发酵工程设备复习题

发酵工程设备复习题一、名词解释1. 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，又称为分批灭菌。

2. 带式输送机：利用一根封闭的环形皮带，绕在相距一定距离的2个鼓轮上，皮带由主动轮带动运行，物料在带上靠摩擦力随带前进，到另一端卸料。

由皮带、托辊、鼓轮、传动装置、张紧装置、加料装置和卸料装置组成。

适用于松散干湿物料、谷物颗粒及成件制品。

3. 菌体得率Y X/S ：对基质的细胞得率Yx/s4. 装料系数：发酵罐存在持气与起泡问题，必须在充入培养液后留有一定的空间，此时发酵液量与发酵罐体积之比为装料系数。

式中 V —发酵罐的容积（m 3）；V 0—进入发酵罐的发酵液量（m 3）；ψ —装液系数5. 全挡板条件：在一定转速下，再在搅拌罐内增加挡板或其他附件，搅拌功率仍保持不变而漩涡基本消失。

能达到消除液面漩涡的最低条件即全挡板条件。

6. 带式输送机：利用一根封闭的环形皮带，绕在相距一定距离的2个鼓轮上，皮带由主动轮带动运行，物料在带上靠摩擦力随带前进，到另一端卸料。

由皮带、托辊、鼓轮、传动装置、张紧装置、加料装置和卸料装置组成。

适用于松散干湿物料、谷物颗粒及成件制品。

二、问答题1. 板框式压滤机BMY60/810-25表示什么规格的压滤机？答：板框式压滤机BMY60/810-25表示：B 表示板框压滤机，M 表示明流，Y 表示液压压紧，数字表示过滤面积60平方米，框宽和框高810mm ，框厚25mm 。

2. 发酵罐实罐灭菌为什么要“三路进汽”? 实罐灭菌的进汽和排气原则是什么?答：所谓发酵罐实罐灭菌的“三路进汽”就是在对培养基灭菌时，让蒸汽从空气进口、排料口、取样口进入罐内，使培养基均匀翻腾，达到培养基灭菌之目的。

这是因为这三个管都是插入到发酵醪中，若不进蒸汽就会形成灭菌死角。

实罐灭菌的进汽和排气原则是“非进即出”，就是说所有进入发酵罐的管道在灭菌过程中如果不进入蒸汽就一定要进行排气，使所有管道都被蒸汽（或二次蒸汽）通过，得以灭菌。

不能有既不进汽也不排汽的管道（死角）存在。

3. 圆筒体锥底啤酒发酵罐为什么要安装真空安全阀？其作用是什么？答：圆筒体锥底啤酒发酵罐出现真空主要是发酵罐在密闭的条件下转罐（或放罐）或进行内部清洗时造成的，由于大型发酵罐在工作完毕后放料的速度很快，有可能造成一定程度的负压，另外，罐内可能会存留一部分二氧化碳气体，在清洗时，由于清洗溶液中含有碱性物质，与二氧化碳进行中和反应，除去了二氧化碳也可能造成一定真空度，所以，大型发酵罐应设置防止真空装置。

真空安全阀的作用是当罐内出现真空时，阀门开启，允许空气进入罐内，以建立罐内外空气压的平衡。

4. 通用式机械搅拌发酵罐中的平直叶涡轮搅拌器为什么要安一个圆盘?答：通用式机械搅拌发酵罐中的平直叶涡轮搅拌器如果没有圆盘，从搅拌器下方空气管进入的无菌空气气泡就会沿着轴部的叶片空隙上升，不能被搅拌叶片打碎，致使气泡的总表面积减少，溶氧系数降低；同时气泡大，上升速度快，走短路，传质效果差。

而安一个圆盘，大的气泡受到圆盘的阻挡，只能从圆盘中央流至其边缘，从而被圆盘周边的搅拌浆叶打碎、分散，提高了溶氧系数。

5. 酒精发酵罐由于操作失误就可能造成罐内真空甚至被吸瘪，叙述造成上述事故的原因，以及预防和修复(被吸瘪)的方法。

答：酒精发酵罐出现真空主要是发酵罐在密闭条件下转罐或进行内部清洗时造成的。

由于大型发酵罐在工作完毕后放料的速度很快，有可能造成一定的负压。

另外，即便罐内留存一部分CO 2气体，在进行清洗时，由于清洗溶液中含有碱性物质，与CO 2进行中和反应，除去了CO 2也可能使罐内形成真空。

如果不即时进气，在外界压力作用下发酵罐就会被压瘪。

所以大型发酵罐应设防止真空装置，在罐顶安装一个真空安全阀。

真空安全阀的作用是当罐内出现真空时，阀门开启，允许空气进入罐内，以建立罐内外压力的平衡。

如果出现上述事故（发酵罐被吸瘪），可以用高压水涨法使其复圆S x x ∆-∆=＝消耗基质的质量生成细胞的质量/s Y ϕ0V V =6. 叙述喷射加热器的工作原理,它适用于哪些地方(工序)。

答：喷射加热器主要由喷嘴、吸入室和扩大管组成。

当物料以高速经过喷嘴时,它的动能增大，静压能变小，造成吸入室内出现负压，将蒸汽吸入室内，物料与蒸汽在扩散管的喉部充分混合,物料被加热，在扩散段内速度逐渐降低，压力随之升高，动能又转化为静压能，从出口排出。

7. 叙述喷射自吸式发酵罐的工作原理。

答: 喷射自吸式发酵罐的工作原理是用泵将发酵液送入文氏管中,由于文氏管的收缩段中流速增加,即动压力增加,静压力减小,形成负压,将无菌空气吸入,并被高速流动的液体打碎、分散,与液体均匀混合,提高发酵液中的溶解氧，这是溶氧阶段。

当发酵液从上升管进入发酵罐后，微生物耗氧，同时发酵液向发酵罐底部循环，待发酵液中的溶解氧即将耗竭时，发酵液又从发酵罐底部被泵打入上升管，开始下一个循环。

8. 叙述空气带升式(气升式)发酵罐的工作原理。

答：以外循环为例来说明空气带升式(气升式)发酵罐的工作原理。

在罐外装设上升管，与发酵罐构成一个循环系统，在上升管的下部有空气喷嘴，空气以250~300米/秒的高速度喷入上升管，借喷嘴的作用而使空气泡分割细碎，与上升管的发酵液密切接触。

由于上升管内的发酵液轻，加上压缩空气的喷流动能，因此使上升管的液体上升，罐内液体下降而进入上升管，形成反复循环，在上升管提供微生物所需要的溶解氧，使发酵正常进行。

9. 叙述喷射液化器的工作原理，它适用于哪些地方(工序)。

答：喷射液化器主要由喷嘴、吸入室、扩大管和调节手轮组成。

当带有压力的物料以高速进入喷射液化器经过其内部的喷嘴时，它的动能增大，静压能变小，造成吸入室内出现负压，将蒸汽吸入，并在吸入室内与物料接触，高速流向扩大管，物料与蒸汽在扩散管的喉部充分混合，物料被蒸汽加热，在瞬时将物料加热到所需的温度（80～105℃）。

在扩散段内由于管径逐渐增大，物料流速逐渐降低，动能又转化为静压能，压力随之升高，从出口排出。

喷射加热器适用于对物料进行连续液化，如在味精厂、制药厂等的糖化工段(工序)等。

叙述喷射加热器的工作原理,它适用于哪些地方(工序)。

答：喷射加热器主要由喷嘴、吸入室和扩大管组成。

当物料以高速经过喷嘴时,它的动能增大，静压能变小，造成吸入室内出现负压，将蒸汽吸入室内，物料与蒸汽在扩散管的喉部充分混合,物料被加热，在扩散段内速度逐渐降低，压力随之升高，动能又转化为静压能，从出口排出。

喷射加热器适用于连续加热物料的地方(工序),如连续灭菌等。

11．叙述自吸式发酵罐的工作原理。

答：自吸式发酵罐的主要构件是自吸搅拌器(转子)和导轮(定子),空气管与定子相连接,在转子启动前,先用液体将转子浸没,然后启动马达使转子转动,由于转子高速旋转,液体或空气在离心力的作用下,被甩向叶轮外缘,在这个过程中,流体便获得能量,若转子的转速愈快,旋转的线速度也愈大,则流体的动能也愈大,流体离开转子时,由动能转变为压力能也愈大,排出的风量也越大。

当转子空膛内的流体从中心被甩向外缘时，在转子中心处形成负压，转子的转速愈大，所造成的负压也愈大，由于转子的空膛用管子与大气相通，因此空气不断地被吸入，甩向叶轮的外缘，通过定子而使气液均匀分布甩出。

由于转子的搅拌作用，气液在叶轮的外缘形成强烈的混合流（湍流），使刚刚离开叶轮的空气立即在不断循环的发酵液中分裂成细微的气泡，并在湍流状态下混合、翻腾、扩散到整个罐中，因此转子同时具有搅拌和充气两个作用。

12. 叙述溢流喷射自吸式发酵罐的工作原理。

答：溢流喷射自吸式发酵罐的工作原理是用泵将发酵液从发酵罐的底部提升到罐顶的溢流口，液体由于自重通过溢流管向发酵罐跌落，形成抛射流，由于液体表面层作用，使靠近流体表面的无菌空气气体边界层具有一定的速率，从而形成气体的流动和自吸作用，并被高速流动的液体打碎、分散,与液体均匀混合,使氧溶解在发酵液中的，这是溶氧阶段。

发酵液进入发酵罐后，微生物耗氧，同时将代谢产生的二氧化碳和其它气体不断地从发酵液中分离并排出，发酵液的比重变大向发酵罐底部循环，待发酵液中的溶解氧即将耗竭时，发酵液又从发酵罐底部被泵打入循环管，开始下一个循环。

13. 在培养基的灭菌过程中是否能做到绝对无菌？为什么？发酵生产中对培养基的灭菌的无菌程度是多少？ 答：若要求灭菌后绝对无菌，即Ns=0，从上面公式可以看得出灭菌时间将等于无穷大，这对生产来说是不可能，所以培养基灭菌后，在培养液中必然还产残留一定的活菌。

工程上通常以Ns=10-3个/罐来进行计算，即杂菌污染降低到被处理的每1000罐中只残留一个活菌的程度，这就可以满足生产的要求了。

14. 气流输送流程有几种方式？sN N log k 12.303τ根据设备组合不同，气流输送装置可分为真空输送（吸入式）、压力输送和压力真空输送（混合式）。

15. 机械搅拌通风发酵罐的结构，安装搅拌器和挡板的作用怎样？通用的机械搅拌通风发酵罐主要部件：罐体，搅拌器和挡板，消泡器，联轴器及轴承，变速装置，空气分布装置，轴封，冷却装置。

搅拌器作用：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。

其次是为了使发酵液充分混和，液体中的固形物料保持悬浮状态。

挡板的作用：加强搅拌强度，促使液体上下翻动和控制流型、消除涡流。

冷却列管也可起挡板的作用。

16. 气升式发酵罐按其所采取的液体循环方式的不同可分为哪两种？气升式发酵罐按其所采取的液体循环方式的不同，可分为内循环气升式发酵罐和外循环气升式。

17. 常见的液态通风发酵罐有哪三种？通风发酵罐可应用于那些发酵产品的生产？三种：机械搅拌通风发酵罐、气升式发酵罐、自吸式发酵罐可应用于：单细胞蛋白、氨基酸、有机酸、酶制剂、抗生素等三、1. 酒精厂以玉米粮食为原料的生产中需要粗选机、除铁器等设备对原料进行预处理。

2. 通用式机械搅拌发酵罐的高径比一般为1.7-2.5；机械搅拌自吸式发酵罐的高径比H/D 不宜取大，且罐容增大时，H/D 应适当减少。

CIP 清洗系统是Clean In Place 的简称,即内部清洗系统（在位清洗）,进行大罐清洗工作的关键设备是喷射洗涤装置。

3. 胀缩式糖蜜连续稀释器的工作原理是糖液的流速随器径的几次改变而流速多次改变，促进了糖液的均匀混合。

4. 啤酒厂生产麦芽汁多采用四器组合，四器为糊化锅、糖化锅、麦汁过滤槽煮沸锅；糊化锅的作用是加热煮沸辅助原料，使淀粉液化和糊化。

圆筒锥底啤酒发酵罐的夹套内可用乙二醇、乙醇或氨与啤酒发酵醪进行热交换。

5. 粉碎工作原理：生物工厂均采用某种型式的机械方法，达到固体生物质原料粉碎的目的。

粉碎机械有多种类型，但机械粉碎的工作原理主要有以下几种方式：（1）挤压粉碎：固体原料放在两挤压面之间，当挤压面施加的挤压力达到一定值后，物料即被粉碎。