生物工程设备习题集.docx

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生物工程设备习题集

湖南科技学院生物工程设备2009习题集

一.单项选择题:

（每题1分）

1.目前啤酒厂的糖化锅中利用____________进行搅拌。

A.圆盘平直叶涡轮搅拌器B.螺旋桨式搅拌器C.醪液内二氧化碳的密度梯度D.二折叶旋桨式搅拌器

2.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

3.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

4.无论是种子罐或发酵罐，当培养基尚未进罐前对罐进行预先灭菌，我们称为空罐灭菌，此时对灭菌温度和灭菌时间的要求是__________，只有这样才既合理经济，又能杀灭设备中各死角残存的杂菌或芽孢。

A.高温瞬时（133℃，15秒钟）B.同实罐灭菌一样（115℃，8-15分钟）C.高温长时（127℃，45分钟）D.间歇灭菌（100℃，30分钟，连灭三次）

5.机械轴封的动环的硬度比静环_______。

动环的材料可用___________，静环最常用的材料是___________。

A.大，碳化钨钢，铸铁B.大，碳化钨钢，聚四氟乙烯C.小，聚四氟乙烯，不锈钢；D.小，聚四氟乙烯，碳化钨钢。

6.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.加热的蒸汽与物料之间有足够的温度差，一般为20-35℃

7.目前啤酒厂的圆筒锥底发酵罐内采用____________。

A.圆盘平直叶涡轮搅拌器B.螺旋桨式搅拌器C.无搅拌器D.锚式搅拌器

8.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分D.升高空气温度，杀灭不耐热的杂菌

9.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

10.自吸式发酵罐的搅拌轴是从罐下方进罐的,因此________轴封。

A.应该用填料函B.应该用单端面机械C.应该用双端面机械D.无需

11.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

12.外循环空气带升式发酵罐的优点是无需__________。

A.空气过滤系统B.搅拌器C.空气喷嘴D.罐外上升管

13.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

14.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

15.塔式啤酒发酵罐换热的蛇管在发酵罐外，蛇管内用___________与罐内的啤酒发酵醪进行热交换。

A.蒸气B.冷凝水C.酒精D.热水

16.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。

17.实现真空冷冻干燥的必要条件是___________。

A．干燥过程的压力应高于操作温度下冰的饱和蒸汽压

B．干燥过程的压力应低于操作温度下冰的饱和蒸汽压

二.多项选择题:

（每题1分）

1.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

2.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。

A.乙二醇B.乙醇C.氨D.冷凝水

3.由于大生产中所使用的好气性发酵罐是受压容器，因此封头选用_______封头。

A.锥形B.椭圆C.蝶形D.球形

4.味精厂精制车间在真空煮晶锅中进行谷氨酸一钠盐的结晶，是用__________使真空煮晶锅达到一定的真空度

A.往复式真空泵B.蒸汽喷射泵C.水力喷射泵D.高压水泵

5.味精厂等电罐在低温等电点操作时,罐中蛇管内可用________使罐内的等电点液降温。

A.冰盐水B.自来水C.氨D.冷凝水

6.空气过滤系统中丝网分离器的作用是分离______________。

A.油污B.全部杂菌C.水滴D.部分杂菌

7.通用式机械搅拌发酵罐中挡板的作用是_________。

A.提高醪液湍流程度，有利于传质B.增加发酵罐罐壁的机械强度C.改变液流方向，由径向流改变为轴向流D.防止醪液在罐内旋转而产生旋涡，提高罐的利用率

8.生产中使用的酒精发酵罐是受压容器,因此上下封头一般选用_______封头。

A.锥形B.球形C.蝶形D.平板

9.贮气罐的作用是______________。

（不确定）

A.利用重力沉降作用分离部分油雾。

B.降低罐内空气温度。

C.防止由于往复式空压机所产生的脉冲而引起的压力波动。

D.升高罐内空气温度，使相对湿度下降。

10.空气过滤系统中旋风分离器的作用是______________。

A.分离油雾。

B.分离泡沫和水汽。

C.分离水滴。

D.分离部分杂菌。

11.喷射自吸式发酵罐的优点是__________。

A.空气吸入量与液体循环量之比较高B.无需搅拌传动系统C.气液固三相混合均匀D.适用好氧量较大的微生物发酵

12.气升式动物细胞培养反应器与搅拌式动物细胞反应器相比，气升式反应器中＿＿＿＿＿＿；反应器内液体循环量大，细胞和营养成分能均匀分布于培养基中。

Ａ．产生的湍动温和而均匀，剪切力相当小，Ｂ．无泡沫形成，装料系数可以达到95%Ｃ．无机械运动部件，因而细胞损伤率比较低；Ｄ．反应器通过直接喷射空气供氧，氧传递速率高；

三.是非选择题:

（每题1分）

1.安装在空气压缩机前的前置空气过滤器的主要作用是将空气过滤除菌，减轻总空气过滤器的过滤负荷。

2.味精厂精制车间在真空煮晶锅中进行谷氨酸一钠盐的结晶，可用水力喷射泵使真空煮晶锅达到一定的真空度

3.溶液在升膜式蒸发器加热管中出现爬膜的最重要条件是物料进口处和出口处应采用浮头管板，或者蒸发器壳体应有膨胀圈。

4.空气过滤系统中空气加热器的作用是降低空气相对湿度。

5.气升式发酵罐（空气带升式发酵罐）是用多孔环管将空气引入发酵罐。

6.味精厂精制车间在真空煮晶锅中进行谷氨酸一钠盐的结晶，采用的是自然起晶法。

7.100M通用式机械搅拌发酵罐一般搅拌转速在140-160rpm之间，所用变速装置为无极变速器，以调整搅拌转速。

8.外循环空气带升式发酵罐的优点之一是无需空气过滤净化系统。

9.啤酒厂过滤槽的搅拌转速在15rpm左右，而且轴是从罐下方进入罐内，因此应该用填料函轴封。

10.进行沸腾造粒干燥生产时，以自我造粒形成的产品，质量最好。

11.通用式机械搅拌发酵罐的高径比一般为1.7-2.5

12.一个10吨左右的通用式机械搅拌发酵罐往往采用夹套作为传热装置。

13.柠檬酸溶液结晶时，只要使柠檬酸浓度大于其饱和溶解度就会有柠檬酸晶体析出。

14.空气压缩机出口的压缩空气温度一般是187-198℃，大大高于空气的露点，因此进入贮气罐后，空气中的水分不会析出，空气的相对湿度低，这样就保证了空气过滤介质不致受潮。

15.空气带升式发酵罐中循环周期越长越有利于供氧。

16.啤酒厂糖化锅的搅拌器一般搅拌转速在30rpm以下,所用变速装置为三角皮带轮变速。

17.自吸式发酵罐搅拌转速在600-900rpm左右，而且轴是从罐下方进入罐内，因此应该用双端面机械轴封。

18.自吸式发酵罐的转子的作用之一是吸入连续灭菌后的培养基。

19.将溶液浓缩至过饱和就会有晶体析出。

20.通用式机械搅拌发酵罐中搅拌器的作用是打碎泡沫,促使二氧化碳从醪液中排出。

21.100M通用式机械搅拌发酵罐一般搅拌转速在140-160rpm之间,所用变速装置多为三角皮带轮变速。

22.溢流喷射自吸式发酵罐中循环周期越长越有利于供氧。

23.贮气罐的作用之一是防止下列情况：

突然停电，致使空气压缩机停止工作，造成发酵罐内压力高于空气过滤器的压力，醪液倒流，污染空气过滤器。

24.棉花活性炭空气过滤器中所用的棉花为灭菌的脱脂棉。

25.在α-淀粉酶发酵生产中,发酵罐内使用的是单管式空气分布器,空气气泡的直径与通风量有关,而与管口直径无关。

26.碟片式酵母离心机起动后随着转速增大，振动也增大，当达到某一值后，转速愈大，振动愈小。

27.氧溶于发酵液属于气膜控制过程。

28.设计空气预处理流程要求进过滤器的空气标准是ψ<60%，T=40℃。

29.空气进罐的最后一个阀门往往采用安全阀，这是防止由于操作失误造成的发酵液倒流入空气过滤系统。

30.反渗透中的浓差极化增加了溶质透过膜的阻力。

31.比较涡轮式搅拌器的三种形式，以平叶式所消耗功率最小。

32.目前啤酒厂的糊化锅中不用搅拌器而是靠锅内形成的密度梯度进行自然循环。

33.离心分离机的作用是分离两种不同重度的液体。

34.味精厂等电罐在低温等电点操作时,罐中蛇管内可用制冷剂NH3使罐内的等电点液降温。

35.酒精厂连续灭菌设备是由加热、维持、降温三部分组成的整体。

36.目前我国大多数味精厂常用的总过滤器为棉花活性炭过滤器。

过滤器内的填装方法自下而上大致如下：

孔板-金属丝网-麻布织品-棉花-麻布织品-活性炭-麻布织品-棉花-麻布织品-金属丝网-孔板。

37.离心喷雾干燥工段的排风机比送风机的功率大,目的是使离心喷雾干燥塔内形成负压。

38.VVM的含意是在发酵温度时罐内压力为0.2MPa（绝对）下,每单位液体体积的气体体积流量。

（1/min）

39.有机溶剂萃取中，小分子碱性物质如链霉素，其带溶剂应选用酸性，如脂肪酸。

40.有机溶剂萃取中，小分子酸性物质如青霉素的萃取应调节系统pH为碱性。

41.双水相系统中加入无机盐，则蛋白质会因盐析作用而富集于上相。

42.形成双水相的必要条件是要有两种高聚物，其水溶液混合后，由于二者分子间的排斥作用而分相。

43.连续逆流离心萃取机中，重液由转鼓中心进入，逐层向外流动，而轻液是由转鼓外缘进入，逐层向内流动，在鼓中心排出。

44.一般来说,植物细胞培养的需氧量与一般微生物培养的kLa值相比要低得多。

45.一般认为机械搅拌式反应器应用于植物细胞培养存在的主要问题是植物细胞的细胞壁对剪切的耐受力差。

四.填空题

1.体外培养的动物细胞有两种类型,一种是________________，来源于血液、淋巴组织的细胞，许多肿瘤细胞（包括杂交瘤细胞）和某些转化细胞属于这一类型，可采用类似微生物培养的方法进行悬浮培养。

另一种是________________，大多数动物细胞，包括非淋巴组织的细胞和许多异倍体细胞属于这一类型，它们需要附着于带适量正电荷的固体或半固体表面上生长。

2.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__________________________________；__________________________________；__________________________________________________。

3.圆筒锥底啤酒发酵罐的夹套内可用___________、或____________________或___________________与啤酒发酵醪进行热交换。

4.味精厂精制车间在真空煮晶锅中进行谷氨酸一钠盐的结晶，可以选用_____________、或_______________________、或______________________使真空煮晶锅达到一定的真空度

5.空气过滤系统中贮气罐的作用是________________________________、_____________________________________________、_______________________________________________________________

6.空气过滤系统中旋风分离器的作用是______________。

7.好气性发酵工厂，在无菌空气进入发酵罐之前应该安装________阀，以确保安全。

8.空气过滤系统中空气加热器的作用是______________。

9.自吸式发酵罐的搅拌轴是从罐下方进罐的,因此应该用________轴封。

10.塔式啤酒发酵罐换热的蛇管在发酵罐外，蛇管内用___________与罐内的啤酒发酵醪进行热交换。

五.名词解释:

（每题3分）

1.蒸发过程的必要条件

2.搅拌器轴功率

3.搅拌器输入搅拌液体的功率

4.深层过滤的对数穿透定律

5.搅拌雷诺准数

6.沸腾干燥

7.离心澄清机

8.全挡板条件

9．气体截留率

10．冷冻干燥

六.画图题:

（每题5分）

1.画出喷射液化器的示意图，并注明所画设备名称和各个部件名称。

2.画出水力喷射泵的示意图，并注明所画设备名称和各个部件名称。

3.画出蒸汽喷射泵的示意图，并注明所画设备名称和各个部件名称。

4.画出蒸汽加热器的示意图，并注明所画设备名称和各个部件名称。

5.画出通用式机械搅拌发酵罐（20M

以上）的示意图，并至少注明十个部件的名称。

6.画出培养基连续灭菌的流程图，并注明各个设备的名称。

7．画出酒精连续发酵的流程图，并注明各个设备的名称。

8．画出柠檬酸厂4M

通用式机械搅拌种子发酵罐的示意图，并至少注明十个部件的名称。

七.问答题:

（每题7分）

1.叙述喷射自吸式发酵罐的工作原理。

2.酒精发酵罐由于操作失误就可能造成罐内真空甚至被吸瘪，叙述造成上述事故的原因，以及预防和修复（被吸瘪）的方法。

3.圆筒锥底啤酒发酵罐上为什么要安装真空安全阀?

详细解释它的作用。

4.叙述空气带升式（气升式）发酵罐的工作原理。

5.叙述喷射液化器的工作原理，它适用于哪些地方（工序）。

6.叙述喷射加热器的工作原理,它适用于哪些地方（工序）。

7.叙述自吸式发酵罐的工作原理。

8.叙述溢流喷射自吸式发酵罐的工作原理。

9.通用式机械搅拌发酵罐中的平直叶涡轮搅拌器为什么要安一个圆盘?

10.什么是轴封？

机械轴封与填料函轴封相比有什么优缺点？

11.发酵罐实罐灭菌为什么要“三路进汽”?

实罐灭菌的进汽和排气原则是什么?

12.在培养基的灭菌过程中是否能做到绝对无菌？

为什么？

发酵生产中对培养基的灭菌的无菌程度是多少？

13.什么是离心分离机?

叙述离心分离机分离两种不同重度液体的原理。

14.在饲料工厂从发酵醪中分离酵母应该选用什么离心机?

叙述该机分离酵母的原理。

15.在工厂中要将奶油（酯）从新鲜牛奶中分离出来应该选用什么离心机?

叙述该机分离奶油的原理。

16.以超滤或反渗透为例讲述膜分离原理。

17.什么是超滤过程中的浓差极化现象，如何降低浓差极化现象。

18.用膜分离（超滤和反渗透）技术分离化工产品有什么特点?

19.什么是真空蒸发浓缩？

详细叙述升膜式蒸发器的工作原理。

20.在味精生产过程中（包括麸酸）使用了哪些结晶设备？

采用真空煮晶锅进行味精的精制,其优点是什么？

21.什么是沸腾干燥，叙述沸腾干燥的原理。

22.简述冷冻干燥原理，实现真空冷冻干燥的必要条件是什么？

23．冷冻干燥特点

24．气流干燥的特点

25．喷雾干燥的特点

26．流化床干燥原理

27．流化床干燥的特点

28.流化床干燥操作过程中可能出现的几种不正常现象及原因：

29.流化床干燥中的返料

八.计算题

1．一台连续灭菌设备，培养基流量Q=18M3／h，发酵罐装料容积72M3，培养基的原始污染程度为105个／ml，发酵工艺要求因培养基灭菌原因引起的倒罐率为0.1%，即Ns=10-3个／批，灭菌温度T=398K，查图得此时的反应速度常数为k=11分-1，维持段采用无缝钢管公称直径Dg=150mm。

试求培养基连续灭菌过程中维持时间τ以及维持管的长度L约需多少。

2．某丙酮丁醇厂需新建100M

丙酮丁醇发酵罐,已计算出主发酵期生物合成热Q1=4×10

kJ/h,蒸发热损失Q2为Q1的5%,查有关资料可知罐向周围环境散失的热损失Q3=1.2×10

kj/h,醪液的比重为ρ=1.082×10

kg/M

，发酵温度为30℃，冷却水进口温度为20℃，出水温度为25℃，冷却水的平均比热Cp=4.186kJ/（kg.℃）,罐内采用蛇管冷却,冷却蛇管为水煤管,其规格为53/60（mm）,壁厚3.5mm，其导热系数λ=188kJ/（M.h.℃）,根据生产经验数据可取传热系数α1和α2分别为2700kJ/（M

.h.℃）和1.45×10

kJ/（M

.h.℃）,另外管壁水垢层的热阻取1/16750M

.h.℃/kJ,试求发酵罐冷却面积、蛇管总长度和冷却水耗量。

3．设计一台通风量为50M

/min的棉花活性炭空气过滤器，空气压力为0.4MPa（绝对压力），已知棉花纤维直径d=16微米，填充系数α=8%，空气线速度为0.1M/sec，若进入空气过滤器的空气含菌量是5000个/M

，要求因空气原因引起的倒罐率为0.1%，发酵周期100hr。

工作温度为40℃，平均气温为20℃，计算空气过滤器的尺寸（过滤介质厚度和过滤器直径）。

表1纤维直径d=16微米，填充系数α=8%时棉花纤维的K'值

空气流速v

（M/sec）

0.05

0.10

0.50

1.0

2.0

3.0

k'（1/cm）

0.193

0.135

0.1

0.195

1.32

2.55