下载文档原格式
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。
第一章生物质原料预处理设备1.固体物料的粉碎有可能受那些力作用引起的？挤压粉碎、冲击粉碎、磨碎、剪碎、劈碎2.锤式粉碎机有哪些部件构成？它是如何粉碎物料的？工作原理：物料从上方料斗加入，在悬空状态下就被锤的冲击力所破碎。
然后物料被抛至冲击板上，再次被击碎。
此外物料在机内还受到挤压和研磨的作用。
（1）锤片是粉碎机的主要工作部件。
基本形状有8种，其中以矩形最多。
锤片的形状由被粉碎物料而定，锤片菱角多，粉碎力强，耐磨性差，尖角适合粉碎纤维性物料，环形锤片磨损均匀。
锤片长度一般不超过200mm。
(2）筛板筛板是锤式粉碎机的排料装置，一般用1-1.5mm厚的优质刚板冲孔制成。
通常设在转子的下半周的位置，为了提高粉碎机的排料能力，可使筛板占整个粉碎室内周面积的3/4以上，或者是将筛板置于粉碎室侧面。
筛孔的形状和尺寸是决定粉料粒度的主要因素，对机器的排料能力也有很大的影响。
筛孔的形状一般是圆孔或长孔。
直径分四个等级：小孔1-2mm，中孔3-4mm，粗孔5-6mm，大孔 8mm以上。
3.辊式粉碎机是如何粉碎物料？它有几类？原理：主要工作机构为两个相对旋转的平行装置的圆柱形辊筒，装在两辊之间的物料通过辊筒对其的摩擦作用而被拖入两辊的间隙中被粉碎。
两辊式、四辊式、五辊式、六辊式4.简述湿法粉碎的优点.1.消除了粉尘危害，改善了劳动环境，降低了原料消耗；2.粉碎过程中，淀粉已开始吸水膨胀，提高了蒸煮效果；3.粉碎后经预热，提高了蒸汽的利用率；4.机器零件的磨损减少，节省了设备维修费用。
5.按筛面的运动规律不同，摇动筛可分为哪三种？直线摇动筛、平面摇晃筛和差动筛6.影响筛分效率的因素有哪些？（1）筛面上物料层厚度（2）筛下颗粒百分含量、颗粒级配和形状（3）物料含水量此外，筛孔形状、筛面种类、筛分机械的运动方式、加料量的多少及均匀程度也直接影响筛分效率。
7.球磨机粉碎时，粒度，研磨体的尺寸，装填量之间有什么样的关系？在粒度较大物料研磨时，研磨体的尺寸要大些，装填量少些，使冲力作用加强；反之，研磨体尺寸小些，装填量多些，则有利于小粒物料的研磨。
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。
⽣物⼯程设备⼤纲（郑裕国）《⽣物⼯程设备》课程教学⼤纲英⽂名称：Biotechnology Equipment课程编码：B306010课内教学时数：56学时学分：3学分适⽤专业：⽣物⼯程开课单位：⽣物与⾷品⼯程系撰写⼈：曾卫国审核⼈：王娣制定（或修订）时间：2008年6⽉⼀、课程的性质和任务《⽣物⼯程设备》是⽣物⼯程专业的必修专业课，是在学完了专业基础课和技术基础课之后开设的有关⽣物加⼯过程设备的原理、构造、设计及应⽤的⼀门专业课。
为使⽣物技术的实验室成果开发成产业，必须要构造由⽣物⼯程设备构成的⽣产线，是⽣物⼯程专门⾼级⼈才必须掌握的内容之⼀。
本课程的任务主要是通过课堂教学和课外练习，使学⽣掌握⽣物⼯程的设备流程、设备结构及⼯作原理，主要设备的设计计算及选型，了解设备的安装与维修。
同时，了解国内外⽣物⼯程设备的新技术和发展趋势。
通过学习，使学⽣提⾼独⽴分析和解决问题的能⼒，为毕业设计或以后⼯作奠定理论基础。
⼆、课程教学内容的基本要求、重点和难点第⼀篇⽣物质原料处理与设备第⼀章⽣物反应原料预处理设备㈠基本要求掌握物料粉碎原理；掌握锤式粉碎机、棍式粉碎机、湿式粉碎机的⼯作原理、结构和主要构件及参数；了解原料筛选设备、其它类型粉碎机及固体原料间的混合设备。
㈡教学重点粉碎锤式粉碎机、棍式粉碎机、湿式粉碎机的⼯作原理、结构和主要构件。
㈢教学难点锤式粉碎机、棍式粉碎机、湿式粉碎机的参数及选择。
㈣教学内容1、⽣物质原料筛选与分级设备⑴磁⼒除铁器⑵筛选设备⑶精选机2、⽣物质原料的粉碎⑴锤式粉碎机⑵棍式粉碎机⑶湿式粉碎机⑷其它粉碎机3、⽣物质原料混合设备第⼆章⽣物细胞培养基制备设备㈠基本要求掌握淀粉质原料罐式连续蒸煮糖化设备类型、特点、结构与计算；掌握啤酒⽣产设备的作⽤及结构；掌握培养基的理论灭菌时间、连续灭菌流程及主要设备类型、特点。
㈡教学重点罐式连续蒸煮糖化设备类型、特点、结构与计算；啤酒⽣产设备的作⽤及结构；连续灭菌流程及主要设备类型、特点。
第一章生物质原料处理过程和方法1、原料预处理包括哪两个环节，为什么要进行这两个环节的预处理？(1)生物质原料筛选与分级(即除杂)：生物加工原料在很多情况下往往会混入沙土、石子甚至金属等杂物。
生产前，必须先将原料中混杂的杂物除去。
所以在生产前，原料的除杂、筛选与分级处理是十分必要的。
（管道、阀门、运动部件、筛、发酵、提取、输送）(2)生物质原料的粉碎：在以固体生物质为原料的生物反应生产过程中，对原料的粉碎与否，以及粉碎的效果好坏，不仅直接反映出粉碎操作的合理性和经济性，而且会间接影响到下一工序如蒸煮、浸出、水解（酸解和酶解）和发酵等的效果和效率。
2、原料除铁装置分为哪两种，永磁滚筒的结构组成？其滚筒和铁芯一般由什么材料构成？(1)固定性磁钢装置（安装在加料设备或加工设备之前）：有永磁溜管和平板式除铁器(2)永磁滚筒结构：包括进料装置、滚筒、磁芯、机壳和传动装置等。
滚筒：由非磁性材料构成，外表有无毒、耐磨的聚氨酯涂料做保护层磁芯：由锶钙铁氧体永久磁铁和铁隔板按一定顺序排列成170°的圆弧形，安装在固定的轴上。
磁芯一般固定不动。
3、原料除杂主要设备有哪些？他们结构及工作原理如何？(1)磁力除铁器：见上题(2)粗选设备：例如振动筛（除杂），用于筛选和风选，由进料斗、筛体、除尘、支架等组成。
进料方式有喂料辊和压力门两种。
其筛体有三种：①接料筛：筛孔大、筛短、除去大杂质②分级筛：筛孔比无聊稍大、正倾、除去中等杂质③精选筛：最小筛孔、筛长、出去小杂质(3)精选机（目的除杂粒，如大麦中的豆类、小麦、大米、伤粒、草籽等）①滚筒精选机：主要构件是一个表面开有袋孔的旋转圆筒。
长粒物料不能进入袋孔，在进料压力和滚筒倾斜的影响下向滚筒另一端移动流出，短粒物料则嵌入袋孔被带到较高位置，落入中央收集槽中，由螺旋输送机送出从而得到分离。
②碟片式精选机：主要构件是一组同轴安装的圆环形铸铁碟片，碟片的两侧工作面制成许多特殊形状的袋孔，当碟片在粒状物料中转动时，短粒物料就会被嵌入袋孔而被带到较高位置，由于孔底逐步向下倾斜，短粒物料受本身重力作用再从袋孔中倒出，落入收集槽中。
生物工程设备练习思考题生物科学与工程学院2010年9月第一章绪论【思考题】1.生化反应的目的？2.生化反应器的分类？第二章物料处理和输送设备【思考题】1、解释概念：粉碎比、混合比、压头、冲程、2、磁力除铁器有哪几种？大麦的精选和分级设备有哪些？3、粉碎机的类型及其主要作用力？4、固体物料的单台输送设备有哪些？其适用输送物料和条件？5、气流输送的流程有几种？特点？比较各流程。
6、气流输送的设备组成？7、生物工业常用的泵及适用物料范围8、某啤酒厂真空输送麦芽。
每天输送量20吨，操作4h，输送的水平距离50m，垂直距离25m，90°大弯管(r/D=6)2个，沉降式卸料器排料，后接旋风分离器、袋滤器再由真空泵排空，空气管长20m，90°弯管(r/D=2) 4个。
要求⑴画出工艺流程草图⑵计算风机风量⑶计算输料管管径。
第三章空气净化除菌设备【思考题】1.名词解释:过滤除菌效率穿透率2.过滤除菌流程有那些?特点和实用范围3.深层过滤除菌的作用机理，常用的过滤介质。
4.如何理解对数穿透定律，其四点假设？5.设计一台通风量为15m3/min的棉花过滤器，(已知棉花纤维直径为16μm，填充系数α=8％，空气流速=0.1m/s，此时过滤常数K’=13.5/m)空气工作压强为392kPa(绝对压力)，进入过滤器的空气含菌量是5000个/ m3，发酵周期100h，求到罐率为0.1%(即1000次发酵周期漏进一个杂菌)，工作温度30℃，空气进口温度20℃，压力98070Pa。
计算过滤器的滤层厚度和直径。
第四章培养基的制备设备【思考题】1.概念:粉碎比活化能2.固体粉碎设备的类型、结构3.啤酒糖化设备的组成方式4.为什么高温灭菌营养成分破坏的少？培养基灭菌原理5.某啤酒厂一次糖化操作糖化锅投料量麦芽粉1160kg，每百kg加水420kg，糊化锅投料麦芽粉254kg，大米762kg每百kg混合料加水430kg，混合后糖化醪的密度为1070kg/m3，计算糖化锅的体积及几何尺寸?第五章通风发酵设备【思考题】1.解释概念：平均循环时间、全挡板条件、持气率、气液比R2.自吸发酵罐吸气原理3.氧由气泡传递到溶液中生物细胞的步骤？4.计算题.已知：某细菌发酵罐，直径2.17m，叶轮直径0.72m，采用两只六平叶蜗轮，搅拌转速109r/s，通风量Vg=5.55m3/min（已换为罐内状态），醪液黏度为2.25×10-3 Pa.s，密度1020kg/m3，发酵液为牛顿型流体，求Pg？第六章嫌气发酵设备【思考题】1.计算题：某酒精工厂，每发酵罐的进料量为28t/h，每4h装满一罐，糖化液密度为1082kg/m3发酵周期72h，冷却水初、终温为20℃，25℃，若罐内采用蛇管冷却，发酵罐的总传热系数为2000kJ/m2.h.℃,试确定发酵罐的结构尺寸,罐数,冷却水耗量(假设发酵液热损包括蒸发热和向周围的散热为生物合成热的10%即Q2+ Q3=10% Q1)。
《生化工程设备》复习思考题第一章：原料粉碎与输送设备1、锤式粉碎机与辊式粉碎机在性能上有何差异？2、说明五辊粉碎机的粉路及如何实现对原料不同部份，不同粉碎度的控制？3、简述气流输送的工作原理？并说明吸送式设备流程与压送式设备流程在性能上的异同？4、简述气流输送系统的设备组成？简述带式、斗式、螺旋输送机之组成？5、为某工厂的谷物原料的输送，选择设计一个气流输送系统和一个机械输送系统并比较上述两方案之优劣。
（具体细节请自己拟定）第二章：培养基的制备设备1、本章介绍的三种培养基连续灭菌流程各有何特点？2、酒精厂和啤酒厂之谷物淀粉类原料的糖化及其相应设备有何差异？3、薄板换热器可组成的流程形式有哪几种？各有何特点？4、为某一生产过程合理选用相应的培养基制备设备和灭菌设备。
（细节自己拟定后，进行设计计算，包括工艺涉及的物料、热量、设备的计算与设备的选型）第三章：发芽与空气调节设备1、空气的增减湿机理，及空气的各种变化过程在I-X图上的表达。
2、为某一生产过程选用相应的空气处理设备，并能根据相应的工艺参数进行物料、热量、设备的计算。
第四章：空气除菌设备1、空气除菌方法有哪些？空气过滤除菌的机理主要有哪两种？2、何为对数穿透定律？为何要对其进行校正？3、为某一实际过程选择设计合适的空气过滤除菌设备流程，并进行相应的工艺设计计算。
第五章：通风发酵设备1、对通风发酵罐的基本要求有哪些？2、何为发酵罐的全挡板条件？何为发酵罐的公称体积？3、端面轴封的基本构造与工作原理。
4、搅拌器的基本类型与流型有哪些？5、影响发酵罐搅拌轴功的因素有哪些？如何影响？分析之。
6、何为双膜理论？K L·a为何意及其影响因素有哪些？如何影响？分析之。
7、影响发酵液中的溶氧水平的因素有哪些？试分析之。
8、根据某一生产过程的工艺设计参数，选择设计能满足实际需要的发酵罐。
第六章：过滤与离心设备1、过滤设备的基本类型有哪些？如何做到根据工艺需要合理选用过滤设备？2、离心分离设备的基本类型有哪些？应依据哪些因素来选用离心分离设备？3、何为超滤？何为反渗透？二者有何异同。
3.离心疏散因数f是指什么？f是反应离心机疏散能力的重要指标，它体现在离心力场中，微粒可以得到比在重力场中大f倍的作用力。
f 值愈大，体现离心力愈大，其疏散能力愈强。
1.固体物料的破坏有可能受那些力作用引起的？挤压、打击、研磨、剪切、劈裂。
6.气流输送流程有几种方法？真空输送（吸入式）、压力输送和压力真空输送（混淆式）。
吸送式、压送式、混淆式、真空式。
8.生物工场常用泵有哪几种？离心泵、螺杆泵、齿轮泵、往复泵、隔阂泵、旋涡泵。
1.水的软化脱盐可接纳那些要领？离子互换法、电渗析法、反渗透法等。
2.水处置惩罚中脱盐和软化有什么区别？软化：撤除水中的钙、镁等金属离子的历程。
脱盐：撤除水中多有阴、阳离子的历程。
4.生物工程用水常用的杀菌要领都有那些 ? 氯杀菌、紫外线杀菌、臭氧杀菌。
5.生物工程的水处置惩罚分为水过滤、水的软化或脱盐、水的杀菌三个阶段。
6.压缩式制冷循环包罗压缩、冷凝、膨胀、蒸发四个阶段。
2.色谱疏散按疏散机理差别分为哪几类？吸附色谱疏散、分派色谱、离子互换色谱、凝胶色谱、亲和色谱。
常见的精馏塔主要有板式塔和填料塔。
5 .发酵产业对酒精发酵罐的要求有哪四个？（1）实时移走热量；（2）有利于发酵液的排出；（3）便于设备的清洗，维修；（4）有利于接纳二氧化碳。
6.影响筛分效率的因素有哪些？影响筛分效率的因素：（1）筛面上物料层厚度；（2）筛下颗粒百分含量、颗粒级配和形状；（3）物料含水量。
别的，筛孔形状、筛面种类、筛分机器的运动方法、加料量的几多及均匀水平也直接影响筛分效率。
7.画出旋风疏散器的设备结构示意图，并标出各部位名称，简述其事情原理及适用范畴。
事情原理：含尘气流由切向进入筒体，沿内壁螺旋式向下旋转，粉尘在离心力的作用下甩向器壁，并在重力作用下落入灰斗。
已净化气体由中心管排出。
适用范畴：撤除输送介质气体中携带的固体颗粒杂质和液滴。
适用于净化大于1-3微米的非粘性、非纤维的干燥粉尘。
1、画出蒸汽喷射加热器的示意图，注明各个部件名称并简述其事情原理。
