生物工程设备习题

1.一些设备的结构我听不明白也没想通，怎么办？

答：学生没有看过这些设备，也没有操作过，理解上需要一个过程。有些设备，老师也没见过。老师在课堂上展示了图片，也作了讲解，有时会展示一些模型和实物，以帮助学生学习。希望在实习中增加一些看到设备的机会，社会上也有不少设备厂商举办的展览会，同学也可以利用这个机会。

2.GMP到底是什么？

答：GMP 是Good Manufacturing Practice的简称，是政府为保证药品生产质量而颁发的药品生产管理规范。我国的GMP 起步较晚，2004年6月30日全国获证企业3731家，占企业总数74％；2007年已超过4500家，占企业总数90％以上，并继续呈上升趋势。至2006年底，全国已收回证书88家，飞行检查90％企业不合格。违反GMP恶性事件有 2006年4月的“齐二药假药案”，11名患者中毒致死；2006年6月安徽华源“欣氟”事件，370万瓶流向26省市，2名患者致死；2007年7月，上海华联药厂在生产过程中将硫酸长春新碱尾液混于注射用甲氨蝶呤及盐酸阿糖胞苷等批号药品中，导致多个批次的药品被污染，致患者瘫痪。我国GMP实施任重而道远。

3.生物工程设备课和发酵工程课、生物物质分离工程课有什么联系？

答：设备课和工艺课（发酵工程、生物物质分离工程）是彼此依存的关系。工艺选择的时候当然要考虑设备因素，比如确定发酵工艺条件时一定要考虑设备是否能实现。同时设备技术的革新也会使工艺路线发生改变，比如膜分离设备使分离纯化工艺得到简化。所以学生在学习的时候，既要掌握工艺课的知识，又要掌握设备课的技能，全面掌握并融会贯通。

4.生物反应工程原理和生物工程设备课都讲生物反应器，有什么分别？

答：生物反应工程原理课时本课程的先导课程，主要讲述生物化学反应的基本原理。而生物工程设备课主要讲述设备的设计和应用。前者以操作方式为主线，明确生物反应器的操作与设计原理和方法，后者以设计为主线，突出生物反应器的型式和结构尺寸。

5.介绍离心机的时候讲了很多优缺点，有什么用？

答：离心机是重要的分离设备，用于液液、液固分离。离心机中有管式离心机、螺旋斜料离心机、碟片式离心机、三足式离心机、台式离心机、落地式离心机等。各种离心机各有特点，适用于不同的物料和场合。比较其优缺点，目的是为了选用。选用的原则是根据物料的特性如含固量、黏度、分离要求、热敏性等，从分利用设备的优点，同时容忍设备的缺点。

6.抗生素生产和基因工程产品生产设备有什么区别？

答：抗生素生产主要以放线菌发酵为代表，基因工程表达体系以大肠杆菌（细菌）、酵母菌、动物细胞为代表。其生物化学反应的原理是一致的，操作上后者更容易，产品的成本和价格也高于前者。前者的生产设备规模比后者大，而精度要求上后者要高许多。抗生素与蛋白质药物（基因工程典型产品）的分离设备也有较大差别，这是由于这两种产品的性质所决定了的。生产规模也决定了生产设备的差别，如真空冷冻干燥普遍用于蛋白质药物的干燥，而抗生素很少用到。蒸发浓缩设备也不能用于蛋白质药物的生产。

7. 为什么工业发酵培养基灭菌采用湿热灭菌法？

答：湿热灭菌是利用高温饱和蒸汽将物料的温度升高使微生物体内的蛋白质变性进行灭菌的一种方法。工业发酵培养基灭菌的特点是数量多；含有很多固体物质；灭菌后要有利生产菌的生长；方便易行及价格便宜。由于蒸汽冷凝时会放出大量潜热，并具有很强的穿透力，灭菌效果好；蒸汽来源及控制操作条件方便，适用于工业发酵培养基的灭菌。

8. 从工程上分析影响培养基湿热灭菌的因素有哪些？

答：培养基成分、起泡程度、培养基颗粒大小、罐内空气排除、搅拌混合均匀等。

9. 实罐消毒灭菌过程中的温度与压力不对应，产生的原因是什么？

答：在实罐消毒过程中，热传递的对流进行的不迅速，不充分，即升温的时间很短，物料没有达到均匀的灭菌温度；罐内及物料内的低温气体又没有充分排出，并且还在继续产生。

10. 实罐消毒灭菌操作过程的要点？

答：（1）发酵罐及附属阀门无泄漏，无死角，无堵塞；

（2）灭菌时罐内蛇管和夹层冷却部位的冷水彻底排除干净；

（3）液面以下与培养基接触的管道都要进蒸汽；

（4）液面以上不与培养基接触的管道都要排汽。

11. 在连续灭菌系统流程设计中，加热塔的蒸汽进口压力，料泵的输送压力为何不能相差太大？

答：保证加热塔处于稳定工作状态，确保连续灭菌可靠性

12. 连续消毒灭菌操作的关键是什么？

答：（1）连消设备无泄漏，无堵塞，无死角，保证在管路消毒过程中总管，支管灭菌彻底；

（2）打料过程中严格控制打料流速及打料温度，严格控制开冷却水时间；

（3）打料结束后避免物料长时间在管路中滞留，要及时压出或及时接种。

13. 连续消毒灭菌特点是什么？

答：连续性强，快速灭菌消毒，培养基营养成分破坏少，适用于大容积发酵罐物料的连续灭菌消毒。但由于附加设备多，操作环节多，因此染菌机会增加，染菌涉及面广。

14. 连消塔的工作原理是什么？如何保证连消过程中温度平稳？流速均匀？

答：连消塔只起到给物料加热升温的作用；总蒸汽压力要稳定在0.4Mpa，并减少波动；打料泵无泄漏，泵的出口压力应稳定在0.5-0.6Mpa；打料泵前的筛板过滤器无堵塞；连消塔，维持罐应定期清理焦化物，防止堵塞。

15. 维持罐的工作原理是什么？

答：由连消塔打入维持罐的高温物料，在维持罐内自下而上的层流，排出后进入冷却器。这个层流的过程就是物料保温灭菌的维持过程。

16. 如何操作避免维持罐存在的死角？

答：由于物料流速和设备容积决定了维持时间，所以维持罐在打料过程中要严格控制打料速度，以防止维持时间短而染菌。另外，在消毒塔打料的开始，维持罐内是空罐，所以要严格控制开泵后五分钟内的打料速度，避免低温物料进入维持罐而造成染菌。

17. 影响配后培养基质量的操作因素有那些？

答：（1）原材料质量不合格；（2）称料重量不准确；（3）加水量不准确。（4）配料时没有按照工艺顺序投料，造成物料自身化学反应；（5）配料时没有充分搅均匀；（6）配后取样放置时间过长。

18. 发酵用的无菌空气的质量指标是什么？

答：温度、压力、流量、空气相对湿度、空气无菌度

19. 发酵车间的无菌空气为什么要经过三级除滤？

答：空气除菌过滤器为高效膜过滤器，通常采用三级过滤，即总过滤、预过滤、精过滤，其目的就是保护高效膜过滤滤芯，延长各级滤芯的使用寿命。

20. 空气除菌采用热灭菌是否可行？对设备有何要求？

答：可行；要求设备耐更高的温度、压力，冷却量增加

21. 在空气净化系统流程设计时，应如何考虑节省能量？

答：根据不同地区的气候特点设计不同的流程（举例省）；沿程冷却；冷热空气热交换。

22. 发酵用的无菌空气的制备对空气的相对湿度有一定的要求，相对湿度是否是越低越好？为什么？

答：不是；相对湿度控制在≤60%是保证空气过滤器的过滤效率及过滤器的使用寿命，相对湿度过低空气预处理能耗大，并且在发酵培养过程中蒸发带出的水分也越多。

23. 压缩空气分水设备选用的依据？

答：根据所制备无菌空气的质量要求、产品的要求、投资、生产规模及应用场合

24. 高效空气膜过滤器消毒灭菌时应注意什么？怎样操作？

答：空气膜过滤器滤芯材质为聚四氟乙烯膜，它的耐热能力差，在消毒灭菌时应注意以下操作：（1）进蒸汽前，需排放蒸汽管道内的凝水；（2）灭菌用工业蒸汽要经过蒸汽过滤器过滤后才能通入；（3）进蒸汽要缓慢，切忌迅速升压；（4）消毒时控制灭菌蒸汽压力（灭菌温度）、灭菌时间。灭菌温度、灭菌时间与过滤介质及过滤器结构材质有关；（5）灭菌结束时，要缓慢通入空气，防止膜变形。

25. 通用式机械搅拌发酵罐采用变速搅拌有何优点？

答：变速搅拌更能适应发酵过程中不同生长期对搅拌转速的不同要求，这样不仅可节约搅拌所消耗的电能，并使一个发