生物工程设备作业题总结.docx

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1、1.在工业化生产中，发现溶氧速率偏低，造成产品质量降低，试问有哪些方法可以提升溶氧速率，进而提升产品的质量？答1增加搅拌转速；2增加通气量；3通入纯氧；4增加罐压力；5加入促进氧气溶解的试剂6减少装液量或减少发酵罐体积2.试解释为什么生物反应器体积增加，传质效率降低？答：生物反应器的传质效率主要用Tf对流传递时间常数，值等于L/V；Td为扩散传递时间常数L/k2；TC等于基质消耗时间常数。随着生物反应器的增加，Tf和Td急剧增加，因为L增加。TC值不随体积增加而改变，这就造成营养物质供应速率随体

2、积增加而急剧减小，营养物质消耗速率不变，结果是物质供应相对于营养需求不足，总的表象就是传质性能差，所以要求大幅度提升传质性能，强化传质。3.气升式生物反应器是如何强化传质的？答1高茎比较大，增加气体溶解效率，同时减少对径向传质的需求。2底部较大的通气量，强化轴向传质4.气升式生物反应器的优缺点是什么？答：优点：1反应溶液分布均匀；2较高的溶氧速率和溶氧效率3剪切力小，对生物细胞的损伤小4传热良好；5结构简单，易于加工制造；6操作和维修方便。缺点：1空气吞吐量大2有机体、营养物质、溶氧混合控制难度

3、高3不适于颗粒和粘度大的培养基1某个企业从高校研究室购买一株亚油酸高产菌株，在20L发酵罐内验收的指标都达到企业购买合同中对菌株实验室的性能要求，企业在合同中没有涉及工业化生产的要求，企业在工业化生产时发现，在20m3发酵罐中的产量远低于实验室水平，企业以菌株不合格为由，把高校诉讼到法院，你认为谁会胜诉，说明原因。答企业败诉，因为合同仅仅要求实验室规模的产品质量，对工业化生产产品的质量没有要求。实验室规模产品质量与工业化生产产品质量有很大的可能性存在巨大差异。因为，随着发酵体积增加，对流传递时间

4、常数和扩散传递时间急剧增加，而基质消耗时间不变，所以工业化生产往往存在溶氧工业不足或营养物质供应不足，温度或酸度控制不均匀或不灵敏的问题，这就造成产品质量或产量急剧下降。2画出气升式发酵罐结构简图（元件包括，罐体，进气口，出气口，导流筒），并说明气升式发酵罐如何强化传质。3酒精发酵罐的结构简图（元件包括，进料口，排料口，排气口，蛇管，冷却水收集槽，喷淋清洗管）4画出锥形啤酒发酵罐的结构简图（元件包括，罐体，进料口，排气口，冷却系统），并说明为什么体积大于5m3,仍然用夹套冷却？答:因为啤酒发酵是

5、低温发酵，微生物的代谢缓慢，产生的生物热少，因此发酵热少，需要降温的比面积较小，所以可以用换热比面积较小的加套式控温方式，而且夹套控温具有易于清洗，加工简单等优点。5简述两种自吸式发酵罐的工作原理。1画出流化床反应器简图（元件：反应器上下隔板，冷却加套，空气进口，料液进口）2画出Cell-lift生物反应器的简图（元件包括，进气口，排气口，气体环状分布器，环状气腔），并说明其是如何强化传质和减少剪切力的？答：通过特俗设计的搅拌桨的搅拌强化液体流动，强化传质；同时通过环状空气分布器，强化气体溶解。

6、通过环状气腔把气体出口与细胞隔离，降低气体溶解时对动物细胞的剪切力。同时管状的搅拌桨，降低搅拌剪切力。3说明管式离心机和碟片式离心机的基本结构和工作原理。答：管式离心机通过转筒的旋转，带动转筒内液体高速旋转，从而产生离心力，在离心力的作用下，密度大的液体或固体优先向转筒壁运动，密度小的液体被挤压向中央。碟片式离心机高速旋转的碟片带动碟片夹层中的液体高速旋转，在离心力的作用下，密度大的液体或固体向碟片夹层顶端运动，密度小的被挤压向离心机的中心通道流出，由于碟片夹层上下碟片距离小，因而密度大的液体或

7、固体到达碟片所需要的时间短，从而大大提高分离效率。4画出板框式过滤机的结构简图（元件：过滤框，过滤板，洗涤板，滤布）1机械搅拌通风发酵罐的基本元件及其功能？①圆柱形罐身，罐底和罐顶。三部分构成一个密闭的空间。②电机提供搅拌的动力③轴传动装置④轴承（小罐没有）固定轴承⑤搅拌叶轮打碎气泡，驱使发酵液径向和轴向流动⑥挡板增加液体的湍流程度⑦夹套蛇管温度控制⑧轴封密闭发酵罐，防止染菌⑨加料口出料口添加和排放醪液⑩气体进口或空气分布器气体进入发酵罐人孔检修和维护的进出口视镜观察口取样口取样检验保温层绝热保

8、温检测元件温度计压力表pH计2气升式发酵罐的基本元件及其功能？①圆柱形罐身，罐底和罐顶。三部分构成一个密闭的空间。②进气管道气体进入发酵罐的通道③空气出口气体排放的出口④导流筒导流筒与罐壁把液体分为两部分，促进液体的上下流动⑤人孔检修和维护的进出口⑥视镜观察口⑦取样口取样检验⑧保温层绝热保温⑨检测元件温度计压力表pH计3自吸式发酵罐的基本元件及其功能？①圆柱形罐身，罐底和罐顶。三部分构成一个密闭的空间。②人孔检修和维护的进出口③视镜观察口④取样口取样检验⑤保温层绝热保温⑥检测元件温度计压力表pH