11级生物工程设备作业(答案)

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1、1、有一发酵罐，内装40m3培养基，在121℃温度下进行实罐灭菌，原污染程度为每ml有2×105个耐热细菌芽孢，121℃时灭菌速度常数为1.8（/min），求灭菌失败机率为0.001时所需要的灭菌时间？（假设不计升温阶段所杀灭的菌数，把培养基中所有的菌均看作是在保温阶段被杀灭）。若对培养基采用连续灭菌，灭菌温度为131℃，此温度下灭菌速度常数为15（/min），求灭菌所需的维持时间？解：⑴   N0=40*106*2×105=8*1012     Nt=0.001，k=1.8（/min）灭菌时间为：       2.303 N0   

2、   t=——lg—=20.34（min）     k  Nt  解：⑵  2.303 C0       t=————lg—                      k  CtC0=2×105（个/ml）Ct=1/40×109（个/ml）t=2.44（min）2、某酒精工厂，每发酵罐的进料量为28t/h，每4h装满一罐，糖化液密度为1082kg/m3发酵周期72h，试确定发酵罐的结构尺寸,罐数。解：发酵罐个数和结构尺寸的确定：发酵罐个数：N=（nt/24）+1n=24/4=6N=6×72÷24+1=19（个）取发酵罐装料系数φ=0.

3、9发酵罐体积V=Vo/φ=28×4×1000÷（1082×0.9）=115（m3）发酵罐采用圆柱型，底、顶为锥型，结构比例如下H=1.2Dh1=h2=0.1DV=0.785D2（H+1/3×h1+1/3×h2）=0.785D2（1.2D+2/3×0.1D）=115（m3）则：D=4.87（m）H=1.2D=5.84mh1=h2=0.1D=0.487m3、已知从汽液分离器排出的糊化醪量为1000kg/h，其比热为3.6kJ/kg·k，温度为100℃,要求冷却到65℃，试计算真空冷却器基本尺寸（直径D和高度H）。 注：①二次蒸汽在65℃时

4、汽化潜热r=2343.4KJ/Kg; 　　②在65℃时蒸汽的密度为0.16kg/m3; 　　③取器内二次蒸汽上升速度不超过1m/s; 　　④取真空冷却器径高比D:H=1:1.5。解：① 糊化料液从100℃冷却到65℃放出热量： Q=1000×3.6×（100-65）=126000（kJ/h） ② 真空冷却器内产生的二次蒸汽量为：/h③ 二次蒸汽的体积流量为：53.8/0.16=336.25m3/h④ 因故又因：D:H=1:1.5　　故：H=0.345x1.5=0.5175（m）4、某味精厂需新建50M3种子罐,装料系数为60%,已计算

5、出主发酵期生物合成热Q1=7.0×105kj/h，搅拌热Q2=8.5×104kj/h,查有关资料可知汽化热Q3=1×104kj/h，醪液的比重为ρ=1.04×103kg/M3，发酵温度为32℃，冷却水进口温度为15℃，出水温度为26℃，冷却水的平均比热Cp=4.186kj/(kg.℃)，罐内采用不锈钢盘管冷却，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1.45×104kj/(M•h•℃)，另外管壁水垢层的热阻取1/16

6、750M•h•℃/kj，试求发酵罐冷却面积、盘管总长度和冷却水耗量。参考公式：　　　　　　　　；；　　　　　　　　　　；　　　　解:⑴.总的热量Q=Q1+Q2-Q3=7.0×105+8.5×104-1×104=7.75×105(kJ/h)⑵.冷却水耗量⑶.对数平均温度差⑷.K值的计算⑸.冷却面积6取整为38M2。⑹.冷却蛇管总长度5、某厂在100升发酵罐中进行发酵实验，然后放大至100m3发酵罐。试验罐的参数为：罐径D＝400mm，搅拌状态下Rem>104,涡轮式搅拌器转速350r/min，试按P0/V相等准则进行放大，计算放大罐直径

7、和搅拌器的转速。解：V1=100L=0.1m3,V2=100m3,V2/V1=1000体积扩大1000倍时，D2/D1=10，∴D2=10D1=4000mm因P∝N3D5,VL∝D3，∴P/VL∝N3D2，由于P/VL=常数，∴N2=N1（）=350х0.214=75r/min6、青霉素在0℃和pH2.5时的分配系数（醋酸丁酯/水）为35，若用1/4体积的醋酸丁酯进行二级逆流萃取，计算其理论收率？若改为二级错流萃取，第一级用1/4体积的醋酸丁酯，第二级用1/10体积的醋酸丁酯，计算其理论收率？解：①n=2，理论收率：②理论收率：7、设

8、计一台通风量为50M3/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