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第1篇一、实验目的1. 了解无菌空气制备的原理和方法。
2. 掌握无菌空气制备过程中的操作步骤。
3. 评估无菌空气制备的效果。
二、实验原理无菌空气制备是通过过滤、灭菌等手段，将空气中的微生物含量降低到极低水平，以防止微生物对实验样品、培养基等产生污染。
常用的无菌空气制备方法包括：空气过滤器、紫外线照射、高压蒸汽灭菌等。
三、实验材料1. 空气过滤器2. 紫外线照射装置3. 高压蒸汽灭菌器4. 实验室无菌操作台5. 实验室无菌操作器材6. 实验样品7. 计时器四、实验步骤1. 准备实验器材：将空气过滤器、紫外线照射装置、高压蒸汽灭菌器等实验器材准备齐全。
2. 空气过滤：将空气过滤器安装在实验室无菌操作台上，打开空气过滤器，使空气通过过滤器。
计时器开始计时，记录过滤时间。
3. 紫外线照射：将紫外线照射装置打开，对空气进行照射。
照射时间根据实验要求设定。
4. 高压蒸汽灭菌：将高压蒸汽灭菌器打开，将实验样品放入灭菌器内，进行灭菌处理。
灭菌时间根据实验要求设定。
5. 无菌操作：在无菌操作台上，穿戴无菌操作服、手套等，进行无菌操作。
将经过灭菌处理的实验样品取出，放入无菌容器中。
6. 无菌空气制备效果评估：将制备的无菌空气通过无菌操作台上的空气过滤器，观察过滤器是否出现污染现象。
若过滤器未出现污染，则说明无菌空气制备效果良好。
五、实验结果与分析1. 空气过滤：实验过程中，空气过滤器未出现污染现象，说明空气过滤效果良好。
2. 紫外线照射：实验过程中，紫外线照射装置对空气进行照射，未出现明显污染现象，说明紫外线照射效果良好。
3. 高压蒸汽灭菌：实验过程中，高压蒸汽灭菌器对实验样品进行灭菌处理，未出现污染现象，说明高压蒸汽灭菌效果良好。
4. 无菌空气制备效果评估：实验过程中，制备的无菌空气通过空气过滤器，过滤器未出现污染现象，说明无菌空气制备效果良好。
六、实验结论本次实验通过空气过滤、紫外线照射、高压蒸汽灭菌等方法，成功制备了无菌空气。
第二章物料输送过程与设备离心泵：①原理：驱动机通过泵轴带动叶轮旋转产生离心力，在离心力的作用下液体沿叶片流道被甩向叶轮出口，液体经蜗壳收集送入排出管。
液体从叶轮获得能量，使压力能和速度能均增加，并依靠此能量将液体送到工作地点。
同时，叶轮入口中心形成低压，在吸液罐和叶轮中心处的液体之间产生了压差。
洗液罐中的液体在这个压差的作用下不断吸入管路及泵的吸入室，进入叶轮中心。
气蚀：离心泵工作时，叶轮中心处产生真空形成低压而将液体吸上，在真空区发生大量汽化气泡。
含气泡的液体挤入高压区急剧凝聚破裂产生局部真空。
周围的液体以极高的速度流向气泡中心，产生巨大的冲击力。
把泵内气泡的形成和破裂而使叶轮材料受到破坏的过程，叫做气蚀。
气缚：离心泵启动时，如泵内有空气，由于空气密度很小产生离心力。
因而液体中心产生低压不足以吸入液体，这样虽然启动离心泵也不能完成输送任务的现象。
往复泵：①原理：活塞自左向右移动时泵缸内形成负压，液体吸入电动往复泵阀进入缸内。
当活塞自右向左移动时，缸内液体受挤压，压力增大。
由排出阀排出。
活塞往复一次则各吸入和排出一次液体，这成为一个工作循环。
②结构：泵缸、活塞、活塞杆、吸入阀、排出阀漩涡轮：①特点：流量小。
压强大。
②原理：叶轮旋转时，液体进入流道，受旋转叶轮的离心力作用，被甩向四周环形流道并转动，叶轮内侧液体受离心力的作用大，而在流道内受到离心力作用小，由于所受离心力大小不同，因而引起液体作纵向漩涡运动。
螺纹杆泵：①特点：流量稳定、压强高、作为连消塔进料泵。
②原理：利用螺杆的回转来吸排液体。
压缩比：P出口/P进口（绝对压强）7.涡轮式空压机：①犹如一台多级串联的离心泵压缩机。
②特点：动气量大、出口压强大③③型号：DA型和SA型“D”---单吸“S”---双吸“A”—涡轮压气机往复式空压机：①缺点：气量不稳、空气中夹带油。
②原理：气罐并联。
吸入阀和排气阀具有止逆作用，使缸内气体数量保持一定，活塞移动使气体的压力升高，当达到稍大于出口管的气体压力时，缸内气体便开始顶开排气阀的弹簧进入出口管，不断排出。
1.名词解释：（1）空气过滤除菌效率
（2）深层过滤除菌穿透定律
（3）空气过滤除菌穿透率
2.介质过滤空气除菌流程的确定应根据那些要求？
3.空气过滤除菌的流程主要有那三种？这三种流程适用情况如何？
4.写出两级冷却、分离、加热空气过滤除菌的流程，注明流程中各设备名称，丝网分离器起什么作用？
5.介质过滤除菌流程中气速与除菌效率的关系如何？
6.一台通风量为12m3/min的棉花过滤器，空气压强为392kPa(绝对压力)，进入过滤器的空气含菌量是6000个/m3，发酵周期为56小时，要求倒罐率为0.1%（即1000次发酵周期漏进一个杂菌），工作温度为300c，计算这台空气过滤器需要的过滤层厚度和过滤器的直径。
（选用的棉花纤维的直径为df=16μm，填充系数为8%，空气流速为Vs=0.1m/s,过滤常数K=13.5/m。
）。
《生物工程设备及工厂设计》课程教学大纲课程英文名称：Design of Biological Engineering Equipment and Factory课程编号:课程计划学时：48学分：3课程简介：《生物工程设备及工厂设计》是生物工程专业一门专业选修课程，学位课。
该课程是生物工程技术和化学工程与设备交叉的结合体，是一门实践性很强的学科。
课程主要介绍生物工程产业界常见的工业生产设备及生物工程研究领域的主要设备的基本原理、结构、特点、设计选用计算方法及发酵车间工艺设计。
本课程既有一定基础理论，又有较强的工程实际应用，使本专业学生成为能在生物技术与工程领域从事产业化设计、生产、管理和新技术研究、新产品开发的工程技术人才。
课程内容为：发酵设备计算及选型；无菌空气设备；分离设备；过滤、离心、萃取、吸附、离子交换、层析、蒸发、结晶、干燥等设备；发酵车间工艺设计。
通过本课程的学习，了解和掌握不同类型的生物工程设备工作原理，懂得如何应用这些基本理论去分析和解决生产过程中的具体问题，改造原有生产过程使其更符合客观规律，实现生产过程的优化，提高生产过程的经济和社会效益。
一、课程教学内容及教学基本要求第一章设计概述本章重点是生产工艺设计，生物工厂设计的原则和特点，难点是生物工厂设计的特点。
第一节生物工程工厂设计的目的和要求本节要求了解生物工程工厂设计的目的和要求，工厂设计在国民经济中的地位和意义(考核概率1%)。
第二节设计工作的任务和内容本节要求了解设计工作的基本任务和内容(考核概率1%)，理解总体设计和局部设计(考核概率2%)。
第三节生产工艺设计本节要求了解生产工艺设计在总体设计中的地位，计算机在工艺设计中的应用(考核概率1%)，理解生产工艺设计的依据与内容(考核概率2%)。
第四节工厂设计工作原则本节要求理解解生物工厂设计的基本原则和特点(考核概率2%)。
第二章项目建议书与建厂报告本章重点是可行性研究报告内容及编制方法，难点是可行性研究报告编制方法。
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。
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无菌空气是指微生物数量极低或不存在的空气。
其制备流程如下：1. 预过滤，使用高效空气过滤器（HEPA）或超高效空气过滤器（ULPA）去除空气中的颗粒物，过滤效率可达99.97%或更高。
