第一篇生物工程设备总结.doc

上篇小结第一章 物料输送设备1、生物工业生产常用物料类型及主要输送设备特点 A、物料类型：固体物料、液体物料、气体物料三类B、固体物料输送有机械输送：带式输送、螺旋输送均为水平或倾斜方向，斗式提升机为垂直方向；气力输送：真空~、压力~、压力真空~风机是气力输送的唯一动力设备，真空输送风机在物料的后面，压力输送风机在物料的前面液体、酱体物料输送多用离心泵、往复泵以及螺杆泵，使用最多的是离心泵和往复泵气体输送：气体加压后在圆形或方形管道中实现输送2、三种机械输送的原理 A、带式输送机[皮带运输机]：水平或倾斜方向结构原理：利用一根封闭的环形带，绕在相距一定距离的滚轮上，由滚轮带动运行，物料放在带上，靠摩擦力随带前进，到带的另一端靠自重卸下B\斗式提升机:垂直方向提升结构原理：胶带或链条作牵引件，将若干料斗固定在牵引件上，牵引件由上下转鼓张紧并运行，料从下部装入料斗提升至上部绕过转鼓从斗内卸出C、螺旋输送机(绞龙)：水平或倾斜方向 用于粉状、小颗粒状输送、加料及料水混合等原理：由外壳和一个旋转的螺旋料槽和传动装置构成，当轴旋转时，物料因受重力和摩擦力作用，螺旋将物料沿轴向推进，一般用于水平或少倾斜方向物料输送。

3、气流输送：气流输送 是指在输送管道中，空气以高速流动，借助空气的动能，使物料在气流中被悬浮输送到指定地点的输送方式4、混合比：是指气流输送系统中，单位时间输送的物料质量G物与单位时间所需的空气质量G气的比值，即每1kg空气所能提升的物料质量 μ＝ G物/ G气5、输料管布置原则 •2个以上时，料量大的靠近风机； •尽量缩短水平段； •先沿垂直管提升至所需高度，再水平运至卸料点； •物料易停滞或易堵塞处，预设吹气口或易拆件；•弯头：曲率半径应取输料管的5~10倍,减少90度弯•弯头外壁易磨损，可采用加厚或做更换管件6、重力式卸料器气-固分离的原理： 带物料气流进入一个较大空间，速度降低，物料因自身重力而沉降，气体经过滤后排出7、气流输送原理、流程及设备作用、气力输送的计算 旋风分离器:切线方向进口，可用于卸料也可用于除尘，对于１０μｍ以上的颗粒除尘效果较好闭风器：在真空系统中用于卸料，在压力系统中用于加料机械输送比气力力输送动力消耗少，最近几年工厂中广泛采用第二章 物料处理与培养基制备1、物料中杂质的去除：磁力除铁器除去物料中磁性杂质，非磁性杂质用筛除或用风选的方法去除。

2、喷射加热器的结构原理当物料流过喷射泵时，在喷嘴处产生的真空将外来的蒸汽吸入，对物料进行加热混合，经扩大管后，动能转变为压强能，属于一种混合加热设备若吸入气体来自容器，容器减压，故又称喷射真空泵3、灭菌时间计算：τ=(2.303/k)lg(No/Ns) 式中符号的意义要清楚4、连消灭菌的优点及灭菌采用高温短时间的原因培养基灭菌采用高温短时间的方法，以减少营养成分的破坏 三路进汽：蒸汽直接从通风、取样和出料口进入罐内加热，直到所规定的温度，并维持一定的时间即“三路进汽”灭菌三路排汽：稍微打开压力表排气管阀门、废气排出管阀门、补进料管阀门排出蒸汽即为三路排气6、培养基灭菌及注意事项空消：对种子罐、发酵罐的空罐进行灭菌；实消：种子罐、发酵罐内有培养基的条件下灭菌；连消：对培养基利用连续灭菌设备进行连续灭菌A无菌空气没进入发酵罐前，严禁打开夹套冷却水降温，以防罐体吸瘪；B凡是与培养基接触的管道都要进汽，凡是不接触的管道都要排汽；C无夹套的发酵罐采用蛇管预热，其余操作相同7、生物工业原料粉碎的目的、粉碎的方法、粉碎常用的设备类型 目的：增加原料表面积，有利于与水、微生物、酶等进行生化反应，加快反应速度。

方法：干法粉碎、湿法粉碎两种，常用粉碎机械：锤式粉碎机：粉碎机壳内镶有锯齿性的冲击板主轴上有钢制圆盘或方盘，盘上装有可自由摆动的锤刀当轴高速[800~2500r/min]旋转时，锤刀借离心力作用而张开，并将物料击碎，未被粉碎的物料撞到冲击板上，再此粉碎，被粉碎的物料穿过底部筛孔排出，如遇过硬杂质，锤刀摆动让开，不致损坏机器酒精行业用于粉碎玉米、瓜干等辊式粉碎机：两个直径相同的圆柱性辊筒，以相反的方向旋转，产生挤压力、剪切力将物料粉碎两个辊筒，一个轴承固定，另一个可调且装有弹簧，物料从辊间隙加入，小于开度的颗粒从空隙排出啤酒行业用于粉碎麦芽、大米等湿法粉碎：将固体物料和水一起加入粉碎机中进行粉碎粉尘少，锤刀磨损少，但粉碎原料不宜久存，能耗也高从发展趋势来看：湿法粉碎具有良好的前景培养基制备时蒸汽加热的设备——蒸汽喷射泵或套管加热器或三套管加热器或蒸煮罐；将淀粉专化为可发酵糖的设备——糖化锅；生产啤酒麦汁设备常用四器组合即糊化锅、糖化锅、过滤槽、煮沸锅，材料：不锈钢；结构：径高比2:1分离酒花和热凝固物 ——漩涡沉淀槽或回旋沉淀槽漩涡沉淀槽或回旋沉淀槽切线方向进口，底部进料比中下部进料优越。

冷却设备：啤酒麦汁一般薄板换热器，蒸煮醪一般真空冷却器，除此外列管换热器，螺旋板换热器等第三章 无菌空气的制备 1、空气除菌的方法.灭菌:是指用物理或化学的方法杀灭或去除物料或设备中所有生命物质的过程除菌的方法有辐射杀菌、静电除菌、化学药剂灭菌、热杀菌及介质过滤除菌介质过滤除菌工业上制备无菌空气最经济实用的方法 2、介质过滤除菌是使空气通过经高温灭菌的介质过滤层，将空气中的微生物等颗粒阻截在介质层中，达到除菌的目的无菌空气：指通过除菌处理使空气的含菌量降低到零或洁净度达到100级的空气从而使污染的可能性降低到极小，不因空气污染造成损失的空气3、空气除菌流程及设备作用见课件4、目前工业上常用过滤介质有哪些YUD型空气总过滤器的滤芯DMF（聚四氟乙烯聚合膜）或 DGF（玻璃纤维复合毡）耐125±2℃,30min，10次蒸汽杀菌及无异常时，不必每次杀菌，多次灭菌后效率下降空气分过滤系统过滤膜材料：耐高温高分子JPF-A（聚偏氟乙烯）、JPF-B（硼硅酸涂氟）、JPF-C（聚四氟乙烯）膜材精度0.01 μ，耐125±2℃,30min，160次蒸汽杀菌金属烧结材料JLS-镍制微孔膜、JSS-不锈钢微孔膜 可蒸汽高温灭菌，多次再生重复使用，精度0.2μ,99.9999%6、简述空气过滤器设备的设计过程计算思路（1）计算发酵车间总最大用气量，根据用气量选择表2-2 YUD-Z型空气总过滤器规格及台数 （要有1台备用）；各台并联使用（2）计算每只发酵罐的最大用气量，根据用气量选择查表2-3 JPF型或查表2-4 JLS-Y型空气过滤器规格。

3）根据已选择的JPF型或JLS型通气量，选择查表2-5 JLS-YUD空气预过滤器型号规格；（4）根据已选择的选择JPF型过滤器规格， 选择查表2-6 JLS-F型蒸汽过滤器型号、尺寸滤芯可用聚四氟乙烯或不锈钢烧结管传统高温空气直接冷却改为沿程冷却设计可降低冷却水的用量7、提高空气过滤效率的措施 A 减少进口空气的含菌数：（1）加强卫生管理，减少环境空气中的含菌量； （2）提高空气进口位置，减少空气进口含菌量； （3）加强压缩前的空气预过滤 B 设计和安装合理的空气预过滤器 C 降低进入总过滤器空气的相对湿度：（1）采用无油润滑空气压缩机；（2）加强压缩空气的冷却，去油去水； （3）提高进入总过滤器的空气温度，降低其相对湿度第四章 嫌气发酵设备 1、酒精发酵罐结构、材料碳钢、罐内蛇管或罐外螺旋板换热器冷却，洗涤方式水力洗涤或水力喷射洗涤2、啤酒发酵罐：圆通锥底发酵罐、材料不锈钢或碳钢加涂料T-541、罐外冷却冷却，洗涤方式采用CIP洗涤3、酒精发酵罐数计算N= nt/24 +1 （个） n—每24小时内进行加料的发酵罐数目（个） t—一次发酵周期所需要的小时数4、连续发酵及优缺点在发酵罐内连续不断地流加培养液，同时放出发酵液，使发酵罐中的微生物一直维持在生长加速期的发酵方式称连续发酵。

优点：1、微生物始终处于对数生长期； 2、降低代谢产物的积累，缓解产物对反应速度的反馈抑制； 3、提高设备率 缺点:易于染菌、菌种突变5、稀释速率D：发酵液流加量与流加罐内液体体积之比即D＝ F / VF－添加培养基的流速[L/h〕； V－发酵液体积〔L〕连续发酵必需满足： D=μ （μ为细胞比生长速率〔h-1〕）；连续发酵中，稀释速率D非常重要，只有控制好稀释速率D与细胞比生长速率相当才能实现连续生产第五章 通风发酵设备1常用的通风发酵罐有哪几种类型机械搅拌发酵罐： 自吸式发酵罐 、气升式发酵罐 、 喷射自吸式发酵罐、 伍氏发酵罐 、文氏发酵罐 、塔式发酵罐 2、机械搅拌发酵罐的搅拌器的作用是打碎气泡，使氧溶解于醪液中搅拌器种类六平叶涡轮搅拌器、六弯叶涡轮搅拌器、六剑叶涡轮搅拌器及推进式搅拌器等特点：径向混合：平叶＞弯叶＞箭叶；轴向混合：平叶 ＜弯叶＜ 箭叶；功率消耗：平叶＞弯叶＞箭叶3，挡板的作用是改变液流的方向，由径向流改为轴向流，促使液体激烈翻动，增加溶解氧。

4，全挡板条件 是指在一定转速下再增加罐内附件而轴功率仍保持不变5，消泡器的作用消泡器是安装在发酵罐内转动轴的上部或安装在发酵罐排气系统上，可将泡沫打破或将泡沫破碎分离成液态和气态两相的装置,从而达到消泡的目的机械消泡器和化学消泡方式离心式～、碟片式～、耙式～、梳齿式～刮板式～ 蛇形栅条消泡器6，发酵罐上常用的轴封有 填料函轴封和端面轴封两种 7，机械搅拌发酵罐的冷却装置有哪些？夹套冷却\竖式列管冷却 \竖式蛇管冷却/罐外冷却8，自吸式发酵罐的充气原理：自吸式发酵罐关键部件是转子，转子高速旋转形成负压将空气吸入，定子的作用是均匀分布，转速越大，形成的负压越大，通过四周定子使空气与醪液均匀接触罐内负压，无菌程度低，可生产液体醋等9，气升式发酵罐的工作（充气）原理：利用压缩空气进行搅拌，剪切力小临界溶氧浓度：微生物呼吸刚刚受到影响时的溶氧浓度10，机械搅拌发酵罐主要由哪三个部分组成及各自的作用.机械搅拌发酵罐主要由搅拌装置、轴封和罐体三部分组成搅拌装置：电机、减速机带动搅拌轴和搅拌器组成，实现机械搅拌，完成气液固三相均匀；轴封：罐体和搅拌轴之间的密封，防止发酵液逃逸或泄露。

罐体：金属圆筒体、换热装置及附件组成，盛放培养基及微生物，提供合适的微生物代谢场所11，机械通风发酵罐中那些结构与溶氧有关，主要作用搅拌器：作用是打碎气泡，使氧溶解于醪液中，为拆装方便，大型搅拌器可做成两半型，用螺栓联成整体挡板：作用是改变液流的方向，由径向流改为轴向流，促使液体激烈翻动，增加溶解氧空气管：空气分布装置的作用是吹入无菌空气，并使空气均匀分布17，根据产品的年产量计算所需发酵罐的数量，并计算发酵罐的结构尺寸见课件19，空气中的氧进入到细胞中要经过哪些步骤见课件“公称容积”是指罐的圆柱部分和底封。