生物工程设备考试知识点必看Word下载.docx

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●滚筒筛分类有1.并列式：

颗粒直径分布均匀；

2,串联式：

小颗粒

含量较多的；

3.同轴式：

大颗粒含量不多的物料

●重力分选原理：

干重重力分选、湿重重力分选

●湿重重力分选利用不同密度的颗粒在水中受到的浮力及下降阻力

的差异进行分选的。

●典型重力分选机械粒状原料密度去石机采用干法重力分选块根原

料除石机该设备通常采用湿法重力分选

●精选设备常用的有滚筒式精选机、碟片式精选机、螺旋球度精选

机

●螺旋球度精选机从长颗粒中分离出球形颗粒

●粉碎的理论模型（a）体积粉碎模型（b）表面粉碎模型（c）均一

粉碎模型

●粉碎：

粉碎是固体物料尺寸由大变小的过程，是利用机械力来克

服固体物料内部凝聚力使之破碎成符合要求的小颗粒的单元操

作。

●实际粉碎过程中受到两个因素的影响：

原料性质和粉碎设备结构

与操作系数

●锤式粉碎机主要作用于脆性物料，两个关键部件锤刀，筛面

●辊式粉碎机（啤酒厂粉碎麦芽和大米）利用两辊筒相对转动把物

料压碎。

应用于破碎粘性和湿性物料，常用的有两辊、四辊、五

辊、六辊

●固体物料的输送各种类型的输送机和气力输送装置

流体物料的输送各种类型的泵和空气压缩机、风机

●带式输送机构造：

输送带、驱动滚筒、张紧滚筒、张紧装置、装

料斗、卸料装置、托辊及机架组成

●斗式提升机是将低处的物料输送到高处，分为倾斜斗式提升机、

垂直斗式提升机，从牵引构件分为带式和链式两种

●螺旋式输送机

优点：

结构简单、紧凑、横截面尺寸小；

工作可靠；

制造成本低；

密

封性好；

输送方向是可逆的；

在物料输送中可以同时进行混合、搅拌

等工艺操作。

缺点：

输送过程中物料易粉碎。

输送机零部件磨损较重，

动力消耗大。

输送长度较小（小于40m）。

对超载敏感，需要均匀进

料。

●气流输送输送原理：

又称风力输送。

借助空气在密闭管道高速流

动，物料在气流中被悬浮输送到目的地

●液体物料输送设备及特点

1.离心泵依靠高速旋转叶轮对被泵送液料的动力作用，把能量连续

传递给料液，实现连续地液体输送

2.往复泵往复泵的流量由活塞截面积、活塞冲程及活塞往复次数所

决定，与系统所需压头没有关系

3.隔膜泵粘稠的液体，要求有润滑性

4.螺杆泵特点：

效率高、无振动和噪音；

粘稠性的液体

5.齿轮泵特点为流量较小，但压头较高。

常用来输送黏稠性液体和

作为板框压滤机的加料泵

6.漩涡泵旋涡泵的结构和作用原理与离心泵相类似。

叶轮以高速旋转时，由于离心力的作用，叶片凹槽内的液体以很高的

速度甩向流道，由于流道截面较宽，液体流速减慢，一部分动能就转

变成静压能而被压入管道

●气蚀现象：

当叶轮入口处的压力低于或等于输送温度下液体的饱

和蒸气压时，液体将在该处气化而产生气泡，同时原来在液体中

的溶解气体也会解吸出来而使泡沫增加，气泡随液体从低压区流

向高压区；

气泡在高压作用下迅速凝结或破裂，周围的液体以极

高的速度冲向原气泡所占据的空间，产生极大的冲击压力，使叶

轮表面呈海绵状、鱼鳞状破坏。

此现象叫做离心泵的气蚀现象

产生原因：

吸液池压力（Pa）、叶轮入口附近最低压力（Pk）

压差（Pa-Pk）、压差大泵的吸入能力大;

、Pk＜Pt

汽蚀危害：

产生噪音、泵过流部件点蚀、泵的性能下降

●气缚：

离心泵启动时，若泵壳内存有空气，由于空气的密度很低，

旋转后产生的离心力小，因而在叶轮中心处产生的低压不足以将

培养基灭菌及灭菌设备（重点）

●微生物对热的抵抗力叫做热阻

N——培养基中活的微生物个数；

温度由T1升高到T2，值分别为：

●培养基灭菌方式有两种：

分批灭菌（实消法）

连续灭菌（连消法）

长，发酵罐利用率不高，培养基的成分会遭到一定程度的破坏。

●连续灭菌法也称“连消法”。

指配制好的培养基在发酵罐在向发

酵罐输送的同时进行加热、保温和冷却三个步骤。

只在大规模的

发酵工厂中作培养基灭菌用。

，短时间按内加热到保温温度，保

温时间短，有利于减少营养成分的破坏

●

●通用型发酵罐实罐灭菌将蒸汽从进气口、排料口、取样口直接通

入罐中，使罐温上升到118--120℃，罐压维持在0.09~0.1MPa（表

压），并维持约30min

●保温阶段，凡进口在培养基液面下的各管道都应通入蒸汽；

在液

面上的其余管道则应排放蒸汽，这样才能保证灭菌彻底，不留死

角

●培养基分批灭菌工艺设计：

最高控制温度121℃，灭菌度取染菌

率0.1%，通常选用枯草芽孢杆菌的芽孢作为标准

●培养基的连续灭菌是指将配制好的培养基在向发酵罐输送的同时

经过预热、加热、保温和冷却过程的灭菌方法，也叫连消法

●培养

●连消塔的种类：

套管式连消塔、混合式连消塔

●实消法与连消法的比较

连续灭菌

①采用高温短时灭菌，培养基受热时间短，营养成分破坏少，

有利于提高发酵产率；

②蒸汽负荷均衡，锅炉利用率高，操作方便。

①所需设备设备复杂、投资大；

操作麻烦,染菌机会多；

②不适合含大量固体物料的灭菌；

③蒸汽压力要求高于5×

105Pa。

实消法

①设备要求低，不需另外加热、冷却装置；

②操作要求低、蒸汽压力要求低3×

105-4×

105Pa，适合小批量生产

规模；

③适合大量固体物料的灭菌。

①培养基的营养物质损失大，灭菌后培养基质量下降；

●静电吸附作用机理

当气流速度继续增加，惯性碰撞开始发挥作用，除菌效率随着气流速

度增加而提高

如果气流速度过大，除菌效率又下降，则是由于已被捕集的微粒又被

湍动的气流夹带返回到空气中

●提高过滤效率的措施

1.减少进口空气的含菌数。

加强生产环境的卫生管理，减少环境空气中的含菌量；

提高空气进口位置，减少空气进口含量；

加强压缩前的空气预过滤。

2.设计和安装合理的空气过滤器。

3.降低进入总过滤器空气的相对湿度。

采用无油润滑空压机；

加强空气的冷却，去油水；

提高进入总过滤器的空气温度，降低其相对湿度。

●对数穿透定律

假设：

①纤维之间互不影响

②微粒与纤维接触即吸附

③过滤效率与空气中微粒的浓度无关

④空气中的微粒在滤层中的递减均匀

具体版：

（1）过滤器中过滤介质每一纤维的空气流态并不因其他邻近

纤维的存在而受影响；

（2）空气中的微粒与纤维表面接触后即被吸附，不再被气流卷起带

走；

（3）过滤器的过滤效率与空气中微粒的浓度无关；

（4）空气中微粒在滤层中的递减均匀，即每一纤维薄层除去同样百分

率的菌体。

●空气压缩机：

离心式空气压缩机、往复式空气压缩机两种

离心式空压机特点：

空气压力稳定，效率高，设备紧凑，占地面积小，

无易损部件，获得的空气不带油雾

往复式空气压缩机特点：

出口压力不够稳定，气缸需要加润滑油

原理：

靠活塞在气缸内的往复运动而将空气抽吸和压入

●贮气罐作用

（1）消除脉动，维持罐压的稳定。

（2）使部分液滴在罐内沉降。

（3）保温灭菌

储气罐设计：

H/D=2.2-2.5普通的为2.5~4.0

V＞400Vp/n或：

V=0.1-0.2Vc

●气液分离器一般常用的有旋风式和填料式

旋风分离器优点：

结构简单、制造方便，对10µ

m以上的微粒效率较

高

介质过滤器（丝网分离器）：

具有较高的分离效率，对直径大于5µ

m

的颗粒分离效果可达99%，大于10的更可高达99.5%，能除去部分

2-5µ

m的较细颗粒，加上结构简单，阻力不大等，被广泛应用。

●填料过滤器：

利用惯性进行拦截的介质过滤器。

利用块状介质、颗粒状介质、网状介质或高分子材料丝网的惯性拦截

作用来分离空气中的水滴或油滴的方法。

●生物工业常用清洗剂

（1）清洗剂

（2）消毒杀生剂

（3）特殊清洁剂

●氧化性杀生剂氯基杀生剂：

次氯酸钠、氯代异氰尿酸

溴基杀生剂

二氧化氯

过氧化物、臭氧

●非氧化性杀生剂有机硫化合物：

异噻唑啉酮

季铵盐类（洁尔灭、新洁尔灭）

戊二醛

●CIP清洗系统（cleaninplace）也叫在位清洗或原地清洗

定义：

不拆卸设备或元件,在密闭的条件下,用一定温度和浓度的清

洗液对清洗装置加以强力作用,使与食品接触的表面洗净和杀菌的

方法

CIP的优点：

能维持一定的清洗效果,保证产品的安全性。

节约操作时间、提高效率

节省劳动力,保证操作的安全性。

节省清洗用水和蒸汽

●影响清洗效果的因素

①污物与金属表面吸附能力的大小

②污物的特点：

新、旧

③冲刷强度

④清洗剂的类型、活性及浓度

⑤温度

●发酵罐清洗应注意的事项

大型发酵罐的清洗以冷清洗为宜（＜40℃）

清洗液回流泵的流速应比清洗泵高约25%

含氯的清洗剂和灭菌剂都能对不锈钢产生侵蚀

CIP系统需要打开取样阀，使清洗液通过取样阀

安装固定洗球时，洗球的最下部留一个小孔；

旋转喷射型洗涤器应能

自动监视自转情况

清洗剂、灭菌剂的温度和浓度等参数

大罐清洗宜简化程序：

清洗和灭菌一次完成；

免冲洗杀菌剂

彻底的微生物检查、防止感染细菌

●发酵罐及容器的灭菌使用前必须经耐压、气密性实验

●空气过滤器的灭菌排除过滤器中的空气，从过滤器上部通入蒸

汽，并从上、下排气口排气，维持压力约0.174MPa，灭菌2h，灭

菌完毕通入压缩空气。

●保证管道彻底灭菌的设计要求：

管道应有一定的斜度，通常取1/100或更大；

管路有足够的支撑点；

凹陷低点安装排污阀；

尽可能减少和简化管路，少用弯头管件和阀门；

尽可能减少最高与最低点，且在每个最高点装设蒸汽进管，在最低点

均装冷水阀；

每个罐及管道尽可能分开灭菌。

这样才能保证蒸汽杀菌的严密性与稳

定安全性。

●培养基灭菌不彻底原因

蒸气压力或蒸气量不足、灭菌时间不够；

灭菌时培养基产泡沫或罐内有污垢堆积、或基质中有不溶解的固体颗

粒；

蒸汽短路原料性状：

假压的形成；

参数不稳定（连续灭菌）；

设备

死角

●生产上常把不能彻底灭菌的部位称为“死角”

分类有：

种子罐放料管的死角、管道连接的死角（螺纹、法兰、焊接）、

排气管的死角

消灭死角方法

①减少挡板和开孔；

②焊接光滑；

③法兰、阀门连接正好；

④减少残渣沉积；

⑤严格清洗和检查

⑥多个罐在使用前应该分段进行灭菌，应该考虑满足灭菌要求、减少

死角，并确保无菌状态（4-10）；

⑦对于蒸汽达不到的死角，要装设于大气相同的旁路（排气口）；

⑧接种、取样、补料等管道要配置单独的灭菌系统

第五章通风发酵设备

●四十年代中期，青霉素的工业化生产，或深层通风培养技术的出

现，标志近代通风发酵工业的开始，实现了真正意义上的生物工

程设备

●发酵罐可以说是现代发酵工程的标志

●发酵罐常见的尺寸

H：

D=2.5~4.0：

1

H0：

D=2：

S：

Di=2~5：

D：

Di=2~3：

C：

Di=0.8~1.0：

B=8~12：

●机械搅拌通风密闭发酵罐主要结构部件包括罐体、搅拌器、挡板、

热交换器（冷却器）、空气分布器（通风管）、消泡器、联轴器、

中间轴承、轴封、变速装置、人孔、视镜

●搅拌器作用是打碎气泡，使空气与溶液均匀接触，使氧溶解于发

酵液中。

有平桨式、螺旋桨式、涡轮式（平叶式、弯叶式、剑叶式）

●挡板的作用：

改变液流的方向，由径向流改为轴向流，促使液体

剧烈翻动，增加溶解氧；

挡板与罐壁保持的距离为罐直径（D）的1/8~1/5

通常，挡板宽度取（1/12~1/8）D，装设4~6块即可满足全挡板条件；

全挡板条件：

是指在一定转数下再增加罐内附件而轴功率仍保持不变

●热交换器类型：

夹套式热交换器、立式蛇管式热交换器

立式盘管式热交换器

●空气分布器又叫通风管，小型罐采用多孔环状管，大型罐采用单

孔管

●发酵罐常用的变速装置有三角皮带传动，圆柱或螺旋圆锥齿轮减

速装置，其中以三角皮带变速传动较为简便

●轴封轴封的作用是使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封，防止

泄漏和污染杂菌。

常用的轴封有填料函和端面轴封

填料函式轴封的优点是结构简单。

主要缺点是：

死角多，很难彻底灭菌，容易渗漏及染菌；

轴的磨损情况较严重；

填料压紧后摩擦功率消耗大；

寿命短，经常维修，耗工时多

端面式轴封的优点：

清洁；

密封可靠；

无死角，可以防止杂茵污染；

使用寿命长；

摩擦功率耗损小；

轴或轴套不受磨损；

它对轴的精度和光洁度没有填料密封要求那么严格，对轴的震动敏感

性小。

端面式轴封的缺点：

结构比填料密封复杂，装拆不便；

对动环及静环的表面光洁度及平直度要求高