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生物工程 通风搅拌反应器习题参考答案 第1，2章 通风搅拌反响器一、单项选择题1、好气性发酵工厂，在无菌空气进入发酵罐之前___C___，以确保平安 A.应当安装截止阀 B.应当安装平安阀 C.应当安装止回阀 D.不应当安任何阀门 2、机械搅拌发酵罐中最下面一档搅拌器离罐底距离一般___A___反响器直径的高度，最上面一个搅拌器要在液层以下0.5米(大罐)A.小于一个或等于一个 B.大于一个小于两个 D.等于两个 C.以上答案都不对 3、塔式啤酒发酵罐换热的蛇管在发酵罐外，蛇管内用 B 与罐内的啤酒发酵醪进展热交换A. 蒸气 B. 酒精 C. 冷凝水 D. 热水 4、目前啤酒厂的圆筒锥底发酵罐内采纳_____C_____A.圆盘平直叶涡轮搅拌器 B.螺旋浆式搅拌器 C.无搅拌器 D.锚式搅拌器 5、气升式发酵罐的优点是无需 B A. 空气过滤系统 B. 搅拌器 C. 空气喷嘴 D. 罐外上升管 6．机械搅拌通风发酵罐在装液灭菌冷却后，搅拌器的输出功率应是：( A ) A．通入无菌空气后比通入无菌空气前有所下降 B．通入无菌空气后比通入无菌空气前有所上升 C．与有无空气无关，输出功率在通风前后保持不变D．通入无菌空气后与通入无菌空气前相比，有时上升，有时下降 7．对于大通风比发酵过程来说，发酵罐内发酵液中的空气气泡直径：( C ) A．与通风量有关，与空气喷嘴直径有关 B．与通风量无关，与空气喷嘴直径有关 C．与通风量有关，与空气喷嘴直径无关 D．与通风量无关，与空气喷嘴直径无关8. 外循环空气带升式发酵罐的优点是无需__________。

A.空气过滤系统 B.搅拌器 C.空气喷嘴 D.罐外上升管二、多项选择题1、由于大生产中所运用的好气性发酵罐是受压容器，因此封头选用__ABC_____封头A.锥形 B.椭圆 C.蝶形 D.球形2、通用式机械搅拌发酵罐中挡板的作用是__ACD___A.提高醪液湍流程度，有利于传质 B.增加发酵罐罐壁的机械强度 C.变更液流方向，由径向流变更为轴向流 D.防止醪液在罐内旋转而产生旋涡，提高罐的利用率3、气升式发酵罐的特点有 BDA. 高径比(H/D)比机械搅拌通风发酵罐的小 B. 无需机械搅拌 C. 无需空气压缩机 D. 溶氧速率较高 4、圆筒锥底啤酒发酵罐的夹套内可用 ABC 与啤酒发酵醪进展热交换A. 乙二醇 B. 乙醇 C. 氨 D. 冷凝水5、生产中运用的酒精发酵罐是受压容器，因此上下封头一般选用__ACD_封头A. 锥形 B. 球形 C. 蝶形 D. 平板 6. 喷射自吸式发酵罐的优点是 A. 空气吸入量与液体循环量之比拟高 B. 无需搅拌传动系统 C. 气液固三相混合匀称 D. 适用好氧量较大的微生物发酵三、填空题1 、目前，常用的通风发酵设备有等，其中应用最多的是2 、通风发酵罐的消泡装置有 等。

3 、通风发酵罐的主要构造有和4 、 嫌气发酵设备包括的全体积公式为 、 等 和 等，酒精发酵罐、 、 、 、 、 和 、 和 5、 通用式发酵罐是典型机械搅拌通风发酵罐，其罐的传热装置有和等几种6．体外造就的动物细胞有两种类型,一种是________________，来源于血液、淋巴组织的细胞，很多肿瘤细胞〔包括杂交瘤细胞〕和某些转化细胞属于这一类型，可采纳类似微生物造就的方法进展悬浮造就另一种是________________，大多数动物细胞，包括非淋巴组织的细胞和很多异倍体细胞属于这一类型，它们须要附着于带适量正电荷的固体或半固体外表上生长 7. 植物细胞悬浮造就所用生物反响器主要有8、植物细胞造就反响器的固定化细胞造就反响器有和等类型和 、 四、判定题〔×〕1、101 m3 通用式机械搅拌发酵罐一般搅拌转速在140-160 rpm 之间，所用变速装置为无极变速器，以调整搅拌转速〔√〕2、通用式机械搅拌发酵罐的高径比一般为1.7-2.5 〔×〕3、一个 10 吨左右的通用式机械搅拌发酵罐往往采纳夹套作为传热装置 〔√〕4、在发酵罐排气系统中安装的碟式消泡器的工作原理与离心分别机根本一样。

〔×〕5、用通用式机械搅拌发酵罐进展糖化酶〔黑曲霉〕发酵时，在维持搅拌功率不变的前提下，削减搅拌器直径Ｄ，增加其转速ｎ，有利于提高溶氧系数，因此在糖化酶〔黑曲霉〕发酵罐设计时，采纳小Ｄ高ｎ，对发酵有利 〔×〕6、通用式机械搅拌发酵罐中搅拌器的作用是打碎泡沫,促使二氧化碳从醪液中排出〔√〕7、101 m3通用式机械搅拌发酵罐一般搅拌转速在140-160 rpm 之间,所用变速装置多为三角皮带轮变速〔×〕8、空气进罐的最终一个阀门往往采纳平安阀，这是防止由于操作失误造成的发酵液倒流入空气过滤系统〔×〕9、比拟涡轮式搅拌器的三种形式，以平叶式所消耗功率最小五、概念1. 搅拌器的轴功率是指搅拌器以既定的速度转动时,用以克制介质的阻力所须要的功率 2. 全挡板条件是指在必须转数下再增加罐内附件而轴功率仍保持不变要到达全挡板条件必需满意下式要求：b(0.1~0.12)D?n??n?0.5 DDD-发酵罐直径，b-挡板宽度，n-挡板数 3. 气体截留率在通风液体中由于充气而导致的体积增加率通风前液体体积为 VL,通风时体积的增加量为 Vg,那么气体截留率??VgVL?Vg六、问答题1. 以外循环为例来说明空气带升式(气升式)发酵罐的工作原理。

答：在罐外装设上升管，与发酵罐构成一个循环系统，在上升管的下部有空气喷嘴，空气以250~300米/秒的高速度喷入上升管，与上升管的发酵液亲密接触，使上升管内的发酵液密度较低，加上压缩空气的喷流淌能，因此上升管的液体上升入罐罐内液体下降而进入上升管，形成反复循环，在上升管供应微生物所须要的溶解氧，使发酵正常进展2. 通用式机械搅拌发酵罐中的平直叶涡轮搅拌器为什么要安一个圆盘?答： 通用式机械搅拌发酵罐中的平直叶涡轮搅拌器假如没有圆盘，从搅拌器下方空气管进入的无菌空气气泡就会沿着轴部的叶片空隙上升，不能被搅拌叶片打碎，致使气泡的总外表积削减，溶氧系数降低而安一个圆盘，大的气泡受到圆盘的阻挡，只能从圆盘中心流至其边缘，从而被圆盘周边的搅拌浆叶打碎、分散，提高了溶氧系数3． 啤酒发酵罐由于操作失误就可能造成罐内真空甚至被吸瘪，表达造成上述事故的缘由,以及预防和修复(被吸瘪)的方法答：啤酒发酵罐出现真空主要是发酵罐在密闭条件下转罐或进展内部清洗时造成的由于大型发酵罐在工作完毕后放料的速度很快，有可能造成必须的负压另外，即便罐内留存一局部CO 气体,在进展清洗时,由于清洗溶液中含有碱性物质,与CO2 进展中和反响,除去了CO2 也可能使罐内形成真空。

假如不即时进气，在外界压力作用下发酵罐就会被压瘪所以大型发酵罐应设防止真空装置，在罐顶安装一个真空平安阀真空平安阀的作用是当罐内出现真空时，阀门开启，允许空气进入罐内，以建立罐内外压力的平衡假如出现上述事故〔发酵罐被吸瘪〕，可以用高压水涨法使其复圆 4. 什么是轴封？机械轴封与填料函轴封相比有什么优缺点？答：轴封是安装在旋转轴与设备之间的部件，它的作用是阻挡工作介质〔液体、气体〕沿转动轴伸出设备之处泄漏 机械轴封与填料函轴封相比优点是: 密封牢靠，在一个较长的运用期中不会泄漏或很少泄漏清洁，无死角，可以防止杂菌污染 运用寿命长，正确选择摩擦副和比压的机械密封可运用２～５年，最长有用到９年修理周期长，在正常工作的状况下，不须要修理 轴或轴套不受磨损 摩擦功率耗损少，一般约为填料函密封的10～50％ 机械轴封对轴的精度和光滑度没有填料函要求那么严格，对旋转轴的振摆和轴对壳体孔的偏斜不敏感，对轴的振动敏感性小适用范围广，能用于低温、高温、高真空、高压、各种转速以及各种腐蚀性、磨蚀性、易燃、易爆、有毒介质的密封其缺点是：构造困难，须要必须的加工精度和安装技术七、画图题1. 画出通用式机械搅拌发酵罐(50 M 以上)的示意图，并至少注明十个部件的名称。

2. 画出柠檬酸厂 5 M通用式机械搅拌种子发酵罐的示意图，并至少注明十个部件的名称33八、计算题〔第1、2题可任选一题〕1．某味精厂需新建50M3种子罐,装料系数为60%,已计算出主发酵期生物合成热Q1=7.0×105kj/h，搅拌热Q2=8.5×104kj/h,查有关资料可知汽化热Q3=1×104kj/h，醪液的比重为ρ=1.04×103kg/M3，发酵温度为32℃，冷却水进口温度为15℃，出水温度为26℃，冷却水的平均比热Cp=4.186kj/(kg.℃)，罐内采纳不锈钢盘管冷却，其规格为 53/60 (mm),壁厚3.5mm，其导热系数λ=188 kj/(M?h?℃)，依据生产经历数据可取传热系数α421和α2分别为2700 kj/(M?h?℃)和221.45×10kj/(M?h?℃)，另外管壁水垢层的热阻取 1/16750 M?h?℃/kj，试求发酵罐冷却面积、盘管总长度和冷却水耗量Q(t?t)?(tF?t2)1QW ? ；参考公式： ； ? A ?； ?tm?F1Kt?t11S1Cp(t2?t1)K??tm???2.303lgF1?1?2??tF?t2解: 1.总的热量Q=Q1+Q2-Q3=7.0×10+8.5×10-1×10=7.75×10(kJ/h) 2.冷却水耗量5445Q7.75?105W???1.68?103(kg/h)Cp(t2?t1)4.186?(26?15) 3.对数平均温度差?tm4.K值的计算K? 5.冷却面积 A?取整为38 M2。

6.冷却蛇管总长度?(tF?t1)?(tF?t2)?10.6(oC)t?t2.303lgF1tF?t21?1?1.932?103(kJ/(m2?h??C))110.00351???270014500188167501?1?1?2?S??1?Q7.75?105??37.86(M2)K??tm1932?10.6L?A38??214.1(m)?d3.14?0.05652某抗菌素厂需新建30M3种子罐，装料系数为60%，已计算出主发酵期生物合成热Q1=4.4×105kj/h，搅拌热Q2=7.2×104 kj/h，查有关资料可知汽化热Q3 =1×104 kj/h，醪液的比重为ρ=1.04×103 kg/M3，发酵温度为32℃，冷却水进口温度为16℃，出水温度为25℃，冷却水的平均比热Cp=4.186 kj/ (kg · ℃)， 罐内采纳竖式蛇管冷却，蛇管为水煤管，其规格为 53/60 (mm)，壁厚3.5mm，其导热系数λ=188 kj/ (M · h · ℃)，依据生产经历数据可取传热系数α1和α2分别为2.7×103 kj/(M2 · h · ℃)和 1.45×103kj/(M2 · h · ℃)，另外管壁水垢层的热阻取 1/16750 M2 · h · ℃/kj，试求发酵罐冷却面积、竖式蛇管总长度和冷却水耗量。

Q(t?t)?(tF?t2)1QW ? ；参考公式： ； ? A ?； 。