生物工程设备

第一章、通风发酵设备

填空

1、通风发酵罐又称：好气性发酵罐，主要类型为：机械搅拌式、自吸式、带升式、伍式、文氏管、塔式等类型的发酵罐。 2、机械搅拌发酵罐是利用：（机械搅拌器）的作用，使空气和醪液充分混合，促使氧在醪液中溶解，以保证供给微生物生长繁殖、发酵所需的氧气。

3、氧的传递速率：通入发酵液中的气泡愈小，气泡与液体的接触面积就愈大，液体中氧的溶解速率也就愈快 4、、发酵罐体的尺寸比例高径比：1.7～4，两组搅拌器的间距S = 3Di，搅拌器与罐底的距离C = Di,太小影响液体循环。（Di：搅拌叶轮直径）

5、罐体：材料为炭钢或不锈钢，且应有一定的承压能力，131摄氏度，2.5kg/cm2。 6、罐顶上的接管有：进料管、补料管、排气管、接种管和压力表接管。 7、罐身上的接管有：冷却水进出管、进空气管、温度计管和测控仪表接口。 8、竖立的蛇管、列管、排管也可以起 挡板 作用。 9、挡板宽度：（0.1～0.12）D，装设4～6块即可满足全挡板条件。

10、挡板与罐壁之间的距离：挡板宽度的(1/5～1/8)，避免形成死角，防止物料与菌体堆积。 11、搅拌叶轮大多采用：涡轮式

12、消泡器的形式：锯齿形、梳状式及孔板式。消泡器的长度约为罐径的0.65倍。 13、联轴器的形式：鼓形、夹壳形。

14、为了减少震动，中型发酵罐装有底轴承，大型发酵罐装有中间轴承 15、变速装置：试验罐：无级变速装置。发酵罐：三角皮带传动，圆柱或螺旋圆锥齿轮减速装置。

16、气分布装置的作用：吹入无菌空气，使空气分布均匀。

17、空气分布装置的形式：单管和环形管。常用单管，因为效果比环形管好，而且环形管喷空容易被堵塞。环形管的环径一般为搅拌器直径的0.8倍。

18、空气喷口直径越小，气泡直径越小，而氧气的传质系数也越大，溶氧系数越大。但是生产实际的通风量均超过上述范围，此时气泡直径与风量有关，而与喷口直径无关 19、轴封的作用：防止泄漏和染菌（使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封） 20、轴封的形式：填料函、端面轴封

21、填料函式轴封是由填料箱体、填料底衬套、填料压盖和压紧螺栓等零件构成，使旋转轴达到密封的效果。

22、端面式轴封又称机械轴封。密封作用是靠 弹性元件 的压力使垂直于轴线的动环和静环光滑表面紧密的相互贴合，并作相对转动而达到密封。 23、发酵中常用的消泡方法为：化学法消泡、机械法消泡。

24、机械消泡装置类型有：耙式、离心式、刮板式、涡轮式、射流式、碟片式消泡器等。 25、渗漏是染菌主要原因之一。渗漏现象有：罐体穿孔渗漏、冷却蛇管渗漏、垫圈渗漏、轴封渗漏、绞牙填料渗漏、管路焊接渗漏、阀杆填料渗漏、法兰阀盘与阀座缝隙渗漏等。 26、搅拌器的型式：分为轴向和径向推进两种型式。 前者为螺旋桨式，或者为涡轮式。 27、圆盘平直叶涡轮搅拌器中 圆盘的作用：无菌空气由单开口管通至搅拌器下方，大的气泡受到圆盘的阻挡，避免从轴部的叶片空隙上升，保证了气泡的更好的分散。（看看） 28、搅拌器造成的流体流动型式不仅决定于搅拌器本身，还受罐内附件及其安装位置的影响。

1

29、一个具体的搅拌器所输入搅拌液体的功率决定于：叶轮与罐的相对尺寸、转速、流体的物性、挡板的尺寸和数目等。

30、测量体积溶氧系数KLa的方法：亚硫酸盐氧化法、极谱法、氧的物料衡算法和溶氧电极法等。 31、氧传递速率NV = KLa(C*-C)。影响NV的主要因素有溶氧系数KLa值和推动力C*-C。 要提高NV，需要提高Kla

32、对KLa值有影响的：搅拌器的形式，直径大小，转速，组数，搅拌器间距以及在罐内相对位置。 33、（高径比）H/D小，氧利用率小，氧利用率差。H/D太大，溶氧系数增加不大。相反由于罐身过高液柱压差大气泡体积被压缩，以至造成气液界面小的缺点。H/D大，厂房要求也高，一般H/D＝1.7～4，以2～3为宜。

34、一般来说，对于粘度大的丝状菌类发酵的非牛顿型醪液，以采用较大的搅拌器直径， 对于粘度小，菌体易分散的牛顿型发酵液，一般采用小叶径，高转速为好。 35、带升式发酵罐（气升式发酵罐）类型：气升环流式、鼓泡式、空气喷射式。

36、自吸式发酵罐是一种不需要空气压缩机，而在搅拌过程中自吸入空气的发酵罐。 37、通风搅拌分为：非循环式、循环式

38、非循环式分为：排管式发酵罐、喷射式发酵罐、回转喷射式发酵罐 39、循环式分为：空气带升式发酵罐（分为内循环、外循环）

名词解释

1、轴封：运动部件与静止部件之间的密封叫作轴封

论述

1、 发酵罐的基本条件

a) 适宜的径高比（高与直径的比值为1.7—4） b) 能承受一定压力、温度。

c) 搅拌通风装置保证气液充分混合。发酵用的搅拌通风装置能使气液充分混合，保

证发酵必需的溶解氧。 d) 具有足够的冷却面积 e) 死角少，灭菌彻底 f) 轴封严密，泄漏少 2、增加溶氧速率的方法：

①、采用搅拌桨分散和打碎气泡。

②、利用循环管中的泵或螺旋桨增加液体的循环量，并使喷入或吸入的气体细化，增加气液两相的接触面积。 3、搅拌器

作用：打碎气泡，使空气与溶液均匀接触，使氧溶解于醪液中。

形式：平叶式、弯叶式和箭叶式。平叶式功率消耗较大，弯叶式功率消耗较小。 大型搅拌器一般做成两半型，用螺栓连成整体，便于拆卸。 4、挡板的作用及全挡板的条件

a、改变液流的方向，由径向流改为轴向流，促使液体激烈翻动，增加溶解氧。 b、防止搅拌过程中漩涡的产生，而导致搅拌器露在料液以上，起不到搅拌作用。 全挡板条件：在一定转速下，再增加罐内附件而轴功率仍保持不变。 5、搅拌的目的？

2

a.扩散气流，强化气流的湍流程度，使气液固三相更好接触，提高溶氧速率。 b.使微生物悬浮液混合一致促进代谢产物的传质速率。 6、搅拌怎样改善溶氧速率？ 搅拌可分三方面改善溶氧速率：

a.把空气打成细泡，从而增加有效界面传递面积。

b.搅拌使液体形成湍流，可以延长气泡在液体中心的停留时间。

c.加强液体湍流，减少气泡周围液膜厚度，减少液膜阻力，从而增大KLa值。 7、提高K的途径：

(1)增加搅拌器转速N、以提高Pg 、可以有效提高KLa;

(2)增大通气量Q、可提高Vs。只有在增大Q的同时也相应提高N，不使Pg过分下降的情况下才会有效。

(3)为了提高NV，除了提高KLa之外，提高C*也是可行的方法。 8、气升式发酵罐的工作原理及特点

㈠、工作原理：把无菌空气通过喷嘴或喷孔射进发酵液中，通过气液混合物的湍流作用而使空气气泡细碎，同时由于形成的气液混合物密度降低向上运动，含气量小的发酵液向下，形成循环运动，实现混合与溶氧传质。 ㈡、气升环流式反应器的特点：

a、反应溶液分布均匀b、较高的溶氧速率和溶氧效率c、剪切力小d、传热良好 e、结构简单f、操作和维修方便 9、文氏管发酵设备的优缺点 优点：（a）气泡分散破碎良好，并与发酵液密切接触，所以气体的吸收效率高。 （b）由于液体不断循环，可使气、液、固三相均匀混合。

（c）在要求空气量不大时，利用文氏管的收缩段直接吸入气体，可以不需空压机。 主要缺点：气体的吸入量与液体循环量之比很低，可能达不到微生物所需要的溶氧速率。

读图

看课本23、25、40、42、43、44、46、48、49、51、52

计算（课本34页）

第二章、嫌气发酵

填空

1、微生物发酵分嫌氧和好氧两大类

2、嫌氧发酵产品的典型代表是酒精和啤酒

3、酒精发酵罐筒体为圆柱形，低盖和顶盖均为碟形或锥形

4、中小型发酵罐，多采用罐顶喷水淋于罐外表面进行膜状冷却。对于大型发酵罐，罐内装有冷却蛇管或罐外壁喷洒联合冷却。

5、罐外列管式喷淋冷却具有冷却发酵液均匀，冷却效率高的优点。 6、洗涤装置 ：水力喷射洗涤装置。 7、啤酒发酵形式：上面发酵、下面发酵

8、上下面发酵工艺区别主要是发酵温度的差异

9、啤酒后发酵设备：主要完成嫩啤酒的继续发酵，并饱和二氧化碳，促进啤酒的稳定，澄清和成熟。

3

10、特征参数(径高比和锥底角)对单酿罐一般是 D：H＝1：1-2。对两罐法发酵罐D：H＝1：3-4，贮酒罐D：H＝1：1-2

11、发酵罐锥底角，考虑到发酵中酵母自然沉降最有利，取排出角为73-75˚； 贮酒罐锥底角，因沉淀物很少，主要考虑材料利用率常取锥角为120-150 。 12、大型C.C.T均采用碳钢加涂料或不锈钢两种材料制成。

13、冷却套：分为2-3段，很大的罐可分为四段（上段距发酵液面15cm向下排列，中段在筒体的下部距支撑裙座15cm向上排列，锥底段尽可能接近排酵母口，向上排列。） 14、绝热层--材料要求：导热系数低、体积质量低、吸水小、不易燃等特性 15、啤酒C.C.T绝热层常用如下材料：聚酰氨树脂和自熄式聚苯乙烯泡沫塑料 16、

名词解释

1、 上面发酵:发酵时酵母上浮,发酵终结很久才部分下沉.

2、 下面发酵:发酵时酵母浮游于发酵液中,发酵完后酵母即下沉,酵母可重复使用5-7次. 3、 间歇发酵：微生物在一个罐内完成4个阶段的培养过程。

4、 连续发酵：在发酵罐内不断流加培养液，又不断排出发酵液，使发酵罐中的微生物一直

维持在生长加速期。同时又降低代谢产物的积累，这样就缩短了发酵 周期，提高了设备利用率。

论述

1、啤酒前发酵设备

前发酵槽的底略有倾斜，利于废水排出离槽底10-15cm处，伸出有嫩啤酒放出管为了维持发酵槽内醪液的低温，在槽中装有冷却蛇管或排管。前发酵槽的冷却面积，根据经验，对下面啤酒发酵取每立方米发酵液约为0.2平方米冷却面积，蛇管内通入0-2度的冰水。注意CO2的排放，防止中毒

1、啤酒前发酵设备长、正方形，开口，30m3/个，H小于2m

密闭式发酵槽优点(1)可回收二氧化碳(2)减少前发酵室内通风换气的耗冷量 (3)减少杂菌污染机会。

组成：在槽内装置冷却蛇管，在发酵室内配置冷却排，或采用空调装置，使室内维持工艺所要求的温度和湿度。发酵室内装置密闭式发酵罐，则采用空调设备，实施冷风再循环更有利于冷耗的节约，为避免在室内产生激烈的气流，通风口都应设在墙角处。 降低发酵室的冷耗量措施：合理地在室内配置进出风道以及正确操作空调设备。 2、 啤酒后发酵设备

根据工艺要求，贮酒室内要维持比前发酵室更低的温度，一般要求0-2℃，特殊产品要求达到-2℃左右。后发酵过程残糖较低，发酵温和，故槽内一般无须再装置冷却蛇管。贮酒室的建筑结构和保温要求，均不能低于前发酵，室内低温的维持，是借室内冷却排管或通入冷风循环而得。后发酵槽是金属的圆筒形密闭容器，有卧式和立式两种。

工厂大多数采用卧式。发酵过程中需饱和CO2，后发酵槽应制成耐压0.1-0.2MPa表压的容器。后发酵槽槽身装有人孔，取样阀，进出啤酒接管，排出二氧化碳接管，压缩空气接管，温度计，压力表和安全阀等附属装置。后发酵槽的材料，一般用A3钢板制造，内壁涂以防腐层。

3、圆筒体锥底发酵罐的优点及主要工作原理

优点:在于能缩短发酵时间，而且具有生产上的灵活性，故能适合于生产各种类型啤酒的要求。

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一般置于室外。已灭菌的新鲜麦汁与酵母由底部进入罐内;发酵最旺盛时，使用全部冷却夹套，维持适宜的发酵温度。冷媒多采用乙二醇或酒精溶液，也可使用氨(直接蒸发)作冷媒;CO2气体由罐顶排出。

罐身和罐盖上均装有人孔，罐顶装有压力表，安全阀和玻璃视镜。在罐底装有净化的CO2充气管。罐身装有取样管和温度计接管。设备外部包扎良好的保温层，以减少冷量损耗。 4、压力真空装置的作用

 根据设定的压力来自动控制

 允许无菌空气进入罐内，CO2气体排出罐外，维持设定的压力。 5、圆筒体锥底发酵罐的优缺点

优点--加速发酵CCT发酵和传统发酵相比，由于发酵基质和酵母对流获得强化可加速发酵。 --厂房投资节省;冷耗节省;CC发酵可依赖CIP自动程序清洗消毒，工艺卫生更易得到保证。 缺点-由于罐体比较高，酵母沉降层厚度大，酵母泥使用代数一般比传统低(只能使用5~6代)； --贮酒时，澄清比较困难(特别在使用非凝聚性酵母)，过滤必须强化；

--若采用单酿发酵，罐壁温度和罐中心温度一致，一般要5~7d以上，短期贮酒不能保证温度一致 6、朝日罐

(1)类型：前发酵和后发酵合一的室外大型发酵罐

(2)特点：利用离心机回收酵母，利用薄板换热器控制发酵温度，利用循环泵把发酵液抽出又送回去。也起搅拌作用,可加速啤酒的成熟,发酵时罐的装量达９６％，提高设备利用率。 (3)结构特征 ：朝日罐是用4—6mm的不绣钢板制成的斜底圆柱型发酵罐，H：D=1:1-2:1；外部设有冷却夹套，冷却夹套包围罐身与罐底；外面用泡沫塑料保温；内部设有带转轴的可动排管，用来排出酒液，并有保持酒液中CO2含量均一的作用。 (4)优点

三种设备互相组合，解决了前、后发酵温度控制和酵母浓度的控制问题加速了啤酒的成熟。 使用酵母离心机分离酵母，可解决酵母沉淀慢的缺点，减少了排除酵母时发酵液的损失。 后酵时罐的装量可达96％，提高了设备利用率

利用凝聚性弱的酵母进行发酵，增加酵母与发酵浓接触时间，促进发酵液中乙醛和双乙酰的还原，减少其含量。 (5)缺点：动力消耗较大。 7、发酵法生产酒精最新技术

 应用酶解纤维素发酵生产酒精  酒精发酵微生物的改良  应用细菌的酒精发酵  应用固定化细胞生产酒精  世界燃料酒精现状

8、淀粉质原料的连续发酵操作过程?（图课本77页）

(1) 操作开始：糖液及酵母同时加入1-3罐至满，停止加酵母，继续加糖液，开底部阀使发酵液流入4号，4号流入5号，至9号结束，周期32小时，10、11号为贮存计量罐，轮用。 (2)操作结束：换罐（换种），停止流加糖液，关1号二氧化碳阀，泵转入2号，1号消毒并加新种新料重新开始，1号满时，2号经泵排尽并消毒好，1号流入2号，如止下去，20天换种一次。

(3) 1-3号罐为流加罐，始终处于主发酵状态，在这一阶段中酵母处增殖阶段，并同时随着发酵醪中的淀粉和糊精继续被糖化而后几个罐则起后发酵的作用。 10、11号为计量罐。 9、为何酒精发酵罐的冷却装置多用蛇管,而机械搅拌通风发酵罐多用列管?

5

答：微生物在嫌气发酵过程中总的发酵热，一般由生物合成热Q1，蒸发热损失Q2，罐壁向用围散失的热损失Q3等三部分热量所组成，故酒精发酵罐的温度控制采用罐内蛇管和罐外壁直接水喷淋相结合，排料管在罐的底部。因为蛇管换热器结构简单、便于制造、维修、造价较低，能耐高压，但发酵罐内应设相应的挡板，且挡板的长度自液面起到罐底为止；而好气发酵设备中的发酵热，除Q1 ，Q2，Q3外，还有Q4（即机械搅拌放热），故其冷却装置多用列管（排管），因为列管换热器结构紧凑、单位体积所具有的传热面积大、传热效果好，且列管换热器可起相应的挡板作用，从而可简化通风发酵设备的结构，减少染菌机会。

10、CIP清洗系统清洗程序（72页）

读图

看课本55、62、67、70、71（重）、76、77、78、79

计算

酒精发酵罐的计算公式课本55-58.例题课本58-61。前发酵槽的计算课本63-64

第三章、植物细胞和动物细胞培养反应器

填空

1、植物细胞培养主要采用：悬浮培养、固定化细胞培养系统

2、悬浮培养反应器：机械式搅拌生物反应器、非机械搅拌反应器

3、固定化细胞培养反应器：填充床生物反应器、流化床生物反应器、膜式生物反应器 4、非机械搅拌式反应器（气体搅拌式反应器）：鼓泡式反应器、气升式反应器 5、膜生物反应器：中空纤维反应器、螺线式卷绕反应器

6、动物细胞培养方法：贴壁依赖型、悬浮型或非贴壁依赖型（贴壁培养、悬浮培养、固定化培养）

7、动物细胞培养的支持物：玻璃、塑料、微载体

8、细胞培养的操作方式：分批式、流加式、半连续式、连续式、灌注式 9、流加方式：(1)无反馈控制流加 (2)反馈控制流加 10、灌注培养的特点：高密度培养动物细胞 11、大载体：由海藻酸钠构成

12、微藻大规模培养反应器分类：敞开式、封闭式

名词解释

1、植物细胞培养：是指在离体条件下将愈伤组织或其他易分散的组织置于液体培养基中，将组织振荡分散成游离的悬浮细胞，通过继代培养使细胞增殖来获得大量细胞群体的方法。 2、植物细胞的悬浮培养：是一种使组织培养物分离成单细胞并不断扩增的方法。 3、固定化培养：是在微生物和酶的固定化培养基础上发展起来的植物细胞培养方法。 4、动物细胞培养：将动物组织或细胞从机体取出，分散成单个细胞，给予必要的条件，模拟体内生长环境，使其在体外继续生长和繁殖。

5、贴壁培养：是指必须贴附在固体介质表成上生长 的细胞培养。 6、悬浮培养：是指细胞在培养器中自由悬浮生长的过程. 7、固定化培养：是既适用于贴壁依赖性细胞，又适用于非贴壁依赖性细胞的包埋培养方式。 8、分批式培养：指先将细胞和培养液一次性装入反应器内进行培养，细胞不断生长，产物

6

不断形成，经一段时间后，终止培养。

9、半连续式培养：指在分批式培养的基础上，将分批培养的培养液部分取出，并补充加入等量的新鲜培养基，使反应器内培养液的总体积保持不变。 10、连续式培养：使反应条件处于一种恒定状态。

11、灌注培养：是把细胞接种后进行培养，新鲜的培养液从反应器一头不断加入，从另一头不断取出等量的培养液，细胞仍留在反应器内，使细胞处于一种营养不断的状态。

12、微载体悬浮培养：用微珠作载体， 使单层动物细胞生长于微珠表面，可在培养液中进行悬浮培养。

13、微载体：贴壁培养动物细胞的载体微珠

14、微囊技术：将生物活性物质、完整的活细胞或组织包在薄的半透膜内。

论述

1、 植物细胞培养的特点

①对环境条件要求高，对环境变化反应十分敏感；②对营养素要求严格；3、生长相对缓慢。 2、 植物细胞培养基的组成

（1）碳源（2）有机氮源（3）无机盐类（4）植物生长激素（5）有机酸（6）复合物质 3、影响植物细胞培养的因素

（1）细胞的遗传特性（2）温度（3）pH值（4）营养成分（5）光（6）搅拌和通气（7）前体（8）生长调节剂

4、植物细胞培养过程的特点 ①、培养液中植物细胞的特性

 植物细胞比微生物细胞大

 植物细胞通常以细胞数在2-200之间、直径为2mm左右的非均相集合细胞团方式存

在

 植物细胞抗剪能力弱 ② 细胞培养液的流变学性质

植物细胞培养液的粘度随着细胞浓度的增加而显著上升 ③植物细胞培养过程中的氧传递

所有植物细胞都是好气性的，需要连续不断地供氧。 二氧化碳的浓度对细胞的生长也相当重要。 ④泡沫和表面粘附性

气泡较大，覆盖有蛋白质和粘多糖，粘性大，易粘附于培养液表面以上的器壁上 ⑤悬浮细胞的生长与增殖

细胞数量随时间的变化曲线呈现“S”形。细胞生长经历：延迟期、对数生长期、直线生长期、减慢期和静止期。 ⑥

5、悬浮培养的优点

 增加培养细胞与培养液的接触面  及时带走培养物产生的有害代谢产物  保证了氧的充分供应 6、机械搅拌式反应器

优点:是能够获得较高的溶氧系数。 缺点:剪切力大。 7、填充床生物反应器

7

特点：细胞固定于支撑物表面或内部，支撑物颗粒堆叠成床，培养基在床层间流动。 优点：单位体积固定细胞量大。

缺点:混合效果差，使溶氧、pH、温度控制、气体的排出较难。 8、流化床生物反应器

特点：利用流体的能量来悬浮颗粒。 优点：小颗粒传质特性良好。

缺点：剪切力和颗粒碰撞会损坏固定化细胞。 9、采用微载体系统培养动物细胞的优点

①表面积／体积比大②微载体悬浮培养基中细胞生长环境均一，简化了这些环境因素的监测和控制。③培养基利用率高④采样重演性好⑤回收过程不复杂⑥放大较容易⑦劳动强度小，占用空间小。

10、细胞培养的环境要求

A气体交换1、氧气：适合大气氧含量，一般不需特别调整。2、二氧化碳：调整到5％。 B、培养温度1、最佳温度的确定：a、动物体温；b、细胞所在身体部位；c、考虑一定的安全系数。2、细胞耐冷不耐热 11、流加式培养

特点：可避免某种营养成分的初始浓度过高；能防止营养成分在培养过程中被耗尽；整个过程反应体积是变化的。

11、通气搅拌使细胞培养反应器的原理及优缺点

工作原理:反应器运转时，圆筒以30-60r/min的速度转动，由于离心力的作用，搅拌器中心管内产生负压，使搅拌器外培养基流入中心管，沿管螺旋上升，再从导流筒口排出，从搅拌器外沿下降，形成循环流动。在气腔内气体由分布管鼓泡，气体溶于液体中，依靠气腔丝网外液体的循环流动及扩散作用，使溶于液体中的气体成分均匀地分布到反应器内。 优点：避免向培养基直接通气时气泡损伤细胞，没有移动部件，密封好，氧转换率较高，便于放大。

缺点：氧传递系数小，气路系统不能就地灭菌。

反应器适用范围：悬浮培养：非贴壁依赖性细胞和贴壁于微载体的贴壁细胞 12、中空纤维细胞培养反应器用途及优缺点 用途 :培养悬浮生长的细胞和贴壁依赖性细胞

优点：a培养器体积小，细胞密度高；b浓缩产品；c产物纯度高；d自动化程度高，细胞生长周期长。 缺点:价格高

13、微载体悬浮培养系统的优缺点及适用范围

优点：1 兼有单层培养和悬浮培养的优势，且为均相培养；2 细胞所处环境均一，放大容易；3 环境条件（温度、pH、CO2、DO等）容易测量；4 比表面积大，单位体积培养液的细胞产率高；5 培养操作可系统化、自动化，减少污染机会。

缺点：搅拌桨及微珠间的碰撞易损伤细胞；接种密度高；微载体吸附力弱，不适合培养悬浮型细胞。

适用：该系统主要用于大规模培养贴壁依赖型细胞。微载体培养可采用多种类型的生物反应器，如搅拌式反应器、中空纤维生物反应器、气什式生物反应器等。 14、微载体悬浮培养反应器应解决的问题：

 搅拌适度，剪切应力小；

 能满足细胞所需的溶氧浓度；  能严格控制PH值。

8

15、微藻生物技术的优越性

1、光能利用率高；2、易收获和加工；3、商品价值高；4、繁殖快。 16、微藻在规模培养过程中的特点

1、光照充足，PH、温度合适，无机碳源充足；2、强化二氧化碳的吸收和大量氧气的排出； 3、混合效果好；4、避免污染；5、设备防腐蚀性好。

17、敞开式培养反应器、封闭式光培养反应器的优缺点（课本101-102）

读图 课本82、83、84、85、94、96、97、103

第四章、物料处理与培养基制备

填空

1、谷物原料粗选设备：三层孔径不同筛面振动筛的轴转速：350-450r/min，偏心距25-30mm。 风速: 进口4-6m/s，出口4-7m/s

2、固定型磁钢装置的特点：装置简单、除杂效果差，必须定时清理磁面。 3、永磁滚筒结构包括：进料装置、滚筒、磁芯、机壳和传动装置等 4、大麦精选机的原理：利用杂粒与大麦长度不同的特点进行分离 5、筛选设备一般分为：振动筛、转筒筛两种

6、粉碎目的：加快物料蒸煮、液化、糖化、发酵的反应速度。 7、粉碎方法：湿粉碎,干粉碎

8、干粉碎分为：a、挤压,b、冲击,c、磨碎,d、剪切,e、劈碎 9、锤式粉碎机两个关键部件： 锤刀， 筛网

10、辊式粉碎机原理： 利用两辊筒相对转动把物料压碎 11、多辊粉碎的特点: 多辊、振动筛

12、湿法粉碎：将固体物料和水一起加入粉碎机中进行粉碎,一般包括两级粉碎，一级粉碎或粗粉碎，和细粉碎。

13、湿式粉碎设备主要包括：输料装置、加料器、粉碎机和加热器等几部分。

14、连续蒸煮有：低温长时间的罐式连续蒸煮、中温的柱式连续蒸煮、高温短时间的管式连续蒸煮。

15、对连续糖化的要求主要是：使糊化醪与曲液充分混合

16、淀粉质原料的蒸煮糖化设备：蒸煮设备、真空冷却器、糖化设备 17、汽液分离器操作要求：分离出二次蒸汽、装料率为50%

18、高位安装的目的：为了使得水力喷射泵内形成足够的负压，以保持真空冷却器中的真空度，从而使料液很快被冷却到真空度相应的温度，达到冷却的目的。 19、煮出糖化分:糊化、糖化、过滤、煮沸四个过程

20、啤酒生产中麦芽汁的制备方法:两次煮出糖化和浸出糖化

21、啤酒厂糖化设备的组合方式： 两器组合、 四器组合、五器组合、六器组合 22、锤式粉碎机原理：由于转盘高速旋转，使得锤刀获得猛烈的冲击力，把物料粉碎

名词解释

1、糖化醪：未分离麦糟的混合液 2、麦芽汁：滤除麦糟后的混合液

论述

9

1、原料粉碎对粉碎机的基本要求 ①粉碎后的颗粒均匀，

②已被粉碎的物料能立即从轧压部位排出， ③ 操作自动化，

④易磨损部件容易更换， ⑤ 产生粉尘少，

⑥发生故障时能自动停车， ⑦单位产品消耗能量小。 2、湿法粉碎优点：

①消除粉尘危害，降低原料消耗；②淀粉吸水膨胀，提高蒸煮效果；③提高蒸气利用率，粉碎后经预热；④机器的磨损减少。 3、糖蜜连续稀释器主体及特点 主体：圆筒水平管

特点：管内装有若干隔板和筛板，将其分成若干空段，以改善糖液的流动形式，使糖蜜与水很好地混合。

4、立式糖蜜稀释器的主体及特点 主体：立式圆筒

特点：圆筒部分有7-8板半圆形缺口的隔板左右交替配置 5、错板式糖蜜稀释器 主体:立式圆筒

特点：圆筒内有10-15块档板成600角设置 6、胀缩式糖蜜稀释器 主体：立式变径圆筒

特点：中间几次突然收缩直径 7、变管径式糖蜜稀释器 主体：立式变径圆筒

特点： 由几种不同管径的直管段连接而成 8、蒸煮目的

1、破坏淀粉颗粒的外皮，使其内容物流出，呈溶解状态变成可溶性淀粉，便于糖化剂作用。 2、灭菌。

9、罐式连续蒸煮糖化的特点

１、采用喷射加热器连续加热，节省 ２、操作容易控制；

３、设备结构简单，为大中型工厂广泛采用； ４、采用真空冷却器冷却，提高效率，降低费用。 10、真空冷却器

优点：蒸煮醪在骤然冷却下，形成结晶状的小粒。 糊化醪冷却温度:100℃→60℃ 真空度：70-80kPa 冷水池入口

11、糊化锅结构及材料

结构及材料D/H = 2，弧形底,蒸汽夹套传热、搅拌器、升气管、、环形槽、调节风门、容积100kg干物料0.5m3 材料：不锈钢

10

12、糖化锅基本知识

1.结构：与糊化锅相似。H=0.5D 2.作用：蛋白质分解和淀粉糖化

3.容积：比糊化锅大1倍 装满系数为0.7 4.传热面积：比糊化锅小 13、麦汁煮沸锅的基本知识

1.作用：浓缩麦汁、 灭菌、灭酶。 2.结构: 与糊化锅相似, H=0.5D 3.加热面积 4.容积

5.搅拌转速:30-40r/min.

14、连续式蒸煮罐的基本知识

结构主体:圆筒与封头焊成。易损部件:下封头。罐径： D/H = 3-5。罐数：4-6个

操作过程：长圆筒与封头焊成，粉浆由罐底进料口压入，用活汽加热蒸煮，加热达要求的物料经罐顶出料口流出入后熟罐，物料出口管伸入罐内300-400mm（使罐内留有一定的空间）从罐中部6引出部分糊化醪去制备液体曲。

读图（课本162、164、165、169、173、172、174、175、179、180、183、182、185、186、

187、188、191、192、193、194）

第五章、过滤、离心分离设备

填空

1、 发酵液的预处理：加热、凝聚和絮凝、加入盐类、调节PH、加入助滤剂

2、 发酵液预处理的目的：改变滤液的性质(固性物质)和希望除去部分可溶性杂质（可溶-不可溶），以利于后继各步操作。

3、 阳离子对带负电荷的胶粒凝聚能力的次序为：

Al3+ >Fe3+ >H+ >Ca2+ >Mg2+ >K+ >Na+ >Li+

4、 常用的凝聚剂电解质有：硫酸铝 Al2(SO4)3•18H2O（明矾）；氯化铝 AlCl3•6H2O;三氯

化铁 FeCl3;硫酸亚铁 FeSO4·7H2O ；石灰；ZnSO4；MgCO3

5、 工业上使用的絮凝剂可分为三类：合成有机高分子聚合物、无机高分子聚合物、天然有

机高分子絮凝剂

6、 目前最常见的高分子聚合物絮凝剂：有机合成的聚丙烯酰胺类衍生物

7、 根据活性基团在水中解离情况不同，可分为三类：非离子型、阴离子型（含有羧基）、

阳离子型（含有胺基）

8、 发酵液中的杂质：高价无机离子、杂蛋白

9、 杂蛋白的去除方法：沉淀法、变性法、吸附法 10、细胞破碎方法: 机械法和非机械法。

11、非机械法包括：溶菌酶法、化学法、干燥法等

12、根据过滤机理，过滤操作可分为：澄清过滤、滤饼过滤。

13、硅藻土过滤机一般分为三种类型:板框过滤机、叶片式过滤机和柱式过滤机。

14膜分离设备：板式膜过滤器、管式膜过滤器、中空纤维式膜分离器、螺旋卷式膜分离器

名词解释

11

1、均相物系：指物系内部各处均匀且无相界面，包括溶液、气体混合物等。 2、非均相物系：指物系内部有隔不同相的界面且界面两侧的物料性质有差异。

3、凝聚——指在电解质作用下，由于胶粒之间双电层电排斥作用降低，电位下降，而使胶体体系不稳定的现象；

4、絮凝——指在某些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，使胶粒形成较大絮凝团的过程。 5、沉降操作是：使悬浮在流体中的固体颗粒，在重力或离心力的作用下，沿着受力方向发生运动而沉积，从而与流体分离的过程。

6、重力沉降：利用悬浮固体颗粒本身的重力完成分离的操作。

7、离心沉降：利用悬浮的固体颗粒的离心力作用而获得分离的操作。

8、自由沉降：固体颗粒在沉降过程中不因流体中其他颗粒的存在而受到干扰的沉降。 9、干扰沉降：固体颗粒在沉降过程中，因颗粒之间的相互影响，而使颗粒不能正常沉降。 10、过滤介质：一种能让液体通过，将固体粒子截留的介质。 11、滤渣：滤浆中的固体粒子

12、滤饼：被截留在过滤介质上的滤渣 13、滤液：滤过的液体

14、滤饼过滤： 悬浮液中的颗粒沉积在过滤介质表面形成滤饼层，滤液穿过滤饼层中的空隙流动叫做滤饼过滤。

15深层过滤： 固体颗粒不形成滤饼，而是沉积在过滤介质内部叫做深层过滤。 16恒压过滤：将过滤操作的推动力维持在某一不变的压力下进行。

17恒速过滤：操作中以恒定的流量向过滤机供料以维持过滤速率不变。

18、离心澄清机：藉离心沉降速度的不同将悬浮液中的液、固相分开的离心机称作离心澄清机。

19、离心分离机：藉离心沉降速度的不同将轻重不同或互不溶解的两种液体分开的离心机称作离心分离机。

20、膜分离：对溶液中粒径很小的粒子进行过滤分离的操作

论述

1、微生物发酵液的特性为：

① 发酵产物浓度较低，大多为1-10%，悬浮液中大部分是水； ② 悬浮物颗粒小，相对密度与液相相差不大； ③ 固体粒子可压缩性大；

④ 液相粘度高 ，大多为非牛顿型流体；

⑤ 性质不稳定，随时间变化，如易受空气氧化、微生物污染、 2、聚丙烯酰胺类絮凝剂的优缺点

优点：用量少，一般以mg/L计量；絮凝体粗大，分离效果好；絮凝速度快；种类多，适用范围广。

缺点：存在一定的毒性，特别是阳离子型聚丙烯酰胺，用于食品和医药工业时应谨慎。 3、高价无机离子的去除方法

a、Ca2+ ——草酸、草酸钠，→形成草酸钙沉淀（注意回收草酸） ； b、Mg2+——三聚磷酸钠，→形成三聚磷酸钠镁可溶性络合物； c、Fe2+ ——黄血盐，→普鲁士兰沉淀 3、麦汁平底筛过滤槽的基本知识

结构：上半部与糊化锅相似，平底。滤液排出管，过滤筛板，耕槽机，喷淋水装置

主要部件：过滤筛板：由若干块排列组成离底8-12cm，水平，开长条形孔，开孔率6%。

12

耕槽机：装于中央垂直转轴上，有耕刀。耕槽机作用：进料时搅拌，后期疏松麦糟层，排糟

要求：麦槽层厚度为0.3-0.4m

过滤面积：100kg干麦芽需过滤面积0.5m2左右。

特点：不用加过滤介质，运转费用低，滤液澄清度好，但生产效率低 4、 快速过滤槽

结构：圆柱形或长方形锥底结构, 槽身下部装有5-7层过滤管。 特点：过滤面积和压差增大了, 过滤速度快 5、板框式压滤机

优点：过滤面积大，结构简单，价格低，动力消耗少，对不同过滤特性的发酵液适应性强。 缺点：不能连续操作，设备笨重，劳动强度大，卫生条件差，非过滤的辅助时间较长。 6、膜分离的特点

 膜分离过程不发生相变化，能耗低。  膜分离过程在常温下进行。

 不仅适用于有机物无机物和病毒、细菌分离，还适用于一些共沸物或近沸物的分离。 7、按膜分离推动力的不同分类

 以静压力差为推动力的过程；  以蒸气分压差为推动力的过程；  以浓度差为推动力的过程；  以电位差为推动力的过程. 8、如何强化过滤速度?

①降低滤饼比阻力②降低滤液粘度③降低悬浮液中悬浮固体的浓度④热处理⑤提高过滤压力差

读图

课本207、213、216、220、222、230、231、232、233

第六章、萃取过程设备

填空

1、 生物工业中下游加工工艺分为四个过程：发酵液的预处理和固液分离、产物提取、产物

精制、成品加工

2、 型分离技术：超临界流体萃取、反胶团萃取、双水相萃取技术 3、 生物工业上常用的溶剂有：酯类、醇类、酮类。

4、 影响萃取操作的因素：温度、PH值、溶媒比、盐分、乳化程度 5、 工业上多采用多级逆流萃取流程 6、 乳化的结果：水包油型（O/W），油包水型（W / O）。

7、 乳化结果由：表面活性剂的性质决定的（当表面活性剂的亲水基团强度大于亲油基团，

易生成水包油型（O/W）乳浊液；反之则易生成油包水型（W / O）乳浊液。由蛋白质引起的乳化多为水包油型（O/W）。）

8、 破乳化的方法：过滤或离心分离破乳法、化学法、物理法、转型法。 9、 双水相萃取常用聚合物：聚乙二醇－葡聚糖、聚乙二醇－无机盐系统 10、双水相萃取常用于：胞内酶提取

11、萃取设备：混合设备、分离设备、溶媒设备

13

12、生物工业的浸取过程中往往包含增溶作用

13、混合设备：管式混合器、喷嘴式混合器、气流搅拌混合罐（传统的是搅拌罐） 14、分离设备：碟片式离心机、管式离心机

15、液-固萃取的相平衡关系：溶液相中的溶质浓度（溶解扩散速度）；包含于固体相中溶液的溶质浓度。（吸附速度）

16、液-固萃取分离设备：单级间歇萃取、多级逆流连续及半连续萃取、微分半连续液固萃取设备

17、微分萃取设备主要是一个萃取塔 18、萃取塔常见的三种典型设备结构主要包括：多层填料萃取塔、多级搅拌萃取塔、转盘萃取塔

19、离子交换树脂的分类：强酸性阳离子树脂、弱酸性阳离子树脂、强碱性阴离子树脂、弱碱性阴离子树脂

20、其他类型树脂：两性离子交换树脂、选择性离子交换树脂、吸附树脂、电子交换树脂 21、影响离子交换树脂选择性的因素：离子价数、溶液浓度的影响、离子的水化半径、有机溶剂的影响、树脂与交换离子间的辅助力

22、根据物质吸附性质的不同，可用吸附法进行分离；根据分子电离（电负性）的差异，可用离子交换法、电泳法和等电聚焦法等进行分离；据分子形状和大小的不同，可用凝胶过滤层析、膜分离等分离；根据配体特异性的不同，可用亲和层析法进行分离。

23、现有的离子交换设备按结构型式分为：罐式、塔式、槽式等。 按操作方式分为：间歇式、周期式与连续式；按两相接触方式的不同可分为：固定床、移动床、流化床等。 24、固定床离子交换设备的加料方式：重力式和压力式；再生方式：顺流与逆流两种 25、连续式离子交换设备按料液流动的方法又可分为：重力式、压力式两种 26、柱色谱装置主要由：进样系统（一般为恒压泵）、层析柱、收集器和检测系统组成。 27、封闭连续柱层析装置特点：将洗脱和产品浓缩结晶两道工序结合起来，缩短了生产周期，洗脱液的用量可显著减少

名词解释

1、有机溶剂萃取：利用一种溶质组分在两个互不混溶的液相（如水相和有机溶剂相）中竟争性溶解或分配性质上的差异来进行分离操作的。 2、浸取（浸出）：用某种溶剂把有用物质从固体原料中提取到溶液中的过程

3、乳化：一种液体（分散相）分散在另一种不相混溶的液体（连续相）中的现象。

4、和萃取或亲和分配：即把一种配基与一种成相聚合物一共价相结合，使该配基随成相聚合物分配在某一相中。在成相聚合物上连接配基的方法和亲和层析中一样。

5、液-固萃取：是在一定条件下用一定浸出溶剂从固体原料中浸出有效成分的过程。 6、微分萃取：在整个固定床内萃取液的浓度和原料固体内溶质含量的变化都是连续的 7、色谱技术是利用混合物中各种组分的物理化学性质不同，使各组分以不同程度分布在两 相中，当流动相流过固定相时，各组分以不同的速度移动，而达到分离的目的。

论述

1、一个良好的溶剂要满足以下要求？ ①有很大的萃取容量；

②良好的选择性；③与被萃取的液相（通常是水相）互溶度要小，且粘度低、界面张力小或适中，有利于相的分散和两相分离；④溶剂的回收和再生容易；⑤化学稳定性好，不易分解，对设备腐蚀性小；⑥价廉易得；⑦安全性好，闪点高，对人体无毒性或毒性低。

14

3、 多级错流萃取流程的特点：

每级均加新鲜溶剂，故溶剂消耗量大，得到的萃取液产物平均浓度较稀，但萃取较完全； 4多级逆流萃取流程的特点：

料液走向和萃取剂走向相反，只在最后一级中加入萃取剂，萃取剂消耗少，萃取液产物平均浓度高，产物收率较高。 5、双水相萃取的优点

1) 使固液分离和纯化两个步骤同时进行，一步完成； 2) 适合热敏物质的提取，主要是胞内酶；

3) 亲水性聚合物加入水中，形成两相，在这两相中，水分都占大比例（85～95％），这样

生物活性蛋白质在两相中不会失活，且以一定比例分配于两相中。 6、影响分配的系数

①聚合物的分子量：分子量越小，蛋白质容易分配于富含该聚合物的相中。

②聚合物的浓度：当接近分配的临界点蛋白质均匀分配于两相中，分配系数接近；成相聚合物的总浓度或聚合物/盐浓度的比例增加时，系统远离平衡点，此时两相性质的差别增加，蛋白质容易趋向于某一极。

③盐类：盐浓度增加促使蛋白质两极分化 ③ pH值：对物质解离度影响

7、要成功地运用两水相萃取的方法，应满足下列条件 ①欲提取的酶和细胞应分配在不同的相中；

②酶的分配系数应足够大，使在一定的相体积比时，经过一次萃取，就能得到高的收率； ③两相用离心机很容易分离。

8、要进行两水相生物转化反应应满足的条件及优点

条件：①催化剂应单侧分配；②底物应分配于催化剂所处的相中；产物应分配在另一相中；要有合适的相比。

优点：①与固定床反应器相比，不需载体，不存在多孔载体中的扩散阻力，故反应速度较快，生产能力较高； ② 生物催化剂在两水相系统中较稳定；两相间表面张力低，轻微搅拌即能形成高度分散系

统，分散相液滴在10μm以下，有很大的表面积，有利于底物和产物的传递。 9、索氏抽提仪主要特点

1.抽提速度快，45-60分钟即可完成抽提，无需烘干。 2.在溶剂回收的步骤中充入惰性气体可防止脂肪氧化。 3.4种抽提:索氏抽提,索氏双加热,热抽提,连续流法。 4.可用水作为抽提溶剂。

5.四个工位可两两独立工作。 10、固相萃取装置主要特点

①独特的下收集瓶结构，使处理废液更加方便，同时可防止交叉污染。 ②一次可处理12个样品，其功能满足进口同类产品要求。 ③可配合的各种支架和接头适合各种处理方法 11、反吸附离子交换罐（流化床）的基本知识

过程：被交换的溶液由罐的下部导入，其流速和粘度以使树脂在罐内呈沸腾状态而不溢出罐外为宜，交换后的溶液则由罐顶的出口溢出。

优点：省去菌丝过滤 、液固两相接触面大而且较均匀，操作时不产生短路、死角，以及流速大和生产周期短 缺点：树脂的饱和度不及正吸附的高、罐内树脂高度要比正吸附时低一点 ，以免树脂外溢 。

15

11、半连续移动床式离子交换设备

系统运行过程为：待处理液进入处理柱后，树脂随待处理液一起在柱内流动，同时进行交换反应。树脂悬浮液流到中间循环柱，进行固液分离，处理水外排。当再生信号发出，水处理系统内部分树脂进入饱和树脂存贮柱，同时有再生好的树脂补充过来。而后，存贮柱内的树脂进入再生柱再生。该装置可实现水处理，饱和树脂再生以及再生好树脂 返回等过程同时进行，从而达到连续产水的目的。

特点：离子交换与树脂再生、清洗分别在设备的不同单元中进行。 12、

读图

课本235、236、239、243、244、245、246、247、252、253、254、266、267

第七章、蒸馏和结晶设备

填空

1、蒸发方式分类按使用压力分类：加压、常压、真空；按蒸汽利用分类：单效、多效、热泵；按设备型式分类：中央循环管式、夹套式、盘管式、刮板式；按物料启动情况分类： 自然循环、强制循环、薄膜式

2、蒸发器主要由：加热室、分离器组成

3、常用蒸发设备：循环型蒸发器、单程型蒸发器、直接接触传热的蒸发器。

4、循环型蒸发器（非膜式）分为：中央循环管式蒸发器、悬筐式蒸发器、外加热式蒸发器、列文式蒸发器。

5、在蒸发粘度大，易结晶和结垢的物料时还常用：强制循环蒸发器

6、单程型蒸发器分为：升膜式蒸发器、降模式蒸发器、升-降膜式蒸发器、刮板式蒸发器 7、升膜式蒸发的传热系数是随管子高度而变化的。 8、蒸发器的附属设备 ：汽液分离器（捕沫器）、冷凝与不凝气体的排除装置 9、汽液分离器的分类：装于蒸发器顶盖下面的分离器、装于蒸发器外面的分离器

10、蒸发系统的节能技术：多效蒸发、二次蒸发再压缩、额外蒸汽、冷凝水显热的利用 11、过饱和溶液的临界晶体半径，过饱和溶液呈相平衡时的微小晶体半径Rn，R＜Rn 的晶体C＞Cn，自动溶解R ＞Rn 的晶体C＜Cn，自动生长。

12、晶核的形成根据机理不同，可以分为两种：初级成核、二次成核。（两者的区别在于有没有晶种的存在。前者为当无晶种存在时，而后者则为有晶种存在时产生。） 13、起晶方法：自然起晶，刺激起晶，晶种起晶

14、按照生产作业方式，结晶器分成：间歇、连续两大类；按照形成过饱和溶液途径的不同，可将结晶设备分为：冷却结晶器、蒸发结晶器、真空结晶器、盐析结晶器和其他 结晶器五大类，其中前三类使用较广。

15、结晶箱分为：立式结晶箱、卧式结晶箱

16、悬液导流管分为：螺纹导流管、切线进料旋流器

名词解释

1、真空蒸发：在减压下进行的蒸发

2、蒸发过程：将含有固体溶质的稀溶液加热沸腾进行浓缩，以获得固体产品或制取溶剂。蒸发过程实际上是不挥发性的溶质和挥发性的溶剂分离的过程。

3、结晶：溶液中的溶质在一定条件下，因分子有规则的排列而结合成晶体，晶体的化学成

16

分均一，具有各种对称的晶体，其特征为离子和分子在空间晶格的结点上呈规则的排列 4、饱和溶液：当溶液中溶质浓度等于该溶质在同等条件下的饱和溶解度时，该溶液称为饱和溶液；

5、过饱和溶液：溶质浓度超过饱和溶解度时，该溶液称之为过饱和溶液；

论述

1、真空蒸发，它具有以下优点 （１）降低物料的沸腾温度，

（２）提高热源与物料间的温度差，加速蒸发过程；

（３）为二次蒸汽的利用创造条件，可采用双效、多效真空蒸发 （４）蒸发器损失于外界的热量较小。 2、蒸发设备的要求

 充足的加热热源，以维持溶液的沸腾和补充溶剂汽化所带走的热量。  保证溶剂蒸汽，即二次蒸汽的迅速排除。  一定的热交换面积，以保证传热量。 3、 单程型蒸发器主要特点是：

溶液在蒸发器中只通过加热室一次，不作循环流动即成为浓缩液排出。溶液通过加热室时，在管壁上呈膜状流动，故习惯上又称为液膜式蒸发器。 4、 升膜式蒸发器结构、特点及优缺点

结构:加热室由许多垂直长管组成加热室由许多垂直长管组成，加热管直径为25-50mm，管长和管径之比约为100-150。上部有汽液分离室。

特点:形成的液膜与蒸发的气流的方向相同，由下而上的并流上升 优点：浓缩物料时间短，对热敏性物料影响小。

缺点：不适宜粘度大和受热后易积垢及浓缩后产生结晶的物料。 5、升膜、降膜式蒸发器的比较

膜式蒸发器：成膜方便，不存在液体分配不匀的问题，但是不适合粘度大的液体浓缩 降膜式蒸发器：成膜均匀度不如升膜式，适合粘度较高的物料浓缩。 6、刮板式蒸发器特点 及优点

这种蒸发器传热系数较高。 结构简单。设备加工精度高。

圆筒的直径一般不大。一般选择在300～500毫米为宜。 蒸发器加热室的圆筒内表面必须经过精加工。 轴要有足够的机械强度。

蒸发器在离心力场的作用下具有很高传热系数。

优点：利用旋转的离心盘所产生的离心力对溶液的周边分布作用而形成薄膜。传热效率很高，蒸发强度很大，由于离心力的作用，雾沫夹带现象很少，物料加热时间很短，特别适合热敏性物料的蒸发。

7、蒸发器选型时应考滤以下因素。

1．溶液的粘度（粘滞性）2．溶液的热稳定性（耐热性）3．有晶体析出的溶液（结晶性）4．易发泡的溶液（发泡性）5．有腐蚀性的溶液（腐蚀性）6．易结垢的溶液（结垢性） 7．溶液的处理量：溶液的处理量也是选型应考虑的因素。要求传热面积大于10m2时，不宜选用刮板搅拌薄膜蒸发器，要求传热面在20 m2以上时，宜采用多效蒸发操作。 8、晶核的形成

1. 在过饱和溶液中，当能量在某一瞬间、某一区域暂时达到较高值时容易形成晶核；

17

2. 成核的速度随温度升高而升高，但达到最大值后，温度再升高，速度下降；

3. 成核速度和离子种类有关，阳离子或阴离子的化合价增加，越不容易形成晶核，在

相同的化合价下，含结晶水越多，越不容易成核。

4. 对于有机物质，结构越复杂，分子量越大，成核速度越慢；

5. 机械振动、搅拌能促使成核，电磁场、超声波、紫外光等都能促进成核； 6. 加入晶体能诱导结晶。 9、冷却结晶器的基本知识

原理： 冷却结晶设备是采用降温来使溶液进入过饱和，并不断降温，以维持溶液一定的过饱和浓度进行育晶，常用于温度对溶解度影响比较大的物质结晶。 10、立式结晶箱

结构：圆筒、锥底、内设蛇管冷却装置、框式搅拌器 操作：柠檬酸溶液→结晶箱→冷却结晶→放料 11、卧式结晶箱

结构：半圆底的卧式长槽或敞口的卧式圆筒长槽，槽身高的3/4部分用夹套冷却，螺条形搅拌桨叶二组。

读图

课本271、273、274、276、277、278、280、281、288、289、290、294

第八章、干燥过程及设备（ppt公式自己看）

填空

1、按照热能传递给湿物料的方式干燥可分为：直接干燥、间接干燥、介电加热干燥 2、干燥方法：空气干燥、加热面传热干燥、红外线干燥、冷冻升华干燥、微波干燥 3、气流干燥分为:直管式气流干燥（味精、葡萄糖晶体）、脉冲管式气流干燥（制药工业）、旋风气流干燥（制药工业）

4、喷雾干燥分为：气流式喷雾干燥（核苷酸、酶制剂、抗生素）、压力式喷雾干燥（酵母）、离心式喷雾干燥（酶制剂、抗生素、酵母）

5、沸腾干燥：单层卧式多室沸腾干燥（柠檬酸晶体、葡萄糖酸钙）、沸腾造粒干燥（葡萄糖、酶制剂、味精）

6、流干燥附属设备有：空气过滤器、风机、加料斗、卸料器、分离器等。

7、流干燥器的类型按加料方式分类：直接加料型、带分散机型、带粉碎机型；按干燥管形状分类：直管式、变径管式

8、喷雾干燥按液体雾化方式分为三种：气流喷雾法、压力喷雾法、离心喷雾法 9、离心喷雾干燥设备的构造：喷雾室、喷雾机、喷盘、热风盘

10、喷雾装置的型式按气流与雾滴的运动方向不同，分为三种型式：并流干燥 、逆流干燥、混合流干燥

11、沸腾造粒干燥可看作是 喷雾干燥与沸腾干燥的结合。

12、沸腾造粒干燥设操作易出现的三种现象：自我成粒、涂布成粒、黏结成粒。

13、造粒干燥设备影响产品颗粒大小的因素：停留时间的影响、摩擦的影响、干燥过程温度的影响

14、真空干燥器的类型：箱式真空干燥器、搅拌真空干燥器、滚筒真空干燥器 15、空冷冻干燥过程分为两个阶段：升华和汽化

16、冷冻干燥系统主要由四部分组成： 冷冻部分、真空部分、水汽去除部分、加热部分---

18

干燥室

名词解释

1、喷雾干燥：利用不同的喷雾器，将悬浮液和粘滞的液体喷成雾状，形成具有较大表面积的分散微粒同热空气发生强烈的热交换，迅速排除本身的水分，在几秒至几十秒内获得干燥。成品以粉未状态沉降于干燥室底部，连续或间接地从卸料器排出。

论述

1、气流干燥

特点：空气和物料并流，对流传热，干燥物料。

工作原理：利用热空气与粉状或颗粒状物料在流动过程中充分接触，气体与固体物料之间进行传热与传质，从而使湿物料达到干燥的目的。干燥时间一般为１－５秒。 2、气流干燥的特点和适用范围 ①、可获得高度干燥的成品 ②、适用于热敏性物料的干燥 ③、热效率高 ④、热损失少

⑤、设备简单，操作容易，投资少。 ⑥、操作稳定，便于自动化。

⑦、干燥过程伴随着颗粒的空气输送，整个过程都是连续的，便于与前后工序衔接。 ⑧、可以有很大的装置规模。 3、沸腾干燥原理、特点和型式

沸腾干燥是利用流态化技术使水分迅速汽化干燥。故又称流化床干燥。 沸腾干燥的特点是传热传质速率高。

沸腾干燥器有单层和多层两种。单层的沸腾干燥器又分单室、多室和有干燥室冷却室的两段沸腾干燥器，另外还有沸腾造粒干燥器。 5、 单室干燥原理及注意事项：

原理：干燥箱内平放有一块多孔金属网板，下方有热空气通道，不断送入热空气，在一定流速下使板上的物料处于沸腾状态而干燥。

操作注意事项： 1、防止沟流现象。 2、防止层析现象 6、真空冷冻干燥的原理及优点

原理：被干燥物先降温冻结成固体，然后在真空的条件下，适当加热使水蒸汽直接升华出来，而物质本身留在冻结时的冰架中。其操作区域在水的三相点以下。 优点：（1）低温，适于热敏性物质；（2）挥发性成分损失很小； （3）微生物的生长和酶的作用无法进行；

（4）体积几乎不变，保持了原来的结构，不会发生浓缩现象。 （5）疏松多孔，呈海绵状 ，复水性好。 （6）适于易氧化的物质； （7）产品能长期保存。

读图

课本300、302、307、308、309、313、315、318、319、320、326、

第九章、物料输送机械（ppt上有公式自己看）

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填空

1、带式输送机的主要构件：输送带、驱动装置——传动滚筒和改向滚筒、托辊、张紧装置、卸料挡板、清扫器、

2、输送带分为：橡胶带、钢带、钢丝网带、塑料带 3、驱动装置包括电动机、减速器、驱动滚筒

4、托辊分为：上托辊(即载运托辊)、下托辊(即空载托辊) 5、张紧装置的形式：螺旋式、重锤式 6、卸料挡板的型式：梨式

7、斗式提升机构件：牵引件、传动滚筒、张紧装置、料斗、加料及卸料装置和驱动装置等组成。

8、斗式提升机的类型：立式、倾斜式

9、斗式提升机的装料方式：挖取式、散入式

10、斗式提升机的卸料方式：离心式、无定向自流式、定向自流式 11、螺旋式输送机的构件：螺旋轴、料槽

12、螺旋轴分为:实体螺旋、带式螺旋、叶片式螺旋、成型式 13、流送槽的的构造：倾斜水槽、离心泵

14、气力输送系统的组成：供料器、输送管道及管件、卸料器、除尘器、风机等组成 15、加料器分为：料封压力门、双层排料阀式供料器、螺旋式供料器、旋转式供料器 16、卸料器分为：重力式卸料器、容积式卸料器、惯性卸料器、离心式卸料器 17、除尘器分为：离心式、袋式除尘器、 18、风机的分类：轴流风机、离心式风机

名词解释

1、离心泵：依靠高速旋转叶轮对被泵送液料的动力作用，把能量连续传递给料液， 实现连续地液体输送。

论述

1、 带式输送机功能及特点 功能：水平输送、倾斜输送

特点：输送量大，动力消耗少，运转连续，工作平稳，输送距离大。 2、带式输送机的使用与维护

㈠、加料要均匀。料应加在输送带的中心线附近，防止带的振动或走偏。

㈡尽量使加料的初速方向与带的运动方向相同。减小加料高度，以减轻对带的冲击。

㈢输送散物料时，注意清扫输送带的正反两面，保持带与滚筒及托辊间的清洁，减少磨损。 ㈣保证润滑。及时加注润滑剂，以减小摩擦阻力。

㈤向上输送物料的倾角过大时，最好选用花纹输送带，以免物料滑下。 ㈥经常检查和调整带的张紧程度，防止带过松而使输送带产生振动或走偏。 3、斗式提升机

定义： 在带或链等挠性牵引件上，均匀地安装着若干料斗用来连续运送物料的运输设备称为斗式提升机。

用途：主要用于垂直、倾斜连续输送散状物料。

优点：结构简单;占地面积小;提升高度大;密封性好，不易产生粉尘。 缺点：料斗和牵引件易磨损，对过载的敏感性大。

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4、螺旋式输送机

螺旋输送机是密封输送设备。主要用来输送粉状或粒状物料。输送、混合、挤压作用。 水平、倾斜（<20度）输送。

优点：构造简单，横截面尺寸小，制造成本低，密封性好，操作方便，便于改变加料和卸料位置。

缺点：输送过程中物料易过粉碎。输送机零部件磨损较重，动力消耗大。输送长度较小（小于40m）输送能力较低。倾斜输送时倾角小于20。 5、螺旋输送机的使用与维护

（１）安装时要特别注意各节料槽的同轴度和整个料槽的直线度。

（２）开机前应检查各传动部件，确保其运转灵活且有足够的润滑油，然后空载运转，如无异常方可添加物料。 （３）加料应当均匀，

（４）定期检查螺旋的工作情况，发现部件磨损过大时应及时修复或更换。

（５）要特别注意转动部件的密封，严防润滑油外溢污染食品和原料进入转动部件而导致磨损加剧。

６）停机前应先停止进料，待物料排空后再停机。 ７）停机后应及时清洁机器、加油，以备下次使用。 6、刮板输送机

组成：牵引构件、刮板、料槽、带轮

功能：可水平、倾斜、水平倾斜组合输送 型式：固定式、移动式

特点：结构简单，装卸料方便，机件易磨损， 动力消耗大，不易输送较湿物料。 7、流送槽

原理：流送槽是利用水为动力，把食品加工中的球状或块状物料，从一地输送到另一地的输送装置。

作用：在输送的同时还能完成浸泡、冲洗等作用。

用途：用于番茄、蘑菇、菠萝、土豆、红桔等物料加工中的输送。 8、、气力输送装置

输送原理：借助空气在密闭管道高速流动，物料在气流中被悬浮输送到目的地。

优点：结构简单，工艺布置灵活，输送距离大，密封性好，适应性广自动化程度高，生产率高。

缺点：动力消耗大，磨损严重，不宜输送湿物料，系统噪音大。 分类： 吸送式：用风机吸入口的负压，将物料吸入管道

压送式：用风机输出的高压气流，将喂入的物料吹送 混合式 ：吸送和压送组合的输送方式

9、真空吸送装置

用途：将流体短距离输送或提升一定高度。 适用：酱类或含固体料液的输送，避免用泵

缺点：效率低输送距离和高度小，只适合于黏度较低的液料

优点：避免了液料通过泵体而带来的腐蚀、污染、清洗等问题；由于物料处于抽真空贮罐内．比较卫生。同时把物料组织内的部分空气排除，减少了成品的含气量；可直接利用系统真空作为动力，简化了动力装置。 10、 离心泵

适用：输送中低粘度的料液，含悬浮物及腐蚀性也可。

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离心泵的优点：①传动结构简单，一般采取二极或四极的电动机直联。 ②液体输出量可任意调节。③操作维修清洗容易。

离心泵的缺点：①泵的安装要求低于液体贮槽出口之处或预先灌水，因为必须保证泵体内及吸液管内充满液体才能正常运行。

②操作不妥或设计不善时，易引起泡沫现象。 11、齿轮泵：

适用：主要用于输送不含固体的粘稠液体。 结构：多用外啮合泵

优点：结构简单、重量轻。能自吸、工作可靠。应用范围较广。

缺点：流量及压力有脉动。噪声大。所输送的液体必须具有润滑性，以免齿轮磨损。12、螺杆泵：回转式容积泵

适用：用于高黏度液体及带有固体的料液 结构与原理(单螺杆泵为例） 13、肉糜送料泵：

适用：用于酱体和肉糜等粘稠物料的输送

读图

课本422、427、431、432、434、436、445、449、450、（ppt）

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