生工设备提纲

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1、1．1生物反应器设计基础1、发酵罐数的确定。1．2通风发酵罐1、通风发酵罐的主要类型及其原理、优缺点或特点。主要类型：机械搅拌式、气升式、自吸式机械搅拌式原理：利用机械搅拌器的作用，使空气和发酵液充分混合促使氧在发酵液中溶解，以保证供给微生物生长繁殖、发酵所需要的氧气。气升式原理：把无菌空气通过喷嘴或喷孔喷射进入发酵液中，通过气液混合物的湍流作用而使空气泡分割细碎，同时由于形成的气液混合物密度降低故向上运动，而气含率小的发酵液则下沉，形成循环流动，实现混合与溶氧传质。特点：反应溶液分布均匀，较高的溶氧速率和溶氧效率，剪切力小，传热良好，结构简单，能耗小

2、，不易染菌，操作和维修方便自升式原理：不需空气压缩机提供加压空气，而依靠特设的机械吸气装置或液体喷射吸气装置吸入无菌空气，实现混合搅拌与溶氧传质的发酵罐§优点：(1)不必配备空气压缩机及其附属设备，节约设备投资，减少厂房面积；(2)溶氧速率高，溶氧效率高，能耗较低；(3)生产效率高、经济效率高(4)设备便于自动化、连续化。§缺点：较易产生杂菌污染，需配备低阻力损失低高效空气过滤系统，罐压较低，装料系数约为40％。2、机械搅拌通风发酵罐轴功率的计算（非通气状态和通气状态注意参数单位）。不通气条件下：鲁士顿(RushtonJ.H.)公式：P0－无通气搅拌输

3、入的功率（W）；NP－功率准数，是搅拌雷诺数ReM的函数ω－涡轮转速（r/s）；D是直径（m）ρ－液体密度（kg/m3）；通气条件下：修正的迈凯尔公式：P0－无通气搅拌输入的功率（kW）ω－涡轮转速（r/min）Di－涡轮直径（cm）Q－通气量（mL/min）1．3嫌气发酵罐1、酒精发酵罐和啤酒发酵罐的结构特点。2、酒精发酵罐的计算。课件1.3.5和1.3.73、啤酒发酵罐的计算及设计中涉及的问题（如压力、真空、发酵液混和及对流）等。4、新型啤酒发酵设备的优缺点。5、CIP在位清洗。6、连续发酵与间歇发酵的优缺点。•间歇发酵：操作简单，发酵周期长，发酵

4、罐数多，设备利用率低。•连续发酵：培养液浓度和代谢产物含量相对稳定，发酵周期短，设备利用率和生产效率高，易于自动化生产。存在的问题：（1）微生物的突变（2）污染杂菌（3）混合均匀度不理想（4）丝状菌的输送困难1．4．1动物细胞培养反应器1、动物细胞培养的特点。具有明显的表达产物方面的优点。培养方式有三种：贴壁培养，悬浮培养，固定化培养1.细胞生长缓慢，易受微生物污染，培养时需要抗生素；2.动物细胞较微生物大得多，无细胞壁，机械强度低，适应环境能力差；3.培养过程需氧量少，且不耐受强力通风与搅拌；4.在机体中，细胞相互粘连以集群形式存在；5.培养过程产物

5、分布于细胞内外，成本高，产品价格昂贵；6.大规模培养时，不可套用微生物反应的经验；7.原代培养细胞一般繁殖50代即退化死亡。2、动物细胞培养反应器的分类。笼式通气搅拌器，气升式反应器，中空纤维细胞培养反应器，微囊培养系统，1．2．2植物细胞培养反应器1、植物细胞培养反应器的分类。2、植物细胞培养与微生物培养的区别。•植物细胞培养与微生物的区别：细胞的大小细胞块的形状培养液的黏度需氧量Kla值比微生物培养的Kla值小得多对剪切力敏感需CO2和光照1．2．3微藻细胞培养反应器1、微藻细胞培养的特点及反应器种类。特点：（1）需要足够的光照；（2）需要供应大量

6、的CO2和排放大量的O2；（3）混合均匀，防止细胞沉降，且使细胞受光均匀；（4）微藻的培养基多采用海水配制，除淡水藻外。•反应器种类：敞开式培养反应器，密闭式培养反应器，管道式光培养反应器，浅层溢流光培养反应器1．5生物反应器的检测与控制1、生物工程对传感器的要求。（1）传感器能经受高压蒸汽灭菌；（2）传感器及其二次仪表具有长期稳定性；（3）最好能在过程中随时校正；（4）探头材料不易老化，使用寿命长；（5）探头安装使用和维修方便；（6）解决探头敏感部位被物料（反应液）粘住、堵塞问题；（7）价格合理，便于推广使用。2、生物传感器及其组成。将生物体的成份（

7、酶、抗原、抗体、激素）或生物体本身（细胞、细胞器、组织）固定化在一器件上作为敏感元件的传感器称为生物传感器。组成：敏感元件（分子识别元件）和信号转换器件3、生化过程各参数控制图的绘制。4、PID控制。1．6生物反应器的比拟放大1、生物反应器放大的目的。2、放大的内容。3、经验放大中常用的两种方法。2．1．1生物反应物料处理设备1、固体物料的筛选除杂设备具体包括哪些。2、原料粉碎的方式，具体设备。3、物料粉碎的力学分析。4、锤式粉碎机的工作原理。5、两辊式粉碎机的工作原理。2．1．2液体培养基的制备及杀菌设备1、p182罐式连续蒸煮流程及蒸煮罐和后熟罐结

8、构特点及作用。1.粉浆罐2.蒸煮罐3.后熟器4.气液分离器5.真空冷却器6.糖化醪7.连续糖化