生物工程设备复习习题(答案版)

生物工程设备习题

一、简答及看图题

1、压缩空气的预处理流程及压缩空气预处理设备的作用p58

要点：①掌握几种流程②流程的应用场合③流程中各设备起的作用

（1）压缩空气的预处理流程：

两级冷却、分离、加热空气预处理流程（潮湿地区）；冷热空气直接混合式空气预处理流程（中等含湿地区）；利用热空气加热冷空气流程；高效前置过滤空气预处理流程。

①两级冷却、分离、加热空气预处理流程：对各种气候环境条件都能适应；

油、水分离效率较高，并能使空气在达到较低的相对湿度时进行过滤，提高了过滤效率。适用于潮湿地区，其他地区可根据当地的情况，对流程中的设备做适当的增减。

特点：两次冷却、两次分离（好处：能够提高热导率，从而节约冷却水，使油水分离的较为完全）及适当加热。（加热至50℃左右，需使其相对湿度减低至50-60%的程度）

旋风分离器：经过第一冷却器冷却（30-35℃）之后，大部分的油、水物质都接近或达到露点温度，已经结成较大的颗粒，并且雾粒浓度较大。

丝网分离器：第二冷却器（20-25℃）使空气进一步冷却后析出一部分较小雾粒。（能够发挥丝网分离较小直径的雾粒和分离效率高的能力。

②冷热空气直接混合式空气预处理流程

特点：可省去第二次冷却后的分离设备和空气加热设备，流程较为简单可行，利用压缩空气来加热处理后的空气，冷却水用量较少。适用于中等含湿地区，但不适用合于空气含湿量高的地区。（没有经过冷却处理后的那部分压缩空气的油水怎么办？）

③利用热空气加热冷空气流程

利用压缩后热空气合冷却后的冷空气进行热量交换，从而使冷空气升温的过程，以达到减低相对湿度的目标。

④高效前置过滤空气预处理流程

特点：在压缩机前设置一台高效过滤器，采用泡沫塑料（即静电除菌）、超细纤维纸为过滤介质，并串联使用，使空气过滤后再进入空气压缩机。

（2）压缩空气预处理设备的作用：采风设备、粗过滤器、空气

压缩机、空气储罐、气液分离器等。

1）采风设备：

①采风塔（吸风塔）：越高越好，至少10m，设计气流速度8m/s左右。建在上风口。

②采风室：直接建在空压机房的屋顶上面，以节约占地面积和空间。

2）粗过滤器：前过滤器，安装在空压机吸入口前。（要求粗过滤器过滤效率高，阻力小，灰尘容量大）

①布袋式过滤器：滤布结构情况和能过滤的面积（因素）。滤布需要定期加以清洗，以减少阻力损失，可提高过滤效率。

②油浴洗涤装置：空气进入装置后通过油层进行洗涤，空气中的微粒由于被油黏附而逐渐沉降于油箱底部进而除去。

优点：除菌效果好，阻力较小，但是经过处理的空气中夹带油沫较多，对空气的质量影响很大，目前大型生物工厂已不在使用。

③水雾除尘装置：空气从设备底部空气入口处进入，经装置上部高压水喷下的水雾洗涤，将空气中的灰尘、微生物颗粒黏附沉降，从装置底部排出，而带有水雾的洁净空气，则经过上部的过滤网过滤之后进入空气压缩机。

④高效前置预过滤器：

3）空气压缩机：往复式空气压缩机（最常用、设备成本低，但出口空气压强不稳定，有脉动，需要用油降温，所以有油雾夹带）、离心式涡轮空气压缩机（最理想，流量大，出气均匀，不夹带油雾，不用设置空气储罐。其安装和维修保养要求高，适合大中型生物工厂使用）、螺杆式空气压缩机（整机安装，占地面积小，排气平稳，不含油雾，对设备的检修保养技术要求及维修费用高，一般是新型发酵工厂使用）。

4）空气储罐：

作用：消除压缩机排出空气时的脉动，维持稳定的空气压力；使高温空气在储罐里停留一定的时间，起到部分杀菌作用；利用重力沉降作用分离部分油、水。

5）空气的换热设备：加热设备和冷却设备，一般均采用列管换热器

6）析水除油设备

①旋风分离器（离心力）：结构简单、阻力较小、分离效果较高的气固或气液分离设备。

②丝网除沫器（p65）：属于填料过滤器，利用丝网的惯性拦截作用来分离空气中的油滴和水滴。

优点：具有比表面积大、自由体积大、重量轻、使用方便，除沫效率高及压降小。

缺点：在雾沫浓度很大的场所，会因为雾沫堵塞空隙而增大阻力损失。

2、新型连续喷射液化器的结构构成。传统液化加热器的弊端。汽槌现象产生的原因。P33 要点：①掌握新型连续喷射液化器各序号对应的名称②弊端：p33页1.2.3点，简答要点即可。③气槌原因：弊端中第一点部分内容自己总结。

（1）传统液化加热器的弊端：①会产生气槌现象（水锤效应），造成工作环境的低劣，对设备带来伤害，双向的反应物（蒸汽和冷液料）并没有变成单相的产物（热液料）。

②难于对高黏液料进行有效加热

③设备所占空间较大，蒸煮时间较长，耗用蒸汽量大。

（2）汽槌现象产生的原因：蒸汽本身带有较大的能量，当蒸汽与液料共存于金属管路或容器中时，高温蒸汽分子接触到相对低温的管壁立即冷凝成液体，造成瞬间的体积剧减。（这种瞬间的体积变化程度有如等量的水瞬间汽化爆炸，只是方向相反，也成为“内爆”。）

（3）新型连续喷射液化器的结构构成：

由针阀、进气口、液料进口及液料出口、水热器器身、喷嘴和协调管等部分组成。

3、培养基的连续灭菌流程p47

要点：了解三种流程及其特点。题型相对灵活。

（1）连消塔-维持罐-喷淋冷却器连续灭菌流程

特点：热效率高，无菌程度高，适用范围广；热和冷却水消耗大

（2）喷射加热连续灭菌流程

特点：蒸汽和物料密切混合，加热在瞬间内完成。

加热和冷却在瞬间完成，营养成分破坏少。可以采用高温灭菌，把温度升高到140℃而不至于引起培养基营养成分的严重破坏。设计合适的管道维持器能保持物质先进先出，避免了过热或者灭菌不彻底等现象。

（3）薄板换热器连续灭菌流程

特点：培养基在设备中同时完成预热、灭菌和冷却过程。虽然加热和冷却生培养液所需时间比使用喷射式连续灭菌稍长，但灭菌周期比分批灭菌小得多。由于生培养基的预热过程即灭