《生化工程設(shè)備》配套教學(xué)課件

生化工程設(shè)備緒論2022/11/31緒論一、本課程研究的內(nèi)容及與相關(guān)課程的關(guān)系二、本課程在生產(chǎn)過(guò)程中的地位與作用三、教學(xué)安排與參考書(shū)2022/11/32一、本課程研究的內(nèi)容及與相關(guān)課程的關(guān)系發(fā)酵生產(chǎn)設(shè)備與生化工程工程學(xué)科與工程內(nèi)容工程學(xué)是探索工業(yè)生產(chǎn)規(guī)律的科學(xué)發(fā)酵工程工程學(xué)與技術(shù)有何差別（科學(xué)與技術(shù)有何不同）生物工程2022/11/33發(fā)酵生產(chǎn)設(shè)備與生化工程

本課程主要講述發(fā)酵生產(chǎn)設(shè)備，同時(shí)兼有“生化工程”的部分內(nèi)容，如培養(yǎng)基的滅菌、空氣除菌、發(fā)酵醪的供氧等。這些都是發(fā)酵工程方面的內(nèi)容。2022/11/34工程學(xué)科與工程內(nèi)容

作為工程學(xué)科，其所指的所謂“工程內(nèi)容”即為生產(chǎn)過(guò)程中的物料衡算、熱量衡算、專業(yè)設(shè)備的工藝尺寸的確定，或是對(duì)一個(gè)具體設(shè)備的生產(chǎn)能力的設(shè)計(jì)計(jì)算以及生產(chǎn)過(guò)程中所涉及的設(shè)備的選型和對(duì)其工作原理的了解。2022/11/35工程學(xué)是探索工業(yè)生產(chǎn)規(guī)律的科學(xué)

一般而論，工程學(xué)是探索工業(yè)生產(chǎn)規(guī)律的科學(xué)。而要使工業(yè)生產(chǎn)在工藝上可靠，經(jīng)濟(jì)上可行，操作上方便，就要有適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)設(shè)備，按合理的方式進(jìn)行生產(chǎn)。所以，更具體地說(shuō)，工程學(xué)就是研究合理的生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)手段的科學(xué)。2022/11/36發(fā)酵工程

發(fā)酵工程是以微生物學(xué)、生物化學(xué)、生化工程為三大基礎(chǔ)的一個(gè)完整體系。它是研究利用微生物的工業(yè)，融匯了發(fā)酵微生物、生物化學(xué)、化學(xué)工程的基本原理。其目的是為發(fā)展發(fā)酵技術(shù)奠定理論基礎(chǔ)。以便開(kāi)發(fā)利用微生物所具有的卓越功能和潛在能力。2022/11/37工程學(xué)與技術(shù)有何差別

（科學(xué)與技術(shù)有何不同）

工程技術(shù)與科技二詞為合稱

作為一名工程學(xué)科的學(xué)生，應(yīng)當(dāng)知道工程學(xué)和技術(shù)顯然不是一回事。技術(shù)、新技術(shù)的開(kāi)發(fā)是以工程學(xué)的基本原理為基礎(chǔ)，發(fā)酵技術(shù)，如：自然發(fā)酵、純培養(yǎng)、深層培養(yǎng)等也是逐步發(fā)展起來(lái)的。2022/11/38生物工程

附帶說(shuō)明一點(diǎn)，生物工程則是1975年以DNA重組技術(shù)、淋巴細(xì)胞雜交瘤技術(shù)為生物工程的起點(diǎn)，逐步發(fā)展起來(lái)的一個(gè)嶄新的分支學(xué)科。是應(yīng)用生物科學(xué)和工程學(xué)原理，開(kāi)發(fā)、利用生物材料的工業(yè)。2022/11/39生物工程的內(nèi)容：1、運(yùn)用現(xiàn)代生物學(xué)理論與技術(shù)改造細(xì)胞的遺傳物質(zhì)，培育出新品種（基因工程、細(xì)胞工程）。2、工業(yè)規(guī)模地利用現(xiàn)有生物體系，制備生物產(chǎn)品。（動(dòng)、植物細(xì)胞的培養(yǎng)，如虎骨、人參組織培養(yǎng)等）。2022/11/3103、模擬生物體系，以生物化學(xué)過(guò)程制備工業(yè)產(chǎn)品（生物化學(xué)工程，如：人工?；桥c熊膽汁、人工合成胰島素等）。4、發(fā)展相應(yīng)的科學(xué)理論與工程技術(shù)。2022/11/311二、本課程在生產(chǎn)過(guò)程中的地位與作用

本課程所介紹的內(nèi)容與生產(chǎn)實(shí)踐是緊密結(jié)合的，直接服務(wù)于生產(chǎn)各環(huán)節(jié)，主要介紹專用設(shè)備與通用設(shè)備或稱為主要設(shè)備與輔助設(shè)備。發(fā)酵工業(yè)所涉及的范圍很廣，包括生物醫(yī)藥、酒類、發(fā)酵食品、有機(jī)酸、化學(xué)制品（發(fā)酵法生產(chǎn)甘油）……2022/11/312三、教學(xué)安排第一章：原料粉碎與輸送設(shè)備第二章：培養(yǎng)基的制備設(shè)備第三章：發(fā)芽與空氣調(diào)節(jié)設(shè)備第四章：空氣除菌設(shè)備第五章：通風(fēng)發(fā)酵設(shè)備第六章：過(guò)濾與離心分離設(shè)備第七章：離子交換與電滲析設(shè)備第八章：制冷設(shè)備2022/11/313參考書(shū)1.《發(fā)酵生產(chǎn)設(shè)備》袁慶輝等，輕工業(yè)出版社2.《發(fā)酵工程與設(shè)備》華南工學(xué)院等，輕工業(yè)出版社3.《發(fā)酵設(shè)備》高孔榮，輕工業(yè)出版社4.《生物過(guò)程工程與設(shè)備》陳洪章等，化學(xué)工業(yè)出版社2022/11/3145.《制冷及低溫技術(shù)》張祉祐，機(jī)械工業(yè)出版社6.《散狀物料輸送與貯存》張榮善，化學(xué)工業(yè)出版社7.《新型傳質(zhì)分離技術(shù)》蔣維均，化學(xué)工業(yè)出版社8.《非均相物系分離》陳樹(shù)章，化學(xué)工業(yè)出版社2022/11/3152022/11/3162022/11/3172022/11/3182022/11/319第二章：培養(yǎng)基制備設(shè)備第一節(jié)：培養(yǎng)基滅菌流程第二節(jié)：酒精廠原料的蒸煮、糖化設(shè)備第三節(jié)：啤酒廠原料的糊化、糖化、煮沸及過(guò)濾設(shè)備第四節(jié)：其它加熱、冷卻設(shè)備2022/11/320第一節(jié)：培養(yǎng)基滅菌流程一、連消塔加熱、噴淋冷卻流程二、噴射加熱、真空冷卻連消流程三、板式換熱器連消流程四、連消塔的結(jié)構(gòu)五、維持罐六、噴射加熱器2022/11/3212022/11/3222022/11/3232022/11/3242022/11/3252022/11/3262022/11/3272022/11/3282022/11/3292022/11/330第二節(jié)：酒精廠原料的蒸煮、糖化設(shè)備一、連續(xù)蒸煮設(shè)備流程二、蒸煮糖化設(shè)備的構(gòu)造與計(jì)算三、糖蜜原料的稀釋2022/11/331一、連續(xù)蒸煮設(shè)備流程罐式連續(xù)蒸煮、糖化流程柱式連續(xù)蒸煮、糖化流程管式連續(xù)蒸煮、糖化流程真空糖化裝置2022/11/3322022/11/3332022/11/334二、蒸煮糖化設(shè)備的構(gòu)造與計(jì)算粉漿罐蒸煮罐后熟器汽液分離器真空冷卻器混合式冷凝器連續(xù)糖化罐噴淋冷卻器2022/11/3352022/11/3362022/11/3372022/11/3382022/11/339三、糖蜜原料的稀釋水平式糖蜜連續(xù)稀釋器立式糖蜜連續(xù)稀釋器錯(cuò)板式連續(xù)稀釋器脹縮式連續(xù)稀釋器變管徑式連續(xù)稀釋器2022/11/3402022/11/3412022/11/3422022/11/3432022/11/344第三節(jié)：啤酒廠原料的糊化、糖化、煮沸及過(guò)濾設(shè)備一、糊化鍋二、糖化鍋三、煮沸鍋四、過(guò)濾槽2022/11/3452022/11/3462022/11/3472022/11/3482022/11/3492022/11/3502022/11/3512022/11/3522022/11/3532022/11/3542022/11/3552022/11/3562022/11/3572022/11/3582022/11/359第四節(jié)：其它加熱、冷卻設(shè)備一、薄板換熱器二、螺旋板換熱器2022/11/360一、薄板換熱器原理構(gòu)造性能特點(diǎn)流程選型計(jì)算2022/11/3612022/11/3622022/11/3632022/11/3642022/11/3652022/11/366二、螺旋板換熱器構(gòu)造、類型應(yīng)用選型計(jì)算2022/11/3672022/11/3682022/11/369第三章：發(fā)芽與空氣調(diào)節(jié)設(shè)備第一節(jié)：大麥的浸漬設(shè)備第二節(jié)：發(fā)芽設(shè)備第三節(jié)：空氣調(diào)節(jié)設(shè)備2022/11/370第一節(jié)：大麥的浸漬設(shè)備一、浸漬設(shè)備的結(jié)構(gòu)二、浸麥槽容積的計(jì)算2022/11/3712022/11/3721米3大麥浸漬后，體積約為1.3～1.4米3。若每次投料為G噸大麥，大麥容重為ρ噸/米3，同時(shí)要求容積有20～30%的余量。則V=（1.3～1.4）（1.2～1.3）G/ρ

米32022/11/373圓筒高H，圓錐高h(yuǎn)，與圓筒直徑D的關(guān)系H=D/2，h=D/2V=πD2H/4+πD2h/12=πD3/6由V求D，進(jìn)一步求H與h。2022/11/374第二節(jié)：發(fā)芽設(shè)備一、發(fā)芽設(shè)備的類型與結(jié)構(gòu)二、發(fā)芽設(shè)備的計(jì)算2022/11/375一、發(fā)芽設(shè)備的類型與結(jié)構(gòu)薩拉丁發(fā)芽箱P61發(fā)芽干燥兩用箱P338干燥塔P3392022/11/3762022/11/3772022/11/3782022/11/3792022/11/380二、發(fā)芽設(shè)備的計(jì)算發(fā)芽箱的計(jì)算通風(fēng)量的計(jì)算2022/11/381發(fā)芽箱的計(jì)算每1噸大麥產(chǎn)3.8米3綠麥芽即3.8米3/噸。取綠麥層厚1米則1米×F=3.8G所以F=3.8G/H米22022/11/382通風(fēng)量的計(jì)算假設(shè)發(fā)芽過(guò)程是穩(wěn)定的輸入的熱量+產(chǎn)生的熱量=帶出的熱量濕麥芽的熱量Q1=G1C1T1通入空氣的熱量Q2=Lh1發(fā)芽過(guò)程代謝熱量Q3=1.75×104S外部環(huán)境傳入熱量Q4=∑KiFi（twi-ts）2022/11/383綠麥芽的熱量Q5=G2C2T2廢氣的熱量Q6=Lh2其中G1G2—分別為濕麥芽和綠麥芽的重量，KgT1T2—分別為加料濕麥芽和卸料綠麥芽的溫度，KC1C2—分別為加料濕麥芽和卸料綠麥芽比熱，KJ/Kg·K2022/11/384h1h2—從空調(diào)出來(lái)，進(jìn)入麥層之前和離開(kāi)麥芽層的空氣熱焓量，KJ/Kg（干空氣）1.75×104—為大麥呼吸作用消耗1公斤干物質(zhì)所放出的熱量，KJS—發(fā)芽過(guò)程干物質(zhì)消耗量，Kg。為大麥總干物質(zhì)的6.7%Ki—傳熱系數(shù)，KJ/m2·h·KFi—圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積，m22022/11/385twi—室外計(jì)算溫度，Kts—發(fā)芽室溫度，KL—發(fā)芽過(guò)程需通入的絕干空氣量，KgQ1+Q2+Q3+Q4=Q5+Q6L=Q1+Q3+Q4-Q5/(h2-h1)Kg（干空氣）2022/11/386第三節(jié)：空氣調(diào)節(jié)設(shè)備一、焓濕圖的應(yīng)用二、接觸式空氣處理設(shè)備及原理三、表面式換熱設(shè)備處理空氣2022/11/387一、焓濕圖的應(yīng)用熱濕比線空氣的各種處理過(guò)程P4331、干式加熱；2、干式冷卻；

3、等焓減濕升溫；4、等焓增濕降溫；

5、等溫加熱加濕；6、冷卻減濕。2022/11/3882022/11/389二、接觸式空氣處理設(shè)備及原理空氣與水之間熱、濕交換原理空氣與水直接接觸的狀態(tài)變化過(guò)程接觸式空氣處理設(shè)備及設(shè)計(jì)計(jì)算2022/11/390空氣與水之間熱、濕交換原理1、濕交換熱量

dQx=k(xA-xW)dF2、熱交換熱量

dQt=(tA-tW)dF3、總交換熱量

dQ=dQx+dQt2022/11/3912022/11/3922022/11/393空氣與水直接接觸的狀態(tài)變化過(guò)程1、大量的未飽和空氣與限量的水接觸2、限量的未飽和空氣與無(wú)限量水接觸3、鹽溶液與空氣直接接觸時(shí)的降溫除濕2022/11/3942022/11/395接觸式空氣處理設(shè)備及設(shè)計(jì)計(jì)算1、設(shè)備型式2、噴淋室構(gòu)造3、噴水量與噴嘴數(shù)的計(jì)算4、擋水板與噴淋室的計(jì)算2022/11/3962022/11/3972022/11/3982022/11/3992022/11/31002022/11/31012022/11/31022022/11/3103三、表面式換熱設(shè)備處理空氣構(gòu)造與組合P355選擇計(jì)算2022/11/31042022/11/31052022/11/3106第四章：空氣除菌設(shè)備第一節(jié)：空氣除菌第二節(jié)：空氣過(guò)濾除菌流程第三節(jié)：附屬設(shè)備2022/11/3107第一節(jié)：空氣除菌一、空氣中微生物的分布二、發(fā)酵對(duì)空氣無(wú)菌程度的要求三、空氣除菌方法四、過(guò)濾除菌機(jī)理五、深層過(guò)濾效率和過(guò)濾器計(jì)算六、過(guò)濾介質(zhì)和過(guò)濾器的結(jié)構(gòu)2022/11/3108一、空氣中微生物的分布地表面的空氣中含菌多高空的空氣中含菌少干燥寒冷的北方空氣中含菌少潮濕溫暖的南方空氣中含菌多一般空氣中含菌量以103~104個(gè)/米3計(jì)算2022/11/3109二、發(fā)酵對(duì)空氣無(wú)菌程度的要求因菌種的不同以及生長(zhǎng)能力、生長(zhǎng)速度、培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)成分和PH值、發(fā)酵周期的不同，對(duì)空氣無(wú)菌程度的要求也不同。如：啤酒（酵母）要求低些；氨基酸（細(xì)菌）和抗菌素（霉菌）要求高些。在工程上取Ns=10-3個(gè)/罐。即1000次發(fā)酵周期，只允許通過(guò)一至二個(gè)雜菌。2022/11/31102022/11/31112022/11/31122022/11/3113三、空氣除菌方法一類為破壞生物體活性物質(zhì)，使其蛋白質(zhì)變性。如：輻射殺菌（紫外線）、熱殺菌、化學(xué)藥物。另一類為分離方法，將菌體由空氣中分離出來(lái)。如：介質(zhì)過(guò)濾、靜電吸附。2022/11/3114輻射殺菌X射線、射線、射線、高能陰極射線、紫外線均能破壞蛋白質(zhì)活性，起殺菌作用。紫外線在波長(zhǎng)為2265~3287埃時(shí)，殺菌效力最強(qiáng)。由于其殺菌效率較低，殺菌所需時(shí)間較長(zhǎng)，故用于處理空氣量不大的場(chǎng)合。2022/11/3115熱殺菌熱殺菌即是利用蛋白質(zhì)的熱變性，來(lái)達(dá)到殺菌的目的。用蒸汽或電熱來(lái)加熱大量的空氣是不經(jīng)濟(jì)的。2022/11/31162022/11/3117靜電除菌靜電除菌是利用靜電引力來(lái)吸附帶電粒子，從而達(dá)到除菌除塵的目的。懸浮于空氣中的微粒大多帶有電荷，而沒(méi)有帶電荷的微粒在進(jìn)入高壓靜電場(chǎng)時(shí)，都會(huì)被電離成帶電微粒，而被吸附。2022/11/31182022/11/3119過(guò)濾除菌過(guò)濾除菌是采用定期滅菌的介質(zhì)來(lái)阻截流過(guò)的空氣中所含的微生物，而達(dá)到除菌的目的。是廣泛使用的較為經(jīng)濟(jì)的方法。常用的過(guò)濾介質(zhì)有棉花、活性碳、合成纖維、燒結(jié)材料等。2022/11/31202022/11/3121四、過(guò)濾除菌機(jī)理慣性沖擊滯留作用P406攔截滯留作用布朗擴(kuò)散作用重力沉降作用靜電吸附作用2022/11/31222022/11/31232022/11/3124五、深層過(guò)濾效率和過(guò)濾器計(jì)算過(guò)濾效率對(duì)數(shù)穿透定律對(duì)數(shù)穿透定律的校正過(guò)濾器壓力降P429過(guò)濾器的計(jì)算P4292022/11/3125六、過(guò)濾介質(zhì)和過(guò)濾器的結(jié)構(gòu)常用過(guò)濾介質(zhì)棉花、玻璃纖維、活性碳、超細(xì)玻璃纖維、石棉濾板、燒結(jié)材料。過(guò)濾介質(zhì)性能指標(biāo)過(guò)濾器的結(jié)構(gòu)P426

深層棉花活性碳過(guò)濾器、平板式纖維分過(guò)濾器、管式過(guò)濾器、接迭式低速過(guò)濾器；新型過(guò)濾介質(zhì)及過(guò)濾器。2022/11/31262022/11/31272022/11/31282022/11/31292022/11/31302022/11/31312022/11/31322022/11/31332022/11/31342022/11/31352022/11/3136第二節(jié)：空氣過(guò)濾除菌流程一、空氣過(guò)濾除菌流程的要求二、空氣除菌流程的分析三、其它流程2022/11/3137一、空氣過(guò)濾除菌流程的要求生產(chǎn)工藝對(duì)無(wú)菌空氣的參數(shù)要求實(shí)際地理環(huán)境中的空氣吸氣條件所選用除菌設(shè)備的特點(diǎn)2022/11/3138二、空氣除菌流程的分析空氣壓縮、冷卻過(guò)濾除菌流程兩級(jí)冷卻、分離，一次加熱空氣過(guò)濾除菌流程P409前置高效過(guò)濾器空氣除菌流程冷、熱空氣直接混合過(guò)濾除菌流程2022/11/31392022/11/31402022/11/31412022/11/3142三、其它流程空氣過(guò)濾除菌實(shí)用化流程P410恒容再熱空氣調(diào)節(jié)流程P4312022/11/31432022/11/31442022/11/3145第三節(jié)：附屬設(shè)備一、粗過(guò)濾器P411二、水霧除塵裝置三、空氣貯罐四、油水分離器P414五、空氣冷卻器2022/11/31462022/11/31472022/11/31482022/11/31492022/11/31502022/11/3151第五章：通風(fēng)發(fā)酵設(shè)備第一節(jié)：通風(fēng)發(fā)酵罐第二節(jié)：攪拌器軸功計(jì)算第三節(jié)：氧的溶解第四節(jié)：發(fā)酵罐設(shè)計(jì)原則2022/11/3152第一節(jié)：通風(fēng)發(fā)酵罐一、通風(fēng)發(fā)酵罐的基本構(gòu)造二、氣升式發(fā)酵罐三、通用機(jī)械攪拌發(fā)酵罐2022/11/3153一、通風(fēng)發(fā)酵罐的基本構(gòu)造嚴(yán)密的邊界：保證無(wú)菌，注意軸封、閥門(mén)、罐體的密封要求?；旌涎b置：機(jī)械攪拌或氣升，保證三傳。換熱裝置：提供一定的換熱面積，保溫。通風(fēng)裝置：溶氧或氣態(tài)營(yíng)養(yǎng)物。滅菌裝置：對(duì)罐體及管道、閥門(mén)等各部分進(jìn)行活蒸汽滅菌。2022/11/3154二、氣升式發(fā)酵罐氣升式內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器P51氣升式外循環(huán)反應(yīng)器2022/11/31552022/11/31562022/11/31572022/11/31582022/11/31592022/11/31602022/11/3161三、通用機(jī)械攪拌發(fā)酵罐罐體的尺寸比例P44罐體結(jié)構(gòu)P311、罐體；2、攪拌器和擋板；3、消泡器；

4、聯(lián)軸器、軸承、中間軸承；

5、變速器；6、空氣分布器；7、軸封。發(fā)酵罐裝料容積計(jì)算2022/11/31622022/11/31632022/11/31642022/11/31652022/11/31662022/11/31672022/11/31682022/11/31692022/11/31702022/11/31712022/11/31722022/11/31732022/11/31742022/11/3175發(fā)酵罐的換熱裝置P82發(fā)酵罐管路與死角消除P4532022/11/31762022/11/31772022/11/31782022/11/31792022/11/31802022/11/31812022/11/31822022/11/31832022/11/31842022/11/31852022/11/31862022/11/31872022/11/31882022/11/31892022/11/31902022/11/31912022/11/31922022/11/3193第二節(jié)：攪拌器軸功計(jì)算一、攪拌器的型式二、攪拌流型三、攪拌器軸功率的計(jì)算四、非牛頓型發(fā)酵液2022/11/3194一、攪拌器的型式螺旋槳式攪拌器平槳式攪拌器圓盤(pán)平直葉渦輪攪拌器圓盤(pán)彎葉渦輪攪拌器圓盤(pán)箭葉渦輪攪拌器2022/11/31952022/11/31962022/11/31972022/11/31982022/11/31992022/11/3200二、攪拌流型軸向流動(dòng)徑向流動(dòng)2022/11/32012022/11/32022022/11/32032022/11/3204三、攪拌器軸功率的計(jì)算不通氣條件下的軸功率計(jì)算不通氣時(shí)多級(jí)渦輪的攪拌軸功率計(jì)算通氣時(shí)攪拌軸功率計(jì)算2022/11/3205P1672022/11/3206P1672022/11/3207四、非牛頓型發(fā)酵液非牛頓型流體非牛頓型流體的攪拌軸功率計(jì)算2022/11/32082022/11/3209第三節(jié)：氧的溶解一、氧在液體中的溶解二、微生物的耗氧三、溶氧系數(shù)的測(cè)定2022/11/3210一、氧在液體中的溶解影響氣體在液體中的飽和濃度值的因素雙膜理論2022/11/3211二、微生物的耗氧攝氧率呼吸強(qiáng)度微生物的呼吸臨界氧濃度2022/11/3212三、溶氧系數(shù)的測(cè)定亞硫酸鹽氧化法溶氧電極法2022/11/3213第四節(jié)：發(fā)酵罐設(shè)計(jì)原則一、設(shè)計(jì)方法二、設(shè)計(jì)原則2022/11/3214一、設(shè)計(jì)方法產(chǎn)能設(shè)計(jì)方法：主要生產(chǎn)能力指標(biāo)的控制動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)方法：滿足各動(dòng)力學(xué)參數(shù)放大過(guò)程的參數(shù)變化是必然的。而產(chǎn)能的要求是客觀的。最終要通過(guò)試車檢驗(yàn)來(lái)判斷。2022/11/32152022/11/3216二、設(shè)計(jì)原則1、發(fā)酵系統(tǒng)的已滅菌部分與末滅菌部分之間不應(yīng)直接連通；2、盡量減少法蘭連接。因?yàn)檎饎?dòng)、熱膨脹會(huì)使連接移位；3、盡可能全部采用焊接結(jié)構(gòu)，且磨光；4、防止死角，裂縫；5、發(fā)酵系統(tǒng)的某些部分能單獨(dú)滅菌；2022/11/32176、任何與發(fā)酵罐相通的連接都應(yīng)蒸汽密封；7、所用閥門(mén)應(yīng)易于清洗、維修、滅菌；8、發(fā)酵罐對(duì)外界保持正壓，以防滲漏；9、材料使用不銹鋼；10、罐底采用橢圓或碟形封頭；11、應(yīng)設(shè)計(jì)相應(yīng)的CIP系統(tǒng)。2022/11/3218第五章：通風(fēng)發(fā)酵設(shè)備第一節(jié)：通風(fēng)發(fā)酵罐第二節(jié)：攪拌器軸功計(jì)算第三節(jié)：氧的溶解第四節(jié)：發(fā)酵罐設(shè)計(jì)原則2022/11/3219第一節(jié)：通風(fēng)發(fā)酵罐一、通風(fēng)發(fā)酵罐的基本構(gòu)造二、氣升式發(fā)酵罐三、通用機(jī)械攪拌發(fā)酵罐2022/11/3220一、通風(fēng)發(fā)酵罐的基本構(gòu)造嚴(yán)密的邊界：保證無(wú)菌，注意軸封、閥門(mén)、罐體的密封要求?；旌涎b置：機(jī)械攪拌或氣升，保證三傳。換熱裝置：提供一定的換熱面積，保溫。通風(fēng)裝置：溶氧或氣態(tài)營(yíng)養(yǎng)物。滅菌裝置：對(duì)罐體及管道、閥門(mén)等各部分進(jìn)行活蒸汽滅菌。2022/11/3221二、氣升式發(fā)酵罐氣升式內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器P51氣升式外循環(huán)反應(yīng)器2022/11/32222022/11/32232022/11/32242022/11/32252022/11/32262022/11/32272022/11/3228三、通用機(jī)械攪拌發(fā)酵罐罐體的尺寸比例P44罐體結(jié)構(gòu)P311、罐體；2、攪拌器和擋板；3、消泡器；

4、聯(lián)軸器、軸承、中間軸承；

5、變速器；6、空氣分布器；7、軸封。發(fā)酵罐裝料容積計(jì)算2022/11/32292022/11/32302022/11/32312022/11/32322022/11/32332022/11/32342022/11/32352022/11/32362022/11/32372022/11/32382022/11/32392022/11/32402022/11/32412022/11/3242發(fā)酵罐的換熱裝置P82發(fā)酵罐管路與死角消除P4532022/11/32432022/11/32442022/11/32452022/11/32462022/11/32472022/11/32482022/11/32492022/11/32502022/11/32512022/11/32522022/11/32532022/11/32542022/11/32552022/11/32562022/11/32572022/11/32582022/11/32592022/11/3260第二節(jié)：攪拌器軸功計(jì)算一、攪拌器的型式二、攪拌流型三、攪拌器軸功率的計(jì)算四、非牛頓型發(fā)酵液2022/11/3261一、攪拌器的型式螺旋槳式攪拌器平槳式攪拌器圓盤(pán)平直葉渦輪攪拌器圓盤(pán)彎葉渦輪攪拌器圓盤(pán)箭葉渦輪攪拌器2022/11/32622022/11/32632022/11/32642022/11/32652022/11/32662022/11/3267二、攪拌流型軸向流動(dòng)徑向流動(dòng)2022/11/32682022/11/32692022/11/32702022/11/3271三、攪拌器軸功率的計(jì)算不通氣條件下的軸功率計(jì)算不通氣時(shí)多級(jí)渦輪的攪拌軸功率計(jì)算通氣時(shí)攪拌軸功率計(jì)算2022/11/3272P1672022/11/3273P1672022/11/3274四、非牛頓型發(fā)酵液非牛頓型流體非牛頓型流體的攪拌軸功率計(jì)算2022/11/32752022/11/3276第三節(jié)：氧的溶解一、氧在液體中的溶解二、微生物的耗氧三、溶氧系數(shù)的測(cè)定2022/11/3277一、氧在液體中的溶解影響氣體在液體中的飽和濃度值的因素雙膜理論2022/11/3278二、微生物的耗氧攝氧率呼吸強(qiáng)度微生物的呼吸臨界氧濃度2022/11/3279三、溶氧系數(shù)的測(cè)定亞硫酸鹽氧化法溶氧電極法2022/11/3280第四節(jié)：發(fā)酵罐設(shè)計(jì)原則一、設(shè)計(jì)方法二、設(shè)計(jì)原則2022/11/3281一、設(shè)計(jì)方法產(chǎn)能設(shè)計(jì)方法：主要生產(chǎn)能力指標(biāo)的控制動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)方法：滿足各動(dòng)力學(xué)參數(shù)放大過(guò)程的參數(shù)變化是必然的。而產(chǎn)能的要求是客觀的。最終要通過(guò)試車檢驗(yàn)來(lái)判斷。2022/11/32822022/11/3283二、設(shè)計(jì)原則1、發(fā)酵系統(tǒng)的已滅菌部分與末滅菌部分之間不應(yīng)直接連通；2、盡量減少法蘭連接。因?yàn)檎饎?dòng)、熱膨脹會(huì)使連接移位；3、盡可能全部采用焊接結(jié)構(gòu)，且磨光；4、防止死角，裂縫；5、發(fā)酵系統(tǒng)的某些部分能單獨(dú)滅菌；2022/11/32846、任何與發(fā)酵罐相通的連接都應(yīng)蒸汽密封；7、所用閥門(mén)應(yīng)易于清洗、維修、滅菌；8、發(fā)酵罐對(duì)外界保持正壓，以防滲漏；9、材料使用不銹鋼；10、罐底采用橢圓或碟形封頭；11、應(yīng)設(shè)計(jì)相應(yīng)的CIP系統(tǒng)。2022/11/3285第六章：過(guò)濾與離心分離設(shè)備第一節(jié)：過(guò)濾過(guò)程的基本特性和過(guò)濾介質(zhì)第二節(jié)：過(guò)濾速度的強(qiáng)化第三節(jié)：過(guò)濾設(shè)備第四節(jié)：離心分離設(shè)備第五節(jié)：超過(guò)濾2022/11/3286第一節(jié)：過(guò)濾過(guò)程的基本特性和過(guò)濾介質(zhì)一、過(guò)濾過(guò)程的特點(diǎn)二、過(guò)濾過(guò)程的分類三、過(guò)濾介質(zhì)2022/11/3287一、過(guò)濾過(guò)程的特點(diǎn)緩慢流動(dòng)（滯流運(yùn)動(dòng)）流動(dòng)阻力不斷增大2022/11/3288二、過(guò)濾過(guò)程的分類濾餅過(guò)濾深層過(guò)濾2022/11/3289三、過(guò)濾介質(zhì)過(guò)濾介質(zhì)種類

1、棉織和合成纖維濾布、多孔復(fù)合膜；

2、多孔燒結(jié)金屬板、金屬絲編制物；

3、多孔陶瓷、硅藻土、珍珠巖粉。2022/11/3290過(guò)濾介質(zhì)的技術(shù)特性

1、過(guò)濾介質(zhì)所能截留的固體粒子大小。合成纖維濾布截留的最小粒徑，10微米；硅藻土，1微米；超濾膜，0.5微米以下。

2、過(guò)濾介質(zhì)的通透性（過(guò)濾速度）。用一定壓差下，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位過(guò)濾面積所獲得的濾液體積來(lái)表示，升/米2·時(shí)。2022/11/3291第二節(jié)：過(guò)濾速度的強(qiáng)化一、濾餅比阻力r0二、濾餅比阻力的測(cè)定方法三、r0與△p的關(guān)系及實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法四、過(guò)濾速度的強(qiáng)化2022/11/3292第三節(jié)：過(guò)濾設(shè)備一、常壓過(guò)濾機(jī)二、加壓過(guò)濾機(jī)三、真空過(guò)濾機(jī)2022/11/3293一、常壓過(guò)濾機(jī)平底篩板啤酒麥汁過(guò)濾槽薄糟層過(guò)濾單元式過(guò)濾槽2022/11/32942022/11/32952022/11/32962022/11/3297二、加壓過(guò)濾機(jī)板框壓濾機(jī)凹腔板式壓濾機(jī)自動(dòng)板框壓濾機(jī)硅藻土過(guò)濾機(jī)2022/11/32982022/11/32992022/11/33002022/11/33012022/11/33022022/11/33032022/11/33042022/11/33052022/11/33062022/11/33072022/11/33082022/11/3309三、真空過(guò)濾機(jī)轉(zhuǎn)鼓式真空過(guò)濾機(jī)濾布循環(huán)行進(jìn)式轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)2022/11/33102022/11/33112022/11/33122022/11/3313第四節(jié)：離心分離設(shè)備一、碟片式離心機(jī)的澄清二、碟式離心機(jī)的分離三、離心機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速與工作轉(zhuǎn)速四、典型離心機(jī)簡(jiǎn)介2022/11/3314一、碟式離心機(jī)的澄清碟式離心機(jī)與普通離心機(jī)離心澄清與連續(xù)重力沉降槽重力場(chǎng)中的沉降速度連續(xù)重力沉降槽的最大許可生產(chǎn)能力薄層分離碟片間澄清分離2022/11/33152022/11/33162022/11/3317二、碟式離心機(jī)的分離離心分離分離目標(biāo)為輕液時(shí)碟片的開(kāi)孔位置分離目標(biāo)為重液時(shí)碟片的開(kāi)孔位置2022/11/33182022/11/3319三、離心機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速與工作轉(zhuǎn)速離心機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)的原因臨界轉(zhuǎn)速與工作轉(zhuǎn)速撓性軸與剛性軸2022/11/3320四、典型離心機(jī)簡(jiǎn)介離心分離因數(shù)fR2/g保留固體式離心澄清機(jī)自動(dòng)分批排渣的離心澄清機(jī)噴嘴式離心澄清機(jī)離心分離機(jī)管式高速離心機(jī)臥式螺旋卸渣離心澄清機(jī)2022/11/33212022/11/33222022/11/33232022/11/33242022/11/33252022/11/33262022/11/33272022/11/3328第五節(jié)：超過(guò)濾一、基本原理二、膜三、超過(guò)濾設(shè)備2022/11/3329一、基本原理

類型項(xiàng)目一般過(guò)濾

F

微濾

MF

超過(guò)濾

UF

反滲透

RO濾去粒徑微米10以上0.2~100.001~0.20.0001以下操作壓力

MPa0.3~0.50.1~0.51以下1以上介質(zhì)孔徑

逐漸減小

原理篩分篩分溶解擴(kuò)散毛細(xì)流動(dòng)溶解擴(kuò)散毛細(xì)流動(dòng)2022/11/33302022/11/33312022/11/3332滲透壓反滲透超過(guò)濾濃差極化2022/11/33332022/11/33342022/11/3335二、膜材料有機(jī)膜：醋酸纖維、芳香族聚酰胺、尼龍等；無(wú)機(jī)膜：多孔性陶瓷、多孔性金屬等。技術(shù)特性對(duì)某一分子量溶質(zhì)的阻留率；在一定壓力下對(duì)水的通透率。2022/11/3336影響超過(guò)濾效果的因素

1、增高料液流速；

2、提高操作壓力；

3、提高擴(kuò)散系數(shù)；

4、操作時(shí)間。2022/11/3337三、超過(guò)濾設(shè)備板式膜過(guò)濾器管式膜過(guò)濾器中空纖維式膜過(guò)濾器螺旋卷式膜過(guò)濾器2022/11/33382022/11/33392022/11/33402022/11/33412022/11/33422022/11/33432022/11/33442022/11/33452022/11/3346第七章：離子交換與電滲析設(shè)備第一節(jié)：離子交換設(shè)備第二節(jié)：電滲析與設(shè)備2022/11/3347第一節(jié)：離子交換設(shè)備一、概述二、離子交換工藝過(guò)程的基本步驟三、典型的工藝流程四、樹(shù)脂的再生五、離子交換過(guò)程的設(shè)備與操作2022/11/3348一、概述發(fā)展過(guò)程天然沸石、磺化煤、酚醛樹(shù)脂、大孔結(jié)構(gòu)樹(shù)脂。應(yīng)用水的軟化、純化；水溶液中分離去除金屬與非金屬離子；抗生素提??；檸檬酸精制；氨基酸回收；2022/11/3349離子交換過(guò)程是固液兩相間的傳質(zhì)與化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。通常在離子交換劑表面進(jìn)行的離子交換反應(yīng)很快，過(guò)程速率主要由離子在固液兩相間的傳質(zhì)過(guò)程決定。2022/11/3350二、離子交換工藝過(guò)程的基本步驟交換反應(yīng)再生再生后的清洗2022/11/3351三、典型的工藝流程固定床：交換樹(shù)脂固定P468

單床；多床；二層床；復(fù)床；混合床。流動(dòng)床：交換樹(shù)脂流動(dòng)P286

旋渦式；篩板式。2022/11/33522022/11/33532022/11/3354四、樹(shù)脂的再生逆流的再生流動(dòng)方式并流的再生流動(dòng)方式混合的再生流動(dòng)方式2022/11/3355五、離子交換過(guò)程的設(shè)備與操作操作方式靜態(tài)交換與動(dòng)態(tài)交換設(shè)備類型P284

一般離子交換罐；反吸附離子交換罐；混合床離子交換罐；流動(dòng)床離子交換設(shè)備；固定床連續(xù)作業(yè)設(shè)備流程。2022/11/33562022/11/33572022/11/33582022/11/33592022/11/33602022/11/3361第二節(jié)：電滲析與設(shè)備一、滲析二、電滲析三、電滲析的傳遞過(guò)程四、電滲析中的電化學(xué)過(guò)程五、濃差極化六、電滲析設(shè)備與操作2022/11/3362一、滲析滲透滲析2022/11/3363二、電滲析非選擇性電滲析選擇性電滲析2022/11/33642022/11/3365三、電滲析的傳遞過(guò)程反離子遷移同性離子遷移電解質(zhì)濃差擴(kuò)散水的滲透（濃差）水的電滲透（水合作用）壓差滲漏水的電解2022/11/3366四、電滲析中的電化學(xué)過(guò)程電極反應(yīng)膜電位電阻電流2022/11/3367電極反應(yīng)指在陽(yáng)極和陰極分別進(jìn)行的氧化和還原反應(yīng)。在陽(yáng)極上：

H2O===H++OH-4OH--4e===O2+2H2O2Cl--2e===Cl2H++Cl-===HCl2022/11/3368

在陰極上：

H2O===H++OH-2H++2e===H2Na++OH-===NaOH2022/11/3369膜電位膜兩側(cè)的溶液濃度存在差異，濃縮室側(cè)高，淡化室側(cè)低。濃度高的一側(cè)的離子，有朝濃度低的一側(cè)擴(kuò)散的傾向，這種傾向產(chǎn)生的電位差稱為膜電位。為了使離子從濃度低的一側(cè)，向濃度高的一側(cè)移動(dòng)，必需克服膜電位。2022/11/3370電阻主要是溶液電阻和膜電阻。溶液電阻包括電極室、濃縮室和淡化室中的溶液電阻，其中淡化室占主要部分。同時(shí)，溶液中產(chǎn)生的沉淀，結(jié)垢和濃差極化將使電阻增加。2022/11/3371電流電滲析器所需電壓為電極電位、膜電位和克服各項(xiàng)電阻所需電壓之和。離子從淡化室向濃縮室的遷移量是按化學(xué)當(dāng)量，隨電流的大小而定，電流大，淡化室向濃縮室遷移的離子量就大。為減少電耗，電滲析器均采用很多膜對(duì)串聯(lián)結(jié)構(gòu)。通常有200～300膜對(duì)。2022/11/3372五、濃差極化何為濃差極化極限電流密度影響濃差極化的因素濃差極化的危害措施2022/11/3373六、電滲析設(shè)備與操作基本構(gòu)造主要部件流程2022/11/33742022/11/33752022/11/33762022/11/3377第八章：制冷設(shè)備第一節(jié)：制冷原理第二節(jié)：制冷劑與載冷劑第三節(jié)：壓縮式制冷循環(huán)第四節(jié)：制冷裝置實(shí)際系統(tǒng)第五節(jié)：制冷系統(tǒng)設(shè)備第六節(jié)：冷凍干燥系統(tǒng)設(shè)備2022/11/3378第一節(jié)：制冷原理一、概述二、蒸汽壓縮式制冷三、吸收式制冷循環(huán)工作原理2022/11/3379一、概述何為制冷制冷技術(shù)分類制冷的主要方法2022/11/3380二、蒸汽壓縮式制冷蒸汽壓縮式制冷過(guò)程卡諾循環(huán)與逆卡諾循環(huán)制冷工質(zhì)的熱力狀態(tài)圖和表熱力狀態(tài)圖的應(yīng)用2022/11/3381蒸汽壓縮式制冷過(guò)程

冷凝器Qk3節(jié)流閥2壓縮機(jī)

41

蒸發(fā)器Q02022/11/3382卡諾循環(huán)與逆卡諾循環(huán)PQ11241-2-3-4-1Q230V

卡諾循環(huán)P–V圖2022/11/3383PQk1241-4-3-2-1Q030V

逆卡諾循環(huán)P–V圖2022/11/3384制冷工質(zhì)的熱力狀態(tài)圖和表狀態(tài)：在制冷過(guò)程中，工質(zhì)的物理量的綜合。狀態(tài)系數(shù)：描述工質(zhì)狀態(tài)的物理量。常用狀態(tài)系數(shù)：溫度、壓力、比容、內(nèi)能、焓、熵、比熵、干度。干度x=汽體重量/汽、液混合物重量2022/11/33852022/11/3386熱力狀態(tài)圖的應(yīng)用1、已知制冷循環(huán)中，關(guān)節(jié)點(diǎn)的兩個(gè)狀態(tài)參數(shù)，即可確定其它狀態(tài)參數(shù)；2、可用來(lái)確定換熱器的熱負(fù)荷；3、研究壓縮機(jī)的壓縮過(guò)程；4、可用熱力狀態(tài)圖表示制冷循環(huán)過(guò)程。2022/11/3387三、吸收式制冷循環(huán)工作原理吸收式制冷設(shè)備流程吸收式制冷循環(huán)過(guò)程吸收式制冷系統(tǒng)類型吸收器種類

2022/11/3388吸收式制冷設(shè)備流程1、發(fā)生器

12、冷凝器

3、節(jié)流閥蒸汽4、蒸發(fā)器6745、吸收器

26、溶液泵

57、回流閥

冷卻水32022/11/3389吸收式制冷系統(tǒng)類型1、氨液—水制冷溫度低（-45℃），制取-15℃的

1Kcal冷量，發(fā)生器中消耗2Kcal的熱量；用作發(fā)生器的熱源溫度：90～170℃。2、水—溴化鋰制冷溫度大于0℃，在高真空度下工作，可利用60℃的低溫?zé)嵩催M(jìn)行工作。2022/11/3390吸收器種類1、表面吸收

2、氣泡吸收

3、填充層吸收

4、膜式吸收2022/11/3391第二節(jié)：制冷劑與載冷劑一、對(duì)制冷劑的要求二、制冷劑的分類三、常用的制冷劑四、載冷劑2022/11/3392一、對(duì)制冷劑的要求臨界溫度不要太低冷凝壓力不應(yīng)過(guò)高要求制冷工質(zhì)的單位容積制冷量要大制冷工質(zhì)的粘度和比重應(yīng)可能小導(dǎo)熱系數(shù)大化學(xué)性質(zhì)方面2022/11/3393二、制冷劑的分類按組成分類按蒸發(fā)溫度分類按常溫下飽和蒸汽壓分類2022/11/3394三、常用制冷劑R717(氨)R22R600a與R134aR2902022/11/3395四、載冷劑水醇水鹽水有機(jī)物2022/11/3396第三節(jié)：壓縮式制冷循環(huán)一、單級(jí)壓縮機(jī)制冷循環(huán)二、兩級(jí)壓縮蒸汽制冷機(jī)的循環(huán)2022/11/3397一、單級(jí)壓縮機(jī)制冷循環(huán)基本理論循環(huán)基本理論循環(huán)的假設(shè)條件；基本循環(huán)；液體過(guò)冷循環(huán)；蒸汽過(guò)熱循環(huán)；回?zé)嵫h(huán)。2022/11/33982022/11/3399實(shí)際循環(huán)實(shí)際過(guò)程及其壓焓圖；實(shí)際制冷循環(huán)參數(shù)的選擇。2022/11/3400二、兩級(jí)壓縮蒸汽制冷機(jī)的循環(huán)采用兩級(jí)壓縮的原因兩級(jí)制冷循環(huán)的類型兩級(jí)壓縮一級(jí)節(jié)流中間完全冷卻制冷設(shè)備流程；制冷循環(huán)過(guò)程在壓焓圖上表示；熱力計(jì)算。2022/11/3401兩級(jí)壓縮一級(jí)節(jié)流中間冷卻制冷

設(shè)備流程

高壓機(jī)G高低壓機(jī)

4PmG低

210Pk3P06中冷器冷凝器蒸發(fā)器

578

G高G低節(jié)流閥2022/11/3402雙級(jí)制冷循環(huán)的壓焓圖lgP75Pk46Pm32801x=0P0x=10