生物工程设备复习资料

生物工程设备复习资料

1、磁力除铁器的作用：利用磁性除去原料中的含铁杂质。

2、振动筛的结构、工作原理：P5图1-3。

3、常见精选机的类型及工作原理：

①碟片式精选机：在金属碟片的平面上制出许多袋形的凹孔，碟片在粮堆中运动时，短小的颗粒嵌入袋孔被带到较高的位置才会落下，把收集短粒的斜槽放在适当的位置上，就能将短粒分出来。

②滚筒式精选机：袋孔开在筛转圆管的内表面，长粒大麦依靠进料位差和利用滚筒本身的倾斜度，沿滚筒长度方向流动由另一端流出，而短粒大麦嵌入袋孔的位置较深，被带到较高位置而落入中央槽之中有螺旋输送机送出。

4、机械粉碎的工作原理组要有以下几种：挤压粉碎、冲击粉碎、磨碎、劈碎、剪碎

5、①锤式粉碎机的主要结构和工作原理：

主要结构：轴、转？、锤刀、栅栏、抽风机

主要原理：轴转动带动安装在轴上的锤刀作圆周运动，从而锤碎筛面上的原料，筛面控制粉碎程度。进料筛板控制进料的粒度。

②辊式粉碎机的主要结构和工作原理：

主要结构：辊筒、传动装置、机架、滚动轴承等等

主要原理：工作时，两个平行的辊筒相对旋转，物料由于辊筒对物料的摩擦作用而被托入两辊筒间的间隙中被粉碎。两辊式、四辊式、五辊式、六辊式粉碎机的原理类似。

③球磨机的主要结构和工作原理：

主要结构：筒体、端盖、轴承、齿圈

主要原理：球磨机筒体内装有研磨体（一般为钢球，钢柱、钢棒或卵石的）。筒体回转时，其中的物料与研磨体在摩擦力作用下，贴在筒体壁上与筒体一起回转。当提升到一定高度后，由于重力作用，研磨体发生自由卸落或抛落现象，从而对筒内物料造成冲击、研磨和挤压，物料逐渐被粉碎。达到研磨要求后，将物料由筒内排出。

6、生物质原料混合设备的种类：回旋型混合机（水平圆筒形、V形、双锥形、立方体形）；固定型混合机（搅拌槽式、锥形、回转圆板式、流动式）

7、常见连续灭菌流程：

①连消塔-喷淋冷却流程：配好的培养基用泵打入连消塔与蒸汽直接混合，达到灭菌温度后进入维持罐，维持一定时间后经喷淋冷却器冷却至一定温度后进入发酵罐。主要设备：配料预热罐、连消塔、维持罐。P20图2-4

②喷射加热-真空冷却连续灭菌流程：培养基（培养液）用泵打入喷射加热器，以较高的速度至喷嘴喷出，借高速流体的抽吸作用与蒸汽混合后进入管道维持器（维持管），经一定时间后通过一膨胀阀进入真空急骤蒸发室，因真空作用使水分急骤蒸发而冷却至70-80℃左右，再进入发酵罐冷却至接种温度。主要设备：喷射加热器、维持管、膨胀阀、真空急骤蒸发室。P21图2-5

③板式换热器灭菌流程：采用了板式换热器作为培养液的加热和冷却器，培养液在设备中同时完成预热、灭菌及冷却过程。加热段使培养液的温度升高，经维持段保温一段时间，然后在板式换热器的水冷却段冷却，从而是培养液的预热、加热、灭菌及冷却过程可在同一设备内完成。P21图2-6

8、连续蒸煮糖化的工艺流程：P25图2-12

9、连续蒸煮糖化设备有罐式、管式和柱式三中形式。

10、糖蜜稀释器的主要结构形式：水平式、立式、错板式、胀缩式、变管径式、间歇式。

11、糖蜜原料的澄清方法：加酸通用处理法、加热加酸沉淀法、絮凝剂澄清处理法。

12、麦芽汁的制备流程？主要设备的结构及工作原理：

糊化锅、糖化锅、过滤槽、麦汁煮沸锅、糖化醪过滤槽

详见P37-41

13、固体培养基制备的主要设备有：粉碎设备、润水设备、混合设备、蒸煮灭菌设备、冷却设备等。（填空）

14一个良好的生物反应器应满足的要求：①结构严密，经得起蒸汽的反复灭菌，内壁光滑，耐腐蚀性好，以利于灭菌彻底和减小金属离子对生物反应的影响；②有良好的气、液、固接触和混合性能以及高效的热量、质量、动量传递性能；③在保持生物反应要求的前提下，降低能耗；④有良好的热量交换性能，以维持生物反应最适温度；⑤有可行的管道比例和仪表控制，适用于灭菌操作和自动化控制。

15、生物反应器的分类：

①按几何形状或结构特征来划分：釜式、管式、塔式、膜式；②按催化剂类型或培养对象分：酶促反应器、微生物培养发酵罐、植物细胞反应器、动物反应器；③按供氧分，有好氧和厌氧之别；④根据反应器所需的混合与能量

输入方式分：搅拌式、气升式发酵罐、喷射环流式发酵罐；⑤根据反应器的操作方式可分为：间歇式生物反应器、连续式生物反应器和半连续式生物反应器；⑥根据生物催化剂在反应器中的分布方式可分为：生物团块反应器和膜生物反应器；⑦根据反应物系在反应器内的流动和混合状态进行分类：全混流型生物反应器和活塞流型生物反应器。

16、机械搅拌通风发酵罐结构：P59图4-1

17、机械搅拌式生物反应器的搅拌器和挡板的主要作用；搅拌器作用，混合和传质；挡板的作用，防止液面中央形成漩涡流动，增强湍动和溶氧传质。

18、轴封的类型：填料函密封和机械密封（或称端面密封）；消泡装置的类型：罐内消泡装置、罐外消泡装置；通气装置类型:单孔管、多孔环形管。

19、带升式生物反应器的结构和特点：结构P67图4-8；特点：结构简单，冷却面积较小；不需要搅拌设备，节省动力约50%；装料系数达80%-90%；维修、操作及清洗简便，减少杂菌污染。

20、酒精发酵罐的结构，P109图4-50

（1）、罐体（2）、换热装置对于中小型发酵罐，多采用灌顶喷淋水于罐外壁面进行膜状冷却；对于大型发酵罐罐内装有装有冷却蛇管和罐外壁喷洒；联合冷却装置；为避免发酵车间的潮湿和积水，要求在罐体底部沿罐体四周装有积水槽。（3）、洗涤装置水力喷射洗涤装置，由水平喷水管和垂直喷射管组成，采用高压强的水力，并以较大速度喷射至罐壁各处。

21、啤酒发酵设备中前后发酵设备的目的有何不同？前后发酵设备的工作原理各是什么？

22、啤酒大容量发酵罐

①圆筒体锥底罐的主要结构和设备特点：罐的上部设有入孔、视镜、安全阀、压力表、二氧化碳排出口，如果采用二氧化碳为背压，为了避免用碱液清洗时形成负压，可以设置真空阀，锥体上部中央设不锈钢可旋转洗涤喷射器；特点：采用的管径小，生产费用低。

②大直径露天储酒罐的主要结构和设备特点：自动洗涤装置、浮球、冷却夹套、可移动滤酒管、入孔、Co2喷射环、酒液排出阀、酵母排出阀；特点：冷却系统的冷却面积小，安全基础较简单，表面积与容积之比较小，罐的造价较低。

③朝日罐的主要结构和设备特点：朝日罐为一罐底倾斜的平底柱形罐，两段冷却夹套可转动的不锈钢出酒管；特点：利用离心机回收酵母，利用薄板换热器控制发酵温度，利用循环泵把发酵液抽出又送回去。

23、固态发酵的特点：固态发酵又称固体发酵，是指微生物在湿的固体培养基上生长、繁殖、代谢的发酵过程。在固态发酵中，细菌或酵母菌附着于固体培养基颗粒的表面生长，而丝状菌可以穿透固体颗粒基质，进入颗粒深层生长。在固态培养中，微生是在接近自然条件的状况下生长的，有可能产生一些通常在液体培养中不产生的酶和其他代谢物；固态发酵常涉及气、固、液三相，使情况变得非常复杂，固态发酵的气体传递速率比液体发酵高得多；固态发酵是非均相反应，测定和控制都非常困难。

24、固态发酵的生物反应器可归类为六种形式：填充床生物反应器、流化床生物反应器、转鼓式生物反应器、浅盘式生物反应器、搅拌和压力脉冲固态发酵生物反应器。

25、浅盘式生物反应器的结构：P118图4-58；转鼓式生物反应器的结构：P122图4-62

26、什么是生物反应器的放大？生物反应器的放大是指将研究设备中的优化的培养结果转移到高一级设备中加以重演的技术，实际上也兼具有生物反应过程放大的含义。

27、常见的放大方法：经验放大法（几何相似放大、以单位体积液体中搅拌功率相同放大、以单位培养液体积的空气流量相同的原则进行放大、以空气线速度相同的原则进行放大、以k L a相同的原则进行放大、搅拌器叶尖速度相同的准则、混合时间相同的准则）和其他放大方法（因次分析法、时间常数法、数学模拟法）。

28、①高速珠磨机的结构和工作原理：结构，珠液分离器、搅拌电动机、搅拌桨、玻璃珠、冷却液进出口；原理，将进入珠磨机的细胞悬浮液与极细的玻璃珠一起搅拌，由于研磨作用，使细胞破碎，释放内含物。

②高压匀浆器的结构和工作原理：结构，正向排代泵、排出阀；原理，细胞浆液通过止逆阀进入泵内，利用高压使其在排出阀的小孔冲出，并且高速撞击环上。细胞在这一系列的高速运动中经历了剪切、碰撞以及高压的变化，从而造成细胞破裂。

29、常见的固液分离方法：分离筛、重力沉降、浮选分离、离心分离和过滤等。

30、生化物质也顾分离时应考虑的重要参数：分离粒子的大小和尺寸，介质的黏度，粒子和介质之间的密度差，固体颗粒的含量，粒子聚集或絮凝作用的影响，产品稳定性，助滤剂的选择，料液对设备的腐蚀性，操作规模及费用等。

31、根据过滤机理不同，过滤分为澄清过滤和滤饼过滤

澄清过滤：当悬浮液通过过滤介质时，固体颗粒被阻拦或吸附在滤层颗粒上，使滤液得以澄清。（即有过滤介质的