生物工程设备教案Word格式.doc

1、过滤、离心、膜分离设备第十章离子交换分离原理和设备第十一章蒸发与结晶设备第十二章干燥设备第十三章蒸馏设备合计 51第一章绪论【教学目的与要求】了解课程的目的和任务，掌握生化反应的目的，掌握生化反应器的分类，了解生化反应器设计基础内容。【教学重点与难点】生化反应的目的，生化反应器的分类，设计基础。【教学方法】讲授 。【教学时数】1学时一、 课程介绍 生物工程设备则是生物工程技术和化学工程与设备交叉的结合体生物反应过程的组成，课程的内容按各种设备的共性，密切结合发酵生产的特征，重点阐述设备的结构、原理、特点、设计计算、选型及保养。包括整个发酵生产过程中所需要用到的物料的处理和输送设备，培养基的制备

2、设备，无菌空气系统，生物反应器，过滤、结晶、干燥、蒸馏及冷却设备。课程目的和任务：了解生物工程设备掌握常用生物工程设备的类型、性能、设备二、生化反应的目的重点 生化反应的目的：1.生产细胞：2.细胞的代谢产物： 3.直接用酶催化的产物。三、生化反应器的分类重点 根据细胞或组织生长代谢的要求可分为：.厌氧生物反应器、通风生物反应器、光照生物反应器、膜生物反应器。其他分类方式：根据反应器的结构、物料的混合方式。四、生化反应器设计基础内容：细胞动力学（菌体生长规律、产物代谢的规律、基质浓度产物浓度对发酵的影响等）、质量传递（气-液传质、液体-微生物）、能量传递、环境对发酵的影响、剪切力的影响等总之，

3、生化反应器的设计是以生物体的代谢为核心，除考虑传质、传热的因素外，还需要考虑对环境条件的要求，确保这些条件的落实。同时为提高传质和传热的效率需配置搅拌装置，同时需考虑剪切力对菌体生长的影响。发酵过程纯种培养，无菌条件的要求。【思考题】1. 生化反应的目的？2. 生化反应器的分类？【作业】生化反应器的分类方式【参考书目】 生物工程设备梁世中主编，中国轻工业出版社2002年【教学效果追记】本章内容中有反应器的分类等简单的总体知识，要求学生在理解的基础上加以掌握。【预习】第二章物料处理和输送设备第二章 物料处理和输送设备【教学目的与要求】了解发酵工厂物料处理和输送的方法，掌握机械输送设备的特点及选型

4、；掌握气力输送的原理和流程及简单管道的计算。【教学重点与难点】掌握机械输送设备和气力输送设备的特点及选型，气力输送流程的比较和管道计算。【教学方法】讲授、自学与多媒体等直观教学手段相结合。【教学时数】5学时第一节 固体物料的处理与粉碎设备一、固体物料的筛选除杂设备杂物分三类： 纤维性较长的物质颗粒状的铁磁性物质啤酒厂生产过程：大麦粗选精选分级浸泡发芽干燥粉碎糖化过滤煮沸冷却分离沉淀前发酵后发酵过滤灌装杀菌冷却成品1.谷物原料的粗选设备大麦粗选机（平摇振动筛）结构图磁力除铁器a固定形磁钢装置图b永磁滚筒 CXY25型永磁滚筒的结构图2.大麦的精选及分级设备目的:精选目的除去圆形杂粒,特别是半粒大

5、麦和草籽。分级目的为了在浸渍和发芽过程保持均匀一致，提高麦芽质量和出芽率。大麦精选机a滚筒精选机 结构图 讲解操作过程b碟片式精选机 结构图 讲解操作过程大麦分级设备a平板分级筛 结构图 讲解操作过程b圆筒分级筛 结构图 讲解操作过程二、固体物料的粉碎设备1.物料粉碎的力学分析重点挤压破碎、冲击破碎、研磨破碎、剪切破碎、劈裂破碎，分别举例说明2.物料的粉碎度（粉碎比）粉碎比：重点物料粉碎前后平均粒径之比。以x表示x= D1/D2 D1 D2 粉碎前、后物料的平均粒径mm 粉碎比选择应恰当合理，如：山东某酒精厂，原来采用一级粉碎，电机功率为17KW，后改为二级粉碎，在原电机前加粗粉碎，新增电机2

6、.8KW，产量增加1倍。3.粉碎机械锤式粉碎机: 用于原料的中碎和细碎a 结构如图 讲授粉碎过程。锤式粉碎机作用力主要是冲击力b.锤式粉碎机的生产能力 圆孔筛：一个圆筛孔排出 产品容量Vo（m3）Vo=0.785.Do2.d. （m3） 式中： Do筛孔直径,m d 产品粒度m 排料不均匀系数每h排出的产品量体积V：V=60 0.785.Do2.d.Z.k.n . （ m3/h ）Z 筛孔总数 k 锤刀排数 n转速r/min每h排出的产品量（质量）QQ=V.=15 Do2.d.Z.k.n .（t/h）对于方孔筛：V=60L. c.d. . Z.k.n （m3/h ）Z 筛孔总数 k 锤刀排数

7、n转速r/min每h排出的产品量（质量）Q：Q=V.= 60L. c.d. . Z.k.n.（t/h）也可按经验公式计算：Q=k.D1 L.（kg/h） D1 转子的工作直径mL 转子的轴向长度m粉碎产品的密度kg/m3k 系数，大米瓜干大麦取80100c.粉碎机的功耗N：按经验公式估算:N=k.D12 L.n （kW） L转子的轴向长度m n转子的转数 r/ mink系数,与原料的性质和粉碎度有关k约为0.10.2 ，粉碎比大时取大值对辊粉碎机a对辊粉碎机的构造原理 操作的参数及过程主要作用力是挤压力常用两辊、四辊、五辊、六辊。结构图b.辊式生产能力：理论生产能力Q=60D1.n.b.L.（

8、kg/h） 松散系数 大麦芽取0.50.7，与物料性质和操作均匀度有关。轧辊长度100mm每小时 粉碎大麦芽：双辊粉碎机 150200kg/h四辊式 200300kgc功率估算：经验公式：N=0.735kG/（d.）（kW）也可按下式计算：N=（0.81.06）k L（kW） k 系数 k=0.6D1/D2+0.15D1、 D2 进料、卸料粒度L 轧辊长度 m 轧辊的圆周速度 m/s 通常取2.55d多辊粉碎机圆盘钢磨MF260型钢片式磨粉机、固体物料的加水粉碎（湿法粉碎）1.湿法粉碎设备见图，为某酒精厂的湿法粉碎流程另 如，柳州设备厂生产的 麦芽粉碎系统，二道对辊2.砂轮磨、微细粉碎和超微细

9、粉碎 举例：蛋壳粉粉碎 补钙产品 第二节 固体物料输送设备对于发酵工厂物料输送主要设备和方法机械输送设备： 斗式提升机 （垂直提升物料） 皮带运输机 （水平或斜向上提升物料） 螺旋输送机 （水平或斜向上提升物料） 气力输送系统 （垂直或水平提升物料） 前三个为单台设备 机械输送设备一、斗式提升机 斗式运输机 讲授设备运转过程1、适用物料：重点松散型、小颗粒物料 大麦、玉米、大豆 砂、细煤 斗式提升机常用于将物料垂直提升到一定高度，以便使物料借重力自流加工。型式有D型，HL型，PL型。D型：牵引构件橡胶带，HL型：锻造的环形链条，PL型：板链为牵引构件。发酵工厂最常用的是以橡胶带牵引的D型斗式提

10、升机。2、构造和原理料斗 薄钢板焊接或冲压而成，分浅斗、深斗和尖角形三种。结构如图 料斗带：胶带和链条装料和卸料：如图 主要为重力卸料和离心卸料。如图3. 斗式提升机的计算斗式提升机的提升速度 如表生产能力重点： （kg/h）装满系数如表3-3-2功率消耗 轴功率按下式计算： （kW）电机功率为轴功率的1.2倍 ，启动时克服惯性的阻力系数。斗式提升机的技术性能如表3-3-3二、带式输送机 皮带输送机1.适用物料重点：松散粉状或小颗粒状物料或成包成件的物件。水平或有一定倾角物料输送，倾角22与物料和输送带的摩擦和自然降落的程度有关。 分类： 固定式 搬移式 运动式特点重点：使用非常方便，操作连续

11、性强，输送能力较高，在运送相同距离和重量的物料时，带式输送机的动力消耗最小。2.结构原理如图构造： 带、 常用橡胶带塑料带 钢带 3001200mm 托辊、 上 下 间距11.5m 箱松散物料一般11.5m 20kg成箱 间距箱在带长方向的1/2 鼓轮、两端滚轮 卸料端主动轮 装料端从动轮 传动和张紧装置：电动机和减速机，主动轮端；有重锤式和螺丝拉紧式 加料和卸料装置：均匀落料，常采用漏斗加料器，漏斗出口小于带宽的0.7倍。末段自由落下，不用卸料装置， 中途卸料 用挡板，与带角度3545类型如图槽式形式 圆形 半圆形3 皮带运行速度：与物料有关：一般0.51.5m见表3-3-4窄带取小值，宽带

12、取大值 挡板卸料，1.5m/s 成件物品，一般0.5m/s1.5m/s 或更小倾斜输送，带速降低，水平速度乘修正系数A带式输送机的生产能力Q=3.6A （t/h）功率计算三、螺旋输送机 螺旋运输机 搅龙1适用物料重点：潮湿的或松散粉状或小颗粒物料。 水平或倾角小于20 也有垂直报道2结构和原理：如结构图 略 举例：酱油车间拌种子使用 有根据工艺需要设计的非定型设备，有些采用专业厂生产的标准化设备。优点：结构简单、紧凑、外形小，密闭和中间卸料 也适合有毒、尘状物料的输送。 参数： 螺旋转数5080r/min 螺距：一般为螺旋直径的0.50.8倍 螺旋与槽的间距510mm，太大，丢料。3螺旋输送机计算 生产能力： D螺旋直径，m；S螺距，m；n螺旋转速，r/min；物料密度，t/m3；槽的填充系数0.1250.4 粮粒0.33C倾斜系数，水平1，50.9； 100.8； 150.77； 200.65。动力消耗轴功率： kW L输送机长度，m； H输送高度，m；K阻力系数，谷物1.4，颗粒1.8 传动效率 0.60.8螺旋输送机的直径D计算： Q输送量