生物工程设备知识点考点整理

生物工程设备知识考点整理

● 一、物料粉碎和液体培养基制备

● 1. 简述锤式粉碎机工作原理及优点。

● 工作原理：

● 1、作用力主要为冲击力

● 2 、物料从料斗进入机内，受到高速旋转锤刀的强大冲击力而被击碎

● 3、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

● 4、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，有的撞击到棘板上被撞成碎块，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

● 5、没有撞击到棘板上的颗粒，也会遇到后排锤刀的冲击

● 6、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

● 优点：

● 构造简单、紧凑，物料适应性强，粉碎度大（粗、细粉碎皆可），生产能力

高，运转可靠

● 2. 简述辊式粉碎机的工作原理、工作过程及适应何种性质物料的粉碎？

● 原理：

● 1、挤压、剪切（当两辊速不同时）

● 2、 由2个直径相同的钢辊相向转动，把放在钢辊间的物料夹住啮入两辊之

间，物料受到挤压力而被压碎

● 工作过程：

● 1、两辊的圆周速度一般在2.5~6m/s之间

● 2、许多粉碎机，将两个辊子的转速安排成有一定的转速差，一般可达2.5：

1，或者是两只辊子的表面线速度具有5％~30％的速差，提高对物料的剪切

力，增加破碎度

● 3、两个辊子中，一个是固定的，一个是可以前后移动的，用以调节两辊筒

的间距，控制粉碎粒度

● 适用范围：

● 脆性、硬度较小物料的粉碎，如：麦芽、大米等

● 3.简述酒精厂淀粉质原料蒸煮糖化过程及目的。

● 目的：

● 1、原料吸水后，借助于蒸煮时的高温高压作用，将原料的淀粉细胞膜和植

物组织破裂，使其内容物流出，呈溶解状态变成可溶性淀粉

● 2、借助蒸汽的高温高压作用，把存在于原料中的大量微生物杀死，以保证

发酵过程中原料无杂菌污染

● 3、部分糖化（组织破裂、糊化 、灭菌 、部分糖化）

● 流程：罐式、柱式、管道式

● 蒸煮（加热）、后熟（保温、最后一罐气液分离出二次蒸汽并使之降温）、

冷却、糊化、冷却

● 4.以淀粉质原料为培养基时，多采用罐式连续蒸煮糖化流程来处理这些原料，该糖

化流程中的蒸煮设备有那些，简述它们各自的作用及特征？

● 蒸煮罐

● 作用：

● 1、原料吸水后，借助于蒸煮时的高温高压作用，将淀粉细胞膜和植物组

织破裂，使其内容物流出，呈溶解状态变成可溶性淀粉

● 2、借助蒸汽的高温高压作用，把存在于原料中的大量微生物杀死，以保

证发酵过程中原料无杂菌污染

● 特征

● 1、长圆筒与球形或蝶形封头焊接而成

● 2、罐顶装有安全阀和压力表，顶部中心的加热醪出口管应伸入罐内

300~400 mm，使罐顶部留有一定的自由空间

● 3、罐下侧有人孔，用于焊接罐体内部焊缝（该罐应采用双面焊接）和检

修内部零件

● 4、在靠近加热位置的上方有温度计插口，以测试醪液加热温度

● 5、为避免过多的热量散失，蒸煮罐须包有保温层

● 6、直径不宜太大，直径过大，醪液从罐底中心进入后会发生返混，不能

保证进罐醪液的先进先出，致使受热时间不均而造成部分醪液蒸煮不透

就过早排出，而另有局部醪液过热而焦化

● 加热器：

● 作用：

● 器汽液接触均匀，加热比较全面，在很短的时间内可使粉浆达到规定的

蒸煮温度

● 特征：

● 1、由三层直径不同的套管组成

● 2、内层和中层管壁上都钻有许多小孔，各层套管用法兰连接

● 3、粉浆流经中层管，高压加热蒸汽从内、外两层进入，穿过小孔向粉浆

液流中喷射

● 后熟罐：

● 作用：

● 增加蒸煮时间，使过程连续。

● 结构：

● 比蒸煮罐少蒸汽进口管，最后一个后熟器多二次汽出口。（最后一个后熟器（汽液分离器）的液位较低，上部需留有足够的自由空间，以分离

二次蒸汽。一般醪液控制在50％左右的位置上）

● 5. 糊化锅、过滤槽及麦汁煮沸锅的作用各是什么？三个设备的主要构件各是什么？

● （圆柱形槽身，弧形槽顶）

● 糊化锅：用来加热煮沸辅助原料（一般为大米粉或花生粉）和部分麦芽粉谬也，

使其淀粉液化和糊化

● 麦芽汁煮沸锅：用于麦汁的煮沸和浓缩，并加入酒花，浸出酒花中的苦味iehe

芳香物质，还有加热凝固蛋白、灭菌、灭酶的作用

● 糖化谬过滤槽：获得澄清麦汁

● 6.液体培养基的连续灭菌流程有那些，它们之间有什么区别？简述每个流程的主要

设备及其特征？

● 分批灭菌

● 连续灭菌：

● 连续灭菌：⼜称连消，它是指培养基连续加热、维持和冷却后进⼊发酵罐。

● 连消塔加热的连续灭菌

● 流程

:

● 灭菌料液由连消泵送入连消塔底端，料液在此被加热蒸汽立即加热到灭

菌温度383~403K,然后，料液由顶部流出，进入维持罐，维持8~25min，

后经 喷淋冷却器冷却到生产要求温度

● 设备：

● 配料罐（原料）、送料泵、预热桶、连消泵、连消塔、加热器、维持罐、

喷淋冷却器

● 喷射加热的连续灭菌：

● 流程：

● 由喷射加热器、维持段和真空冷却器组成，灭菌温度下的逗留时间由维持段管子的长度来保证，灭过菌的培养基通过一膨胀阀进入真空冷却器

而急速冷却，能保证培养液先进先出，避免过热或灭菌不彻底现象

● 优点：加热和冷却在瞬间完成，营养成分破坏很少

● 薄板换热器连续灭菌：

● 流程：

● 培养液在设备中同时完成预热、加热灭菌、维持及冷却过程，

● 优劣势：

● 加热和冷却培养液所需的时间比使用喷射式连续灭菌稍长，

● 但灭菌周期则较间歇灭菌流程灭菌小得多，待灭菌培养液的预热过程同

时为灭菌培养液的冷却过程，所以节约了加热蒸汽及冷却水的消耗

● 7. 啤酒糖化锅、平底筛板过滤槽的作用各是什么？二个设备的主要构件各是什么？

● 啤酒糖化锅：使麦芽糖和水混合，并保持一定温度下进行蛋白质分解和淀粉糖

化

● 平板过滤槽：获得澄清麦汁

● 二、空气调节与设备

● 1、什么是湿度、相对湿度？

● 湿空气中所含的水蒸气质量与所含的绝干空气质量之比，称为空气的湿度

● 湿空气里水蒸气分压与同温下水的饱和蒸汽压之比，即为相对湿度

● 2、 说明空气调节的增减湿机理。

● 空气的增湿或减湿过程是空气与水两相间传热与传质同时进行的过程

● 增湿指增加空气的湿含量，减湿是减少空气的湿含量(空气和水分存在湿度差，

水分向空气界面传递；空气温度高于水温，热量从从其传到水分中放出显热使

空气温度降低，水分吸收热量温度升高；水分汽化后把潜热带到空气中，这部

分热量的传递方向与显热的相反，近似看作等焓过程)

● 3、空气增减湿的主要方法有哪些？发芽箱的空气调节通常用什么增湿方法？

● 增湿：

● 往空气中直接通入蒸汽，大气温度太低时，用于发芽箱空气调节

● 喷水

● 空气混合增湿

● 减湿：

● 1、喷淋低于该空气露点温度的冷水

● 2、使用热交换器把空气冷却至其露点以下

● 3、空气经压缩后冷却至初温，使其中水分部分凝集析出，使空气减湿

● 4、用吸收法或吸附法除掉水汽，使空气减湿

● 5、通入干燥气体，所得的混合空气的湿含量比原空气低

● 三、嫌气发酵设备

● 4、酒精发酵有哪几种流程？各有何特点？

● 1、间歇流程：全部发酵过程始终在一个发酵罐中进

●

● 优点是操作简便，易于管理。缺点是开始时酵母密度低，发酵迟缓期延长，

同时酒母用量大。

● 2、半连续流程：主发酵阶段采用连续发酵，而后发酵阶段采用间歇发酵的方式

●

● 优点是省去了酒母制备；缩短了发酵时间；设备利用率较高。 缺点是对无

菌操作要求高

● 3、连续发酵流程：一定的流速向发酵罐中连续添加灭菌的新鲜液体培养基，同

时以相同的流速自发酵罐中排出发酵液。

● 特点：发酵周期可超过20天，甚至更长。发酵时间仅32h，酒精含量9-10%，

发酵率

85%

● 连续长时培养与发酵，易发生菌种变异、退化、杂菌污染。

● 5、试比较酒精发酵罐与啤酒锥形发酵罐的结构的异同点。

● 酒精发酵罐

●

● 啤酒发酵罐

●

● 发酵工艺

● 发酵罐的演变

● 罐的应用

● 6、酒精发酵罐的冷却面积如何计算？

● A=Q/(K·△TM)