生物工程设备期末考试模拟试题(一)

生物工程设备各章节要点第一章绪论题库1、生物工程的定义生物工程是指利用生物体系，应用先进的生物学和工程学原理，通过加工（或不加工）底物原料为人类提供所需产品（或社会服务）的一种新型跨学科技术。

2、1857年微生物学的鼻祖、以“发酵学之父”美誉著称的法国人巴斯德首次证明了酒精发酵是由酵母菌引起的，发酵现象是由微生物所进行的化学反应，而且不同的发酵与不同微生物有关。

（列文虎克、弗洛里、钱恩）3、生物工程设备主要包括生物反应器和生物反应物料处理及产物分离纯化设备。

第二章原料处理及灭菌设备题库1、发酵工厂中的原料都含有很多种杂质，为了清楚各种杂质，利用物料与杂质在物理特性上的差异，可以采用一些机械方法和措施将杂质除去，目前常用方法有：筛选法、比重法、浮选法、磁选法。

2、振动筛的筛体包括筛框、筛面、吊杆、筛面清理装置、限振装置（不包括自衡振动器、）3、振动筛筛体内有有三个筛面，第一层是接料筛面，第二层是大杂筛面，第三层是小杂筛面。

（判断，填空）4、提高粉碎机效率的方法有：①采用密闭循环法②增加吸风装置，可以加速粉料离开筛孔③采用鳞状筛代替平筛5、生物产品发酵工厂中用到的输送设备按所输送的物料可分为固体物料的输送和液体物料的输送，输送固体物料可采用各种类型的输送机和气体输送装置，输送液体物料则采用各种类型的泵和空气压缩机。

6、根据卸料动力的不同，斗式提升机的卸料方法分为离心式、混合式和重力式7、培养基灭菌方式有两种：分批灭菌法和连续灭菌法（实消法和连消法）。

分批灭菌方法的优点是不需其他设备，操作简单，适于规模小的发酵罐使用或极易发泡或粘度很大的培养基的灭菌；缺点是加热和冷却所需时间较长，发酵罐利用率不高，培养基中营养成分会遭到一定程度的破坏。

培养基的连续灭菌，就是将配好的培养基在向发酵罐等培养装置输送的同时进行加热、保温和冷却而进行灭菌。

连续灭菌具有如下的优点：（1）提高产量。

与分批灭菌相比培养液受热时间短，可缩短发酵周期，同时培养基成分破坏较少。

题型：选择（10*2）、判断（10*2）、名词解释（5*3）、简答（5*5）论述（1*20）名词解释：全挡板条件：是指罐内加了挡板使漩涡基本消失，或者说是指达到消除液面旋涡的最低挡板条件。

消泡器；安装在发酵罐内转动轴的上部或安装在发酵罐排气系统上的，可将泡沫打破、分离成液态和气态两相的装置。

生物传感器；将生物体的成份（酶、抗原、抗体、激素）或生物体本身（细胞、细胞器、组织）固定化在一器件上，作为敏感元件的传感器。

真空煮晶锅；可控制溶液的蒸发速度和进料速度的一种结晶设备，适于结晶速度比较快，容易自然起晶（谷氨酸钠），且要求结晶晶体较大的产品。

浓差极化；当溶液从膜一侧流过时，溶剂及小分子溶质透过膜，大分子溶质则被膜阻留，并不断返回于溶液主流中，当这一返回速度低于被阻留分子在膜面聚集的速度，就在膜的一侧形成高浓度的溶质层。

溶剂萃取；将一种溶剂加入料液中，使溶剂和料液充分混合，则欲分离的物质能较多的溶解在溶剂中，并与剩余料液分层，从而达到分离的目的。

沸腾干燥；利用流化床技术，即利用热空气气流使置于筛板上的颗粒状湿物料呈沸腾状态，使粒子中的水分迅速气化达到干燥过程。

搅拌器轴功率；搅拌器以既定的速度转动时，克服介质阻力所需要的功率。

分批灭菌；也称实消、实罐灭菌，是指将配制好的培养基输入发酵罐内，通入蒸汽将培养基和所用设备一起进行灭菌的操作过程。

碟式离心机；可快速连续的对固液和液液进行分离的一种是立式离心机。

在管式离心机的基础上，在转鼓中加入了许多重叠的碟片，以缩短颗粒沉降距离，提高分离效率。

萃取相；指当溶剂与混合溶液混合静置后分为两相，主要由萃取剂组成的相。

冷冻干燥；冷冻干燥法是先将被干燥液态物料冷冻成固体，再在低温减压条件下，使固态的冰直接升华为水蒸气排出而达干燥目的的方法。

抽滤；又称减压过滤，利用抽气泵使抽滤瓶中的压强降低，达到固液分离目的的方法。

离子交换树脂：带有可移动活性离子、具有立体结构网络骨架的不溶性的高分子化合物。

生物工程设备作业（1-4章）绪论1 为提高生产效应或降低生产成本，生物工程设备发展的趋势是什么？（1）、设备材料越用越好：地缸、木桶——水泥池——碳钢、低合金钢——优质合金钢。

（2）、发酵设备容积逐渐增大：由传统的木桶200-400L逐渐发展到现在:啤酒320m3、谷氨酸 700m3、单细胞蛋白1500m3、喷雾干燥塔由蒸发能力50kg/h发展到5000kg/h。

（3）、自动化程度越来越高：由手动及人工看罐，发展到温度、搅拌、风量、风压、PH、溶氧、消泡、补料全部可以进行自控，应用微机管理。

（4）、设备趋于标准化：由自行设计、加工发展到厂家可提供标准图纸及可订购加工。

（5）、工艺流程更简单化：设备的整合使得单元操作合并，缩短了工艺流程；先进设备的应用，完全改变了原有复杂的工艺流程。

（6）、由分批生产向连续化生产过渡：连续化生产同分批生产相比较，具有优点：操作简单、生产能力大、设备利用率高（灭菌）、生产质量稳定、易实现自动化。

目前，液化、糖化、连消、发酵、浓缩、干燥、结晶等单元操作都可进行连续操作。

2 为适应现代工业化生产的要求，生物工程设备技术改进的方向是什么？3 生物工业化的生产，对生物工程设备的要求是什么？掌握生物工程生产设备结构及工作原理。

主要设备的设计计算及选型。

掌握生物反应器发酵罐的设计。

了解国内外生物工程与设备的新技术、新设备及发展动向。

初步具有独立分析和解决试验研究及工业生产上的工程设备问题的能力。

物料输送1 在进行输送物料设备的选型时，一般考虑的主要因素是什么？2 斗式提升机的料斗类型和各自输送的对象是什么？深斗：深度大、装料多，较难卸料，适用于干燥、易撒落的颗粒物料。

浅斗：深度小，斗口宽，易卸料，可用于较湿和较黏物料的输送。

尖角形斗：侧壁延伸至板外成挡板，安装无间隙，侧壁相连成导槽，不易侧滚。

3 斗式提升机的喂料和卸料方式有哪些，分别适用那种类型的物料？喂料——掏取式：干燥松散的小颗粒、粉状物料，带速较高喂入式：潮湿易结团或大颗粒物料，带速较低卸料——离心式：适用干燥松散且磨损小的物料重力式：适用黏度较大或较重不易甩出的物料4 带式输送机的基本机构和输送的对象是什么？组成：输送带、托辊、鼓轮、传动装置、张紧装置、加料装置、卸料装置水平或倾斜输送粉状、颗粒状、块状、整件物料5 螺旋输送机输送的特点？优点：构造简单，密封好，便于在若干位置进行中间装载或卸载。

⽣物⼯程设备复习题.docx⽣物⼯程设备复习题笫⼀套⼀、填空1、_________________________________________________ ⽔的杀菌是指杀灭⽔中的致病菌，冃前常⽤____________________________________________ 、 ________ 及___________ .2、___________________________________ 制冷系统最核⼼的设备是________________ ,常⽤的制冷剂有氨和⼏种____________________ 。

3、__________________________________ ⽣物⼯业容器常⽤的淸洗剂是_________ 溶液，膜的清洗常⽤_____________________________ 酶。

4、_______________________________________________________ 往复泵流量不连续，不适于输送腐蚀性物料，⼯业上常⽤________________________________ 泵和_________ 代替。

5、____________________________ 计算管径时，关键是的选择。

6、______________________________________ 光学法测定空⽓中的微粒时，粒了的与讯号峰值有关，_______________________________ 与讯号脉冲频率有关。

7、________________________________________ 发酵罐的管壁厚度主要与发酵罐的和有关。

8、____________________________ 朝H罐的特点是利⽤回收酵母，联合罐设计的最⼤特点是在酵母层之上安装⼀个____________ ,可引起啤酒的运动。

9、___________________________________ 发酵⼯业最常⽤的压强检测仪是式压⼒表，温度计最常⽤。

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。

生物工程设备期末复习题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。

简答题1、冷冻干燥的原理是什么？蛋白质药物制剂为何采用此方法？冷冻干燥是将湿物料冷到冰点以下，其中水分先变成固态冰，再置于较高真空下，将冰直接升华除去采用此法的原因在于：蛋白质高热敏性不能用高温干燥，而冷冻干燥温度很低，能保持生物活性，避免微生物、酶类污染，挥发性成分损失少，性状、体积变化少，外观好，复水性好2、无菌气体的质量指标，以及湿度要求？质量指标：温度、压力、流量、空气相对湿度、空气无菌度相对湿度控制在≤60%是保证空气过滤器的过滤效率及过滤器的使用寿命过低，空气预处理能耗大，且在发酵培养过程中蒸发带出的水分也越多过高，会影响过滤效力，减短使用寿命3、变速搅拌的优点？能适应发酵过程中不同生长期对搅拌转速的不同要求，可节约搅拌所费电能，并使一个发酵罐能适用于多种产品生产，同时在培养基采用实罐灭菌工艺时，低转速搅拌可避免电机因无通气下，搅拌电流超标，导致电机烧掉4、离心机的特性指标是什么？管式、碟片式、螺旋卸料式离心机的适用范围、粒径要求以及料液固液相浓度的要求，分离原理？离心机的用处：萃取液液分离、液固分离，工程菌收集，结晶与母液分离等特性指标：离心分离因素　分离原理：液液或液固间密度的不同管式离心机适用于(大肠杆菌工程菌)菌体收集，固液两相密度差>10kg/m3，固相浓度<5%的难分离悬浮液及液液两相密度差较小的乳浊液分离，粒径0.1~100μm碟片式离心机适用于高度分散(非均相)的液固、液液或液液固及密度相近的液体所组成的乳浊液或含细小固体颗粒的悬浊液分离，粒径螺旋卸料式离心机适用于固体产品收集、活性污泥脱水等固液分离、粒度分级、液相澄清、液液固/固固液三相分离，成品半成品澄清液，培养液细胞收集，病毒颗粒回收等粒径0.005~2mm5、生物制药行业所用的干燥方法及设备有哪些？冷冻干燥器、真空干燥器、喷雾干燥器、气流干燥器、沸腾干燥器干燥目的：减体积便于储运；降水分保持生物产品的生物活性。

1、离子交换树脂的主要理化性能有：颗粒度、交换容量、机械强度、膨胀度、含水量、密度、孔结构等。

2、我们可以通过设计生物反应器来实现生物反应的三个目标：生产细胞、收集细胞的代谢产物、直接利用酶催化得到所需产物。

3、大型发酵罐设计主要考虑因素：罐的耐压要求、罐的内部清洗、罐内的对流与热交换。

4、常见的通风发酵罐类型：机械搅拌发酵罐、气升式发酵罐、自吸式发酵罐、伍式发酵罐、文氏管发酵罐。

5、按操作压强可将蒸发分为:加压、常压或减压（真空蒸发）。

6、真空干燥设备一般由哪三个部分组成：密闭干燥室、冷凝器和真空泵。

7、影响恒速干燥的主要因素：空气流速、空气湿度、空气温度等外部条件。

8、液-液萃取设备包括哪三个部分：混合设备、分离设备和溶剂回收设备。

9、固体物料粉碎按受力情况分类：挤压；冲击；磨碎；劈碎。

10、糖蜜利用之前如何处理：稀释、酸化、灭菌和增加营养盐。

11、啤酒发酵设备发展方向：向大型、室外、联合的方向发展。

12、影响传质推动力的主要因素：温度、溶液的性质、氧分压、发酵罐内液柱的高度二、名词解释题（共16分，每小题2分）1、富氧通风：向发酵罐中通入富氧空气或直接通入氧气，提高相应的饱和溶氧浓度。

2、离子交换法：是通过试样离子在离子交换剂（固相）和淋洗液（液相）之间的分配（离子交换）而达到分离的方法。

分配过程是一离子交换反应过程。

3、悬浮培养：是指细胞在培养器中自由悬浮生长的过程，主要用于非贴壁依赖性细胞培养，如杂交瘤细胞等。

4、液化：淀粉糊化后，如果提高温度至 130℃，由于支链淀粉的全部（几乎）溶解，网状结构彻底破坏，淀粉溶液的粘度迅速下降，变为流动性较好的醪液，此现象称为淀粉的溶解或液化。

6、过滤：以某种多孔物质为介质，在外力的作用下，使悬浮液中的液体通过介质的孔道，而固体颗粒被截留在介质上，从而实现固液分离的单元操作。

7、灭菌：采用强烈的理化因素使任何物体内外部的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的措施。

生物工程设备试题题库一、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D 9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。

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。