生物工程設(shè)備總結(jié)

1、.生物工程設(shè)備重點總結(jié)1、 生物反應(yīng)器（Bioreactor）為適應(yīng)生物反應(yīng)的特點而設(shè)計的反應(yīng)裝置2、 生物反應(yīng)器與化學(xué)反應(yīng)器在使用中的主要不同點是： 書本上答案： （1）生物（酶除外）反應(yīng)都以“自催化”方式進(jìn)行，即在目的產(chǎn)物生成的過程中生物自身生長繁育。 （2）生物反應(yīng)速率較慢，生物反應(yīng)器的體積反應(yīng)速率不高，與其他相當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模的加工過程相比，所需反應(yīng)器體積大。 PPT上答案：生物反應(yīng)中存在活細(xì)胞，在反應(yīng)中可將他們視為催化劑由于細(xì)胞是生長著的，它對營養(yǎng)有一定的要求，使參與反應(yīng)的成分很多生物反應(yīng)的途徑通常不是單一的，反應(yīng)過程往往也伴隨著生成代謝產(chǎn)物的反應(yīng)，它受許多環(huán)境因素的影響 3、 生物反應(yīng)器

2、的作用： 為生物體代謝提供一個優(yōu)化的物理及化學(xué)環(huán)境，是生物體能更好地生長，得到更多所需的生物量或代謝產(chǎn)物。4、 生物反應(yīng)器的目的可歸納為：生產(chǎn)細(xì)胞收集細(xì)胞的代謝產(chǎn)物直接用酶催化得到所要的產(chǎn)物5、生物反應(yīng)器的種類厭氣生物的反應(yīng)器通氣生物的反應(yīng)器光照生物的反應(yīng)器膜生物反應(yīng)器6、 生物反應(yīng)器設(shè)計的主要目的： （1）最大限度地降低成本 （2）用最少的投資最大限度地增加單位體積產(chǎn)率7、 生物反應(yīng)器的設(shè)計原理是基于： （1）強(qiáng)化傳質(zhì)、傳熱等操作 （2）將生物體活性控制在最佳狀態(tài) （3）降低總的操作費(fèi)用 （4）穩(wěn)定生物反應(yīng)器內(nèi)部狀態(tài)（原文是生物反應(yīng)器內(nèi)部狀態(tài)也是不可忽視的影響因素）8、厭氧生物反應(yīng)器中加入惰

3、性氣體的原因： （1）保持罐內(nèi)的正壓 （2） 防止染菌 （3）以及提高厭氧控制水平9、一個優(yōu)良的培養(yǎng)裝置應(yīng)具有： PPT （1）嚴(yán)密的結(jié)構(gòu) （2）良好的液體混合性能 （3）高的傳質(zhì)和傳熱速率 （4）靈敏的檢測和控制儀表 書本 （1）結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，經(jīng)得起蒸汽的反復(fù)滅菌，內(nèi)壁光滑，耐蝕性好，以利于滅菌徹底和減小金屬離子對生物反應(yīng)的影響 （2）有良好的氣液固接觸和混合性能以及高效的熱量、質(zhì)量、動量傳遞性能 （3）在保持生物反應(yīng)要求的前提下，降低能耗 （4）有良好的熱量交換性能，以維持生物反應(yīng)最適溫度 （5）有可行的管道比例和儀表控制，適用于滅菌操作和自動化控制10、剪切力是單位面積流體上的切向力，剪切力

4、的單位為N/m2或Pa。11、剪切作用的影響 （1）剪切力對微生物的影響細(xì)菌 通常認(rèn)為剪切力對細(xì)菌的影響較小，因為它的大小比發(fā)酵罐中常見的漩渦要小，而且有堅硬的細(xì)胞壁。酵母 酵母比細(xì)菌大，但仍比常見的湍流漩渦小。酵母的細(xì)胞壁也較厚，具有一定抵抗剪切力的能力，但其細(xì)胞壁上的芽痕和蒂痕對剪切力的抗性較弱。絲狀微生物（包括霉菌和放線菌）a、自由絲狀顆粒自由絲狀顆粒導(dǎo)致傳質(zhì)困難。為增強(qiáng)混合和傳質(zhì)，需要強(qiáng)烈的攪拌，但高速的攪拌產(chǎn)生的剪切力會打斷菌絲，造成機(jī)械損傷。b、球狀顆粒如果是球狀顆粒，則發(fā)酵液中黏度較低，混合和傳質(zhì)比較容易，但菌球中心的菌可能因為供氧困難而缺氧死亡。攪拌會對菌球產(chǎn)生兩種物理效果：一

5、種是攪拌消去菌球外圍的菌膜，減小粒徑，另一種是使菌球破碎。這些效果主要是由于湍流漩渦剪切造成的。c、自由菌絲體由于剪切力會使菌絲斷裂，所以需要控制攪拌強(qiáng)度。攪拌強(qiáng)度會對菌絲形態(tài)、生長和產(chǎn)物生成造成影響，還可能導(dǎo)致胞內(nèi)物質(zhì)的釋放。 （2）剪切力對動物細(xì)胞的影響 動物細(xì)胞無細(xì)胞壁且尺寸較大，故對剪切力非常敏感。 動物細(xì)胞可分為兩類： 貼壁依賴性剪切力對其的破壞機(jī)制是：由點到面的湍流漩渦作用及載體與載體間、載體與漿及反應(yīng)器壁的碰撞造成的非貼壁依賴性的剪切力對其的破壞機(jī)制是：主要是因為氣泡的破碎造成的 （3）剪切力對植物細(xì)胞的影響 植物細(xì)胞因有細(xì)胞壁，所以其對剪切力的抗性比動物細(xì)胞大，但因其細(xì)胞個體相

6、對較大，細(xì)胞壁較脆，柔韌性差，所以與微生物相比它對剪切力仍然很敏感，在高剪切力的作用下會受到損傷甚至死亡或解體。 植物細(xì)胞在培養(yǎng)的過程中一般會結(jié)團(tuán)，結(jié)團(tuán)會影響產(chǎn)物的釋放，細(xì)胞結(jié)團(tuán)的大小受到剪切力的影響。 剪切力的大小對細(xì)胞的生長也有影響，在同樣的剪切力下，細(xì)胞在高濃度狀態(tài)下具有較高的成活率，在細(xì)胞濃度較低時，如在反應(yīng)器操作的起始階段，剪切力應(yīng)控制在低水平，以有利于培養(yǎng)。 剪切對次級代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)也有影響，同時在高剪切應(yīng)力下，細(xì)胞延遲期縮短，指數(shù)生長時間段也縮短。 （4）剪切對酶反應(yīng)的影響 酶是一種活性蛋白，剪切力會在一定程度上破壞酶蛋白分子精巧的三維結(jié)構(gòu)，影響酶的活性。一般認(rèn)為酶活性隨剪切強(qiáng)度

7、的增加和時間的延長而減小。在同樣的攪拌時間下，酶活力的損失與葉輪尖速度呈線性關(guān)系。不同類型的葉輪對酶活性的影響有差異。12、發(fā)酵過程中，始終保持氧從氣相到液相的傳遞（連續(xù)）原因： （1）發(fā)酵過程為好氧 （2）氧在水溶液中的溶解度很低13、氧從氣相到微生物細(xì)胞內(nèi)部的傳遞可分為七個步驟： （1）從氣泡中的氣相擴(kuò)散通過氣膜到氣液界面 （2）通過氣液界面 （3）從氣液界面擴(kuò)散通過氣泡的液膜到液相主流 （4）液相溶解氧的傳遞 （5）從液相主流擴(kuò)散通過包圍細(xì)胞的液膜到達(dá)細(xì)胞表面 （6）氧通過細(xì)胞壁 （7）微生物細(xì)胞內(nèi)氧的傳遞14、氧傳遞的三種模型： （1）雙膜理論氣液兩相存在一個界面，界面兩側(cè)分別為呈層流

8、狀態(tài)的氣膜和液膜在氣膜界面上兩相濃度相互平衡，界面上不存在傳遞阻力氣液兩相的主流中不存在氧的濃度差氧在兩膜間的傳遞在定態(tài)下進(jìn)行，氧在氣膜和液膜間的傳遞速率是相等的 （2）滲透擴(kuò)散理論對雙膜理論進(jìn)行了修正，認(rèn)為層流或靜止液體中氣體的吸收是非定態(tài)過程。 （3）表面更新理論對滲透擴(kuò)散理論進(jìn)行修正，認(rèn)為液相各微元中氣液接觸時間也是不等的，而液面上的各微元被其他微元置換的概率是相等的。15、體積質(zhì)量傳質(zhì)系數(shù)kLa（1） 定義：在單位濃度差下，單位時間、單位界面面積所吸收的氣體。 kL：質(zhì)量傳遞系數(shù) a：氣液比表面積 它取決于系統(tǒng)的物理特性和流體力學(xué)，kLa越大，好氧生物反應(yīng)器的傳質(zhì)性能越好。（2） 影響

9、kLa的因素：操作條件：通氣量大，攪拌功率大，kLa大并非通氣量越大kLa就一定越大，通氣量的影響有一定的限度，如果超過這一限度，攪拌器就不能有效地將空氣泡分散到液體中，而在大量氣泡中空轉(zhuǎn)，發(fā)生“過載”現(xiàn)象。攪拌功率也不是越大越好，因為過于激烈的攪拌產(chǎn)生很大的剪切作用，可能對所培養(yǎng)的細(xì)胞造成傷害。攪拌器對物質(zhì)傳遞的作用：a、將通入培養(yǎng)液的空氣分散成細(xì)小的氣泡，防止小氣泡的聚集，從而增大氣液相的接觸面積b、攪拌作用是培養(yǎng)液產(chǎn)生渦流，延長氣泡在液體中的停留時間c、攪拌造成液體的團(tuán)湍動，減小氣泡外滯流液膜的厚度，從而減小傳遞過程的阻力d、攪拌作用使培養(yǎng)液中的成分均勻分布，使細(xì)胞均勻的懸浮在液體培養(yǎng)液

10、中，有利于營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和代謝物的分散液體性質(zhì)的影響 液體的性質(zhì)，如密度、粘度、表面張力、擴(kuò)散系數(shù)等的變化，都會讀kLa帶來影響。 液體的粘度增大時，由于滯留液膜厚度增加，傳質(zhì)阻力增加，kLa減小。表面活性劑 培養(yǎng)液中，消沫用的油脂等是具有親水端和疏水端的表面活性物質(zhì)，它們分布在氣液界面，增大傳遞阻力，使kLa下降。離子強(qiáng)度細(xì)胞16、kLa的測量（3種，但是PPT上亞硫酸鹽一種） （1）亞硫酸鹽法 冷態(tài)測定法 原理：利用亞硫酸鈉在銅離子或鈷離子的催化下與氧發(fā)生快速反應(yīng)進(jìn)行測定。 （2）動態(tài)法熱態(tài)測定 原理：氧的物料衡算 （3）定態(tài)法 原理：同上17、混合機(jī)理 （1）總體流動：將兩種不同的液體置

11、于攪拌釜中，啟動攪拌器，斧中形成一個循環(huán)流動。 （2）大尺度混合機(jī)理： 在總體流動的作用下，其中一種流體被分散成一定尺寸的液團(tuán)并由總體流動帶至容器各處，造成大尺度上的均勻混合。 （3）小尺度混合機(jī)理互溶液體的混合機(jī)理 總體流動中高速旋轉(zhuǎn)的漩渦與液體微團(tuán)之間會產(chǎn)生很大的相對運(yùn)動和剪切力，液團(tuán)在這種剪切力的作用下被破碎得更小。不互溶液體的混合機(jī)理 兩種不互溶液體攪拌時，其中必有一種液體被破碎成液滴，為分散相，另一種液體成為連續(xù)相。當(dāng)總體流動處于高度湍流狀態(tài)時，存在著方向迅速變換的湍流脈動，液滴不能跟隨這種脈動而產(chǎn)生相對速度很大的繞流運(yùn)動。產(chǎn)生的不均勻壓強(qiáng)分布和表面剪應(yīng)力將液滴壓扁并扯碎。18、（1

12、）宏觀流體： 即流體中分子聚集成團(tuán)塊流體，這些流體粒子之間不發(fā)生任何物質(zhì)交換，各個粒子都是孤立的、各不相干的，他們之間不產(chǎn)生混合。特征：完全離析（2） 微觀流體 即流體中的分子不與鄰近的分子附著而獨(dú)立運(yùn)動，此時物料粒子之間所發(fā)生的混合是在分子尺度上進(jìn)行的。特征：部分離析19、機(jī)械攪拌發(fā)酵罐是發(fā)酵工廠常用類型之一原因：歷史悠久，資料齊全，在比例放大方面積累了豐富的成功的經(jīng)驗，成功率高20、原理： 利用攪拌器的作用，使空氣和醪液充分混合，以提供微生物繁殖、發(fā)酵所需的氧氣。21、通氣攪拌罐的優(yōu)缺點： 優(yōu)點： （1）pH和溫度容易控制 （2）尺寸放大的方法大致已確定 （3）適用于連續(xù)攪拌反應(yīng)器系統(tǒng)CS

13、TR等。 缺點： （1）攪拌功率消耗大 （2）因罐內(nèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易清洗干凈，易被雜菌污染。此外，雖裝有無菌密封裝置，但在軸承處還會發(fā)生雜菌污染。 （3）培養(yǎng)絲狀菌時，常因攪拌槳葉的剪切力致使菌絲易被切斷，細(xì)胞易受損傷。22、發(fā)酵罐的基本條件： （1）發(fā)酵罐應(yīng)具有適宜的徑高比H/D為1.74 罐身越長，氧利用率較高 （2）發(fā)酵罐能承受一定的壓力 （3）能使氣液充分混合，保證必須的溶解氧 （4）應(yīng)具備足夠的冷卻面積 （5）應(yīng)盡量減少死傷 （6）攪拌器的軸封要嚴(yán)密，盡量減少泄漏23、攪拌器和擋板 攪拌器作用：混合和傳質(zhì) 擋板作用：防止液面中央形成漩渦流動24、發(fā)酵罐為什么要采用渦輪式攪拌器"

14、; 發(fā)酵罐中氣體的分散是屬小尺度的混合,在高速旋轉(zhuǎn)的旋渦與氣泡之間會產(chǎn)生很大的相對運(yùn)動和剪切力，氣泡正是在這種剪切力的作用下而被破碎得更加細(xì)小。但旋槳式攪拌器產(chǎn)生的總體流動只能將氣泡破碎成較大的氣泡但不能將氣泡破碎到很小尺寸。 在渦輪式攪拌器中，液體作切向和徑向運(yùn)動，出口液體的徑向分速度使液體流向壁面，然后分上下兩路回流入攪拌器。它的出口的絕對速度很大，槳葉外緣附近造成激烈的旋渦運(yùn)動和很大的剪切力，可將通入氣泡分散得更細(xì)，更利于提高溶氧傳質(zhì)系數(shù)。所以，在通氣發(fā)酵罐中都采用渦輪式攪拌器。26、在發(fā)酵罐中為什么要選用帶圓盤的渦輪式攪拌器帶圓盤和未帶圓盤的渦輪攪拌器在攪拌特性上差異甚微。但在通氣發(fā)酵

15、中，無菌空氣往往采用單口朝下通至攪拌器下方，大的氣泡因受到圓盤阻擋，避免了從軸部的葉片空隙逃逸，保證了氣泡更好的分散而被利用。26、如何選擇渦輪攪拌器的葉型 在相同轉(zhuǎn)速和槳葉直徑等情況下比較，箭葉圓盤式渦輪攪拌器所產(chǎn)生的剪切應(yīng)力小于彎葉、平葉，但混合效果大于后兩種型式，輸出功率也低于后兩種；平葉渦輪攪拌器所產(chǎn)生的剪切應(yīng)力大于箭葉和彎葉，但混合效果卻小于箭葉和彎葉，輸出功率為最大；彎葉渦輪攪拌器所產(chǎn)生剪切應(yīng)力、混合效果及輸出功率介乎兩者之間。27、為什么采用下伸攪拌軸比上懸軸為好. 下伸攪拌軸：重心低、噪音小、罐頂負(fù)荷小，軸的長度縮短，罐穩(wěn)定性好。但對軸封要求更嚴(yán)格，一般采用雙端面軸封，同時料液

16、中的固含物易掉入軸封引起磨損滲漏。27、擋板 （1）作用：防止液面中央產(chǎn)生漩渦，促使液體激烈翻動，提高溶解氧。改變液流的方向，由徑向流改為軸向流，促使液體激烈翻動，增加溶解氧。 （2）全擋板條件在一定轉(zhuǎn)速下，再在攪拌罐內(nèi)增加擋板或其他，攪拌功率仍保持不變而漩渦基本消失。能達(dá)到消除液面漩渦的最低條件即全擋板條件。 （3）擋板為什么不能緊貼焊在壁面. 擋板不能緊貼焊在壁面，否則會造成發(fā)酵培養(yǎng)基的殘渣堆積于擋板背側(cè)形成死角，應(yīng)留有空隙。28、軸封作用：使罐頂或罐底與軸之間的縫隙加以密封，防止泄漏和污染雜菌。（1） 填料函式軸封缺點：死角多，很難徹底滅菌，容易泄漏及染菌軸的磨損情況較嚴(yán)重填料壓緊的摩擦

17、功率消耗大壽命短，經(jīng)常維修，耗工時多（2） 端面式軸封優(yōu)點：清潔密封可靠，在一個較長使用期中，不會泄漏或很少泄漏無死角壽命長磨擦功率耗損小，一般為填料軸封的10-50軸或軸套不會磨損對軸的精度和光潔度沒有填料函軸封嚴(yán)格，對軸的震動敏感性?。?）對動靜環(huán)材料的要求： 具耐磨性，磨擦系數(shù)小，導(dǎo)熱性能好，結(jié)構(gòu)緊密，孔隙率小，且動環(huán)硬度比靜環(huán)大。動環(huán)用硬質(zhì)合金制成，一般為高硅鑄鐵、不銹鋼、青銅、金屬碳化鎢。靜環(huán)用軟質(zhì)耐磨性材料制成，不透性石墨，聚四氟乙烯。29、空氣分布器的安裝要注意些什么. 單孔管分布器：管口對正罐底，管口與罐底距離約為40-50mm。罐底要設(shè)有加強(qiáng)板，以防壓縮空氣長期吹射下穿孔。（

18、但要注意加強(qiáng)板底下藏料）多孔環(huán)形分布器：直徑一般為攪拌槳葉直徑的0.8倍，分布器中心應(yīng)正對攪拌軸中心，并應(yīng)水平設(shè)置?？諝鈬娍讘?yīng)在攪拌葉輪葉片內(nèi)邊之下，同時噴氣孔應(yīng)向下以盡可能減少培養(yǎng)液在環(huán)形分布管上滯留。環(huán)形管式噴孔直徑一般取25mm，噴孔總面積等于空氣分布管截面積。對機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐，分布管內(nèi)空氣流速為20m/s。30、消泡器的作用是將泡沫打破。最常用的形式有鋸齒式、梳狀式及孔板式。31、聯(lián)軸器大型發(fā)酵罐攪拌軸較長，為了加工和安裝的方便，常分為二至三段，用聯(lián)軸器使上下攪拌軸成牢固的剛性聯(lián)接。常用的聯(lián)軸器有鼓形及夾殼形兩種。33、 影響溶氧的因素（PPT上的沒法寫，這個我不知道怎么弄）（1）

19、 持氣率（Gas Holdup）是氣液傳質(zhì)的重要參數(shù)。（2） 通氣速率33、“溢流” （氣泛）（1）定義 ：當(dāng)通氣速率較高時，而攪拌葉輪直徑較小且轉(zhuǎn)速較低時，會出現(xiàn)攪拌器對流體流動和氣體分散均基本無影響的情況。（2）產(chǎn)生的原因：空氣氣泡包圍了攪拌槳葉，大量的大氣泡不能被攪拌葉粉碎并與發(fā)酵液混合，大氣泡迅速走短路，逸出發(fā)酵液。34、 在發(fā)酵上采用低攪拌功率消耗、高通氣量還是高攪拌功率消耗、低通氣量更為合理. 高攪拌功率消耗、低通氣量法是加強(qiáng)攪拌過程中的剪切應(yīng)力和翻動量，來提高氧的傳遞和料液混合。同時避免了高通氣量引起攪拌功率下降、泡沫大，裝料系數(shù)小，培養(yǎng)基蒸發(fā)量大等缺點。另外，每得到1m

20、9;空氣/min的電力消耗為5KW，所以采用高攪拌功率消耗、低通氣量法總功率并沒增加，反而略有下降。因而更合理。35、 發(fā)酵罐采用夾套傳熱時，應(yīng)如何接管. 冷卻水：下進(jìn)上出 蒸汽：上進(jìn)下出（接反，則造成冷凝水積留在夾套中，降低熱源溫度，而且蒸汽沖入冷凝水形成很大沖擊噪聲）36、 立式蛇管在使用上有什么優(yōu)點. 大于5m3發(fā)酵罐一般采用蛇管傳熱，它的形式有盤式和立式兩種。盤式蛇管的安裝和更換不便，要割開傳熱管才能從人孔中進(jìn)出，如整體安裝和更換，就要割開發(fā)酵罐發(fā)酵罐。而立式蛇管可以用灌頂?shù)娜丝卓趯⑵涞踹M(jìn)和吊出，便于維修和更換。并在發(fā)酵罐內(nèi)能起一定的擋板作用（但立式蛇管的管間空隙較大，難以完全消除液體

21、的圓周運(yùn)動和液面下凹現(xiàn)象）37、 為什么發(fā)酵罐中各組立式蛇管要采用罐外圍管并聯(lián)連接. 由于發(fā)酵罐的立式蛇管根據(jù)罐的體積大小，傳熱面積量，一般分設(shè)4-8組，為了便于操作，減少接管和閥門，采用各組立式蛇管的進(jìn)口與出口分別并聯(lián)接于罐外圍管。進(jìn)口管接于下圍管，出口接于上圍管。38、 立式蛇管在發(fā)酵罐內(nèi)如何安裝. 在安裝立式蛇管時，它的底部與發(fā)酵罐的下封頭線平，頂部必須浸沒于發(fā)酵液中，每組蛇管一般由4-5圈冷卻管組成，蛇管離罐璧約10mm，用夾板把各圈管子夾緊，固定放在罐璧的托架上。 為防止蛇管的腐蝕穿孔造成染菌（需經(jīng)常檢漏），并延長蛇管使用壽命，立式蛇管可采用不銹鋼管，管徑通常為Dg2580。氣升式發(fā)

22、酵罐1.氣升式發(fā)酵罐：利用空氣的噴射功能和流體重度差造成反應(yīng)液循環(huán)流動，來實現(xiàn)液體的攪拌、混合和傳遞氧。2.氣升式發(fā)酵罐工作原理：把無菌空氣通過噴嘴式噴孔射進(jìn)發(fā)酵罐中，通過氣液混和物的湍流作用而使空氣泡分割細(xì)碎，同時由于形成的氣液混和物密度降低故向上運(yùn)動，而氣含率小的發(fā)酵液則下沉，形成循環(huán)流動，實現(xiàn)混合與溶氧傳質(zhì)。3.氣升式發(fā)酵罐按其所采取的液體循環(huán)方式的不同，可劃分為：內(nèi)循環(huán)、外循環(huán)：內(nèi)循環(huán)氣升式發(fā)酵罐外循環(huán)氣升式發(fā)酵罐升管與降管均設(shè)置在同一發(fā)酵罐內(nèi)部上升管與下降管分立布置4.內(nèi)循環(huán)式生物反應(yīng)器內(nèi)部有四個組成部分：升液區(qū)在反應(yīng)器中央，導(dǎo)流管內(nèi)部降液區(qū)導(dǎo)流管與反應(yīng)器壁之間的環(huán)隙底部升液區(qū)與降液

23、區(qū)下部相連區(qū)頂部 升液區(qū)與降液區(qū)上部相連區(qū)5.氣升環(huán)式反應(yīng)器特點：反應(yīng)溶液分布均勻；較高的溶氧速率和溶氧效率；剪切力?。粋鳠崃己?，還可在外循環(huán)管路上加換熱器；結(jié)構(gòu)簡單，易于加工制造；操作和維修方便。6.反應(yīng)器高徑比H/D59，放大設(shè)計以溶氧為主。平均體積氣含率：7.氣含率：氣含率太低，氧傳遞不夠，反之，太高則反應(yīng)器的利用率太低。8.9.體積氧傳遞速率系數(shù)：KLa10.通常液體在循環(huán)管內(nèi)的流速可取1.2-1.4m/s;流速太大：溶氧劇烈，但操作成本增大；流速過?。喝苎跷⒃獰o法保證。11.空氣自通氣管(2)進(jìn)入發(fā)酵罐(1)底部后，經(jīng)導(dǎo)向筒導(dǎo)向，推動發(fā)酵液沿上升管上升，由于發(fā)酵罐上部升管的空間不足以

24、為完全氣液分離提供條件(停留時間短)，因此高流速的循環(huán)發(fā)酵液憑借自身的重度沿降管下降，當(dāng)?shù)竭_(dá)拉力筒(3)底部時，又受到來自罐底部壓縮空氣的推動，重新沿升管上升，開始下一個氣液混合循環(huán)過程。在循環(huán)過程中，氣液達(dá)到必要的混合、攪拌并取得充分溶氧。夾套冷卻器的作用是在不同發(fā)酵階段對發(fā)酵液的溫度實施合乎工藝要求的調(diào)節(jié)與控制，多孔板使布?xì)饩鶆蛞恢隆?2. 一般來說相同條件下，通氣功率越大，供氧速率越大，供氧功率因數(shù)越小。自吸式發(fā)酵罐1.自吸式發(fā)酵罐：不需空壓機(jī)提供加壓空氣，而靠特設(shè)的機(jī)械攪拌吸氣裝置或液體噴射吸氣裝置吸入無菌空氣并同時實現(xiàn)攪拌與溶氧傳質(zhì)的發(fā)酵罐。2.自吸式發(fā)酵罐的特點：不必配備空氣壓縮機(jī)

25、及其附屬設(shè)備，節(jié)約設(shè)備投資，減少廠房面積。溶氧速率高，溶氧效率高，能耗較低。用于酵母和醋酸發(fā)酵具生產(chǎn)效率高，經(jīng)濟(jì)效益高。但由于負(fù)壓吸入空氣，發(fā)酵系統(tǒng)不能保持正壓，用吸氣與鼓風(fēng)相結(jié)合，以維持無菌空氣的正壓。嫌氣發(fā)酵設(shè)備1. 酒精發(fā)酵設(shè)備：用于酵母將糖轉(zhuǎn)化為酒精，將其放出熱量排出，便于清洗。2. 清洗用CIP(Clean in place)內(nèi)部清潔系統(tǒng)采用電磁閥進(jìn)行自控可減少操作失誤，增加安全性。3. 在酒精發(fā)酸過程中，為了回收二氧化碳?xì)怏w及其所帶出的部分酒精，發(fā)酵罐宜采用密閉式。4. 酒精發(fā)酵設(shè)備：換熱裝置；中小型發(fā)酵罐多采用罐頂噴水淋于罐外壁面進(jìn)行膜狀冷卻大型發(fā)酵罐罐內(nèi)裝有冷卻蛇管，和罐外壁噴

26、灑聯(lián)合冷卻裝置5. 酒精發(fā)酵設(shè)備洗滌裝置：水力噴射洗滌裝置。6. 發(fā)酵罐罐數(shù)確定： n：24h內(nèi)進(jìn)行加料的發(fā)酵罐數(shù)目 t：一次發(fā)酵所需時間h7. 啤酒前、后酵設(shè)備及計算:注意CO2濃度過高；通風(fēng)口應(yīng)設(shè)在墻角。8. 新型啤酒發(fā)酵設(shè)備：圓筒體錐底發(fā)酵罐（錐形罐（C.C.T) ）9. 冷卻套分為24段：一般分為三段，冷媒用乙二醇或酒精、氨（蒸發(fā)溫度-3-4）：上段距發(fā)酵液面15cm向下排列中段在筒體的下部距支撐裙座15cm面上下段接近排酵母口，向上排列10. 隔熱層和防護(hù)層，絕熱層材料應(yīng)具有：導(dǎo)熱系數(shù)低，體積質(zhì)量低，吸水少，不易燃等特性。11. 錐底角60°130°?？紤]到發(fā)酵中

27、酵母自然沉降最有利取排出角為7375(一定體積沉降酵母在錐底中占有最小比表面積時摩擦力最小)貯酒罐因沉淀物很少因沉淀物很少，主要考慮材料利用率常取錐角為120150 12. 加速發(fā)酵：罐底CO2上升； P底部糖降快，酒精多，低； 下部溫差高于上部（差1-2）。T13. 支撐方式：（1）梁支座；（2）裙邊支座；（3）支承式支座。14. ClP清潔系統(tǒng)：預(yù)清潔30s，10次堿預(yù)洗；中間清潔；從汽動器的空氣流入罐頂；堿噴沖；清水沖洗；用酸性水沖洗循環(huán)。關(guān)鍵設(shè)備是噴嘴。15. 連續(xù)發(fā)酵罐數(shù)越多，發(fā)酵時間越短，可提高生產(chǎn)能力；但太多，則沒有了連續(xù)發(fā)酵的優(yōu)點。6部分：原料與處理、種子培養(yǎng)、空氣除菌、發(fā)酵、

28、提煉、成品檢驗固體物料的篩選、分級固體雜物分三類：纖維性較長的物質(zhì)、顆粒狀物質(zhì)、鐵磁性物質(zhì)。1、 大麥粗選機(jī)（振動篩）：泥塊、草桿、泥沙、雜草種子1. 一般結(jié)構(gòu)：進(jìn)料機(jī)構(gòu)、篩體、振動與傳動機(jī)構(gòu)、減振或限振機(jī)構(gòu)、篩體平衡機(jī)構(gòu)、篩體支承或懸吊裝置（支架）、風(fēng)選裝置或吸風(fēng)系統(tǒng)（吸風(fēng)除塵裝置）等。2. 初篩主要靠篩選和風(fēng)選。3. 主要工作部件篩體由：篩框、篩子、篩面清理裝置、吊桿、限振機(jī)構(gòu)等組成。4. 振動篩三層篩面（篩孔由大到?。阂?、接料/初清篩面；二、大雜/分級篩面；三、精選篩面。振動篩是一種平面曬：一種由金屬絲（或其他絲線）編織；另一種是沖孔的金屬板。開孔率大，篩選效率高，篩子強(qiáng)度小。Ps：圓

29、筒分級篩大麥精選后分級2、 磁力除鐵器：鐵磁性物質(zhì)1. 核心構(gòu)件是磁體，分永久性磁體（磁鋼：如 鍶鈣鐵氧體）和暫時性磁體（電磁鐵）。2. 磁選設(shè)備：永磁溜管、永磁滾筒。3、 精選機(jī)：傷麥、草子1. 分類：碟片式精選機(jī)、滾筒式精選機(jī)。比較見書。2. 工作原理：利用利用雜粒和大麥長度不同，重力穩(wěn)定性不同，帶有帶孔的工作面帶升高度不同而分離。4、 分級設(shè)備1. 分類：平板分級篩、圓筒分級篩2. 大麥分三級，三級是飼料。生物質(zhì)原料的粉碎1. 粉碎的工作原理：擠壓、沖擊、研磨、剪切、劈裂2. 干式粉碎：優(yōu)點易貯藏、效率高，粉粹后可不馬上處理；缺點車間布滿灰塵、衛(wèi)生差3. 濕式粉碎：優(yōu)點：無粉塵飛揚(yáng)，衛(wèi)生

30、好；缺點隨產(chǎn)隨用，不易貯藏，耗電較多。4. 粉碎度/比：物料粉碎前后平均粒徑之比。5. 每一次粉碎步驟叫一級。6. 選用粉碎機(jī)的基本要求：1顆粒均勻2已粉碎的物料應(yīng)及時排除3操作自動化4易磨損部件易更換5少粉塵少污染保證工人身心健康6有保險裝置7單位產(chǎn)品能耗小1、 錘式粉碎機(jī)（干）：中等硬度脆性物料1. 作用力：沖擊、研磨、擠壓2. 錘刀：可擺動，三種形狀，兩頭開孔，耐磨的高碳鋼和錳鋼材3. 優(yōu)點構(gòu)造簡單緊湊，物料適應(yīng)性強(qiáng)、粉碎度大、生產(chǎn)能力高、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠；缺點機(jī)械磨損大，振動噪聲大，含水量高的物料處理易堵塞。2、 輥式粉碎機(jī)（干）：粘性和濕物料塊，中碎和細(xì)碎1. 作用力：擠壓、剪切、研磨2.

31、壓縮彈簧：調(diào)節(jié)兩輥間隙，對超載荷起保險作用，減少輥表面磨損程度。3. 兩輥、多輥3、 濕式粉碎機(jī)1. 分壓力式和剪切式2. 主要結(jié)構(gòu)：輸料裝置、加料器、粉碎機(jī)和加熱器等4、 球磨機(jī)1. 作用力：沖擊、擠壓、研磨2. 組成：轉(zhuǎn)筒、研磨體（硬質(zhì)球：鋼球、鵝卵石，鋼柱，鋼棒）5、 切片機(jī)6、 超細(xì)粉碎機(jī)：理化性質(zhì)改變7、 納米粉碎機(jī)：特有性質(zhì)混合設(shè)備1. 三種混合：對流、剪切、擴(kuò)散2. 能否轉(zhuǎn)動分類混合設(shè)備：回旋型混合機(jī)、固定型混合機(jī)1、 回旋型混合機(jī) 水平（或 傾斜）圓筒形混合機(jī)、V形混合機(jī)、雙錐形混合機(jī)2、 固定型混合機(jī)攪拌槽式混合機(jī)、錐形混合機(jī)、回轉(zhuǎn)圓板式混合耳機(jī)、流動式混合機(jī)糖蜜原料的稀釋與

32、澄清一、糖蜜稀釋器糖蜜是制糖廠的一種副產(chǎn)物，有大量可發(fā)酵性糖，但不能直接被酵母利用，需進(jìn)行稀釋、酸化、滅菌和增加營養(yǎng)鹽等處理，用于這些操作稱為糖蜜稀釋器。1. 間歇稀釋器：內(nèi)有攪拌裝置或用通風(fēng)代替攪拌。2. 連續(xù)稀釋器：熱水混合因為糖蜜粘度高名稱糖蜜進(jìn)出特點水平式糖蜜稀釋器隔板上的孔上下交錯配置，改善糖液流動形式，使其混合良好。但占地面積大。立式糖蜜稀釋器下進(jìn)上出半圓形缺口隔板交替配置錯板式連續(xù)稀釋器上進(jìn)下出擋板傾斜安裝減小流動阻力，經(jīng)過擋板反復(fù)改變流向。脹縮式糖蜜連續(xù)稀釋器下進(jìn)上出流體流經(jīng)窄口流速快速變化使液體充分混合。變管徑式連續(xù)稀釋器2、 蜜糖酸化澄清設(shè)備1. 目的：使原料中灰渣等固形物

33、沉淀，同時進(jìn)行滅菌，以達(dá)到發(fā)酵的要求。2. 澄清方法：加酸通風(fēng)處理法、加熱加酸沉淀法和絮凝劑澄清處理法。液體培養(yǎng)基滅菌1、 濕熱滅菌（蒸汽加熱滅菌）1.滅菌以殺死芽胞為準(zhǔn)2.為什么多采用濕熱滅菌.l 阿倫尼烏斯方程： K為滅菌速率常數(shù)，對數(shù)式略l 由方程式可知，E越大，K隨著溫度T的變化更大。E是反映微生物受熱死亡或營養(yǎng)物質(zhì)受熱分解對溫度敏感性的度量。已知一般微生物在受熱死亡時的活化能，一般要比營養(yǎng)成分分解的活化能大得多。因此，當(dāng)溫度升高時，雖然營養(yǎng)物質(zhì)的受熱破壞也要增大，但是微生物死亡速率的增加，要比營養(yǎng)成分破壞速率增加大得多。故用高溫瞬時滅菌（如HTST滅菌法）2、 連續(xù)滅菌（連消)連續(xù)滅

34、菌：就是講配好的培養(yǎng)基在向發(fā)酵罐等培養(yǎng)裝置輸送的同時加熱、保溫和冷卻而進(jìn)行滅菌。1. 該法優(yōu)點：l 采用高溫短時滅菌，培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分破壞較少；l 蒸汽負(fù)荷均衡，操作方便，產(chǎn)品質(zhì)量較易控制；l 設(shè)備利用率高，產(chǎn)量高；l 降低了勞動強(qiáng)度，適用于自動控制。2. 連消塔加熱的連續(xù)滅菌流程（連消塔-噴淋冷卻流程）l 圖 培養(yǎng)液連續(xù)滅菌流程l 主要：連消塔、維持罐3. 噴射加熱的連續(xù)滅菌流程（噴射加熱-真空冷卻流程）l 結(jié)構(gòu)：噴射加熱器、維持段和真空冷卻器l 可保證先進(jìn)先出、避免過熱或滅菌不適。4. 薄板（板式）換熱器連續(xù)滅菌流程l 滅菌比前兩者時間稍長l 節(jié)約了加熱蒸汽及冷卻水消耗3、 間歇滅菌（實消

35、）間歇滅菌：就是將配置好的培養(yǎng)基放在發(fā)酵罐或其他裝置中，通入蒸汽將培養(yǎng)基和所用設(shè)備一起進(jìn)行加熱滅菌的過程。4、 空罐滅菌（空消）糖化糊化1.糊化鍋的作用：用于煮沸大米粉和部分麥芽粉醪液，使淀粉糊化和液化。2.糖化鍋的用途：使麥芽粉與水混合，并保持一定溫度進(jìn)行蛋白質(zhì)分解和淀粉糖化。3.過濾糟：用于過濾糖化后的麥醪，使麥汁與麥糟分開而得到清亮的麥芽汁。4.麥汁煮沸鍋有何用途.用于麥汁的煮沸和濃縮，蒸發(fā)掉多余的水分，使麥汁達(dá)到一定的濃度，并加入酒花，使酒花中所含的苦味及芳香物質(zhì)進(jìn)入麥汁中，浸出酒花中的有效成分。5.我國酒精廠多采用連續(xù)式蒸煮流程，主要有罐式、管式和柱式。罐式連續(xù)蒸煮的優(yōu)點：蒸煮溫度可

36、高可低，節(jié)省能耗，設(shè)備簡單，操作容易，制造方便。6.粉漿的初溫一般為70左右，加熱蒸汽的壓力為0.5Mpa.糖化：將可溶性淀粉、糊精轉(zhuǎn)化為糖的過程。糊化：借助于蒸煮時的高溫高壓作用，破壞原料中淀粉顆粒外殼，使其內(nèi)容物流出來變成可溶性淀粉，以便糖化劑使用，使淀粉變成可發(fā)酵性糖。糖蜜稀釋器：糖蜜濃度很高，酵母不能直接利用，所以在利用糖蜜做酒精前需要進(jìn)行稀釋，酸化滅菌和增加營養(yǎng)鹽的處理過程所用的操作設(shè)備。7.麥糟層為什么不宜太厚或太薄.一般如何取值.太厚會延長過濾時間，太薄則麥汁濾出太快，麥汁澄清度降低，麥糟容易冷卻，使過濾效能降低。根據(jù)實踐，一般麥糟層厚度取0.3-0.4m較為適宜。8.淀粉質(zhì)原料為何要進(jìn)行蒸煮.1） 使原料吸水后，借助于蒸煮時的高溫高壓作用，將原料的淀粉細(xì)胞膜和植物組織破裂，使其