大麦的精选及分级设备

⑴大麦精选机

⑵大麦分级设备

二、固体物料的粉碎设备

1.物料粉碎的力学分析

2.物料的粉碎度

3.粉碎机械

⑴锤式粉碎机

⑵对辊粉碎机

⑶圆盘钢磨

⑷MF—260型钢片式磨粉机

三、固体物料的加水粉碎（湿法粉碎）

1.湿法粉碎设备

2.砂轮磨

四、微细粉碎和超微细粉碎

第二节固体物料输送设备

一、机械输送设备

㈠、斗式提升机斗式运输机

1、适用物料：最常用的是以橡胶带牵引的D型斗式提升机。

2、构造和原理

3. 斗式提升机的计算

㈡、带式输送机皮带输送机

1.适用物料

2.结构原理

㈢、螺旋输送机螺旋运输机搅龙

1.适用物料

2.结构和原理：如结构图略

3.螺旋输送机计算

㈣、可弯曲螺旋输送机

二、气力输送系统及设备

㈠、气流输送原理

1.颗粒在垂直管中的悬浮：

2.颗粒在水平管的悬浮

3.颗粒在输送管中的运动状态

㈡、气流输送的流程

1.真空输送流程

2.压送式气流输送流程

3.混合式气流输送流程

㈢、气流输送系统的组成设备

1、进料装置：吸嘴和加料器

2、分离装置

3、空气除尘装置：

㈣、气流输送系统设计

1、流程的选择和确定

2、工艺流程图和设备流程图

3、气流输送系统的计算

第三节液体物料的输送设备

一、泵的选型计算

1、离心泵：

2、往复泵（属于容积泵）

3、旋转泵

二、输送管路、管件

1、管径的计算与选择

2、管道介质流速的选择

3、管件：根据管道直径对应选择

【思考题】

1、解释概念：粉碎比、混合比、压头、冲程、

2、磁力除铁器有哪几种？大麦的精选和分级设备有哪些？