生物工程設(shè)備實驗指導(dǎo)書

目錄試驗一、發(fā)酵罐的構(gòu)造及初步設(shè)計——發(fā)酵系統(tǒng)的組成及發(fā)酵罐幾何構(gòu)造計算與初步設(shè)計1一、目的要求11三、試驗用小型發(fā)酵系統(tǒng)的根本組成2四、發(fā)酵罐幾何構(gòu)造計算與初步設(shè)計3五、簡要說明發(fā)酵系統(tǒng)的根本組成及各自功能。5試驗二、生物工程通用設(shè)備構(gòu)造和原理——板框過濾試驗5一、試驗?zāi)康?二、根本原理5三、試驗裝置6四、試驗步驟67六、試驗過程中應(yīng)留意的問題89試驗三、枯燥設(shè)備構(gòu)造和生物材料枯燥方法——噴霧枯燥試驗9一、試驗?zāi)康?二、試驗裝置及原理9三、試驗材料：雞蛋等。1010五、測試結(jié)果12試驗四、生物工程典型生產(chǎn)線構(gòu)成——乳制品生產(chǎn)線13一、試驗?zāi)康?3二、參觀實習(xí)內(nèi)容13三、試驗報告要求13專業(yè)的生物工程設(shè)備、發(fā)酵工程及設(shè)備、發(fā)酵工程等專業(yè)課程的試驗指導(dǎo)用書。試驗一、發(fā)酵罐的構(gòu)造及初步設(shè)計——發(fā)酵系統(tǒng)的組成及發(fā)酵罐幾何構(gòu)造計算與初步設(shè)計一、目的要求對小型發(fā)酵罐構(gòu)造的剖析，進一步生疏和把握發(fā)酵發(fā)酵罐的根本構(gòu)造和工作原理；在此根底上嘗試完成在給定條件下的發(fā)酵罐幾何構(gòu)造計算與初步設(shè)計。二、根本原理1L件，是微生物學(xué)、發(fā)酵工程、醫(yī)藥工業(yè)等科學(xué)爭論所必需的設(shè)備。設(shè)備技術(shù)有限責(zé)任公司10L罐為例，說明發(fā)酵系統(tǒng)的根本組成和發(fā)酵罐的主要構(gòu)造及工作原理。三、試驗用小型發(fā)酵系統(tǒng)的根本組成pH系統(tǒng)、過程變量的測量和滅菌系統(tǒng)組成。板及橡膠墊圈密封構(gòu)成。容積為10L，頂蓋上有幾個孔口(如以下圖)，分別是加料及接種口、補料口、放置DO(溶解氧)電極口、放置pH電極口、放置攪拌器口等。效率，還增設(shè)有肯定數(shù)目的擋板。無菌空氣管從罐頂延長至罐底后經(jīng)由空氣分布器后進入培育基中。pHpH過程變量的測量，主要包括溫度、溶解氧、pH滅菌系統(tǒng)組成，由電蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生蒸汽供給應(yīng)整個發(fā)酵系統(tǒng)進展滅菌。此外，通常還要設(shè)置報警燈系統(tǒng) 測量系統(tǒng)測設(shè)定的參數(shù)值，甚至測定值范圍時，則消滅報警信號。另外，小型或大型自動發(fā)酵罐通常還應(yīng)當(dāng)是自動和手動可相互切換的系統(tǒng)。四、發(fā)酵罐幾何構(gòu)造計算與初步設(shè)計拌用發(fā)酵罐幾何構(gòu)造進展初步計算，并畫出相應(yīng)比例的發(fā)酵罐構(gòu)造圖示。某年產(chǎn)5萬檸檬酸的發(fā)酵廠，發(fā)酵產(chǎn)酸水平平均為14%(W/V)，提取總收90%(W/W30096小時，冷卻水的初、終溫分別為20℃和25℃，發(fā)酵罐壁最高溫可到達40℃，生產(chǎn)廠區(qū)夏季平均溫度3℃。發(fā)酵罐承受蛇管進展冷卻〔冷卻管規(guī)格為m，管壁厚酵期每小時糖降為發(fā)酵液量的0.5%，糖分消耗中發(fā)酵占80%，呼吸占20%，gJ〔或產(chǎn)生的發(fā)酵熱為J，承受六3。設(shè)發(fā)酵液密度ρ=1080kg/m3，粘度μ=2×10-3Pa?s852503。1．發(fā)酵罐個數(shù)的計算每日所需要的發(fā)酵罐的容積及所需要的發(fā)酵罐總數(shù)。2．構(gòu)造尺寸的計算依據(jù)已確定的發(fā)酵罐容積計算的近似公式及常見機械通風(fēng)攪拌發(fā)酵罐幾何DH，罐高H0，攪拌葉DiB，CS?！睤/Di〕3-8m/s，取/s，則攪拌轉(zhuǎn)速發(fā)酵液密度ρ=1080kg/m3，粘度μ=2×10-3Pa?s，則雷諾準(zhǔn)數(shù)為率校正系數(shù)為，三層攪拌器時的攪拌功率為：假設(shè)通風(fēng)量： ，則通風(fēng)準(zhǔn)數(shù)Na為：所以：Q1=msq；Q2=3600Pgη；Q3×Q1；Q4=AKC(TW-TB)Q ；

T)(T

T)；

(v)0.8 DW

T F 1

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4.186A

11.77 C(TP 2

1

m

T T 2F 1

D0.2 RT TF 2

116750

中代表管壁厚，為鋼管的傳熱系數(shù)取188 垢 壁kJ/m2·h·℃5D，罐身高H，罐高H0，攪拌葉輪直徑Di，擋板寬度B，下攪拌葉與罐底距離CS五、簡要說明發(fā)酵系統(tǒng)的根本組成及各自功能。試驗二、生物工程通用設(shè)備構(gòu)造和原理——板框過濾試驗〔適用于生物技術(shù)專業(yè)〕一、試驗?zāi)康摹舶鍟鴺?biāo)紅局部〕了解板框過濾機的構(gòu)造和操作方法；e K、q 及 e 二、根本原理〔板書標(biāo)紅局部和方程式〕〔濾〔濾渣〕被濾布截留在框內(nèi)。板框過濾速率隨著濾餅增厚而減小，此即恒壓過濾。本試驗做恒壓過濾操作。恒壓過濾的根本方程式為：(VVe

)2K2)eqV積上所通過的濾液量〕則上式可改寫為：q eA，e A其微分式為：

d

2q2q即： dq K K e以上各式中：———過濾時間，s；-———θ時間內(nèi)所得的濾液量，m3；的當(dāng)量濾液體積，m3；———相當(dāng)于得到濾液量 所需過濾時間，s；-———過濾面積，m2；-———過濾常數(shù)。上式為始終線方程，在笛卡爾坐標(biāo)上作圖，其斜率為截距為 。qK K e三、試驗裝置〔板書標(biāo)紅局部和板框過濾流程〕濾完畢再用水洗滌濾餅一次。00m〔m。四、試驗步驟以下步驟進展試驗。⒈檢查全部閥門均處于關(guān)閉狀態(tài)；⒉把濾布浸濕，在2鈕濾框兩側(cè)對準(zhǔn)孔道平坦地鋪好，板與框按1-2-3-2-1的次序排列組裝好，用頂絲杠壓緊；2/33kgf/cm240kgMgCO3配制濾漿液〔3～t，不斷地攪拌均勻；關(guān)閉進漿閥和放空閥；2用秒表不停地計量濾液流出量〔每隔一個容積單位記一次時間流出為止，然后關(guān)閉閥①、③、④；1000ml5～9〔加壓縮空氣〕沖洗儲漿罐液面管及其他輸液管道，MgCO3沉淀堵塞；⒒關(guān)閉空氣壓縮機，清掃場地，整理好試驗設(shè)備。五、試驗結(jié)果

~qq

2 2圖求出直線的斜率 K 和截距K求出K及依據(jù)恒壓過濾根本方程式，設(shè)q=0，θ＝0再求出 。過濾試驗數(shù)據(jù)記錄表過濾壓強〔表壓〕濾液量濾液量過濾時間序號 備注增量△θ(S)123456數(shù)據(jù)計算表過濾壓強〔表壓〕序號q(m3/m2)△q(m3/m2) △θ(S) △q/△θ(s/m)123456六、試驗過程中應(yīng)留意的問題〔板書標(biāo)題〕⒈配濾漿時，水與 MgCO3的比例，在配漿槽中攪拌均勻〔先少加水，參加，泡一會兒，再加水?dāng)嚢?；⒉濾漿參加儲漿罐時應(yīng)①翻開放空閥，②翻開攪拌機，③留意關(guān)閉氣路，否則易返漿；⒊濾布平坦〔孔要對正包括濾布和濾框，板框有鈕一側(cè)沖一邊列好；⒋整個過程中應(yīng)留意氣路壓力保持穩(wěn)定；閥位置：過濾①、③、④；水洗時：②、④。七、問題與思考〔板書標(biāo)紅局部〕為什么過濾開頭時，濾液常常有一點混濁，然后漸漸轉(zhuǎn)清？過濾壓強增加一倍時，得到同一過濾所需要的時間是否削減一半？為什么？試驗三、枯燥設(shè)備構(gòu)造和生物材料枯燥方法——噴霧枯燥試驗一、試驗?zāi)康亩⒃囼炑b置及原理裝置：噴霧枯燥器、膠體磨、均質(zhì)機原理：噴霧枯燥試驗機是一種試驗室小型噴霧枯燥設(shè)備,主要用于食品材料的過旋風(fēng)分別器，排出濕空氣，實現(xiàn)了液體食品原料的快速枯燥粉末化。體蒸發(fā)的外表積，如1立方厘米的液體，霧化的液滴直徑為100的液滴的外表積為600平方厘米，這樣大的外表積與高溫?zé)峤橘|(zhì)接觸，進展快速150-250℃，但液滴有大量水分蒸發(fā)，的容器中枯燥不會污染，生產(chǎn)過程簡潔，操作便利，適合連續(xù)化生產(chǎn)。其主要缺點是單位產(chǎn)品耗熱量大，容積枯燥純度小，因此枯燥設(shè)備體積大。四、操作步驟雞蛋→破殼→棄去蛋清→蛋黃加水→攪拌→膠體磨→均質(zhì)→料液備用噴霧枯燥器使用及操作方法(2)接通電源〔指示燈亮。(4)翻開鼓風(fēng)機開關(guān)〔調(diào)至所需的風(fēng)速。(5)翻開加熱開關(guān)。(7)翻開蠕動泵開關(guān)，開頭進料液。的大小，噴霧枯燥開頭。當(dāng)枯燥完畢時，關(guān)閉噴霧枯燥器的操作應(yīng)逆向進展。當(dāng)儀器冷卻后，取下承受瓶、各部組件及噴頭洗凈，以備后用。80℃-95℃范圍選擇，并進展噴霧操作。粉及清掃，必要時進展設(shè)備的清洗與烘干。氣為枯燥介質(zhì)，霧化器承受籃式離心轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)速25000r/Min。此機承受掌握盤集中掌握電源和各熱功參數(shù)，電力功率6kw、進風(fēng)溫度可達250℃，水分蒸發(fā)量為/h-5kg/h。操作要點：①開頭工作時，先開啟電加熱器，并檢查有否漏電現(xiàn)象及排風(fēng)噴霧轉(zhuǎn)盤的孔口及出料口，以防冷空氣漏進,影響預(yù)熱；③枯燥器內(nèi)溫度到達預(yù)料流量、維持正常操作；⑤貯料罐位枯燥機頂部20cm-30cm,并設(shè)有流量調(diào)整枯燥器室門,用刷子掃室壁上的乳粉，關(guān)閉室門再次開動排風(fēng)機出粉；⑥最終清掃枯燥室,必要時進展清洗。五、測試結(jié)果1、測定進風(fēng)溫度與產(chǎn)品含水量、粒度的關(guān)系；2、測定霧化壓力與產(chǎn)品含水量、粒度的關(guān)系；3、測定進料量與產(chǎn)品含水量、粒度的關(guān)系；4、繪制離心噴霧枯燥器的構(gòu)造示意圖，如何理解乳粉噴霧枯燥的原理?通過分析結(jié)果提出蛋黃粉噴霧枯燥的最正確工藝參數(shù)。1.進風(fēng)溫度與產(chǎn)品含水量、粒度的關(guān)系1234進風(fēng)溫度℃1212343.進料量與產(chǎn)品含水量、粒度的關(guān)系序號1234試驗四、生物工程典型生產(chǎn)線構(gòu)成——啤酒生產(chǎn)線一、試驗?zāi)康膶W(xué)學(xué)問讓學(xué)生初步了解生物工程企業(yè)典型的生產(chǎn)線構(gòu)成及根本的工藝流程。二、實習(xí)內(nèi)容三、試驗報告要求述，并依據(jù)如下提綱書寫試驗報告。(一)啤酒概述，主要包括啤酒的由來，啤酒的特點，啤酒的種類，啤酒生產(chǎn)原料等；(二)啤酒生產(chǎn)工藝過程，包括麥芽制備、麥芽汁的制備、發(fā)酵、清酒、試驗一、搖床培育確定酵母菌體的培育和養(yǎng)分條件一．試驗?zāi)康模菏野l(fā)酵工藝。二．試驗原理生物量的測定方法有比濁法和直接稱重法等生物量〔OD〕生物量〔OD〕glucoseNo1224364860(A)三．儀器與試劑酵母浸粉、KH2PO4。四．試驗方法(1)1,2)表1 正交表試驗設(shè)計因素水平葡萄糖蔗糖酵母膏KH2PO411.00.00.50.522.01.01.01.033.02.02.02.0表2 正交表試驗方案sucroseYeastextractKH2PO4(B)(C)〔D〕0hhhhhh1(1)(1)(1)(1)2(1)(2)(2)(2)3(1)(3)(3)(3)4(2)(1)(2)(3)5(2)(2)(3)(1)6(2)(3)(1)(2)77(3)(1)(3)(2)8(3)(2)(1)(3)9(3)(3)(2)(1)將上