1.掌握常用生物工程设备的结构
生物工程设备习题及答案总
1. 常用的两种磁选设备的原理（1）固定形磁钢装置（平板式磁分离器）将永久磁钢根据需要的数量组合起来，可分散装置在谷粒经过的加料斜槽或在加工设备之前集中装置。
工作时，原料以薄层经过磁性部分时，铁块被吸住而除去，原料自由通过。
（2）永磁滚筒（旋转式磁分离器）由转动的外筒和其中固定不动的磁铁芯（ 170 °的半圆形芯子）两部分组成。
工作时，原料经过磁性部分时，铁块被吸住，转动到盛铁盒掉落而除去，原料自由通过。
2. 筛选分级的原理利用物料粒度、形状不同，利用一层或数层运动或静止的筛面而达到清理的目的。
3. 振动筛的工作原理原料大麦进入后经控料闸（控制进料量）首先经过风道进行第一次风选除去轻的杂质和灰尘（进入沉降室），落入初清筛面，去掉除去大杂质，接着通过筛孔落入第二级筛面，除去稍大于麦粒的中级杂质，再通过筛孔进入第三级筛面，除去细杂，得到粗糙的原料大麦，最后进行第二次风选，除去三级筛选中的杂质（进入沉降室），得到原料大麦。
4. 精选机的工作原理精选是按籽粒长度和形状不同进行分选精选机是利用带有袋孔（窝眼）的工作面来分离杂粒，袋孔中嵌入长度不同的颗粒，带升高度不同而分离。
5. 常用的大麦精选机有哪两种？各有何特点?（1）碟片式精选机碟片式精选机的主要构件是一组同轴安装的圆环形铸铁碟片，碟片的两侧工作面制成许多特殊形状的袋孔。
碟片上袋孔的大小、形状，可根据籽粒长度的粒度曲线来确定。
碟片精选机的优点是工作面积大，转速高，产量比滚筒精选机大；而且各种不同的袋孔可用于同一机器中；碟片损坏可以更换。
缺点是碟片上的袋孔容易磨损。
（2 ）滚筒精选机根据滚筒转速差别分为快速滚筒精选机和慢速滚筒精选机。
按其作用有荞子滚筒、大麦滚筒和分级滚筒之分。
滚筒精选机的特点是它分离出来的杂粒中含大麦较少；其主要缺点是袋孔的利用系数低，产量也较低，且工作面磨损后不能修复。
6. 圆筒分级筛的工作原理和特点？根据物料分级的要求，在圆筒筛上布置不同孔径的筛面。
生物工程设备
设备价格：根据预算和设备性能选择合适的设备价格保证 性价比。
设备安装：选择专业的安装团队保证设备的正确安装和使 用。
设备维护：制定定期的维护计划保证设备的正常运行和使 用寿命。
设备性能参数
设备类型：生 物反应器、离 心机、过滤系
统等
容量：根据生 产规模选择合
发酵器：用于微生物发酵如酵 母、乳酸菌等
发酵床：用于微生物发酵如蘑 菇、木耳等
发酵箱：用于微生物发酵如面 包、蛋糕等
酶反应器
酶反应器是一种用于生物工程设备的重要类型 酶反应器主要用于酶催化反应如酶催化合成、酶催化降解等 酶反应器的主要组成部分包括反应器本体、搅拌系统、温度控制系统、压力控制系统等 酶反应器在生物工程领域具有广泛的应用如生物制药、生物燃料、生物材料等
膜分离设备
原理：利用膜 的渗透性差异 实现物质分离
应用：生物制 药、食品加工、 环境工程等领
域
特点：高效、 节能、环保、
操作简便
主要类型：微 滤、超滤、纳 滤、反渗透等
离心分离设备
离心转子：用于固定离心管 使其在离心过程中保持稳定
离心管：用于收集离心后的 液体和固体颗粒
离心机：用于分离液体和固 体颗粒如血液、细胞等
生物工程设备的生 产应用
在制药行业的应用
生物反应器：用 于生产疫苗、抗 体、酶等生物制 品
细胞培养系统： 用于细胞培养、 细胞工程、细胞 治疗等领域
生物分离技术： 用于分离、纯化 药物、蛋白质等 生物制品
生物检测技术： 用于药物质量控 制、药物安全性 评价等领域
在食品行业的应用
食品加工：生物工程设备可以用于食品的加工和生产如发酵、酶解等。
生物工程设备第一章
1.1 培养基的灭菌设备
培养基的热灭菌动力学 在一定温度下，活的微生物杂菌细胞 （包括杂菌芽孢），受热死亡过程遵照 分子反应速度理论，与一级化学反应中 未反应分子的减少速度类似。杂菌是一 个复杂的高分子体系，其受热死亡是因 蛋白质高分子物质不活泼，结果导致蛋 白质变性，这种反应同属于一级反应。
辊式粉碎机 辊式粉碎机广泛应用于颗粒状物料的中碎和细 碎。常用的有两辊式、四辊式、五辊式和六辊 式等。 （1）两辊式粉碎机 两辊式粉碎机如图所示，主要的工作构件为两 个直径相同，相向转动的钢辊，辊筒表面形状 有表面光滑的、表面有齿的和表面有凸棱或凹 槽的。粉碎机工作时，把放在钢辊间的物料夹 住拖入两辊之间，物料受到挤压而破碎。两个 辊子中，一个固定，一个辊筒轴承座可以前后 移动，用以调节两辊筒间距，控制粉碎度。
两辊式粉碎机
多辊式粉碎机 为了用一台粉碎机达到下一步生产要 求的粉碎度，同时提高生产能力，往往 使用四辊、五辊、六辊带筛分的辊式粉 碎机。如图所示。
四辊式粉碎机
五辊式粉碎机
六辊式粉碎机
湿式粉碎机 为了避免干法粉碎危害工人的身体健康，在某 些产品的生产过程中，采用湿法粉碎操作。所 使用的机器称为湿式粉碎机。湿式粉碎机主要 包括：输料装置、加料器、粉碎装置和加热器 等，粉碎可采用一级或二级粉碎（两台粉碎机 串联使用）。 砂磨机是湿法粉碎过程中常用的一种机器。工 业上用的砂磨机有盘式砂磨机、双轴立式砂磨 机等。图1-12是德国DRISWERKE公司生产的 PM-DCP型砂磨机，主要由转子、定子、分离 装置、传动装置、液压系统及控制系统组成。
薄板换热器连续灭菌流程
培养液在设备中同时完成预热、加热灭菌、维 持及冷却过程。 利用薄板换热器进行连续灭菌时，加热和冷却
生物工程设备课程设计
生物工程设备课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解生物工程设备的基本概念、分类及其在生物技术产业中的应用；2. 掌握生物工程设备的工作原理、操作流程及维护方法；3. 了解生物工程设备在生物制品生产中的关键作用及影响产品质量的因素。
技能目标：1. 能够分析生物工程设备在生物制品生产中的适用性，并进行合理选型；2. 学会使用生物工程设备进行实验操作，并能处理简单的设备故障；3. 能够根据生产需求，对生物工程设备进行优化配置，提高生产效率。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对生物工程设备的兴趣，激发他们探索生物技术领域的热情；2. 增强学生的环保意识，使他们认识到生物工程设备在生物制品生产中的环保责任；3. 培养学生的团队合作精神，让他们在合作学习中体验到生物工程设备研究的乐趣。
课程性质分析：本课程为高年级生物工程专业课程，旨在帮助学生将理论知识与实际应用相结合，提高他们在生物技术产业中的实践能力。
学生特点分析：高年级学生对生物工程有一定了解，具备一定的理论基础，但实践经验不足。
学生对新鲜事物充满好奇，具备一定的自主学习能力和团队合作精神。
教学要求：1. 结合实际案例，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力；2. 采取小组合作、讨论等形式，引导学生主动参与教学活动，培养学生的自主学习能力和团队合作精神；3. 强化实践环节，注重培养学生的动手能力，提高他们在生物技术产业中的竞争力。
二、教学内容1. 生物工程设备概述- 设备分类与原理- 生物工程设备在生物技术产业中的应用2. 常见生物工程设备及其操作- 发酵罐、生物反应器等设备的工作原理与操作流程- 设备的维护与故障处理3. 生物工程设备在生物制品生产中的应用- 生物制品生产过程中的关键设备选型与配置- 影响生物制品质量的设备因素及解决方法4. 生物工程设备优化与技术创新- 生物工程设备的优化方法与策略- 生物工程设备在生物技术领域的技术创新案例5. 教学实践与案例分析- 组织学生进行生物工程设备实验操作- 分析实际案例，探讨生物工程设备在生产中的应用及优化教学内容安排与进度：第一周：生物工程设备概述第二周：常见生物工程设备及其操作第三周：生物工程设备在生物制品生产中的应用第四周：生物工程设备优化与技术创新第五周：教学实践与案例分析教材章节关联：本教学内容与教材中“生物工程设备”章节相关内容紧密关联，涵盖了设备原理、操作、应用与优化等方面的知识，旨在帮助学生全面了解生物工程设备在生物技术产业中的重要作用。
生物工程设备
• 最后结合热力学关系，可推断出给定系统 的得率
生物反应的质量衡算
• 细胞反应的元素衡算：
营养物（C源、N源、O2、无机盐类等）→细胞+代谢产物（产物、C O2、 H2O等） CHmOl+aNH3+bO2 →YbCH pO nNq (生物量)+ YpCH rOsNt (产物)+ c H2O + dC O2
• 其次,丝状细胞还可在潮湿的固体表 面生长，因而生长过程复杂，包括生长 动力学，营养的扩散和有毒的代谢副产 物
二。生长动力学方程
• 1。Monod方程
•
maxS Ks S
• 生物生长过程的基质传递速率：
• 对于球形细胞，细胞的面积/体积比为 （6/dc），单位反应体积的细胞面积 （Ac/V）为：
对化学方程式进行元素衡算，得下列方程组：
C: N: O : H:
1YbYpd
aqYb tYp
2.1
12b nbY sYp c 2d
m3a pbY rYp 2c
CHmOl+aNH3+bO2 →YbCH pO nNq (生物量)+ YpCH rOsNt (产物)+ c H2O + dC O2
• 还原度 ：某化合物中每一克碳原子的有效电子当量数。
为：
rx kX1 X X max
• Rx---反应速率
• K—常数
• 积分：
X
X 0ekt
1 X 0 X max 1 ekt
• 对于丝状微生物如霉菌等，在悬浮培 养时常形成微生物小球，小球内部生长 的细胞受到扩散的抑制
• 它的生长模型常包括大颗粒（类似包 埋或凝胶固定化细胞）中颗粒的同时扩 散和营养消耗
生物工程设备期末复习
5.分批灭菌的操作要点：
凡是与培养基接触的管道都要进蒸汽（包括视镜冲洗管道）
凡是不与培养基接触的管道都要排汽
6.连续灭菌流程：将配制好的并经预热的培养基用泵连续输入由直接蒸汽加热的加热塔，使其在短时间内达到灭菌温度。然后进入维持罐（或维持管），使在灭菌温度下维持5～7分钟后再进入冷却管，使其冷却至接种温度并直接进入已事先灭菌（空罐灭菌）过的发酵罐内。
发酵罐的结构:通用式发酵罐是密闭受压设备，主要部件有罐体，搅拌装置（分涡流式搅拌器--径向流型和螺桨式搅拌器---轴向流型作用:①产生强大的总体流动，将流体均匀分布于容器各处，以达到宏观均匀②产生强烈的湍动，使液体，气体，固体微团尺寸减小。两种作用将有利于混合，传热和传质）消泡器，轴封，传动装置，传热装置，挡板（①防止搅拌过程中漩涡的产生②将液流由径向改为轴向流）人孔，视镜通气装置，进出料管，取样管等
6搅拌轴功率的计算过程及电机确定轴功率:搅拌器输入液体的功率，不是电动机的轴功率或耗用功率；搅拌器的轴功率P等于搅拌器施加于液体的力f及由此而引起的液体平均流速w之积（p39，电机确定p54～61）
7P=HQρ H:动压头Q:搅拌器对液体的翻动量ρ:液体密度
8影响氧传递的因素，如何提高通用式发酵罐供氧能力（P63）因素:①推动力（提高液相氧的平衡浓度，增加氧分压，提高反应器中的压力，增加空气中氧的相对含量）②气液比表面积α（增加单位体积通气情况下的搅拌功率，增加通气量）③体积传质系数Klα④其他因素，如表面活性剂，盐浓度
目前工业化微生物发酵企业一般都采用二级空气过滤除菌:①总过滤器粗过滤除菌②进管前分过滤器过滤除菌
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。
生物工程设备各章知识点总结.doc
生物工程设备各章知识点总结1第一章第一章原料的输送和粉碎设备原料的输送和粉碎设备1.原料粉碎的目的、方法原料粉碎的目的、方法1)目的：a.增加淀粉粒、酶与水的接触面，加速酶促反应与可溶性物质的溶出，提高淀粉的利用率；b.缩短蒸煮时间，使原料中的还原糖少遭破坏，节约蒸汽用量；c.使原料颗粒度变小，增加在设备和管道中的流动性,易于实现连续化。
2)方法：a.湿式粉碎：将水和原料一起加入粉碎机中，以粉浆状出来特点：无粉尘飞扬，排料方便，不需粉尘通风等；不易贮藏，耗电量大b.干式粉碎:原料直接进入粉碎机进行粉碎特点：需配通风除尘设备（通风管道装在粉碎室）c.回潮干法粉碎：原料喷少量水后在进行粉碎（啤酒厂粉碎）d.连续调湿粉碎：粉碎过程连续喷水2.选择粉碎设备的原则、粉碎度及粉碎程度，对原料粉碎设备的要求选择粉碎设备的原则、粉碎度及粉碎程度，对原料粉碎设备的要求1)原则：①根据物料的性质和所要求的粉碎度等而定②坚硬物料、脆性物料：挤压、冲击③韧性、粘性物料：剪切、研磨、挤压④方向性物料：劈裂2)粉碎度：物料粉碎程度前后平均粒径之比x=D1/D2D1粉碎前物料的平均粒径D2粉碎后物料的平均粒径3）粉碎程度：按粉碎物料和成品的粒度大小分类：粗碎、中细碎、磨碎或研磨、胶体磨；筛析法：以物料通过不同筛目标准筛的百分数来表示4）设备要求：①粉碎后物料颗粒大小均匀②不重复粉碎，已粉碎物料需立即从压榨部分排除③操作自动化④容易更换磨碎的部位，在操作发生障碍时有保险装置，能自动停车。
3.锤式粉碎机的结构、特点锤式粉碎机的结构、特点1)锤式粉碎机的结构（酒精厂）①锤刀:高碳钢或锰钢，40*125-180*6-7mm。
末端V=25-55m/s,V越大，产品粒度越小，锤刀重量小，易产生自转；重量大，功率大。
②筛板：用以控制粉碎物料的粒度，圆形或长条形。
锤刀与筛孔间隙为5-10mm.一般6+2mm③锯齿形冲击板：与锤刀一起挤压，磨碎物料2)特点：①可做粗碎和细碎2②体积紧凑，构造简单，生产能力高③适用于不同性质的物料，物料含水量≤15%④锤刀磨损快，筛网易损坏⑤运转时震动较大，应安装在底层⑥粉碎机底部可采用吸引式气流输送，防止粉尘飞扬，提高产量。
生物工程设备
2014年4月9日
第一节发酵工厂对空气质量的要求
发酵罐空气微生物含量要求：10-³个/m³
第三节除菌流程设计,选型
P62：图3-10两级冷却，加热除菌流程
P71:图3-26 棉花-活性炭过滤器结构
空气过滤器设计计算举例 P78例3-1
第五章 设备及管道灭菌
清洗和灭菌的目的：尽可能的除去生产过程中管道及设备内壁生成的污物，消除杂菌对生物工业和实验研究的威胁。
Ps.速度过大容易产生阻力，磨损物料。
2.气流输送的结构：
（1）压力输送式
（2）吸入式（真空输送）书p33
优点：输送系统为真空，消除了物料的外漏，保持了室内的清洁；进料口选择余地大；自动化，连续性好；操作方便
缺点：物料密度要求高，密度小；要求全系统密闭程度高
（3）综合式气流输送流程 书p34
优点：进出料可以自由选择
设备：大型化、自动化、可控性加强、提取设备工艺发展较快
四、基因重组阶段
材料：工程菌（不稳定）
监测监控设备的提高
促进了设备的发展and相互促进
第二章原料处理及灭菌设备
2014年2月28日
14:04
第一节筛选及粉碎设备
原料----成品（工艺学）本章：预处理去杂物
一、磁铁分离器
原理示意图
二、旋转式磁铁分离器
必要性：1.生物工业加工设备和管道的清洁无菌可使潜在的污染危险降到最低。
2.保证一定的卫生要求。
设备、管道清洗消毒不严格导致的问题：
1.杂菌大量消耗营养基质和产物，使生产效率和收率下降。
2.杂菌及其代谢产物会改变发酵液的物化及流变特性，妨碍产物的分离纯化。
3.杂菌可能会直接以产物为基质，因而造成产物生产量锐减而导致发酵失败。
《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。
生物工程设备总结
生物工程设备总结1. PCR仪器（Polymerase Chain Reaction）：PCR是一种重要的分子生物学技术，用于扩增DNA片段。
PCR仪器是用于控制温度和实现PCR反应循环的设备。
它由加热和冷却系统组成，可以通过加热DNA模板，让DNA解旋，然后通过引入引物和DNA聚合酶来进行复制。
2.转基因仪器：转基因仪器用于将外源基因导入目标生物体，使其表达新的特性。
常见的转基因仪器包括生物粒子加速器和生物背电击仪。
它们通过物理力学方法将外源基因导入植物或动物细胞中，改变其遗传特性。
3.DNA测序仪：DNA测序仪用于测定DNA序列。
它通过测量DNA中不同碱基的发光强度来确定DNA的序列。
DNA测序仪在基因组学、遗传学和医学研究中起着重要作用，可以帮助科学家识别病毒、细菌和其他生物体中的突变，并进行个体基因组的全面测序。
4.生物反应器：生物反应器用于进行细胞培养和微生物发酵等生物过程。
它们为细胞、组织和微生物提供适宜的生长环境，并控制反应条件如温度、氧气和营养物质等。
生物反应器广泛应用于生物制药、生物燃料和酿酒等领域。
5.蛋白质纯化设备：蛋白质纯化设备用于从复杂的生物体中提取和纯化蛋白质。
它们通过利用蛋白质的物理化学性质，如大小、电荷和亲和力，将其与其他细胞成分分离。
常见的蛋白质纯化设备包括柱层析系统、离心机和膜过滤器。
6.显微镜：显微镜是生物学研究中常见且重要的工具。
它们用于观察细胞、细菌、组织和其他生物制样品的微观结构。
不同类型的显微镜包括光学显微镜、电子显微镜和共聚焦显微镜等。
显微镜在细胞生物学、病理学和基础研究中扮演着关键的角色。
7.电泳设备：电泳设备用于分离和分析各种生物大分子，如DNA、RNA和蛋白质等。
电泳将根据这些分子的电荷、大小或结构将它们分离开来。
常见的电泳设备包括凝胶电泳和毛细管电泳等。
电泳在遗传学、分子生物学和临床研究中被广泛应用。
以上是对生物工程设备的概述。
这些设备在生物科技领域中起着重要的作用，推动着生物学研究和生物工程的发展，为人类健康和生活质量的提高做出了重要贡献。
生物工程设备
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。
生物工程设备知识点
第二章物料输送过程与设备1.离心泵：①原理：驱动机通过泵轴带动叶轮旋转产生离心力，在离心力的作用下液体沿叶片流道被甩向叶轮出口，液体经蜗壳收集送入排出管。
液体从叶轮获得能量，使压力能和速度能均增加，并依靠此能量将液体送到工作地点。
同时，叶轮入口中心形成低压，在吸液罐和叶轮中心处的液体之间产生了压差。
洗液罐中的液体在这个压差的作用下不断吸入管路及泵的吸入室，进入叶轮中心。
2.气蚀：离心泵工作时，叶轮中心处产生真空形成低压而将液体吸上，在真空区发生大量汽化气泡。
含气泡的液体挤入高压区急剧凝聚破裂产生局部真空。
周围的液体以极高的速度流向气泡中心，产生巨大的冲击力。
把泵内气泡的形成和破裂而使叶轮材料受到破坏的过程，叫做气蚀。
气缚：离心泵启动时，如泵内有空气，由于空气密度很小产生离心力。
因而液体中心产生低压不足以吸入液体，这样虽然启动离心泵也不能完成输送任务的现象。
3.往复泵：①原理：活塞自左向右移动时泵缸内形成负压，液体吸入电动往复泵阀进入缸内。
当活塞自右向左移动时，缸内液体受挤压，压力增大。
由排出阀排出。
活塞往复一次则各吸入和排出一次液体，这成为一个工作循环。
②结构：泵缸、活塞、活塞杆、吸入阀、排出阀4.漩涡轮：①特点：流量小。
压强大。
②原理：叶轮旋转时，液体进入流道，受旋转叶轮的离心力作用，被甩向四周环形流道并转动，叶轮内侧液体受离心力的作用大，而在流道内受到离心力作用小，由于所受离心力大小不同，因而引起液体作纵向漩涡运动。
5.螺纹杆泵：①特点：流量稳定、压强高、作为连消塔进料泵。
②原理：利用螺杆的回转来吸排液体。
6.压缩比：P出口/P进口（绝对压强）7.涡轮式空压机：①犹如一台多级串联的离心泵压缩机。
②特点：动气量大、出口压强大③③型号：DA型和SA型“D”---单吸“S”---双吸“A”—涡轮压气机8.往复式空压机：①缺点：气量不稳、空气中夹带油。
②原理：气罐并联。
吸入阀和排气阀具有止逆作用，使缸内气体数量保持一定，活塞移动使气体的压力升高，当达到稍大于出口管的气体压力时，缸内气体便开始顶开排气阀的弹簧进入出口管，不断排出。
生物分离工程实习报告
一、实习背景随着生物技术的快速发展，生物分离工程作为生物技术领域的重要分支，在医药、食品、化工等行业中具有广泛的应用。
为了更好地将理论知识与实际操作相结合，提高自己的实践能力，我们生物工程专业在XX年XX月XX日至XX年XX月XX日进行了为期两周的生物分离工程实习。
二、实习目的1. 了解生物分离工程的基本原理、方法及设备；2. 熟悉生物分离工程在实际生产中的应用；3. 提高动手操作能力，培养团队协作精神；4. 深化对生物分离工程理论知识的理解。
三、实习内容1. 生物分离工程基本原理实习期间，我们学习了生物分离工程的基本原理，包括：物理分离法、化学分离法、生物分离法等。
通过对各种分离方法的原理和特点的了解，为后续实习操作奠定了基础。
2. 生物分离工程常用设备实习过程中，我们参观了实验室的生物分离设备，如：离心机、过滤机、膜分离设备、层析柱等。
了解了各种设备的结构、工作原理及操作方法。
3. 生物分离工程实际操作（1）离心分离：我们学习了离心分离的基本原理和操作方法，并进行了离心分离实验。
实验过程中，我们掌握了离心速度、离心时间等因素对分离效果的影响。
（2）过滤分离：我们学习了过滤分离的基本原理和操作方法，并进行了过滤分离实验。
实验过程中，我们掌握了过滤介质的选择、过滤压力等因素对分离效果的影响。
（3）膜分离：我们学习了膜分离的基本原理和操作方法，并进行了膜分离实验。
实验过程中，我们掌握了膜的选择、操作压力等因素对分离效果的影响。
（4）层析分离：我们学习了层析分离的基本原理和操作方法，并进行了层析分离实验。
实验过程中，我们掌握了层析柱的选择、流动相的选择等因素对分离效果的影响。
4. 团队协作与交流在实习过程中，我们积极参与团队合作，与同学们共同完成实验任务。
同时，我们还与指导老师进行了深入交流，解答了实验过程中的疑问。
四、实习收获1. 理论知识与实践操作相结合，加深了对生物分离工程理论知识的理解；2. 掌握了生物分离工程常用设备的使用方法，提高了动手操作能力；3. 培养了团队协作精神，提高了沟通与交流能力；4. 了解了生物分离工程在实际生产中的应用，为今后的就业奠定了基础。
生物工程设备期末总结
生物工程设备期末总结引言生物工程是一门涉及生物科学、生物技术和工程技术的学科，旨在利用生物学原理和方法开展工程设计与制造，解决工程和生物学中的问题。
生物工程设备是生物工程学科的重要组成部分，它们在生物工程领域起着至关重要的作用。
本文将对生物工程设备进行总结与归纳，以期对生物工程设备的运用和改进有所启发和提升。
一、生物发酵设备生物发酵是利用微生物或其他细胞生产某种物质的过程，它对于制药、食品、饲料等行业具有重要意义。
生物发酵设备的设计和制造对发酵过程的控制和优化至关重要。
在发酵过程中，控制温度、pH值、氧气供应和搅拌等参数是非常重要的，因此生物发酵设备应具备良好的温度控制、pH控制、氧气供应和搅拌效果。
二、生物反应器设备生物反应器是在控制条件下进行生物反应的设备。
生物反应器设备的设计和制造对于生物反应过程的控制和提高反应效率具有重要意义。
生物反应器设备的主要参数包括反应温度、pH值、气体供应和搅拌效果等。
此外，生物反应器设备还应具备可靠的控制系统和自动化功能，以提高生物反应的稳定性和可控性。
三、细胞培养设备细胞培养是利用细胞的自我复制能力进行细胞繁殖和生产的过程。
细胞培养设备的设计和制造对于细胞培养的成功与否起着决定性的作用。
细胞培养设备应提供适宜的环境条件，包括适宜的温度、CO2浓度、湿度和搅拌效果等。
同时，细胞培养设备还应具备良好的控制系统和自动化功能，以提高细胞培养的稳定性和可控性。
四、分离纯化设备分离纯化是生物工程过程中的关键环节之一，它的目的是将目标物质从混合物中分离出来并纯化。
分离纯化设备的设计和制造对于分离纯化的效率和质量起着重要的影响。
分离纯化设备的种类繁多，包括离心机、过滤器、吸附剂、色谱柱等。
分离纯化设备应具备高效、可靠和可控的特点，以满足不同物质的分离纯化需求。
五、检测分析设备检测分析是生物工程中必不可少的环节，它的目的是对生物过程中的各种参数和产物进行监测和分析。
检测分析设备的设计和制造对于检测分析的准确性和灵敏度具有重要意义。
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连消塔连续灭菌流程
喷射加热连续灭菌流程
1
2
3
薄板换热器连续灭菌流程
（1）几种常用连续灭菌设备
培养液各个部分在管道中停留（受热） 的时间是否均等？ 如何做到均等受热？
培养液在管道中的流动形式：活塞流 （层流）、湍流、黏滞流
活塞流：平均速度与轴线处最高速 度相等，即截面各点速度相等
湍流：平均速度为轴线 黏滞流：平均速度为轴
处最高流速的82%
线处最高流速的50%
• 活塞流最理想 • 能够防止培养液的过热和加热不足 • 比较容易计算管道的长度
间歇式灭菌法（实消）
将培养基配制在发酵罐或其它装置中，通入蒸 汽直接加热，达到预定灭菌温度后保温一段时 间，再冷却到发酵温度。
连续式灭菌法（连消）
把发酵罐先灭菌好，在罐外连续不断进行加热， 保温灭菌和冷却，然后连续送入发酵罐中。
2 间歇式灭菌法中的常用杀菌设备
• 高压蒸汽灭菌锅 • 发酵罐本身
3 连续灭菌法中的常用设备
• 但是无法实现理想的活塞流，只能以 接近活塞流的形式进行流动
1）连消塔
• 培养液高温短时间连续灭菌设备 • 套管式和汽液混合式两类
•由内管小孔喷出的蒸汽加热（110130℃） •保持时间15-20s •流动线速度＜0.1m/s •孔距
套管式连消塔
a
b
a 汽液混合式连消塔 b 汽液混合式连消器
•套管式喷嘴 •喷嘴上方有圆形挡板 •加热蒸汽呈环形加热料液
ln Ns k
N0
1 ln N0 (对数残留定律)
k Ns •如果Ns=0,τ≈∞
•Ns/ N0=1/10时所需的时间记为τ0.9,1/10衰减 时间，或90%死灭时间
0.9
1 k
ln
10 1
2.303 k
（2）灭菌温度与反应速度常数k的关系
阿累尼乌斯方程：d ln k E dT RT 2
理
第一节 培养基的灭菌设备
1.培养基灭菌的热动力学 • 如何衡量灭菌的效果？ • 灭菌效果的好坏受到哪些因素影响？如何
影响？
活菌残留总数-Ns 温度、时间
• 起始活菌总数：N0 • 将培养基的活菌总数N0杀灭到Ns，需要多高的温
度及多长时间。
（1）理论灭菌时间
dN kN
d
K---反应速度常数，s-1或min-1 N---任一时刻的活菌浓度，个/L ---时间，s或min
K---反应速度常数 R---气体常数，1.987×4.187 J/(K·mol) T---绝对温度 E---细胞孢子的活化能，4.187J/(K·mol)
E
k Ae RT
1 ln N0
k Ns
1
E
e RT
ln
N0
A
Ns
第二节 培养基制备中的常用灭菌设备
1.培养基的两种灭菌方式
生物工程设备
食品的生产
药物的生产
农产品的加工
生物工程（设备）
• 遗传工程 • 细胞工程 • 发酵工程 • 酶工程 • 生物反应器工程
本门课程的总体目标
1.掌握常用生物工程设备的结构。 2.掌握设备关键组成单元的相关参数及计算。
第一章 培养基制备设备
学习目标
• 了解培养基灭菌的热动力学 • 掌握常见培养基制备设备的构造和工作原
• 喷孔数（n）
n
F 0.785d12
•n-喷孔数，个 •d1-喷孔直径，m
套管式连消塔参数
• 线速度 ω • 连消塔高度 H • 蒸汽喷孔总面积 F • 蒸汽喷孔个数 n
2）喷射加热器
料液
13 2
蒸汽
1.喷嘴 2.蒸汽吸入口 3.混合喷嘴
加热后 料液
（2）连续灭菌的流程
• 连消塔连续灭菌流程 • 喷射加热连续灭菌流程 • 薄板换热器连续灭菌流程
连消塔的参数计算
• 培养液流动线速度
3600
G
（D2
d
2）ห้องสมุดไป่ตู้
4
•G---培养液流量，m3/h •D---外管直径，m •d---内管直径，m
连消塔高度（H）
H
•H-连消塔的高度，m •τ-灭菌时间，s
•蒸汽喷孔总面积（F）及孔数（n）
F V
3600 则
F V
3600
•F-蒸汽喷孔总面积，m2 •ω-蒸汽喷孔处蒸汽喷射速度，m/s •V-加热蒸汽消耗量,m3/h