生物工程设备试卷

生物工程设备习题一、简答及看图题1、压缩空气的预处理流程及压缩空气预处理设备的作用p58要点：①掌握几种流程②流程的应用场合③流程中各设备起的作用（1）压缩空气的预处理流程：两级冷却、分离、加热空气预处理流程（潮湿地区）；冷热空气直接混合式空气预处理流程（中等含湿地区）；利用热空气加热冷空气流程；高效前置过滤空气预处理流程。

①两级冷却、分离、加热空气预处理流程：对各种气候环境条件都能适应；油、水分离效率较高，并能使空气在达到较低的相对湿度时进行过滤，提高了过滤效率。

适用于潮湿地区，其他地区可根据当地的情况，对流程中的设备做适当的增减。

特点：两次冷却、两次分离（好处：能够提高热导率，从而节约冷却水，使油水分离的较为完全）及适当加热。

（加热至50℃左右，需使其相对湿度减低至50-60%的程度）旋风分离器：经过第一冷却器冷却（30-35℃）之后，大部分的油、水物质都接近或达到露点温度，已经结成较大的颗粒，并且雾粒浓度较大。

丝网分离器：第二冷却器（20-25℃）使空气进一步冷却后析出一部分较小雾粒。

（能够发挥丝网分离较小直径的雾粒和分离效率高的能力。

②冷热空气直接混合式空气预处理流程特点：可省去第二次冷却后的分离设备和空气加热设备，流程较为简单可行，利用压缩空气来加热处理后的空气，冷却水用量较少。

适用于中等含湿地区，但不适用合于空气含湿量高的地区。

（没有经过冷却处理后的那部分压缩空气的油水怎么办？）③利用热空气加热冷空气流程利用压缩后热空气合冷却后的冷空气进行热量交换，从而使冷空气升温的过程，以达到减低相对湿度的目标。

④高效前置过滤空气预处理流程特点：在压缩机前设置一台高效过滤器，采用泡沫塑料（即静电除菌）、超细纤维纸为过滤介质，并串联使用，使空气过滤后再进入空气压缩机。

（2）压缩空气预处理设备的作用：采风设备、粗过滤器、空气压缩机、空气储罐、气液分离器等。

1）采风设备：①采风塔（吸风塔）：越高越好，至少10m，设计气流速度8m/s左右。

问答题1、 画出机械搅拌式生物反应器的结构简图,标出各部件的名称,并分别阐述其作用。

2、 根据气液传质理论，提出机械搅拌通风发酵罐增加氧传递速率的措施。

★)(OTR *C C a K l -=欲使OTR 提高，可提高Kla ，C*增大C*-C 方法：提高罐压、富集氧气由5.04.0*)/(K n V V P K a s l g l =增大KLa 方法：提高转速或增大搅拌叶轮直径，从而提升Pg ；提高通气量；提高高径比。

3、 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?在通气发酵中，无菌空气往往采用单口朝下通至搅拌器下方，大的气泡因受到圆盘阻挡，避免了从轴部的叶片空隙逃逸，保证了气泡更好的分散而被利用。

4、气升式发酵罐的工作原理。

是把无菌空气通过喷嘴或喷孔射进发酵液中，通过气液混合物的湍流作用而使空气泡分割细碎，同时由于形成的气液混合物密度降低，故向上运动，而含气率小的发酵液则下沉，形成循环流动，实现混合与溶氧传质。

5、机械搅拌自吸式的工作原理。

工作原理: 自吸式机械揽拌发酵键的主要构件是吸气搅拌叶轮及导轮，简称转子及定子，当转子转动时，其框内液体被甩出而成真空而吸入空气通过导向叶轮而使气液均匀分布甩出并使空气在循环的发酵液中分裂成细微的气泡，在满流状态下合、湍动和扩散。

6、判断下图为何种生物反应器并标明图中6的名称，以及请简述该生物反应器工作原理。

原理: 用泵使发酵液通过文氏管吸气装置，由于液体在文氏管的收缩段流速增加，形成真空而将空气吸入，并使气泡分散与液体均匀混合，实现溶氧传质7、酒精发酵罐由于操作失误就可能造成罐内真空甚至被吸瘪，叙述造成上述事故的原因，以及预防和修复(被吸瘪)的方法。

酒精发酵罐出现真空主要是发酵罐在密闭条件下转罐或进行内部清洗时造成的。

由于大型发酵罐在工作完毕后放料的速度很快，有可能造成一定的负压。

另外，即便罐内留存一部分CO2气体，在进行清洗时，由于清洗溶液中含有碱性物质，与CO2进行中和反应，除去了CO2也可能使罐内形成真空。

问答题1、画出机械搅拌式生物反应器的结构简图,标出各部件的名称,并分别阐述其作用。

2、根据气液传质理论，提出机械搅拌通风发酵罐增加氧传递速率的措施。

★3、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?在通气发酵中，无菌空气往往采用单口朝下通至搅拌器下方，大的气泡因受到圆盘阻挡，避免了从轴部的叶片空隙逃逸，保证了气泡更好的分散而被利用。

4、气升式发酵罐的工作原理。

5、机械搅拌自吸式的工作原理。

6、判断下图为何种生物反应器并标明图中6的名称，以及请简述该生物反应器工作原理。

7、酒精发酵罐由于操作失误就可能造成罐内真空甚至被吸瘪，叙述造成上述事故的原因，以及预防和修复(被吸瘪)的方法。

8、下图为一啤酒发酵生产系统，请指出图中1、3、5各为何设备，并简述该生产工艺的特点。

9、试述啤酒塔式连续发酵流程。

10、圆筒锥底啤酒发酵罐上为什么要安装真空安全阀?祥细解释它的作用。

11、简述植物细胞培养的特点以及常用的培养器的类型及优缺点。

12、请简述通气搅拌式、气升式、中空纤维、微囊、大载体和微载体动物细胞培养反应器的原理和特点。

13、对于发酵生物反应系统中需控制的主要参变量有哪些？分别采取何种方法或仪器进行检测？这些需控制的参变量与生物反应效能有何相关对应？14、画出连续蒸煮糖化的流程图，并注明各个设备的名称。

15、看图说明真空冷却器的工作原理。

16、请简述三种连续灭菌流程，并比较各流程优缺点。

17、根据基本过滤方程，试述强化过滤速度的措施。

★18、请简述板框压滤机的结构和工作原理。

19、请简述转筒真空过滤机的结构和工作原理。

20、什么是离心机的离心分离因数,根据离心分离因数的大小不同，离心机可分为几类?21、试简述管式离心机的工作原理。

22、在饲料工厂从发酵醪中分离酵母应该选用什么离心机?叙述该机分离酵母的原理。

23、在工厂中要将奶油(酯)从新鲜牛奶中分离出来应该选用什么离心机?叙述该机分离奶油的原理。

生物工程设备复习题生物工程设备复习题1. 生物反应器（P1）：是指以活细胞或酶为生物催化剂进行细胞增殖或生化反应提供适宜环境的设备，分为细胞反应器和酶反应器。

其目的：一生产细胞，二收集细胞代谢产物，三直接用酶催化得到所需产物2.比生长速率（P5）：生物量生长速率：dx/dt=μX ,其中μ为比生长速率，单位h-1 ，X为生物量浓度，单位g/L，t生长时间，单位h。

.倍增时间td=ln2/μ（特定指数生长期）3.无抑制的细胞生长动力学――Monod方程（P6）：μ=μS Ks 时，μ=μmax max S/(Ks+S) 其中μmax 特定基质下的最大比生长速率，Ks 饱和常熟（g/L）为此系统比生长速率达到的最大值的一半的基质浓度，当基质浓度4.机械通气搅拌发酵罐的结构，各个部件作用（P30）(电机，罐体，搅拌器和挡板,人孔。

冷却管。

.)5.发酵液的溶氧传递速率（OTR）（P34）：OTR=kL a (c*-c) 其中kL a体积溶氧系数，1/h或1/s , c* 相应温度压强下饱和溶氧浓度，mol/m，c发酵液溶氧浓度mol/m6.影响kL a的因素（P35）：①操作条件：搅拌转速和通气量②发酵罐的结构和尺寸如体积、通气方法、搅拌叶轮的结构和尺寸③物料物化性能：扩张系数、表面张力、密度、粘度、培养基成分7. 气升式反应器（P51）：常见类型有气升环流式，鼓泡式，空气喷射式等，工作原理把无菌空气通过喷嘴或喷孔喷射进发酵液中，通过气液混合物的湍流作用而使空气泡分割细碎，同时由于形成的汽液混合物密度降低故向上运动，而气含率小的发酵液则下沉，形成循环流动，实现混合和溶氧传质8.自吸式发酵罐（P54）原理：依靠特设的机械搅拌吸气装置或液体喷射吸气装置吸入空气并同时实现混合搅拌与溶氧传质的发酵罐；特点：一不必配备空气压缩机及相应的附属设备，节约资源和减少厂房面积；二溶氧速率高，溶氧效率较高，能耗较低；三用于酵母生产和醋酸发酵具有生产效率高，经济效益高优点；缺点：自吸产生负压，易产生杂菌污染，同时必须配备低阻力损失的高效空气过滤系统9. 微生物分为嫌气和好气两大类（P66）：酒精、啤酒、丙醇丁醇嫌气产品，谷氨酸、柠檬酸、酶制剂和抗菌素好气发酵产品，发酵过程需要不断通入无菌空气10.酒精发酵罐的设备的结构和原理（P66）结构与P31机械式通气搅拌相比酒精发酵罐筒体为圆柱形，底盖和顶盖为碟形或锥形，罐底装有排料口和排污口，罐身上下装有取样口和温度计接口；对于大型发酵罐，为了便于维修和清洗，往往在近罐底也装有人孔。

生物工程设备期末复习题一、填空题：1．某机械搅拌发酵罐内发酵液中的溶氧浓度为0.035mol/m3，此罐压下饱和溶氧浓度为0.315 mol/m3，此罐的k L a值为1000h-1，根据传质理论，计算此类发酵罐的供氧能力为280mol (O2)/(m3∙h)。

2．某酒精工厂，每发酵罐的进料量为22t/h，每3h装满一罐，糖化醪密度为1100Kg/m3，装料系数为0.8，计算此发酵罐的全体积为75m3。

3．啤酒发酵罐中发酵液的对流主要是依靠其中CO2的作用，另外冷却操作时啤酒温度的变化也会引起罐的内容物的对流循环。

4．CIP清洗系统是Clean In Place的简称，即内部清洗系统（在位清洗），进行大罐清洗工作的关键设备是喷射洗涤装置。

5．悬浮培养适用于非贴壁依赖型细胞，贴壁培养适用于贴壁依赖型细胞。

除此之外还有一种固定化（包埋）培养对两类细胞都适用。

6．酒精厂以玉米粮食为原料的生产中需要粗选机、除铁器等设备对原料进行预处理。

7．啤酒厂生产麦芽汁多采用四器组合，四器为糊化锅、糖化锅、过滤槽、麦汁煮沸锅。

糊化锅的作用是加热煮沸辅助原料和部分麦芽粉醪液，使淀粉液化和糊化。

8．管式离心机转鼓直径小，转速高，一般为15000r/min，分离因数大，可达50000，因此分离强度高，可用于液-液分离和微粒较小的悬浮液的澄清。

10．膜分离过程的实质是小分子物质透过膜，而大分子物质或固体粒子被阻挡。

11．液-液萃取设备应包括3个部分：混合设备、分离设备、溶剂回收设备。

12．蒸发器主要由热交换器、蒸发室两部分组成。

13．结晶设备应有搅拌装置，使结晶颗粒保持悬浮于溶液中，并同溶液有一个相对运动，以成薄晶体外部境界膜的厚度，提高溶质质点的扩散速度，加速晶体长大。

14．沸腾造粒干燥过程中，影响产品颗粒大小的因素有停留时间、摩擦作用、干燥温度。

15．在用蒸汽加热灭菌时，要保证管道彻底灭菌，管路配置应能彻底排除冷凝水，故管路应有一定的斜度和装设排污阀门。

生物工程设备习题集一、选择题单选题1空气过滤系统中旋风分离器的作用是______________。

A.分离油雾和水滴B.分离全部杂菌C.分离二氧化碳D.分离部分杂菌A2好气性发酵工厂，在无菌空气进入发酵罐之前______，以确保安全。

A.应该安装截止阀B.应该安装安全阀C.应该安装止回阀D.不应该安任何阀门C3溶液在升膜式蒸发器加热管中出现爬膜的最重要条件是__________。

A.物料进口处或出口处采用浮头管板B.蒸发器壳体应有膨胀圈C.物料在加热管内有足够的浓缩倍数，一般为七倍D.加热的蒸气与物料之间有足够的温度差，一般为20-35℃D4空气过滤系统中空气加热器的作用是______________。

A.对空气加热灭菌B.升高空气温度，以降低空气的相对湿度C.对空气加热，蒸发除去空气中的部分水份D.升高空气温度，杀灭不耐热的杂菌B5机械搅拌发酵罐中最下面一档搅拌器离罐底距离一般__________搅拌器直径的高度，最上面一个搅拌器要在液层以下0.5米(大罐)。

A.小于一个B.大于一个小于两个C.等于一个D.等于两个A6安装在空气压缩机前的过滤器主要作用是______________。

A.将空气过滤为无菌空气B.过滤分离空气中的油雾C.过滤分离空气中的水滴D.减轻总空气过滤器的过滤负荷D7为了减轻空气过滤系统的负荷空气压缩机最好选用_________空气压缩机。

A.往复式B.离心式C.高压D.无油润滑B8培养基连续灭菌流程中选用管道维持器，应该使培养基在管道的流速达到______，才能保证先进先出。

A.过渡流B.层流C.活塞流D.湍流D9冷冻升华干燥主要是升华___________。

A.游离水B.结构水C.冷凝水D.气态水。

A多选题10 好气性发酵需要无菌空气，概括起来无菌空气在发酵生产中的作用是______。

A.给培养微生物提供氧气B.也能起一定的搅拌作用，促进菌体在培养基中不断混合，加快生长繁殖速度C.打碎泡沫，防止逃液D.保持发酵过程的正压操作A、B、C11 圆筒锥底啤酒发酵罐的夹套内可用___________与啤酒发酵醪进行热交换。

08～09生工生物工程设备答案A 2008，2009学年第1学期期末考试生物工程专业《生物工程设备》课程试卷答案 A一、填空,共30空～每空1分～共30分,1、正三角形2、1/5-1/83、切向喂料式、轴向喂料式、径向喂料式4、5cm5、加热、凝聚和絮凝、加入盐类、调节PH、加入助滤剂6、聚乙烯、聚丙烯、乙羧醛7、过滤、沉降、分离8、45?9、25-50mm～100-150mm10、重力、加压、真空211、650mm/S～5%12、平衡重平衡法、双筛体平衡法13、加酸通用处理、加热加酸沉淀、絮凝剂澄清处理二、单项选择,共10小题～每小题1分～共10分,1、A2、D3、D4、B5、B6、A7、C8、B9、D 10、D三、名词解释,共5小题～每小题3分～共15分, 1、高浓度基质抑制答:基质浓度过高会使产物大量积累～抑制细胞生成和产物合成的能1力。

2、生长偶联型答:产物生成在细胞生长过程中出现。

3、分离因数答:物料受到的离心力与重力之比～也等于离心加速度与重力加速度之比。

4、公称体积答:发酵罐筒身体积与罐底体积之和。

5、Monod方程答:细胞生长为均衡生长～描述细胞生长的唯一变量是细胞浓度～培养基中只有一种基质是生长限制性基质～其它为过量不影响细胞生长～细胞生长视为简单的单一性生长～细胞得率唯一常数。

四、简答题 ,共5小题～每小题5分～共25分,1、简述升膜式、降膜式浓缩设备的工作原理及结构特点。

答:降膜式蒸发器的工作原理是:料液由加热器体顶部加入～液体在重力作用下～沿管内壁成液膜状向下流动～由于向下加速～克服加速压头比升膜式小～沸点升高也小～加热蒸汽与料液温差大～所以传热效果较好。

汽液进入蒸发分离室～进行分离～二次蒸汽由分离室顶部排出～浓缩液则由底部排出。

降膜式蒸发器的特点:,1,物料只通过一次加热面～无循环～受热时间短。

,2,二次蒸汽可以利用。

,3,可生产粘稠物料。

,4,清洗较困难～液膜难控制。