生物工程设备

生物工程设备知识点

发酵：发酵工程：发酵生产的条件

发酵产品类型：菌体，酶，代谢产物，生物转化后

生物转化定义：国外发酵工业的发展概况五个阶段国外发酵工业的发展趋势

无菌空气的概念

空气中的含菌量随环境不同而有很大差异：

无菌空气的作用，空气除菌的方法空气过滤除菌的机理包括：惯性冲击滞留作用机理，拦截滞留作用机理，布朗扩散作用机理，重力沉降作用机理和静电吸附作用机理。知道气流速度的不同，哪种机理起主要作用

论述介质过滤除菌的机理

表面过滤介质：有滤孔在一个平面上，依靠直接拦截捕获颗粒；深度过滤介质：两级冷却、加热除菌流程图，相应仪器设备的名称。

高效前置过滤除菌流程，相应仪器设备的名称。

深层过滤的对数穿透定律

过滤除菌效率的概念

空气贮罐作用

气液分离器是将空气中被冷凝成雾状的水雾和油雾粒子除去的设备，其形式很多，一般常用的有旋风式和填料式。

过滤介质活性炭超细玻璃纤维烧结陶瓷脱脂棉

粗过滤器作用：是捕集较大的灰尘颗粒，防止压缩机受磨损，同时也可减轻总过滤器负荷。

发酵培养基中某些成分的加入不促进微生物的生长，只是有助于调节产物的形成，这些添加的物质包括前体，抑制剂和促进剂。

代谢曲线，发酵过程按进行过程有三种方式：分批发酵(Batch fermentation)补料分批发酵(Fed-batch fermentation)连续发酵(Continuous fermentation)

分批发酵的定义补料分批发酵连续发酵的概念，连续发酵的类型：恒化培养，恒浊培养

生物反应器按照反应器内气液混合方式可以分为：机械搅拌混合反应器，泵循环混合反应器，直接通气混合反应器，连续气相反应器四种。

一般生物反应器的结构

μ即比生长速率，莫诺德方程（Monod equation）的概念

氧从气相到微生物细胞内部的传递可分为七个步骤：

氧在气液间的传递符合双膜理论，其基本论点如下：

溶氧传质系数的概念

常见的描述氧传递的模型有三种：双膜理论渗透扩散理论表面更新理论

影响溶氧系数的因素剪切力是设计和放大生物反应器的重要参数.

一个良好的生物反应器应满足下列要求

通用发酵罐结构部件

常用的通风发酵罐有机械搅拌式、气升环流式和自吸式等，其中机械搅拌通风发酵罐仍占据着主导地位。通用式发酵罐

一个性能优良的机械搅拌通风发酵罐必须满足以下基本要求：搅拌器的主要作用是混合和传质，发酵罐采用的搅拌器主要有涡轮搅拌器和螺旋浆式搅拌器。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?

“全挡板条件” 的概念

大型发酵罐搅拌轴较长，常分为二至三段，用联轴器连接。

挡板的作用，轴封的概念，轴封的作用，类型端面机械轴封、填料函轴封的优缺点

空气分布装置的作用，两种结构：一种为单管式结构，另一种为环形管式结构。发酵生产中有两种消泡方法，常用机械消泡装置

公称容积的概念

气升环流式发酵罐也是应用最广泛的生物反应设备。其特点为：无搅拌传动设备，结构简单，易于加工制造，省钢材，能耗低；

气升环流式发酵罐根据环流管安装位置可分为内环流式与外环流式两种

自吸式发酵罐的概念：

酒精发酵罐通常可分为密闭式和开放式两种。目前大多数工厂都采用密闭式发酵罐。

酒精发酵罐的洗涤，过去均由人工操作，不仅劳动强度大，而且二氧化碳气体一旦未彻底排除，工人入罐清洗就会发生中毒事故。近年来，酒精发酵罐已逐步采用水力喷射洗涤装置

圆筒体锥底罐（C.C.T)

糖蜜生产酒精前，需要的设备糖蜜稀释器，进行稀释，酸化等

大型发酵罐和贮酒设备的机械洗涤，自动清洗系统，简称CIP系统（clean in place）、

CCT必须安装真空安全阀

圆筒体锥底发酵罐的优点圆筒体锥底发酵罐的缺点

动物细胞培养（cell culture）

体外培养可分为原代培养（primary culture，亦称初代培养）和传代培养（subculture，亦称继代培养）。

动物细胞的体外培养有三种类型：动物细胞大规模培养技术始于20世纪60年代初Capstick及其同事为生产FDM 疫苗而对BHK细胞的研究。中空纤维细胞培养法, 微载体培养技术, 微囊化培养技术

体外培养的动物细胞有2种类型：非贴壁依赖性细胞和贴壁依赖性细胞

微载体培养系统是专门用于贴壁生长细胞（attaching cells）的一种培养方法.

细胞固定化

生物反应器的检测和控制对象主要包括三个部分的参数

生化工程用传感器应具有的要求：

温度检测常用的是铂电极

液位的检测检测方法：电容法、压力法和电导法等。

泡沫高度的检测常用检测方法：电极探针测定法和声波法。

常用pH检定仪

生物传感器的概念

传感器性能指标：准确度、精确度和分辨率

淀粉质原料蒸煮糖化的目的

膨缩式连续稀释器的工作原理：中间几次突然收缩中空圆筒，糖液几次改变流速，促进糖液均匀混合

锤式粉碎机锤刀的种类很多

固体物料的粉碎，可按粉碎物料和成品的粒度大小分为：

固体物料的粉碎按其受力情况可分以下几种

大麦的精选设备有碟片式精选机，滚筒精选机两种。大麦的分级设备有：平板分级筛，圆筒分级筛。

磁力除铁器主要两种，一是固定形磁钢装置，一是永磁滚筒。

常用空气除尘器：旋风分离器、袋滤器和湿式除尘器。

空气除尘器的作用：回收粉状物料，减少损失；净化排放空气；防止尘粒损坏真空泵。

旋风分离器是利用离心力来分离捕集粉粒体的装置。

啤酒生产中麦芽汁的制备，两器组合，四器组合：四器为糊化锅、糖化锅、过滤槽和麦汁蒸煮锅；糖化锅的作用：使麦芽糖与水混合，并保持一定温度进行蛋白质分解和淀粉糖化。

画出培养基连续灭菌的流程图，注意各个设备的名称。真正灭菌的是维持罐。培养基的连续灭菌有以下优点：

实罐灭菌的概念

下游加工过程的定义发酵下游加工过程的特点发酵工业下游技术的一般工艺过程

选择下游加工工艺的原则

发酵液的预处理目的及方法

常用板框式压滤机类型

离心分离因素，工业上根据离心分离因数大小将离心机分为三类：

膜分离过程的实质是小分子物质透过膜，而大分子物质或固体粒子被阻挡。

萃取的本质，溶剂萃取法是以分配定律为基础的。在萃取中，被提取的溶液称为料液，其中欲提取的物质称为溶质。溶解度的不同

分配定律：在恒温恒压的条件下，一种物质在两种成相的溶剂（A与B，或上相与下相）的分配浓度之比是一常数，该常数称为分配系数K。

双水相系统

液-液萃取设备包括三个部分：混合设备、分离设备和溶剂回收设备。混合设备是真正进行萃取的设备，它要求料液与萃取剂充分混合形成乳浊液，欲分离的生物产品自料液转入萃取剂中。

影响液膜萃取的操作参数

混合设备包括混合罐、混合管、喷射式混合器多级离心萃取机，重液和轻液的出口

浸取或固-液萃取是

超滤的主要作用

超临界萃取是近二十年来发展起来的一种新型的萃取分离技术。这类技术利用超