梁世中主编 生物工程设备第二版 第一章讲解材料
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第一章原料的输送和粉碎设备1.原料粉碎的目的、方法1)目的:a.增加淀粉粒、酶与水的接触面,加速酶促反应与可溶性物质的溶出,提高淀粉的利用率;b.缩短蒸煮时间,使原料中的还原糖少遭破坏,节约蒸汽用量;c.使原料颗粒度变小,增加在设备和管道中的流动性,易于实现连续化。
2)方法:a.湿式粉碎:将水和原料一起加入粉碎机中,以粉浆状出来特点:无粉尘飞扬,排料方便,不需粉尘通风等;不易贮藏,耗电量大b.干式粉碎:原料直接进入粉碎机进行粉碎特点:需配通风除尘设备(通风管道装在粉碎室)c.回潮干法粉碎:原料喷少量水后在进行粉碎(啤酒厂粉碎)d.连续调湿粉碎:粉碎过程连续喷水2.选择粉碎设备的原则、粉碎度及粉碎程度,对原料粉碎设备的要求1)原则:①根据物料的性质和所要求的粉碎度等而定②坚硬物料、脆性物料:挤压、冲击③韧性、粘性物料:剪切、研磨、挤压④方向性物料:劈裂2)粉碎度:物料粉碎程度前后平均粒径之比x=D1/D2D1 粉碎前物料的平均粒径D2粉碎后物料的平均粒径3)粉碎程度:按粉碎物料和成品的粒度大小分类:粗碎、中细碎、磨碎或研磨、胶体磨;筛析法:以物料通过不同筛目标准筛的百分数来表示4)设备要求:①粉碎后物料颗粒大小均匀②不重复粉碎,已粉碎物料需立即从压榨部分排除③操作自动化④容易更换磨碎的部位,在操作发生障碍时有保险装置,能自动停车。
3.锤式粉碎机的结构、特点1)锤式粉碎机的结构(酒精厂)①锤刀:高碳钢或锰钢,40*125-180*6-7mm。
末端V=25-55m/s,V越大,产品粒度越小,锤刀重量小,易产生自转;重量大,功率大。
②筛板:用以控制粉碎物料的粒度,圆形或长条形。
锤刀与筛孔间隙为5-10mm.一般6+2mm③锯齿形冲击板:与锤刀一起挤压,磨碎物料2)特点:①可做粗碎和细碎②体积紧凑,构造简单,生产能力高③适用于不同性质的物料,物料含水量≤15%④锤刀磨损快,筛网易损坏⑤运转时震动较大,应安装在底层⑥粉碎机底部可采用吸引式气流输送,防止粉尘飞扬,提高产量。
第二篇第一章生物反应物料处理设备1、固体物料的筛选除杂设备具体包括哪些。
谷物原料粗选设备:大麦粗选机、磁力除铁器大麦精选机:利用杂粒与大麦不同的特点进行分离谷物原料的精选设备:碟片式精选机:特点:工作面积大,转速高,产量大,碟片损坏可以更换。
滚筒精选机:优点:分离出来的杂粒中含大麦较少,缺点:袋孔利用系数低,产量低,且工作面磨损后不能恢复。
大麦的分级设备:平板分级筛:特点:分离效率高;占地面积小;能耗低;造价、维修困难圆筒分级筛:优点:设备简单、电动机传动比平板分级筛方便。
缺点:筛面利用率少,仅为整个筛面的1/5。
2、原料粉碎的方式,具体设备①干式粉碎:干物料送入粉碎机中。
粉碎机包在机壳之内,有一定的粉尘涌出来,如果不采取必要的除尘措施,车间内会布满灰尘。
设备:锤式粉碎机、对堒粉碎机、多堒粉碎机②湿式粉碎:将水和原料一起加入粉碎机中,从粉碎机出来时即成粉浆。
这种方法无原粉粉末飞扬,车间卫生好,缺点是粉浆必须随产随用,不宜储藏,且耗电量较多3、物料粉碎的力学分析挤压破碎、冲击破碎、研磨粉碎、剪切破碎、劈裂粉碎。
4、锤式粉碎机的工作原理。
工作原理:物料从上方料斗加入,在悬空状态下就被锤刀冲击力所破碎;小于弧形筛面筛孔直径的微粒,逐步被筛面筛分,落入出料口;大于筛孔直径的颗粒,在受到锤刀冲击后,由于惯性力的作用而高速四散、散落,有的撞击成碎块,小的逐渐被筛分,稍大颗粒再次弹起,又被高速旋转的下排锤刀所冲击,逐步使大颗粒变小。
没有撞击到的颗粒,也会遇到后排锤刀的冲击。
如此反复,直至将大块物料撞碎成细小颗粒后从筛孔落下进入出料口。
此外物料在机内还受到挤压和研磨的作用。
5、两辊式粉碎机的工作原理。
工作原理:由两个直径相同的钢辊相向转动,把放在钢辊间的物料夹住辊啮入两辊之间,物料受到挤压力而被破碎。
第二章液体培养基的制备及杀菌设备1、罐式连续蒸煮流程及蒸煮罐和后熟罐结构特点及作用。
粉浆罐→粉浆泵→蒸煮罐→后熟器→最后一个后熟器(气液分离器)→真空冷却器→连续糖化罐→液体曲贮罐→糖化醪泵→喷淋冷却器→混合冷凝器→蒸汽喷射器→热水箱蒸煮器:下进上出特点:蒸煮温度可高可低;节省能耗;设备简单,操作容易,制造方便后熟器:上进下出特点:后熟器不再加入蒸汽,保持温度,起到维持一定时间的后熟作用;最后一个后熟器:是主要起到气液分离的作用,使经加热、后熟的蒸煮醪分离出一部分二次蒸汽并使之降温。
生物工程设备第二版课程设计
一、课程介绍
本课程为生物工程专业的必修课程,旨在介绍生物工程设备的设计、选择、操
作和维护等方面的知识。
本门课程已经进入第二版,并在课程设置、授课教师、教材选择和实验设计等方面进行了改进和优化。
二、课程目标
通过本门课程的学习,学生应该达到以下目标:
1.了解生物工程设备的基本原理和工作原理。
2.掌握生物工程设备的选择、设计和操作技能。
3.能够进行生物工程实验的设计、操作和数据分析。
4.具备良好的团队合作能力和独立思考能力。
三、课程内容
第一节设备选择与设计
•生物反应器、分离纯化设备等基本设备的选择和设计。
•设备的流体力学和传质知识。
第二节生物反应器的设计与操作
•反应器的类型和结构,及其在发酵过程中的应用。
•反应器操作过程中的关键参数,如温度、pH值、氧气浓度等的调控。
•反应器发酵产物的分离和纯化。
1。
生物工程设备第一章绪论1《生物工程设备》复习任课老师:蒋介石、法海、黄晓明第一章绪论一、生物工程1. 生物技术生物技术(又称生物工艺学或生物工程)是应用自然科学及工程学的原理,依靠生物催化剂将物料进行加工,以提供产品或为社会服务的技术。
★生物技术与其他学科的关系2.生物技术的四大支柱3.发酵工程(微生物工程)发酵工程指利用微生物的特定性状,通过现代工程技术,在生物反应器中生产有用物质的一种技术。
发酵对象包括传统的天然微生物和动物、植物细胞、重组细胞及基因工程菌等。
微生物发酵:把借助微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体本身,或其初级代谢产物或次级代谢产物的过程统称为发酵。
根据耗氧情况分为厌氧发酵(酒精、乳酸、甘油、丙酸、丁酸等)或有氧发酵(如抗生素、氨基酸、核苷酸、酶制剂等)。
发酵工程在生物技术中的地位1)基因工程与发酵工程基因工程主要原理(基因重组技术)人为分离生物遗传物质(DNA),并在体外进行切割、拼接和重组,然后导入某宿主细胞或个体内,从而改变它们的遗传品性或使新的遗传信息大量表达,获得相应基因产物(多肽或蛋白质),这种改造生物赋予其特殊功能的过程就称为基因工程。
(基因工程操作基本步骤→)发酵工程应用——微生物基因工程育种外源目的基因工程菌如:胰岛素、干扰素和乙肝疫苗等药2)细胞工程与发酵工程细胞工程是应用细胞生物学和分子生物学方法,借助工程学的试验方法或技术,在细胞水平上研究改造生物遗传特性和生物学特性,以获得特定的细胞、细胞产品或新生物体的有关理论和技术方法的学科。
根据研究对象不同可分为动物细胞工程、植物细胞工程和微生物细胞工程3)酶工程与发酵工程酶工程是利用酶、细胞器所具有的特异催化功能,或对酶进行修饰改造,并借助生物反应器和工艺过程生产产品的一项技术。
发酵工程的地位意义细胞工程最后必须经过酶工程,酶工程所需的酶几乎来自发酵工程。
所以,发酵工程是生物技术产业化的基础和归宿,是生物工程四大支柱的核心,无论传统发酵产品,如抗生素、氨基酸等,还是现代基因工程产品,如疫苗、人体蛋白质等,都需要通过发酵技术进行生产。
生物工程设备第一章绪论●生物工程设备(bioengineering equipment):就是生物工程类工厂或实验室为生物反应提供最基本也是最主要的能够满足特定生物反应工艺过程的专门技术装备或设施。
即为生命体完成一定反应过程所提供的特定环境。
●生物工程设备是现代生物技术的基本原理与工程学原理相交叉的应用性学科,是将生物技术成果产业化的桥梁。
●吕文虎克发明显微镜、柯赫建立了微生物分离纯化和纯培养技术、弗莱明发现了青霉素,并确认青霉素对伤口感染更有疗效●通风搅拌发酵技术的建立标志着实现了真正意义的生物工程设备;代表:青霉素●对通气搅拌生物反应器进行了改造,发展了气升式反应器,设备向着大型化、自动化发展●20 世纪70 年代基因重组技术诞生;代表产物是胰岛素第二章原料处理及灭菌设备●目前常用的处理方法有:筛选法、比重法、浮选法、磁选法●预处理包括:筛选去杂、磁力除铁、精选分级、原料粉碎●筛分机械原理:根据颗粒的几何形状及其粒度,利用带有孔眼的筛面对物料进行分选的机器,具有去杂、分级两个功能●网目:以每英寸长度内的筛孔数表示,称为网目数,简称网目,以M表示●振动筛:发酵工厂应用最为广泛,带有风力除尘功能的筛选设备,多用于清除物料中小或者轻的杂质。
●滚筒筛分类有 1.并列式:颗粒直径分布均匀;2,串联式:小颗粒含量较多的;3.同轴式:大颗粒含量不多的物料●重力分选原理:干重重力分选、湿重重力分选●湿重重力分选利用不同密度的颗粒在水中受到的浮力及下降阻力的差异进行分选的。
●典型重力分选机械粒状原料密度去石机采用干法重力分选块根原料除石机该设备通常采用湿法重力分选●精选设备常用的有滚筒式精选机、碟片式精选机、螺旋球度精选机●螺旋球度精选机从长颗粒中分离出球形颗粒●粉碎的理论模型(a)体积粉碎模型(b)表面粉碎模型(c)均一粉碎模型●粉碎:粉碎是固体物料尺寸由大变小的过程,是利用机械力来克服固体物料内部凝聚力使之破碎成符合要求的小颗粒的单元操作。
生物工程设备教案生物科学与工程学院2010年9月课时分配表第一章绪论【教学目的与要求】了解课程的目的和任务,掌握生化反应的目的,掌握生化反应器的分类,了解生化反应器设计基础内容。
【教学重点与难点】生化反应的目的,生化反应器的分类,设计基础。
【教学方法】讲授。
【教学时数】1学时一、课程介绍生物工程设备则是生物工程技术和化学工程与设备交叉的结合体生物反应过程的组成,课程的内容按各种设备的共性,密切结合发酵生产的特征,重点阐述设备的结构、原理、特点、设计计算、选型及保养。
包括整个发酵生产过程中所需要用到的物料的处理和输送设备,培养基的制备设备,无菌空气系统,生物反应器,过滤、结晶、干燥、蒸馏及冷却设备。
课程目的和任务:了解生物工程设备掌握常用生物工程设备的类型、性能、设备二、生化反应的目的重点生化反应的目的:1.生产细胞:2.细胞的代谢产物: 3.直接用酶催化的产物。
三、生化反应器的分类重点根据细胞或组织生长代谢的要求可分为:.厌氧生物反应器、通风生物反应器、光照生物反应器、膜生物反应器。
其他分类方式:根据反应器的结构、物料的混合方式。
四、生化反应器设计基础内容:细胞动力学(菌体生长规律、产物代谢的规律、基质浓度产物浓度对发酵的影响等)、质量传递(气-液传质、液体-微生物)、能量传递、环境对发酵的影响、剪切力的影响等总之,生化反应器的设计是以生物体的代谢为核心,除考虑传质、传热的因素外,还需要考虑对环境条件的要求,确保这些条件的落实。
同时为提高传质和传热的效率需配置搅拌装置,同时需考虑剪切力对菌体生长的影响。
发酵过程纯种培养,无菌条件的要求。
【思考题】1.生化反应的目的?2.生化反应器的分类?【作业】生化反应器的分类方式【参考书目】《生物工程设备》梁世中主编,中国轻工业出版社2002年【教学效果追记】本章内容中有反应器的分类等简单的总体知识,要求学生在理解的基础上加以掌握。
【预习】第二章物料处理和输送设备第二章物料处理和输送设备【教学目的与要求】了解发酵工厂物料处理和输送的方法,掌握机械输送设备的特点及选型;掌握气力输送的原理和流程及简单管道的计算。