生物工程设备复习资料.doc

生物设备复习资料.doc 1.搅拌器的主要作用是混合和传质。挡板的作用是防止液面中央形成漩涡流动，增强其湍动和溶氧传质。 2.自吸式发酵罐是应用文氏管喷射吸气装置和溢流喷射吸气装置进行混合通气的。 3.提高过滤速度，一方面可通过改变悬浮液的物理性质而促其分离，即对发酵液进行预处理，另一方面，选择适当的过滤介质和操作条件可实现此目的。 4.预处理的方法有:加热，凝聚和絮凝，加入盐类，调节PH，加入助滤剂。 5.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。 6.萃取操作的实质是利用欲分离组分在溶剂中与原料液中溶解度的差异来实现的，在溶剂萃取中，欲提取的物质称为溶质，用于萃取的溶剂称为萃取剂，溶质转移到萃取剂中得到的溶液称为萃取液，剩余的料液称为萃余液。 7.结晶设备可以根据改变溶液浓度方法的不同分为浓缩结晶设备，冷却结晶设备，和其他结晶设备(等电点结晶设备) 8.常用除菌方法有介质过滤，辐射，化学药品杀菌，加热，静电吸附等。 立式列管式热交换器，沉浸式热交换器，喷淋式热交换器。 9.空气冷却用的热交换器种类很多，常用的类型有: 10.空气贮罐的作用是消除压缩机排除空气量的脉冲，维持稳定的空气压力，同时也可以利用重力沉降作用分离部分油雾。 11.蒸发是浓缩操作的一种手段，结晶是获得的纯洁固体的重要方法。两者的区别在于，蒸发是将部分溶剂从溶液中排出，使溶液浓度增加，溶液中的实质没有发生改变，而结晶过程则是通过将饱和溶液冷却，蒸发，或投入晶种使溶质成为晶体析出。 1发酵罐的特点。 答:1，尽可能得采用焊接结构，焊缝处要磨光处理。2，防止死角裂缝。3，所有的阀门要易于清洗，维修和灭菌。4，发酵罐要始终保持正压，以排除渗漏。5，罐底部要为蝶形或椭圆形。6，采用搅拌轴时，密封性能要好。7，较大罐多用不锈钢制成.8，尽量少用法兰连接。9，要考虑系统的分单元灭菌设计。 2优秀的生物反应器的特点 答:1.具有良好的传热。传质和混合性能2.结构严密，内壁光滑，易清洗维修，维护方便3.有可靠检测及控制仪4.搅拌及通气所要动力要少5.能获得最大的生产效益和经济效益。 3平板分级筛的特点:优点:筛面利用率高，物料在筛面逗留时间长，分级充分。缺点:往复运动，运动付磨损，噪音大.圆筒分级筛的特点:优点:设备简单，传动方便，分级效果好，运转平稳。 缺点:筛面利用率小，体积较大。 4离心机是利用离心力，分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机械。离心机主要用于将悬浮液中的固体颗粒与液体分开;或将乳浊液中两种密度不同，又互不相溶的液体分开。离心分离因数是反映离心机分离能力的重要指标，它是离心力与重力的比值，或离心加速度与重力加速度的比值。分离因数Fr与离心机的转鼓半径γ成正比，与转鼓转速n的平方成正比， 5液料分配器的特点:料液由顶部加入，通过液料分配器均匀地分配到每根加热管中被加热蒸发，因重力的影响增加了蒸汽的抽拉作用和液膜的流动速度，所以在同样条件下降膜蒸发器的液膜比升膜要薄，传热系数也较大 6气流干燥的原理:气流干燥是利用热气流将物料在流态状态下进行干燥的过程，干燥过程中，湿物料在热气流中呈悬浮状态，每个物料颗粒都被热空气所包围，因而使湿物料在流动过程中最大限度的与空气充分接触，气体与固体之间进行传热和传质，达到干燥的目的。7流化床干燥的特点:1，传热传质速率大，由于颗粒在气流中自由翻动，颗粒周围的滞留层几乎消除，气固间的传热效果优于其它干燥过程。 2，干燥温度均匀，易于控制。 3，干燥与冷却可连续进行，干燥与分级可同时完成，有利于连续化，自动化操作，且设备结构简单，生产能力高，动力消耗小，因此在生物工业中被广泛应用。 8冷冻干燥的原理及特点:原理:冷冻干燥是将湿物料在较低温度(-50~-10)下冻结成固态，然后在高真空度(130~0.1Pa)下，将其中固态水分直接升华为气态而除去的干燥过程。特点:1.干燥温度低2.能保持物料的外观和形状3.冻干制品具有多孔结构，速溶性好、复水性好4.冷冻干燥脱水彻底5.但冷冻干燥需要昂贵的专用设备，干燥周期长，能耗大，产量小，加工成本高。 9介质过滤除菌机理:微粒随空气流通过过滤层时，滤层纤维所形成的网格阻碍气流前进，使气流无数次改变运动速度和运动方向而绕过纤维前进，这些改变引起微粒对滤层纤维产生惯性冲击，重力沉降，拦截，布朗扩散，静电吸引等作用而把微粒留在纤维表面。 -300m/s的速度通过气升筒正中下方的喷嘴进入时，由于下部发酵液经气液混1气升式发酵罐原理:把无菌空气以250 合密度较低而上行，并因湍流作用使气泡分割细碎，另含气率较小的发酵液则下沉，气升筒外下行补充，形成循环。 特点:用于酵母，细胞培养，酶制剂，有机酸，废水生化处理，不适于高粘度或含大量固体物的培养液。优点:能耗低;有较高的溶氧速率和溶氧效率;流体中剪切力小;结构简单;反应液分布均匀;传热良好;操作维修简便。缺点:不适于高粘度或含大量固体物培养基。 2连续喷雾干燥器原理:当压力为0.25-0.6MPa的压缩空气高速通过喷嘴时，将料液吸入并雾化，料液形成很大的比表面积，此时雾滴和热空气产生剧烈的热质交换，在几秒质几十秒内迅速排除物料水分而干燥，成品以粉末状态陈将于干燥塔底部，连续或间断地从卸料器排出，部分粉末进入旋风分离器，经分离器底部排出，而废气经分离器顶端由抽风机抽出。 特点:?干燥速度快、时间短?干燥温度低，适用于热敏性物料的干燥?制品具有良好的分散性和溶解性，成品纯度高。 3升/降膜式蒸发器原理:物料从加热器下部的进料管进入，在加热管内呗加热蒸发拉成液膜，浓缩液在二次蒸汽带动下一期上升，从加热器上端沿气液分离器筒体的切线方向进入分离器，浓缩液从分离器底部排出，二次蒸汽进入冷凝器。 降膜式蒸发器特点:?符合物料的要求，初进入蒸发器，物料浓度低，物料蒸发内阻小，蒸发速度较快，容易达到升膜要求。物料经初步浓缩，浓度较大，但溶液在降膜式蒸发中受重力作用，还能沿管壁均匀分布形成膜状?经升膜蒸发后的气液混合物，进入降膜蒸发，有利于降膜的液体均匀分布，同时也加速物料的湍流和搅动，以进一步提高将膜蒸发器的传质系数?用升膜来控制降膜的进料分配，有利于控制操作?将两个浓缩过程串联，可以提高产品的浓缩比，减低设备高度。 4真空冷却装置原理:当料液以切线进入真空冷却器时，由于器内为真空，料液产生自蒸发，产生大量二次蒸汽，料液在器内旋转被离心甩向周边沿壁下流，由椎体排料液时排出。二次蒸汽由器顶进入冷凝器在你冷凝器内与水直接接触而被冷凝，不凝性气体则由抽正空器抽走，造成器内真空，真空度保持在70-80KPa，料液温度很快降至60-65? 5喷射加热器原理:当料液以一定压力经减缩的喷嘴以高速喷出时，将蒸汽由吸入口经吸入室进入混合喷嘴中并与料液充分混合，混合段较长，有利于气液混合，料液在扩大管中速度能变成压力能，因此料液被压入与扩大管连接的管道。特点:在加热和冷却过程在瞬间完成，营养成分破坏很少。 6泡罩塔板原理:泡罩底部浸没在塔板上的液体中，形成液封。气体自升气管上升，流经升气管和泡罩之间的环形通道，再从泡罩齿缝中吹出，进入塔板上的液层中鼓泡传质。特点:操作十分稳定，也适宜处理易起泡液体，对设计的准确性也无过高要求。 7旋风分离器原理:利用气流从切线方向进入容器时在容器内形成旋转运动时产生的离心力场来分离重度较大的微粒。特点:结构简单，制造、安装投资较少，操作、维护简便