生物工程設(shè)備考試題目

1、湖北工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院11生技2班（427寢室）生物工程設(shè)備作業(yè)（1-4章）緒論1 為提高生產(chǎn)效應(yīng)或降低生產(chǎn)成本，生物工程設(shè)備發(fā)展的趨勢是什么？ （1）、設(shè)備材料越用越好：地缸、木桶水泥池碳鋼、低合金鋼優(yōu)質(zhì)合金鋼。（2）、發(fā)酵設(shè)備容積逐漸增大：由傳統(tǒng)的木桶200-400L逐漸發(fā)展到現(xiàn)在:啤酒320m3、谷氨酸 700m3、單細(xì)胞蛋白1500m3、噴霧干燥塔由蒸發(fā)能力50kg/h發(fā)展到5000kg/h。（3）、自動(dòng)化程度越來越高：由手動(dòng)及人工看罐，發(fā)展到溫度、攪拌、風(fēng)量、風(fēng)壓、PH、溶氧、消泡、補(bǔ)料全部可以進(jìn)行自控，應(yīng)用微機(jī)管理。（4）、設(shè)備趨于標(biāo)準(zhǔn)化： 由自行設(shè)計(jì)、加工發(fā)展到廠家可提供標(biāo)準(zhǔn)圖

2、紙及可訂購加工。（5）、工藝流程更簡單化：設(shè)備的整合使得單元操作合并，縮短了工藝流程；先進(jìn)設(shè)備的應(yīng)用，完全改變了原有復(fù)雜的工藝流程。（6）、由分批生產(chǎn)向連續(xù)化生產(chǎn)過渡：連續(xù)化生產(chǎn)同分批生產(chǎn)相比較，具有優(yōu)點(diǎn)：操作簡單、生產(chǎn)能力大、設(shè)備利用率高（滅菌）、生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。目前，液化、糖化、連消、發(fā)酵、濃縮、干燥、結(jié)晶等單元操作都可進(jìn)行連續(xù)操作。2 為適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)的要求，生物工程設(shè)備技術(shù)改進(jìn)的方向是什么？3 生物工業(yè)化的生產(chǎn)，對生物工程設(shè)備的要求是什么？ 掌握生物工程生產(chǎn)設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理。主要設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算及選型。掌握生物反應(yīng)器發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)。了解國內(nèi)外生物工程與設(shè)備的新技術(shù)、新設(shè)備

3、及發(fā)展動(dòng)向。初步具有獨(dú)立分析和解決試驗(yàn)研究及工業(yè)生產(chǎn)上的工程設(shè)備問題的能力。物料輸送1 在進(jìn)行輸送物料設(shè)備的選型時(shí)，一般考慮的主要因素是什么？2 斗式提升機(jī)的料斗類型和各自輸送的對象是什么？ 深斗：深度大、裝料多，較難卸料，適用于干燥、易撒落的顆粒物料。淺斗：深度小，斗口寬，易卸料，可用于較濕和較黏物料的輸送。尖角形斗：側(cè)壁延伸至板外成擋板，安裝無間隙，側(cè)壁相連成導(dǎo)槽，不易側(cè)滾。3 斗式提升機(jī)的喂料和卸料方式有哪些，分別適用那種類型的物料？喂料掏取式：干燥松散的小顆粒、粉狀物料，帶速較高 喂入式：潮濕易結(jié)團(tuán)或大顆粒物料，帶速較低卸料離心式：適用干燥松散且磨損小的物料重力式：適用黏度較大或較重不

4、易甩出的物料4 帶式輸送機(jī)的基本機(jī)構(gòu)和輸送的對象是什么？ 組成：輸送帶、托輥、鼓輪、傳動(dòng)裝置、張緊裝置、加料裝置、卸料裝置水平或傾斜輸送粉狀、顆粒狀、塊狀、整件物料5 螺旋輸送機(jī)輸送的特點(diǎn)？ 優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡單，密封好，便于在若干位置進(jìn)行中間裝載或卸載。同時(shí)進(jìn)行物料輸送和混合缺點(diǎn)：動(dòng)力消耗較大，物料易受損傷，螺旋葉及料槽也易磨損，輸送距離短。6 風(fēng)力輸送的方式有哪些？ 各自的輸送特點(diǎn)是什么？1. 吸引式輸送 特點(diǎn)：多點(diǎn)吸料送到一點(diǎn)、負(fù)壓狀態(tài)，物料不會泄漏、風(fēng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)不會污染物料、加料裝置簡單、物料造成風(fēng)機(jī)磨損，輸送動(dòng)力有限，輸送距離短，輸送量小2. 壓力輸送 特點(diǎn)：一點(diǎn)加料送到多點(diǎn)、輸送動(dòng)力大，

5、輸送距離長，輸送量大、風(fēng)機(jī)工作環(huán)境較好、需要特殊加料裝置；正壓輸送，粉料易泄漏；風(fēng)機(jī)污染物料3. 混合式氣流 特點(diǎn)：多點(diǎn)到多點(diǎn)送料、提高了風(fēng)機(jī)的工作效率、結(jié)構(gòu)復(fù)雜7 風(fēng)力輸送的加料裝置有哪些，各自的特點(diǎn)是什么？A.單管吸嘴：結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用較多B帶二次進(jìn)風(fēng)口的單管吸嘴：補(bǔ)充進(jìn)氣量C喇叭型雙筒吸嘴：吸料口做成喇叭形，外筒和內(nèi)筒的環(huán)隙是進(jìn)氣通道D固定型吸嘴：用于水平輸送系統(tǒng)、物料通過料斗進(jìn)入輸料管中，由滑板調(diào)節(jié)進(jìn)料量、空氣進(jìn)口應(yīng)裝有鐵絲網(wǎng)，防止異物吸入8 旋風(fēng)式分離器的結(jié)構(gòu)，工作原理？ 旋風(fēng)式分離器對微粒的分離取決于那些因素？ 原理：利用離心力來分離物料 受物料種類，物料顆粒大小，氣流速度，氣密性及

6、分離器結(jié)構(gòu)等諸多因素的影響9 能輸送液體的泵有那些類型？能輸送氣體的泵有那些類型？ 能輸送含有顆粒物料的液體的泵有那些？離 心 泵、往復(fù)泵、旋轉(zhuǎn)泵；旋片式真空泵、旋轉(zhuǎn)真空泵、水循環(huán)真空泵；螺桿泵10 往復(fù)泵和螺旋泵的工作特點(diǎn)是什么？ 當(dāng)活塞向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，工作室的容積增大，形成負(fù)壓，將液體經(jīng)吸入閥吸入工作室；當(dāng)活塞向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，工作室的容積縮小，形成高壓，將液體經(jīng)排出閥排出工作室能均勻連續(xù)地輸送物料，流量和壓力脈動(dòng)??；運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無振動(dòng)和噪聲；能自吸，改變轉(zhuǎn)速可改變流量；排出壓力與螺桿長度有關(guān)（螺桿越長，螺距越多，壓頭升高就越大）。螺桿的螺旋面加工要求高。適用含固體顆粒和高粘度料液物料預(yù)處理1 對于谷

7、物類物料，在生物工業(yè)化生產(chǎn)中一般要經(jīng)過那些預(yù)處理工藝？粗選機(jī)（除石、草、土塊、小草籽、沙石和灰塵等）磁鐵分離器（除磁性金屬、鐵釘、鐵屑、鐵絲等）精選機(jī) （除圓形雜粒、半粒及分級等）分級篩（平板分級篩、圓筒分級篩）2 能去除谷物類原料中較大雜質(zhì)的設(shè)備有那些？大麥粗選機(jī)、旋轉(zhuǎn)式磁分離器3 干法粉碎和濕法粉碎的特點(diǎn)是什么？ u 濕式粉碎是將水和原料一起加入粉碎機(jī)中，從粉碎機(jī)出來時(shí)即成粉漿。這種方法無原粉粉末飛揚(yáng)，車間衛(wèi)生好。但是粉漿必須隨產(chǎn)隨用，不宜儲藏，且耗電量較多。u 干式粉碎是將干物料送入粉碎機(jī)中粉碎，有一定的粉塵涌出來，如果不采取必要的除塵措施，車間內(nèi)會充滿灰塵。4 干法粉碎設(shè)備有那些？各自

8、主要的粉碎原理是什么？ 錘式粉碎機(jī)，工作原理：物料從上方加入，在懸空狀態(tài)下被高速旋轉(zhuǎn)的錘刀產(chǎn)生的沖擊力所破碎；物料被拋至沖擊板上，再次被擊碎；物料在粉碎機(jī)內(nèi)還受到擠壓和研磨的作用輥式粉碎機(jī)，工作原理：主要工作機(jī)構(gòu)為兩個(gè)相對旋轉(zhuǎn)的圓柱形輥筒；物料通過輥筒對其的摩擦作用而被拖入兩輥的間隙中被擠壓粉碎圓盤鋼磨,原理：1.單轉(zhuǎn)盤構(gòu)造： 兩個(gè)帶溝槽的圓盤，一個(gè)固定，一個(gè) 轉(zhuǎn)動(dòng)；進(jìn)料口在圓盤中心；圓盤縫隙可調(diào)。物料進(jìn)入后受離心力作用，在縫隙間向外甩出，并受到圓盤溝槽的研磨和剪切作用而被粉碎。2.雙轉(zhuǎn)盤圓盤鋼磨：兩盤都旋轉(zhuǎn)，方向相反 ，剪切作用大，效率更高。鋼片式磨粉機(jī)，原理：當(dāng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)粉碎齒輪、風(fēng)

9、扇葉片、動(dòng)磨盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)，物料由進(jìn)料口不斷被吸入，并被粉碎齒輪和齒套初步粉碎。經(jīng)過初粉碎的物料被吸入動(dòng)、靜磨盤的間隙中，受離心力的作用，通過此間隙向外運(yùn)動(dòng)，都到高速旋轉(zhuǎn)的磨盤所產(chǎn)生的剪切力的作用，被研磨成一定細(xì)度的粉粒5 濕法粉碎設(shè)備有那些？各自的粉碎原理是什么？ 砂輪磨，操作時(shí)先加水再開機(jī)。砂輪磨片采用上靜下動(dòng)式結(jié)構(gòu)，借固定的碟形上磨片和旋轉(zhuǎn)的平行下磨片對物料進(jìn)行粉碎。高壓均質(zhì)機(jī)，通過機(jī)械作用或流體力學(xué)效應(yīng)造成高壓、擠壓沖擊、失壓等，使物料在高壓下擠研，強(qiáng)沖擊下發(fā)生剪切，失壓下膨脹，在這三重作用下達(dá)到細(xì)化和混合均質(zhì)的目的。膠體磨，利用高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子與定子之間的可調(diào)節(jié)的狹縫，使物料受到強(qiáng)大的剪切

10、摩擦及高頻振動(dòng)等作用，有效地 粉碎、乳化、均質(zhì)，從而獲得滿意的精細(xì)加工。6 糊化鍋的結(jié)構(gòu)及各個(gè)主要部件的作用？看PPT圖構(gòu)造：鍋身為圓柱形；鍋底為弧形或球形，蒸汽夾套（同時(shí)4個(gè)進(jìn)口）、保溫層；弧形頂蓋；環(huán)形洗水管，升氣筒（1/301/50截面積/液面積），環(huán)形污水槽、筒形風(fēng)帽；旋漿式攪拌器（電機(jī)在下部）；人孔（觀察孔），下粉筒（粉、水等混合和同時(shí)加）7 過濾槽的結(jié)構(gòu)及各個(gè)主要部件的作用？看PPT圖1醪液進(jìn)口 2麥糟暫存箱 3耕糟機(jī) 4清洗環(huán)管 5照明 6人孔 7排氣管 8調(diào)節(jié)閥 9視鏡 10假底清洗管 11過濾泵 12耕糟機(jī)的升降和驅(qū)動(dòng)裝置8 啤酒生產(chǎn)中煮沸鍋的作用，結(jié)構(gòu)及各個(gè)部件的作用？看P

11、PT圖作用：蒸發(fā)多余水分、煮啤酒花、凝固蛋白質(zhì)、滅菌結(jié)構(gòu)：與糊化鍋相同，但需容納包括濾清汁在內(nèi)的全部麥汁，體積較大。具外加熱器的麥汁煮沸鍋內(nèi)有列管加熱的麥汁煮沸鍋9 糖蜜稀釋器的結(jié)構(gòu)是什么？看PPT圖水平式糖蜜稀釋器，結(jié)構(gòu)：圓柱型水平管，出口端向下傾斜安裝；中部有兩根橫桿。若干隔板和篩板，形成若干空段，孔徑保證糖液處在湍流；隔板上的孔上下交錯(cuò)地配置，使交錯(cuò)流動(dòng)無須攪拌；若干空段根據(jù)工藝需要加入水及其它物質(zhì)。立式糖蜜稀釋器，結(jié)構(gòu)：下部有兩個(gè)連接管，一個(gè)進(jìn)糖蜜，另一個(gè)進(jìn)熱水，流過最下邊的一個(gè)中心有圓形孔的隔板后，糖液又與冷水混合。里面有7-8塊具有半圓形缺口的隔板交錯(cuò)配置，這樣液體呈湍流運(yùn)動(dòng)，使糖

12、蜜和水更好地混合?？諝鈨艋?、生物發(fā)酵工廠需要的無菌空氣用什么方法來制備？輻射殺菌、熱殺菌、靜電除菌、過濾除菌、化學(xué)藥品。其中輻射殺菌、化學(xué)藥品殺菌、熱殺菌等都是將有機(jī)體蛋白質(zhì)變性而破壞其活力，從而殺滅空氣中的微生物；而介質(zhì)過濾和靜電吸附則是利用分離方法將微生物粒子除去。2、空氣除菌中要除去水霧和油霧的原因是什么?保持過濾器有比較高的過濾效率，維持一定的氣流速度和不受油水的干擾，滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要。否則：（1）導(dǎo)致傳熱系數(shù)降低，給空氣冷卻帶來困難。（2）如果油霧的冷卻分離不干凈，帶入過濾器會堵塞過濾介質(zhì)的纖維空隙，增大空氣壓力損失。（3）黏附在纖維表面，可能成為微生物微粒穿透濾層的途徑，降

13、低過濾效率，嚴(yán)重時(shí)還會浸潤介質(zhì)而破壞過濾效果。3、分析過濾除菌過程中可能存在的過濾機(jī)理，并簡述其各作用機(jī)制。過濾介質(zhì)的孔隙（2050m），要除去微生物顆粒（0.52m），利用慣性碰撞、攔截、布朗運(yùn)動(dòng)、重力沉降和靜電吸引等作用除菌。（1）慣性沖擊滯留作用機(jī)理，原理：當(dāng)微生物等顆粒隨空氣流動(dòng)進(jìn)入過濾介質(zhì)，氣流碰到濾層纖維時(shí)，空氣就改變運(yùn)動(dòng)方向繞過纖維繼續(xù)前進(jìn)。微生物等顆粒由于具有一定的質(zhì)量，在以一定速度運(yùn)動(dòng)時(shí)而有慣性，在慣性力作用下穿過氣流層碰到纖維，由于摩擦、粘附作用，被滯留在纖維表面上。（2）攔截滯留作用機(jī)理，當(dāng)氣流速度低于臨界速度時(shí)，顆粒不會因慣性碰撞而被滯留。在氣流繞過纖維時(shí)，顆粒隨之改變

14、方向，氣流在纖維周邊形成一層邊界滯留區(qū)，在滯留區(qū)內(nèi)氣流速度更慢，顆粒緩慢接近纖維，并與之接觸，由于摩擦、粘著作用而被滯留。（3）布朗擴(kuò)散作用機(jī)理，很小的顆粒在流動(dòng)速度很低的氣流中能產(chǎn)生一種不規(guī)則直線運(yùn)動(dòng)，稱為布朗運(yùn)動(dòng)。因布朗運(yùn)動(dòng)性碰撞介質(zhì)纖維而被滯留，這種作用稱為布朗擴(kuò)散作用。布朗擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)使較小微粒凝聚為較大微粒， 隨即可能產(chǎn)生重力沉降或被過濾介質(zhì)截留。與微粒和纖維的直徑有關(guān)，并與流速成反比。（4）重力沉降作用機(jī)理，當(dāng)氣流對微粒的拖帶力小于微粒的重力時(shí)，微粒就沉降。對于小顆粒，只有當(dāng)氣流速度很低時(shí)才起作用，在空氣的介質(zhì)過濾除菌方面，這一作用很?。?）靜電吸附作用機(jī)理，許多微生物都帶有電荷。枯草

15、桿菌芽孢有20%以上帶正電荷，15%以上帶負(fù)電荷。當(dāng)具有一定速度的氣流通過介質(zhì)濾層時(shí)，由于摩擦作用而產(chǎn)生誘導(dǎo)電荷，特別是用樹脂處理的纖維表面產(chǎn)生電荷更明顯。當(dāng)菌體所帶的電荷與介質(zhì)的電荷相反時(shí)，就發(fā)生靜電吸引作用。4、列出提高過濾除菌效率的措施 。（1）.減少進(jìn)口空氣的含菌數(shù)?？梢詮囊韵聨讉€(gè)方面著手： (1)加強(qiáng)生產(chǎn)環(huán)境的衛(wèi)生管理，減少環(huán)境空氣中的含菌量； (2)提高空氣進(jìn)口位置（高空采風(fēng)），減少空氣進(jìn)口含量； (3)加強(qiáng)壓縮前的空氣預(yù)過濾。 （2）.設(shè)計(jì)和安裝合理的空氣過濾器。（3）.降低進(jìn)入總過濾器空氣的相對濕度。主要從以下幾個(gè)方面入手：(1)采用無油潤滑空壓機(jī)； (2)加強(qiáng)空氣的冷卻，去油

16、水；(3)提高進(jìn)入總過濾器的空氣溫度，降低其相對濕度。5、空氣過濾除菌的設(shè)備主要有哪些？各自作用是什么？粗過濾器，作用：捕集較大的灰塵顆粒，防止壓縮機(jī)受損，同時(shí)也可減輕總過濾器負(fù)荷?？諝鈮嚎s機(jī)，提供動(dòng)力，克服設(shè)備阻力?？諝赓A罐，作用：（1）消除脈動(dòng)維持罐壓的穩(wěn)（2）使部分液滴在罐內(nèi)沉降（3）保溫滅菌氣液分離器，作用：將空氣中被冷凝成霧狀的水霧和油霧粒子除去的設(shè)備?？諝饫鋮s器，熱交換。 空氣過濾器，深層過濾除菌。6 空氣過濾除菌的一般流程和所有設(shè)備是什么？ 流程：1.空氣壓縮冷卻過濾流程2.一次冷卻、分離、加熱空氣過濾除菌流程3.兩級冷卻、分離、加熱的空氣除菌流程4.前置高效過濾除菌流程5.冷熱

17、空氣直接混合的空氣除菌流程6.冷熱空氣間接混合的空氣除菌流程。（工藝流程一般是將吸入的空氣先經(jīng)前過濾；再進(jìn)空氣壓縮機(jī)，從壓縮機(jī)出來的空氣先冷卻至適當(dāng)?shù)臏囟?，?jīng)分離除去油水再加熱至適當(dāng)?shù)臏囟?，使其相對濕度?0%60%（一般用相對濕度在60%的壓縮空氣進(jìn)行過濾除菌，不會將過濾器打濕而影響過濾效果）；再通過空氣過濾器除菌，達(dá)到合乎要求的無菌空氣。）設(shè)備：1. 粗過濾器：油浴洗滌、水霧除塵2.空氣壓縮機(jī)3.空氣貯罐 4.氣液分離器： 旋風(fēng)分離器、絲網(wǎng)分離器5.空氣冷卻器：列管式、沉浸式、噴淋式、板翅式等6.空氣過濾器：纖維介質(zhì)深層過濾器（填料式）、纖維紙平板過濾器（平板式）、管式過濾器7 味精生產(chǎn)中

18、，空氣除菌的所用的設(shè)備及各個(gè)設(shè)備的作用？ 見PPT圖8 絲網(wǎng)分離器的結(jié)構(gòu)是什么？見PPT圖9 空氣增濕和減濕的有那些方法？ 增濕方法1.往空氣中直接通入蒸汽（此法通常不能單獨(dú)使用）；2.噴水（是應(yīng)用最普遍的方法）；3.空氣混合增濕；減濕方法1.噴淋低于該空氣露點(diǎn)溫度的冷水；2.使用熱交換器把空氣冷卻至其露點(diǎn)以下；3.空氣經(jīng)壓縮后冷卻至初溫，使空氣減濕；4.用吸收或吸附法除掉水氣，使空氣減濕；5.通入干燥空氣。（露點(diǎn)溫度：空氣在水汽含量和氣壓都不改變的條件下，冷卻到飽和時(shí)的溫度 ）10 空氣加熱或降溫的設(shè)備有那些？ 立式列管式熱交換器、沉浸式熱交換器、噴淋式熱交換器和板翹（翅）式熱交換器等。5章

19、節(jié) 第1次習(xí)題簡答題1 渦流式攪拌器的三種類型和各自特點(diǎn)是什么？答：1平葉：混合和傳質(zhì)性能較好；在同樣的攪拌雷諾數(shù)時(shí)，溶氧速率較高； 但功率消耗較大；剪切力大； 2 箭葉：混合效果較好，但KLa較小，溶氧速率較低，適合于菌絲體發(fā)酵液； 3彎葉：剪切力小，效果介于平葉和箭葉二者之間。2 旋槳式攪拌器的特點(diǎn)是什么？ 答：旋槳式攪拌器循環(huán)量大，尤其適用于要求容器上下均勻的場合。軸向流循環(huán)量大、壓頭低3 動(dòng)靜環(huán)軸封的原理是什么？ 答：。密封作用是靠彈性元件（彈簧、波紋等）的壓力使垂直軸線的動(dòng)環(huán)和靜環(huán)光滑表面緊密地相互貼， 并作相對轉(zhuǎn)動(dòng)而達(dá)到密封。4 生物反應(yīng)器的檢測元件應(yīng)具有什么性能？ 檢測溶解氧濃度

20、，檢測pH和檢測溫度的元件是什么？答： 這些檢測元件必須能滿足蒸汽滅菌和不能對發(fā)酵液產(chǎn)生污染，具有可靠性，準(zhǔn)確性，靈敏性等條件 溶解氧:溶氧電極，pH：pH電極，溫度：溫度傳感器5 選擇發(fā)酵罐的特性參數(shù)有哪些？答 發(fā)酵罐的體積，通氣方式， 攪拌槳類型，流加元件，檢測元件，消泡方式，6 泡沫形成的原理是什么？泡沫對發(fā)酵的不利因素是什么？消泡的方式有哪些？答：泡沫形成的原理：微生物進(jìn)行發(fā)酵活動(dòng)時(shí)會產(chǎn)生一些氣體，這些氣體凝結(jié)形成氣泡，冒到發(fā)酵液面，成為發(fā)酵泡沫 不利因素：1過多的泡沫通過排氣管溢出，造成發(fā)酵液流失2過多的泡沫可能從灌頂滲透出去增加染菌幾率3使部分菌體粘附在罐蓋或者灌壁而失去作用4泡沫

21、嚴(yán)重時(shí)，影響通風(fēng)攪拌的正常進(jìn)行，妨礙代謝氣體的排除，對菌體呼吸造成影響，甚至是菌體代謝異常，影響生產(chǎn)率消泡方式：化學(xué)消泡（添加消泡劑），機(jī)械消泡5章節(jié) 第2次習(xí)題簡答題1 發(fā)酵工藝研究的三個(gè)階段各是什么？ 為什么要逐步放大試驗(yàn)規(guī)模？答：1實(shí)驗(yàn)室階段2中試階段3工廠化階段微生物發(fā)酵一般是從實(shí)驗(yàn)室搖瓶發(fā)酵（無氧發(fā)酵是密閉瓶）開始的。主要作用是兩個(gè)，一是篩選出適宜、高產(chǎn)的菌種；二是找出合適的培養(yǎng)基配方和初步的發(fā)酵條件。方法一般是正交試驗(yàn)。其初步結(jié)果經(jīng)驗(yàn)證后，需要進(jìn)行中試放大。中間試驗(yàn)的規(guī)模有大有小，小到10升罐，大到1噸罐。其目的是：一方面是對小試結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證，進(jìn)一步摸清發(fā)酵條件，另一方面是，

22、由于小試與中試各方面條件有所變化，特別是對發(fā)酵條件的控制，如溫度、溶解氧（含通風(fēng)量和攪拌參數(shù)）（無氧發(fā)酵無此參數(shù)）、pH值等主要參數(shù)的控制方式與小試不同，會造成發(fā)酵結(jié)果與小試差別很大，而且有可能在不同的發(fā)酵階段，采用不同的參數(shù)控制方式，這些都是在搖瓶小試時(shí)無法做到的。中間試驗(yàn)是為將來的大生產(chǎn)做準(zhǔn)備，為大規(guī)模生產(chǎn)提供準(zhǔn)確的工藝參數(shù)和設(shè)計(jì)依據(jù)，因此要逐步放大試驗(yàn)規(guī)模。2 生物反應(yīng)器體積放大后，發(fā)酵性能會有哪些改變？答：1機(jī)械攪拌器控制溶氧的改變2移熱溫度控制的方式改變3反應(yīng)器液體流動(dòng)的因素發(fā)生改變4發(fā)酵罐的消毒滅菌以及清洗方法的變化5接種方式的改變3 用對流時(shí)間常數(shù)和基質(zhì)消耗時(shí)間常熟解釋大型生物反

23、應(yīng)器的限制性因素是物質(zhì)傳遞。答，對于大型罐對流時(shí)間常數(shù)tf遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于基質(zhì)消耗時(shí)間常數(shù)tc4 發(fā)酵罐操作的 流程是什么？ 做到滅菌徹底，要遵循那些原則？流程：空消實(shí)消降溫接種、補(bǔ)料、取樣放料清洗原則：三路進(jìn)氣，非進(jìn)即出5 氧氣從氣體進(jìn)入到細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)部的一般步驟是什么？ 答：氧傳遞過程：1氣泡中的氧通過氣相邊界層傳遞到氣-液界面上；2氧分子由氣相側(cè)擴(kuò)散穿過界面?zhèn)鬟f到液相側(cè)；3在界面液相側(cè)通過液相滯留層傳遞到液相主體；4在液相主體中進(jìn)行對流傳遞到生物細(xì)胞表面液膜外側(cè)；5再通過細(xì)胞表面液相滯留層傳遞進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。6 體積溶氧系數(shù)與那些因素相關(guān)？ 增加體積溶氧系數(shù)的方法有那些？（或提高發(fā)酵罐的溶解氧濃度的方

24、法有那些）因素：（1）操作條件，如攪拌轉(zhuǎn)速、通氣量等。（2）發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)及幾何參數(shù)，如體積、通氣方法、攪拌葉輪結(jié)構(gòu)和尺寸等。（3）物料的物化性能，如擴(kuò)散系數(shù)、表面張力、密度、黏度、培養(yǎng)基成分及特性等。方法：1）增加攪拌器轉(zhuǎn)速N，以提高攪拌功率Pg，可以有效地提高KLa； 2）加大通氣量VG，以提高空截面速率vs； 3）為了提高OTR，提高罐內(nèi)操作壓力或通入純氧，提高C*。論述題1 為什么氧氣的溶解是生物工業(yè)化生產(chǎn)中好癢發(fā)酵最棘手的問題？ 根據(jù)溶氧速率公式論述有那些因素可以提高氧氣的溶解效率？答：與可溶性或易溶的物質(zhì)相比， 氧氣進(jìn)入細(xì)胞多了氣膜，氣液截面的阻力， 而且氣體溶解時(shí)形成液膜傳質(zhì)阻力非

25、常大。 由于上述兩方面的原因，氧氣的溶解非常困難，好氧發(fā)酵需求的溶解氧的量較大，所以氧氣的溶解是生物工業(yè)化生產(chǎn)中好癢發(fā)酵最棘手的問題。1，提高Kal 2，升高罐壓提高C*給出溶氧是通風(fēng)發(fā)酵的最大的限制性因素的理論解釋，并說明提高氧氣溶解速率的方法有那些？答：氧是需氧微生物生長所必需的。氧往往容易成為控制因素，是因?yàn)檠踉谒械娜芙舛群艿?，培養(yǎng)基因含有大量的有機(jī)和無機(jī)物質(zhì)，氧的溶解度比水中還要更低，因此氧往往會成為細(xì)胞生長代謝的限制因素方法：與提高Kla一致5章節(jié) 第次習(xí)題簡答題比較微生物、植物細(xì)胞、動(dòng)物細(xì)胞對剪切力敏感性，營養(yǎng)物質(zhì)和環(huán)境的要求差異剪切力敏感程度營養(yǎng)物質(zhì)環(huán)境要求微生物低簡單不敏感動(dòng)

26、物細(xì)胞非常高非常復(fù)雜非常敏感植物細(xì)胞高較復(fù)雜能忍受廣泛范圍簡述錐形啤酒發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)及錐形啤酒發(fā)酵罐通過那些方式來強(qiáng)化傳質(zhì)的？答：封頭： 蝶形或封蓋 筒體： 冷卻夾套或管 錐底：啤酒出口 壓力安全閥 取樣口 CO2通氣管 真空安全閥 保溫層 排氣口 CIP清洗進(jìn)口 CO2回收管動(dòng)物細(xì)胞的培養(yǎng)與微生物的培養(yǎng)有那些差異？答：動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)與微生物培養(yǎng)區(qū)別：動(dòng)物細(xì)胞無細(xì)胞壁，且大多數(shù)哺乳動(dòng)物細(xì)胞附著在固體或半固體的表面才能生長；對營養(yǎng)要求嚴(yán)格，除氨基酸、維生素、鹽類、葡萄糖或半乳糖外，還需有血清。動(dòng)物細(xì)胞對環(huán)境敏感，包括pH、溶氧、溫度、剪切應(yīng)力都比微生物有更嚴(yán)的要求，一般須嚴(yán)格的監(jiān)測和控制。 植物細(xì)胞

27、培養(yǎng)與微生物培養(yǎng)區(qū)別：植物細(xì)胞對營養(yǎng)要求較動(dòng)物細(xì)胞簡單。但由于植物細(xì)胞培養(yǎng)一般要求在高密度下才能得到一定濃度的培養(yǎng)產(chǎn)物，以及植物細(xì)胞生長較微生物要緩慢，長時(shí)間的培養(yǎng)對無菌要求及反應(yīng)器的設(shè)計(jì)也提出特殊的要求。論述題培養(yǎng)植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞的生物反應(yīng)器各有那些，簡述各種生物反應(yīng)器的特點(diǎn)？植物細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器：1懸浮培養(yǎng)生物反應(yīng)器1.1機(jī)械攪拌式反應(yīng)器：優(yōu)點(diǎn)：混合性能好，傳氧效率高，操作彈性大，可用于細(xì)胞高密度培養(yǎng) 缺點(diǎn)：剪切力大1.2非攪拌式反應(yīng)器：所產(chǎn)生的剪切力較小，結(jié)構(gòu)簡單2固定化細(xì)胞生物反應(yīng)器2.1填充床反應(yīng)器：優(yōu)點(diǎn)：單位體積固定細(xì)胞量大。 缺點(diǎn)：混合效率低，使必要的氧傳遞、pH值、溫度的控制和

28、產(chǎn)物的排泄很困難； 填充床中顆?；蛑С治锏钠扑闀枞后w流動(dòng)； 用于固定的膠粒在高壓下容易變形，會導(dǎo)致填充床阻塞。2.2流化床反應(yīng)器：優(yōu)點(diǎn)：在反應(yīng)器內(nèi)的流動(dòng)使固定化細(xì)胞呈流態(tài)化懸浮狀態(tài)，培養(yǎng)液與植物細(xì)胞充分接觸，混合程度高，傳質(zhì)傳熱效果好。 缺點(diǎn)：剪切力和顆粒碰撞會破壞固定化細(xì)胞；流體動(dòng)力學(xué)復(fù)雜使其放大困難。2.3固定化細(xì)胞膜反應(yīng)器：優(yōu)點(diǎn)：可重復(fù)使用，可以采用較厚的細(xì)胞層 缺點(diǎn): 投資大動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器：1攪拌式生物反應(yīng)器：攪拌式反應(yīng)器靠攪拌槳提供液相攪拌的動(dòng)力，它有較大的操作范圍、良好的混合性和濃度均勻性，因此在生物反應(yīng)中被廣泛使用。但由于動(dòng)物細(xì)胞沒有細(xì)胞壁的保護(hù)，因此對剪切作用十分敏感，

29、直接的機(jī)械攪拌很容易對其造成損害，傳統(tǒng)的用于微生物的攪拌反應(yīng)器用作動(dòng)物細(xì)胞的培養(yǎng)顯然是不合適的。所以，動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)中的攪拌式反應(yīng)器都是經(jīng)過改進(jìn)的，包括改進(jìn)供氧方式、攪拌槳的形式及在反應(yīng)器內(nèi)加裝輔件等。2非攪拌式生物反應(yīng)器：2.1填充床反應(yīng)器填充是在反應(yīng)器中填充一定材質(zhì)的填充物，供細(xì)胞貼壁生長。營養(yǎng)液通過循環(huán)灌流的方式提供，并可在循環(huán)過程中不斷補(bǔ)充。細(xì)胞生長所需的氧分也可以在反應(yīng)器外通過循環(huán)的營養(yǎng)液攜帶，因而不會有氣泡傷及細(xì)胞。這類反應(yīng)器剪切力小，適合細(xì)胞高密度生長2.2中空纖維反應(yīng)器中空纖維反應(yīng)器由于剪切力小而廣泛用于動(dòng)物細(xì)胞的培養(yǎng)。這類反應(yīng)器由中空纖維管組成，每根中空纖維管的內(nèi)徑約為200m

30、，壁厚為5070m。管壁是多孔膜，O2和CO2等小分子可以自由透過膜擴(kuò)散，動(dòng)物細(xì)胞貼附在中空纖維管外壁生長，可以很方便地獲取氧分。2.3氣升式生物反應(yīng)器氣升式生物反應(yīng)器也是實(shí)現(xiàn)動(dòng)物細(xì)胞高密度培養(yǎng)的常用設(shè)備之一，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。有人在氣升式反應(yīng)器中利用微載體培養(yǎng)技術(shù)，研究了Vero細(xì)胞高密度培養(yǎng)的工藝條件。證明氣升式反應(yīng)器中懸浮微載體培養(yǎng)Vero細(xì)胞，在加入適量保護(hù)劑、營養(yǎng)供應(yīng)充足的情況下，細(xì)胞可以正生長至長滿微載體表面，終密度可達(dá)1.13×106個(gè)/mL。5章以后1 升膜式蒸發(fā)器的設(shè)備工作原理和各個(gè)部件的名稱工作原理： 物料從加熱器下部進(jìn)入，在加熱管內(nèi)被加熱蒸發(fā)拉成液膜，

31、濃縮液在二次蒸汽帶動(dòng)下一起上升，從加熱器上端沿汽液分離器筒體的切線方向進(jìn)入分離器，濃縮液從分離器底部排出，二次蒸汽進(jìn)入冷凝器。2 常用的離子交換設(shè)備的結(jié)構(gòu)見PPT圖3 酒精發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)組成：罐頂：人孔、視鏡、二氧化碳回收管、進(jìn)料管接種管、測量儀器接口管，壓力表 罐身：取樣口、溫度計(jì)接口 罐底：排料口、排污口、噴淋水收集槽及出口。4 錐形啤酒發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu) 上面有5 沸騰造粒干燥器的結(jié)構(gòu) 見PPT圖6 清洗設(shè)備常用的清洗劑和清洗的一般流程是什么？清洗劑：酸或堿、表面活性劑、消毒殺菌劑(次氯酸鹽 )、特殊清洗劑（尿素和氯化胍）。流程：管件清洗罐的洗滌下游加工過程設(shè)備的清洗輔助設(shè)備的清洗去致熱物質(zhì)7

32、生物工程制冷設(shè)備和制熱設(shè)備有那些？8 生物設(shè)備滅菌的一般步驟和滅菌操作時(shí)必須遵循的原則是什么？9 噴霧干燥器的類型和噴霧干燥的基本原理？氣流噴霧干燥塔，工作原理：壓縮空氣以0.250.6Mpa的壓力高速通過噴嘴時(shí)，將料液（含水50%以上的溶液、懸浮液、漿狀液等）吸入一并噴出成霧滴分散于熱氣流中，使水分迅速蒸發(fā)而成為粉粒狀制品的干燥過程。離心噴霧干燥，工作原理：將液體加入高速旋轉(zhuǎn)的離心盤中，在離心力的作用下，液體不 斷被加速，在盤的外緣被高速拋出，拉成薄膜狀并獲得霧化。為了使霧化均勻，圓周線速度一般為90- 140m/s。轉(zhuǎn)速可達(dá)72757363rpm。10 板框式過濾機(jī)的結(jié)構(gòu) 見PPT圖濾板和

33、濾框間隔排列，框兩側(cè)覆以濾布，形成空腔供濾板支撐、壓緊。過濾板-濾框-洗滌板濾板的作用：支撐濾布，提供濾液流出的通道。正方形，角端開有小孔，兩面制成溝槽，與濾出口和洗水孔道連通。11 生物工程工廠的水處理設(shè)備有那些？ 水的過濾裝置：砂濾棒過濾器、活性炭過濾器、中空纖維超濾裝置水的軟化及脫鹽：電滲析裝置水的殺菌：隔水套管式紫外燈殺菌裝置、臭氧殺菌流程名詞解釋生物反應(yīng)器：培養(yǎng)微生物、動(dòng)植物細(xì)胞(組織)，獲得其代謝產(chǎn)物或生物體的設(shè)備。人孔：生物反應(yīng)設(shè)備為方便清洗或維修，在設(shè)備上預(yù)留的孔道，檢修人員的出入設(shè)備的通道。渦流式攪拌器：發(fā)酵罐的攪拌元件，由輪盤和葉輪組成，攪拌時(shí)主要促進(jìn)徑向的液體流動(dòng)， 軸向

34、液體流動(dòng)的促進(jìn)作用較小。旋槳式攪拌器：發(fā)酵罐的攪拌元件，由輪盤和葉輪組成，攪拌時(shí)主要促進(jìn)軸向的液體流動(dòng)， 徑向液體流動(dòng)的促進(jìn)作用較小。軸封：一種摩擦密封或填料函，用以防止壓縮機(jī)或其他流體輸送設(shè)備軸與軸承之間的液體泄漏。軸封是防止泵軸與殼體處泄漏而設(shè)置的密封裝置。夾套：小型發(fā)酵罐或發(fā)酵熱較小的生物反應(yīng)器的換熱元件， 是在發(fā)酵罐罐身的夾空層。蛇管：一種可以定型的金屬類軟管和不可定型的金屬類軟管的一種通俗的名稱，用于換熱發(fā)酵熱：伴隨消化道內(nèi)微生物發(fā)酵活動(dòng)而產(chǎn)生的熱量傳熱系數(shù)：由固體器壁隔開的熱、冷流體在溫度相差為一度時(shí),單位時(shí)間內(nèi)通過單位器壁面積的傳熱量,又稱總傳熱系數(shù),用K表示。空消 發(fā)酵培養(yǎng)基不

35、加入發(fā)酵罐，空的罐體直接滅菌 實(shí)消 發(fā)酵培養(yǎng)基加入發(fā)酵罐，罐體和培養(yǎng)基一起滅菌連消 連續(xù)滅菌時(shí)， 需要滅菌的液體連續(xù)加入， 滅菌后的液體連續(xù)排出。比擬放大：把小型設(shè)備中進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)所獲得的成果在大生產(chǎn)設(shè)備中予以再現(xiàn)的手段，它不是等比例放大，而是以相似論的方法進(jìn)行放大體積溶氧系數(shù)：KLa是液膜傳質(zhì)系數(shù)KL與氣液比表面積a的乘積，或稱為體積傳質(zhì)系數(shù)氣升式發(fā)酵罐：利用空氣噴嘴噴出高速的空氣，空氣以氣泡式分散于液體中，在通氣的一側(cè)，液體平均密度下降，在不通氣的一側(cè)，液體密度較大，因而產(chǎn)生與通氣側(cè)的液體產(chǎn)生密度差，從而形成發(fā)酵罐內(nèi)液體的環(huán)流噴射式發(fā)酵罐：發(fā)酵液通過文氏管或液體噴射裝置時(shí)，在收縮段流速增加

36、，形成真空將空氣吸入，并使氣泡分散與液體均勻混合，實(shí)現(xiàn)氧傳質(zhì)。溢流式發(fā)酵罐：液體溢流通過溢流噴射器形成拋射流，液體表面層與相鄰的氣體進(jìn)行動(dòng)量傳遞，使邊界層的氣體具有一定的速率，從而帶動(dòng)氣體進(jìn)入發(fā)酵罐。流化床生物反應(yīng)器：細(xì)胞包裹于膠粒、金屬或泡沫顆粒中成為固定化植物細(xì)胞，通過培養(yǎng)液自下而上在反應(yīng)器內(nèi)的流動(dòng)使固定化細(xì)胞呈流態(tài)化懸浮狀態(tài)，培養(yǎng)液與植物細(xì)胞充分接觸，混合程度高，傳質(zhì)傳熱效果好。填充床生物反應(yīng)器：細(xì)胞固定于支持物（膠粒、泡沫、金屬顆?；蛳噙B的網(wǎng)）表面或內(nèi)部，細(xì)胞固定支持物顆粒堆疊成床，培養(yǎng)基在床層間流動(dòng)，通過培養(yǎng)液流動(dòng)實(shí)現(xiàn)混合和傳質(zhì)。蒸發(fā)過程的必要條件充足的加熱熱源，以維持溶液的沸騰和補(bǔ)

37、充溶劑汽化所帶走的熱量。保證溶劑蒸汽，即二次蒸汽的迅速排除。一定的熱交換面積，以保證傳熱量。攪拌器軸功率：是指攪拌器以既定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),用以克服介質(zhì)的阻力所需要的功率。攪拌器輸入攪拌液體的功率是指攪拌器以既定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),用以克服介質(zhì)的阻力所需要的功率。也稱攪拌器的軸功率。深層過濾的對數(shù)穿透定律：進(jìn)入濾層的微粒數(shù)與穿透濾層的微粒數(shù)之比的對數(shù)是濾層厚度的函數(shù)。攪拌雷諾準(zhǔn)數(shù) 雷諾準(zhǔn)數(shù)是慣性力與液體粘滯力之比,即,而在攪拌容器中,液體的代表速度 u= n Di ,并以攪拌器直徑 Di 代替管徑 d,此時(shí)的雷諾準(zhǔn)數(shù)稱為攪拌雷諾準(zhǔn)數(shù)沸騰干燥沸騰干燥是利用流態(tài)化技術(shù),即利用熱的空氣流體使孔板上的粒狀物料呈

38、流化沸騰狀態(tài)，使粒子中的水分迅速汽化，達(dá)到干燥目的。離心澄清機(jī)藉離心沉降速度的不同將固液兩相分開的離心機(jī)稱作離心澄清機(jī)全擋板條件是指在一定轉(zhuǎn)數(shù)下再增加罐內(nèi)附件而軸功率仍保持不變。要達(dá)到全擋板條件必須滿足下式要求： D-發(fā)酵罐直徑，b-擋板寬度，n-擋板數(shù)氣體截留率在通風(fēng)液體中由于充氣而導(dǎo)致的體積增加率。通風(fēng)前液體體積為 VL,通風(fēng)時(shí)體積的增加量為 Vg,則氣體截留率 膨脹率：流化床的體積隨著氣體流速的增加而增大，流化床體積與固體床體積之比稱為膨脹率。熱敏性物料一一一對熱過程敏感，受熱后會引起產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)變化或物理變化而影響產(chǎn)品質(zhì)量的物料。填空題： 1、由于大生產(chǎn)中所使用的好氣性發(fā)酵罐

39、是受壓容器，因此封頭選用_橢圓_封頭。 2、真空冷卻器是用_真空泵或蒸汽噴射器抽走不凝性氣體_使冷卻器達(dá)到一定的真空度。3、好氣性發(fā)酵需要無菌空氣，概括起來無菌空氣在發(fā)酵生產(chǎn)中的作用是_攪拌   ；         供氧     ；        保持正壓       

40、          。 4、噴射自吸式發(fā)酵罐的優(yōu)點(diǎn)是_剪切力小，對生物細(xì)胞的損傷小             ；  較高的溶氧速率和溶氧效率             反應(yīng)溶液分布均勻  

41、60;    _。 5、空氣過濾系統(tǒng)中貯氣罐的作用是_消除壓縮機(jī)排出空氣的脈沖，維持穩(wěn)定的空氣壓力_、_重力沉降作用分離部分油霧_、 6、好氣性發(fā)酵工廠，在無菌空氣進(jìn)入發(fā)酵罐之前應(yīng)該安裝_止逆_閥，以確保安全。 7、從工程上分析影響培養(yǎng)基濕熱滅菌的因素有    pH值      、   糖的濃度      、  鹽的濃度        、 染菌的濃度       、 雜菌種類