生物工程設(shè)備最終版(共31頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上1. 濕熱滅菌？為什么工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌采用濕熱滅菌法？濕熱滅菌：濕熱滅菌是直接用蒸汽滅菌。為什么工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌采用濕熱滅菌法：蒸汽冷凝時(shí)釋放大量潛熱，并具有強(qiáng)大的穿透力，在高溫和水存在時(shí)，微生物細(xì)胞中的蛋白質(zhì)極易發(fā)生不可逆的凝固性變性，致使微生物在短時(shí)間內(nèi)死亡。由于濕熱滅菌有經(jīng)濟(jì)和快速等特點(diǎn)，因此被廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)。2. 空罐滅菌？實(shí)罐滅菌？實(shí)罐滅菌的優(yōu)缺點(diǎn)？實(shí)罐滅菌的四個(gè)階段？實(shí)罐滅菌操作過程的關(guān)鍵？實(shí)罐滅菌的質(zhì)量評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)？空罐滅菌：當(dāng)培養(yǎng)基（或物料）尚未進(jìn)罐前對罐進(jìn)行預(yù)先滅菌，我們稱為空罐滅菌實(shí)罐滅菌：將培養(yǎng)基配制在發(fā)酵罐中，用飽和蒸汽將培養(yǎng)基加熱，以達(dá)到預(yù)

2、定滅菌溫度并保溫維持一段時(shí)間，然后再冷卻到發(fā)酵溫度，這種滅菌過程稱作培養(yǎng)基實(shí)罐滅菌或稱培養(yǎng)基分批滅菌（工廠里稱實(shí)消）。實(shí)罐滅菌的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 1 設(shè)備投資少（利用發(fā)酵罐將罐和培養(yǎng)基一同進(jìn)行加 熱滅菌，無需另備滅菌設(shè)備）； 2滅菌后再次染菌的危險(xiǎn)性較小； 3 適宜易發(fā)泡、黏度大和含固形物較多的培養(yǎng)基。缺點(diǎn)：1間歇操作，加熱和冷卻時(shí)間長，發(fā)酵周期長，發(fā)酵 2罐的周轉(zhuǎn)率低，不能適應(yīng)大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)的要求； 3無法采用高溫短時(shí)間滅菌，培養(yǎng)基營養(yǎng)成分被破壞。實(shí)罐滅菌的四個(gè)階段： 間接加熱階段，培養(yǎng)基由室溫加熱至80- 90； 直接加熱階段，培養(yǎng)基由80-90 121 ； 保溫階段， 121 冷卻階段，

3、121 培養(yǎng)溫度理論滅菌時(shí)間（指在特定溫度下的滅菌時(shí)間）：實(shí)罐滅菌操作過程的關(guān)鍵：l 發(fā)酵罐及附屬閥門無泄漏、無死角、無堵塞l 滅菌時(shí)罐內(nèi)蛇管和夾層冷卻部位的冷卻水徹底排除干凈l 液面以下與培養(yǎng)基接觸的管道都要進(jìn)蒸汽l 液面以上不與培養(yǎng)基接觸的管道都要排汽實(shí)罐滅菌的質(zhì)量評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)：a.達(dá)到無菌要求；b.營養(yǎng)成分破壞少；c.滅菌后培養(yǎng)體積與計(jì)料體積相符；d.泡沫要少。3. 在實(shí)罐滅菌結(jié)束時(shí)，為何應(yīng)立即向罐內(nèi)通入無菌空氣，然后開啟冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻？維持管內(nèi)壓力穩(wěn)定，防止被破壞4. 連續(xù)滅菌？連續(xù)滅菌的優(yōu)缺點(diǎn)？連續(xù)滅菌特點(diǎn)是什么？連續(xù)滅菌：又稱連消，是把發(fā)酵罐預(yù)先滅好菌，將培 養(yǎng)基在發(fā)酵罐外采用高效設(shè)

4、備連續(xù)不斷地進(jìn)行加熱，保溫滅菌和冷卻，然后連續(xù)進(jìn)入已滅菌好的發(fā)酵罐里。連續(xù)滅菌的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 提高產(chǎn)量（發(fā)酵周期短）；設(shè)備利用率高；培養(yǎng)基受熱時(shí)間短，培養(yǎng)基中營養(yǎng)成分破壞較少；產(chǎn)品質(zhì)量易控制；適于自動(dòng)控制，便于操作，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度；蒸汽負(fù)荷均衡，鍋爐利用率高。缺點(diǎn)： 設(shè)備較復(fù)雜，投資較高 ；染菌機(jī)會(huì)多5. 連續(xù)滅菌系統(tǒng)設(shè)備流程簡圖（標(biāo)示出設(shè)備名稱）？塔式加熱器（連消塔）、維持設(shè)備的作用及結(jié)構(gòu)特征（工作原理）？管式維持器和維持罐有何不同？ 連續(xù)滅菌系統(tǒng)設(shè)備流程簡圖塔式加熱器(又稱連消塔)：a.結(jié)構(gòu)：由內(nèi)外兩根管子套合組成，內(nèi)管是蒸汽導(dǎo)入管，其管壁上開有45 °向下傾斜的小孔，小孔在導(dǎo)

5、 入管上的分布是上稀下密。主要設(shè)計(jì)參數(shù)： 培養(yǎng)基在管間的停留時(shí)間為2030s；培養(yǎng)基在管間流動(dòng)線速度小于0.1m/s；內(nèi)管開孔直徑58mm，且45°向下傾斜；蒸汽導(dǎo)入管道內(nèi)的流速為2025m/s。有效高度為23m管式維持器和維持罐有何不同： 管式維持器維持罐的結(jié)構(gòu)a- 進(jìn)料口；b-出料口；c-排污口維持罐主要設(shè)計(jì)參數(shù)： 高為直徑的2.02.5倍，即 H/D= 2.0 2.5物料的停留時(shí)間=理論滅菌時(shí)間×(35)；充填系數(shù)為0.85 0.9。6. 連續(xù)滅菌系統(tǒng)中培養(yǎng)基冷卻設(shè)備主要有哪幾種？真空冷卻器 噴淋冷卻器 螺旋板換熱器7. 發(fā)酵用的無菌空氣的質(zhì)量指標(biāo)是什么？發(fā)酵工業(yè)所指

6、的“無菌空氣”是指通過除菌處理后壓縮空氣中含菌量降低到零或達(dá)到潔凈度100級(jí)的潔凈空氣，它已能滿足發(fā)酵工業(yè)的要求8. 發(fā)酵車間的無菌空氣為什么要經(jīng)過三級(jí)除濾？保護(hù)濾芯，延長使用壽命9. 發(fā)酵用的無菌空氣的制備對空氣的相對濕度有一定的要求，相對濕度是否是越低越好？為什么？不是；相對濕度越低，空氣分壓越小會(huì)導(dǎo)致空氣流量不足，10. 壓縮空氣預(yù)處理目的為了保證總過濾器內(nèi)過濾介質(zhì)的干燥，不應(yīng)因壓縮空氣中夾帶的水滴、油滴受潮引起過濾介質(zhì)的結(jié)團(tuán)變形而失效，因此在進(jìn)入總過濾器之前要把壓縮空氣中夾帶的水滴、油滴除去。也就是說為了保證通氣發(fā)酵用無菌空氣的質(zhì)量指標(biāo)11壓縮空氣除水原理？11. 空氣壓縮冷卻過濾的除

7、菌流程，兩級(jí)冷卻、分離、加熱的空氣除菌流程（標(biāo)示出設(shè)備名稱），前置高效過濾空氣除菌流程，這3種流程的特點(diǎn)，流程中的關(guān)鍵設(shè)備粗過濾器、空氣貯罐、氣液分離器（旋風(fēng)分離器、絲網(wǎng)除沫器）、空氣冷卻器、空氣過濾器的作用、工作原理。1- 粗過濾器 2-壓縮機(jī) 3-貯罐 4-冷卻器 5-總過濾器流程特點(diǎn)： 設(shè)備較簡單，由壓縮機(jī)、貯罐、空氣、冷卻器和過濾器組成；只適用于氣候寒冷、相對濕度很低的地區(qū)；采用普通空氣壓縮機(jī)時(shí)，可能會(huì)引起油霧污染過濾器。 1-粗過濾器 2-空壓機(jī) 3-貯罐 4、6-冷卻器 5-旋風(fēng)分離器 7-絲網(wǎng)分離器 8-加熱器 9-過濾器兩級(jí)冷卻、分離、加熱的空氣除菌流程（標(biāo)示出設(shè)備名稱）流程特

8、點(diǎn)： 兩次冷卻、兩次分離、適當(dāng)加熱?？諝獾谝淮卫鋮s到3035，第二級(jí)冷卻至2025，經(jīng)分離后加熱到3035，因?yàn)闇囟壬?，相對濕度下降。兩次冷卻、兩次分離油和水霧分離得比較完全；適當(dāng)加熱降低相對濕度，提高過濾除菌效率。流程適用條件：適應(yīng)各種氣候條件。1-高效過濾器 2-空壓機(jī) 3-貯罐 4-冷卻器 5-絲網(wǎng)分離器 6-加熱器 7-過濾器 前置高效過濾空氣除菌流程 流程特點(diǎn)：無菌程度高。空氣進(jìn)壓縮機(jī)之前設(shè)置高效過濾器；經(jīng)前置高效過濾器后，空氣的無菌已達(dá)99.99%。流程適用條件：適應(yīng)各種氣候條件。 粗過濾層 亞高效過濾層(采用聚氨酯泡沫塑料) 前置過濾器 結(jié)構(gòu)：內(nèi)部設(shè)計(jì)有兩道過濾介質(zhì)層粗過濾層；

9、設(shè)計(jì)參數(shù)：粗過濾層空氣流速0.5 m/s亞高效過濾層空氣流速0.2 0.5 m/s 空氣貯罐 1-安全閥 2-壓力表 3-進(jìn)氣管 4-排污口 5-人孔 6-排氣管作用：消除壓縮機(jī)排出空氣量的脈動(dòng)，維持穩(wěn)定的空氣壓力；可以利用重力沉降作用分離部分油霧；讓高溫的空氣在貯罐中停留一定的時(shí)間，起到空氣的部分殺菌作用（貯罐外需加保溫）空氣冷卻器 空氣冷卻用的熱交換器種類很多，常用的類型有：列管式熱交換器、噴淋式熱交換器、沉浸式熱交換器、板翹式熱交換器等。由于空氣的給熱系數(shù)很低，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取恰當(dāng)?shù)拇胧﹣硖岣咚慕o熱系數(shù)，否則將會(huì)大大增加傳熱面積。 旋風(fēng)分離器的工作原理：夾帶水滴或油滴的空氣由進(jìn)氣管高速進(jìn)入

10、，在離心力作用下，水滴或油滴被拋向器壁，然后沿著器壁流下。 氣液分離器工作原理：當(dāng)夾帶水滴或油滴的氣體穿過金屬絲網(wǎng)層時(shí)，水滴或油滴被攔截在金屬絲網(wǎng)層上，液滴慢慢變大，其重力大于水滴或油滴在金屬絲網(wǎng)表面的吸附力和浮力時(shí)，水滴或油滴就會(huì)自然滴下來。設(shè)計(jì)要點(diǎn)：空塔氣速的確定、金屬絲網(wǎng)的填充密度、設(shè)備的結(jié)構(gòu)比例尺寸。12. 發(fā)酵車間的無菌空氣為什么要經(jīng)過總過濾、預(yù)過濾、精過濾？空氣總過濾器和分過濾器的作用有何不同？設(shè)計(jì)以上兩種過濾器時(shí)空氣用量有何不同的考慮？保證了過濾后的空氣的達(dá)到發(fā)酵所用的標(biāo)準(zhǔn)，可以有效避免其在發(fā)酵過程中對設(shè)備以及產(chǎn)品的污染空氣總過濾器的設(shè)計(jì)： 空氣總過濾器的選型是根據(jù)發(fā)酵車間的空氣

11、用量（按標(biāo)準(zhǔn)狀況計(jì)算）。濾芯選擇聚四氟乙烯復(fù)合膜為佳。設(shè)計(jì)空氣總過濾器時(shí)，要求空氣從切向進(jìn)入總過濾器。* 分過濾器設(shè)計(jì)： 根據(jù)發(fā)酵罐的空氣用量（按標(biāo)準(zhǔn)狀況計(jì)算），進(jìn)行過濾器選型或根據(jù)發(fā)酵工藝自行設(shè)計(jì)。13. 無菌空氣制備流程中，氣液分離設(shè)備（分水器）主要有哪幾種？工作原理及選用的依據(jù)？作用：除去空氣中被冷凝成霧狀的水霧和油霧粒子。旋風(fēng)分離器：旋風(fēng)分離器的工作原理：夾帶水滴或油滴的空氣由進(jìn)氣管高速進(jìn)入，在離心力作用下，水滴或油滴被拋向器壁，然后沿著器壁流下。旋風(fēng)分離器的壓降很小，大約在120250mmH2O 設(shè)計(jì)要求：氣體的停留時(shí)間大于水滴或油滴運(yùn)動(dòng)到器壁的時(shí)間填料式分離器：工作原理：當(dāng)夾帶水滴

12、或油滴的氣體穿過金屬絲網(wǎng)層時(shí)，水滴或油滴被攔截在金屬絲網(wǎng)層上，液滴慢慢變大，其重力大于水滴或油滴在金屬絲網(wǎng)表面的吸附力和浮力時(shí)，水滴或油滴就會(huì)自然滴下來。設(shè)計(jì)要點(diǎn)：空塔氣速的確定、金屬絲網(wǎng)的填充密度、設(shè)備的結(jié)構(gòu)比例尺寸。15高效生物反應(yīng)器的特點(diǎn)? 生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)主要考慮哪幾方面因素？高效生物反應(yīng)器的特點(diǎn)：1.結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，經(jīng)得起蒸汽的反復(fù)滅菌，內(nèi)壁光滑，耐腐蝕性好，以利于滅菌徹底和減小金屬離子對生物反應(yīng)的影響；2.良好的氣-液-固混合性能以及高效的熱量、質(zhì)量、動(dòng)量傳遞性能；3.良好的熱交換性能，以維持反應(yīng)最適溫度；4.能耗低，易于放大，具有配套而又可靠的檢測及控制儀表等安全因素：防污染性能好，結(jié)構(gòu)

13、嚴(yán)密，罐內(nèi)機(jī)械盡可能的少，易清洗和消毒操作因素：能量消耗少，便于操作和維護(hù)。16掌握機(jī)械攪拌式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)、組成、主要部件的作用通用的機(jī)械攪拌式反應(yīng)器的主要部件有： 罐體、攪拌器、擋板、軸封、空氣分布器、傳動(dòng)裝置、冷卻管（或夾套）、消泡器、人孔、視鏡等。 設(shè)置排氣、取樣、放料、接種、酸、堿以及安裝溫度、壓力、pH等測量裝置管道接口。17攪拌器的葉輪可以分為幾種類型？渦輪式攪拌器、旋槳式攪拌器的作用、適用場合有何不同？各自有何優(yōu)缺點(diǎn)？攪拌器的葉輪可以分為兩大類型： 軸向流式：產(chǎn)生的流體流動(dòng)基本軌跡是平行于攪拌軸的。最典型的是螺旋槳，其特點(diǎn)是：混合效果好，但對氣泡的分散效果差。 徑向流式：使流體沿

14、葉輪半徑方向排出?？煞譃殚_式和閉式葉輪兩種。最典型的是渦輪式攪拌器。渦輪式攪拌器、旋槳式攪拌器的作用、適用場合有何不同？各自有何優(yōu)缺點(diǎn)？常用的渦輪式攪拌器：優(yōu)點(diǎn)：對氣體的分散能力比較強(qiáng)。缺點(diǎn)：作用范圍小,功耗大，軸向混合較差，當(dāng)培養(yǎng) 液較黏稠時(shí)則混合效果大大下降。氣體的分散屬于小尺度合，為了更好地溶解氧氣，因此使用渦輪式攪拌器常用的軸向流旋槳式攪拌器：旋槳式攪拌器使液體做軸向和切向運(yùn)動(dòng)，液體離開旋槳后做螺旋線運(yùn)動(dòng)，軸向分速度使液體沿軸向下流動(dòng)，流至罐底再沿壁折回，返入旋槳入口，形成循環(huán)總體流動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：軸向混合性能好,功耗小,作用范圍大;缺點(diǎn)：對氣體的分散能力弱。18工業(yè)上通氣式發(fā)酵罐為何通常使

15、用圓盤渦輪式攪拌器？為了避免氣體沿軸上升19. 大型發(fā)酵罐設(shè)計(jì)采用組合式攪拌器的原因？如何組合選用？可以更好地溶解氧氣，在攪拌過程中最大限度的減少對發(fā)酵細(xì)胞的剪切傷害。采用渦輪式與軸流式共用的攪拌系統(tǒng)。20. 擋板的作用以及全擋板條件作用：改變被攪拌液體的流動(dòng)方向，使之產(chǎn)生縱向運(yùn)動(dòng)，從而消除液面中央部分產(chǎn)生的下凹漩渦。全擋板條件：是指在一定的轉(zhuǎn)速下，在攪拌反應(yīng)器中增加擋板，使漩渦基本消失。或者說是指達(dá)到消除液面漩渦的最低檔板條件。21. 端面機(jī)械軸封的作用？機(jī)械單端面密封和機(jī)械雙端面密封應(yīng)用條件作用：防止泄漏和染菌。生物反應(yīng)器常用端面機(jī)械軸封。優(yōu)點(diǎn)：密封可靠、無死角、壽命長、摩擦功率損耗小 、

16、對軸的震動(dòng)敏感性小。機(jī)理：端面軸封是由靜環(huán)、動(dòng)環(huán)、彈簧、輔助密封圈等元件組成。端面密封的作用是靠彈性元件的壓力使垂直于軸線的動(dòng)環(huán)和靜環(huán)光環(huán)表面緊密地相互貼合，并作相對運(yùn)動(dòng)而達(dá)到密封。攪拌軸從罐頂伸入罐內(nèi)（上伸軸）：采用機(jī)械單端面密封；攪拌軸從罐底伸入罐內(nèi)（下伸軸）：采用機(jī)械雙端面密封；基因工程菌發(fā)酵的發(fā)酵罐：要求采用機(jī)械雙端面密封。22. 公稱體積指罐的筒身容積和底封頭容積之和2、體積計(jì)算公稱體積：指罐的筒身容積和底封頭容積之和。底封頭容積可以根據(jù)封頭形狀、直徑及壁厚從有關(guān)化工設(shè)計(jì)手冊中查得，橢圓形封頭體積可以用下式計(jì)算：23. 掌握攪拌功率的計(jì)算24. 攪拌功率P、攪拌器直徑d及轉(zhuǎn)速n之間的

17、關(guān)系，攪拌功率P與H、Q之間的關(guān)系25. 通用式機(jī)械攪拌發(fā)酵罐采用變速攪拌有何優(yōu)點(diǎn)？ 變速攪拌變速攪拌更能適應(yīng)發(fā)酵過程中不同生長期對攪拌轉(zhuǎn)速的不同要求，這樣不僅可節(jié)約攪拌所消耗的電能，并使一個(gè)發(fā)酵罐能適用于多種產(chǎn)品的生產(chǎn)。同時(shí)在培養(yǎng)基采用實(shí)罐滅菌工藝時(shí)，采用低轉(zhuǎn)速攪拌，可避免電機(jī)因無通氣下，攪拌電流超標(biāo)，導(dǎo)致電機(jī)燒掉。26. 生物反應(yīng)器換熱面積設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)的依據(jù)是什么？為什么？發(fā)酵罐傳熱面積的確定一般按著某個(gè)發(fā)酵產(chǎn)品中某個(gè)時(shí)刻最大發(fā)酵熱最為根據(jù)，但對一般發(fā)酵熱并不大的發(fā)酵產(chǎn)品來說應(yīng)按著發(fā)酵產(chǎn)生熱以及培養(yǎng)基滅菌時(shí)冷卻方法，冷卻條件綜合考慮。27. 從工程水平考慮，怎樣提高生物反應(yīng)器的供氧能力？提

18、高KLa，提高傳質(zhì)推動(dòng)力（提高氧分壓，改變培養(yǎng)基性質(zhì)），增加轉(zhuǎn)速和直徑提高空氣流量，改變攪拌槳形式28. 生物反應(yīng)系統(tǒng)中，影響kLa的主要因素影響kLa的主要因素有：（1）操作條件，如攪拌轉(zhuǎn)速、通氣量等；（2）發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)及幾何參數(shù)，如體積、通氣方法、攪拌葉輪結(jié)構(gòu)和尺寸等；（3）物料的物化性能，如擴(kuò)散系數(shù)、表面張力、密度、黏度、培養(yǎng)基成分及特性等。29. 氣升式反應(yīng)器的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)，掌握平均循環(huán)時(shí)間（周期）計(jì)算 （一)工作原理： 以氣體為動(dòng)力，靠導(dǎo)流裝置的引導(dǎo)，形成氣液混合物的總體有序循環(huán)。器內(nèi)分為上升管和下降管。向上升管通入氣體，使管內(nèi)氣含率升高，比重變輕，氣液混合物上升，氣泡變

19、大，至液面處部分氣泡破裂，氣體由排氣口排出，剩下的氣液混合物比重較上升管內(nèi)的氣液混合物大，由下降管下沉，形成循環(huán)。（二）氣升式反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)：1、反應(yīng)溶液分布均勻；2、較高的溶氧速率和溶氧效率；3、剪切力小，對生物細(xì)胞損傷??；4、省去了軸封，從根本上排除了因軸封而造成染菌；5、結(jié)構(gòu)簡單、易清洗、易于加工制造；6、無機(jī)械攪拌熱產(chǎn)生，故發(fā)酵總熱量較低；7、功率消耗小。30. 分析攪拌式反應(yīng)器及氣升式反應(yīng)器應(yīng)用于植物細(xì)胞培養(yǎng)的優(yōu)缺點(diǎn)，提出如何改進(jìn)攪拌式反應(yīng)器的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：操作范圍大,供氧能力強(qiáng),混合效果好,適應(yīng)性廣,在大規(guī)模生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛； 可以借用微生物培養(yǎng)的經(jīng)驗(yàn)對植物組織 培養(yǎng)過程進(jìn)行控制。缺點(diǎn)：攪

20、拌過程中產(chǎn)生的剪切力易損傷植物細(xì)胞;能耗大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。（2）對攪拌式生物反應(yīng)器的改進(jìn)工作 工作重點(diǎn)：改進(jìn)攪拌形式、葉片結(jié)構(gòu)與類型等。改進(jìn)目標(biāo)：低通氣和低轉(zhuǎn)速下可以滿足植物細(xì) 胞的氧需求,保證植物細(xì)胞無剪切 傷害。 氣升式反應(yīng)器優(yōu)點(diǎn)：剪切力??； 結(jié)構(gòu)簡單、沒有攪拌裝置，容易長期保 持無菌操作。運(yùn)行成本和造價(jià)低。缺點(diǎn)：操作彈性較小,高密度培養(yǎng)時(shí),低氣速下混合性能欠佳,而過量的通氣驅(qū)除了培養(yǎng)液中的二氧化碳,影響細(xì)胞的生長和次生代謝產(chǎn)物的合成。 （2）對氣升式生物反應(yīng)器的改進(jìn)工作 中科院過程所的專利成果：“氣升內(nèi)錯(cuò)流”式新型植物細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器。   徑向錯(cuò)流、高徑比?。?#160

21、;  抑制氣泡聚合長大，消除氣泡在液面破裂產(chǎn)生沖擊力對細(xì)胞的損傷；    提高降液區(qū)氣含率，消除了降液區(qū)匱氧現(xiàn)象，強(qiáng)化了混合與氧傳遞.31. 分析攪拌式反應(yīng)器及氣升式反應(yīng)器應(yīng)用于動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的優(yōu)缺點(diǎn)，提出如何改進(jìn)機(jī)械攪拌式反應(yīng)器用途：懸浮細(xì)胞培養(yǎng)或微載體懸浮培養(yǎng)優(yōu)點(diǎn)：操作范圍大、混合性好,細(xì)胞培養(yǎng)工藝放大相對 容易，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，非常適合工廠化生產(chǎn)生物 制品。缺點(diǎn)：剪切力強(qiáng),對動(dòng)物細(xì)胞造成損害。改進(jìn)重點(diǎn)：供氧方式、攪拌槳的形式。要求：攪拌器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的剪切力小，混合性能好。氣升式反應(yīng)器 (二) 氣升式反應(yīng)器優(yōu)點(diǎn)： 湍動(dòng)溫和而均勻、剪切力??；無機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，細(xì)胞損傷

22、率低；反應(yīng)器通過直接噴射空氣供氧，氧傳低效率高；反應(yīng)器內(nèi)液體循環(huán)量大，細(xì)胞和營養(yǎng)成分能均勻分布于培養(yǎng)器中。設(shè)計(jì)關(guān)鍵： 確定適當(dāng)?shù)姆植计骱头磻?yīng)器整體結(jié)構(gòu)，控制通氣速率，達(dá)到細(xì)胞、氧和營養(yǎng)物質(zhì)均勻分布，保證微載體懸浮、消除沉降死區(qū)；盡量避免細(xì)胞與氣泡的直接接觸。改進(jìn)之后的優(yōu)點(diǎn)氣液雙升式動(dòng)物細(xì)胞反應(yīng)器有以下優(yōu)點(diǎn):(1) 剪切力小, 培養(yǎng)區(qū)流速小, 流動(dòng)溫和, 流體及機(jī)械碰撞對細(xì)胞的損傷極低, 氣泡不與細(xì)胞接觸,不對細(xì)胞造成損傷。(2) 傳質(zhì)性能好, 采用氣升式直接通氣,使氣液傳質(zhì)系數(shù)高, 細(xì)胞直接懸浮于培養(yǎng)基中, 固液傳質(zhì)性能好。(3) 結(jié)構(gòu)簡單, 易放大; 無轉(zhuǎn)軸, 易密封, 適合長期無菌培養(yǎng)。3

23、2. 籠式供氧? 它的主要優(yōu)點(diǎn)是什么? 1 供氧方式的改進(jìn) 籠式供氧(cage aeration) ： 即氣泡用絲網(wǎng)隔開, 不與細(xì)胞直接接觸。 主要優(yōu)點(diǎn)：避免向培養(yǎng)基中通氣時(shí)氣泡損傷細(xì)胞；33. 生物反應(yīng)器放大（方法）幾何相似：指兩臺(tái)設(shè)備的形狀完全相似。 在幾何相似放大中，放大倍數(shù)m實(shí)際上就是罐的體積增加倍數(shù)空氣流量的放大方法1以單位培養(yǎng)液體積中空氣流量相同的原則放大，即： (VVM)1 = (VVM)22 以空氣線速度相同的原則進(jìn)行放大，即： ug1=ug23 以kLa相同的原則進(jìn)行放大34. 板框式壓濾機(jī)、轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)（1）結(jié)構(gòu)：Ø 由濾板和濾框間隔排列而組成；&#

24、216; 框的兩側(cè)覆以濾布，空框與濾布圍成了容納濾漿及濾餅的空間；Ø 板和框角端均開有小孔，裝合壓緊后即構(gòu)成供濾漿或洗水流通的孔道；Ø 濾板用以支撐濾布并提供濾液流出的通道；濾板的兩側(cè)制成溝槽，并分別與洗水孔道和濾出口相通。 ( 2 )板框壓濾機(jī)的特點(diǎn)l 結(jié)構(gòu)簡單、操作容易、故障少、保養(yǎng)方便，機(jī)器使用壽命長，所需輔助設(shè)備少l 對物料的適應(yīng)性強(qiáng)，既能分離難以過濾的低濃度懸浮液和膠體懸浮液，又能分離料液黏度高和接近飽和狀態(tài)的懸浮液l 過濾面積選擇范圍廣，可在3-1250m2間選用l 濾餅含濕量較低l 固相回收率高、濾液澄清度好l 濾布的檢查、洗滌、更換較方便l 過濾操作壓力大，

25、可達(dá)1 MPa，過濾操作穩(wěn)定l 造價(jià)低、投資小l 間歇操作，輔助時(shí)間長，勞動(dòng)強(qiáng)度大轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī) 過濾推動(dòng)力：大氣與真空之間的壓力差。（1）結(jié)構(gòu)：Ø 由篩板組成的水平轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒，上面有一層金屬絲網(wǎng)，網(wǎng)覆蓋濾布；圓筒內(nèi)沿徑向被筋板分隔成若干空間，每個(gè)空間都以單獨(dú)孔道通至筒軸頸端面的分配頭上，分配頭沿徑向隔離成3個(gè)室，它們分別與真空和壓縮空氣管路相通。Ø 整個(gè)圓筒分為過濾區(qū)、洗滌及脫水區(qū)，卸渣及再生區(qū)3個(gè)區(qū)域； （2）機(jī)理： 過濾區(qū)、洗滌及脫水區(qū)、卸渣及再生區(qū)35. 離心分離因素? 離心分離操作強(qiáng)度的特性指標(biāo)是什么？36. 離心機(jī)的用途有哪些？其分離原理是什么？萃取液液分離，液

26、固分離，或者工程菌的收集，結(jié)晶，母液的分離等原理：二者之間密度不同37. 當(dāng)量沉降面積l 當(dāng)量沉降面積離心機(jī)的當(dāng)量沉降面積是指相當(dāng)于重力沉降槽的面積，是離心機(jī)生產(chǎn)能力的重要參數(shù)。管式離心機(jī)式中，-為當(dāng)量沉降面積，m R1-為清液出口半徑，mR2 -為轉(zhuǎn)鼓內(nèi)半徑，mh -為離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓高度，m。碟片式離心機(jī)：式中，-為當(dāng)量沉降面積，m R1-為碟片內(nèi)徑，m R2 -為碟片外徑，ms-為碟片數(shù)， -為碟片半個(gè)錐頂角的度數(shù)。38. 管式分離機(jī)和碟片式離心機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；影響離心分離設(shè)備中的分界半徑的因素；離心機(jī)進(jìn)行液-液操作，如果產(chǎn)品在重液相（或輕液相），操作時(shí)應(yīng)注意什么？管式分離機(jī)：物料由底

27、部進(jìn)液口射入高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓，轉(zhuǎn)鼓帶動(dòng)物料高速旋轉(zhuǎn)后形成強(qiáng)大的離心力場，使料液沿轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁向上流動(dòng)，且料液在離心力場的作用下因其密度差的存在而分離管式離心機(jī)的特點(diǎn): 轉(zhuǎn)速高、離心分離因素大，能分離液固密度差小的物料;可用于液液、液固分離;處理含固量小（<5%）的液體; 分批式出渣，不適合于密閉要求的場合.碟片式離心機(jī)1分離原理 是在管式離心機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，在轉(zhuǎn)鼓中加了許多重疊的蝶片，縮短了顆粒的沉降距離； 密度較大的固體顆粒在離心力作用下向上層碟片的下表面運(yùn)動(dòng)，而后沿碟片下表面向轉(zhuǎn)子周圍下滑，液體則沿轉(zhuǎn)子中心上升。同理對于乳濁液的分離。影響離心分離設(shè)備中的分界半徑的因素：臨界粒徑與進(jìn)料

28、量、漿料粘度、旋轉(zhuǎn)速度以及碟片的結(jié)構(gòu)參數(shù)等有關(guān),因此在不改變離心機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)的條件下,轉(zhuǎn)速、漿料粘度、進(jìn)料量以及碟片數(shù)都是影響分離效率的主要因素。增加轉(zhuǎn)速可以使臨界粒徑減小,提高分離效果,還可以減小臨界粒徑,提高分離效率;降低懸浮液的粘度同樣可以降低臨界粒徑,增大分離效率39. 膜分離技術(shù)有哪些優(yōu)點(diǎn)？良好的膜分離設(shè)備應(yīng)具備哪些條件？中空纖維膜分離器的優(yōu)缺點(diǎn)一、膜分離優(yōu)點(diǎn)膜分離技術(shù)是借助于膜的孔徑，在推動(dòng)力作用下，膜分離與其他一些分離手段相比，具有干凈（比萃?。⑿矢撸ū缺∧ふ舭l(fā)濃縮）、投資?。ū却笮碗x心機(jī)）、易驗(yàn)證（比有機(jī)溶劑沉淀）、連續(xù)操作、易于放大等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)：膜分離設(shè)備價(jià)格昂貴、易堵塞、

29、處理量小2、膜分離設(shè)備應(yīng)具備哪些條件 膜面切向速度快，以減少濃差極化。 單位體積中所含膜面積比較大。 容易拆洗和更換新膜。 保留體積小，且無死角。 具有可靠的膜支撐裝置。中空纖維膜分離器的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：單位體積內(nèi)提供的膜面積大，操作壓力低<0.30MPa)，且可反向清洗。缺點(diǎn)：單根纖維管損壞時(shí)需要更換整個(gè)膜件。40.多級(jí)錯(cuò)流萃取、多級(jí)逆流萃取，掌握分配系數(shù)和萃取因素的關(guān)系，掌握理論級(jí)數(shù)的計(jì)算。設(shè)料液體積為VF，溶劑的體積為Vs，經(jīng)過萃取后，溶質(zhì)在萃取相中的濃度為C1，在萃余相中的濃度為C2。則：式中 K分配系數(shù)，即萃取相中溶質(zhì)濃度與萃余相中 溶質(zhì)濃度的比值； E萃取因數(shù)，即溶質(zhì)在萃取相中的

30、數(shù)量與在萃 余相中的數(shù)量的比值； m濃縮倍數(shù)，即料液體積與溶劑體積的比 值。未被萃取的分率 理論收得率為1-f：K值愈大，理論收得率愈高；而m值愈大，1 -f則愈小。多級(jí)錯(cuò)流萃取 多級(jí)錯(cuò)流萃取是多個(gè)單級(jí)萃取的串聯(lián)過程，即料液經(jīng)一級(jí)萃取后，萃余液再與新鮮萃取劑接觸再進(jìn)行萃取。若加入每一級(jí)的新鮮萃取劑量相等，則每級(jí)的萃取因數(shù)E也相等。經(jīng)一級(jí)萃取后，未被萃取的分率f1為：經(jīng)二級(jí)萃取后：依次類推，經(jīng)n級(jí)萃取后，未被萃取的分率fn為： 3、多級(jí)逆流萃取 多級(jí)逆流萃?。涸诘谝患?jí)加入料液，并逐漸向下一級(jí)移動(dòng)，而在最后一級(jí)加入萃取劑，并逐漸向前一級(jí)移動(dòng)，即料液移動(dòng)方向和萃取劑移動(dòng)方向相反。優(yōu)點(diǎn)：多級(jí)逆流萃取與

31、同級(jí)錯(cuò)流萃取相比，在相同的萃取劑用量下，可獲得更高的收得率。在逆流萃取中，由于只在最后一級(jí)中加入萃取劑，故與錯(cuò)流萃取相比，萃取劑用量少，因而萃取液濃度高。41. 生物制藥工業(yè)中分段式萃取設(shè)備有哪兩部分組成？各有哪些設(shè)備？混合設(shè)備：萃取操作中，用于兩液相混合的設(shè)備有混合罐、混合管、噴射萃取器及泵等。分離設(shè)備中有：管式離心機(jī)，碟片式離心機(jī)，螺旋式離心機(jī)42. 使用管式離心機(jī)進(jìn)行液-液分離操作，如果要求的產(chǎn)品在有機(jī)溶媒相，則操作時(shí)應(yīng)注意什么？增加輕液厚度，用大內(nèi)徑提圈43. 多級(jí)離心萃取機(jī)？Luwesta三級(jí)離心萃取機(jī)、a-Laval離心萃取機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1、多級(jí)離心萃取機(jī) 多級(jí)離心萃取機(jī)

32、是在一臺(tái)設(shè)備中裝有兩級(jí)或三級(jí)混合及分離裝置的逆流萃取設(shè)備。結(jié)構(gòu)：上、中、下三段，每一段的下部是混合區(qū)域，中部是分離區(qū)域，上部是重液相引出區(qū)域。新鮮的萃取劑由第三級(jí)加入，待萃取料液由第一級(jí)加入，萃取輕液相在第一級(jí)引出，萃余重液在第三級(jí)引出。a-Laval離心萃取機(jī)結(jié)構(gòu)：主要部件為一組不同直徑的同心圓筒組成的轉(zhuǎn)鼓，每個(gè)圓筒上均在一端開孔，作為料液和萃取劑流動(dòng)的通道，相鄰?fù)仓g開孔位置上下錯(cuò)開，使液體上下曲折流動(dòng)。筒的外壁上均焊有螺旋形導(dǎo)流板，這樣就使兩個(gè)液相的流動(dòng)路程大為加長，從而延長了兩液相的混合與分離時(shí)間，在螺旋形導(dǎo)流板上又開設(shè)大小不同的缺口，使螺旋形長通道中形成很多短路，增加了兩液相之間的接

33、觸機(jī)會(huì)。工作原理：重液相(料液)由底部軸周圍的套管進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓后，沿螺旋形通道由內(nèi)向外順次流經(jīng)各筒，最后由外筒經(jīng)溢流環(huán)到向心泵室被排出。輕液(萃取劑)則由底部的中心管進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓，流人第十圓筒，從下端進(jìn)入螺旋形通道，由外向內(nèi)順次流過各筒，最后從第一筒經(jīng)出口排出。44. 交換容量、工作交換容量、再生交換容量 2交換容量Ø 交換容量：是表征樹脂交換能力的重要參數(shù)，其表示方法有質(zhì)量交換容量(mmolg干樹脂)和體積交換容量(mmolmL 樹脂)；Ø 工作交換容量：在一定的應(yīng)用條件下樹脂表現(xiàn)出來的交換量；Ø 再生交換容量：樹脂在指定的再生劑用量條件下再生后的交換容量。 再生交換容

34、量(0.51.0)交換容量； 工作交換容量(0.30.9)再生交換容量； 離子交換樹脂利用率：工作交換容量與再生 交換容量之比。45. 常用離子交換罐和反吸附離子交換罐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1常用離子交換罐結(jié)構(gòu)： 具有橢圓形封頭的圓筒形設(shè)備。圓筒體的高徑比一般為24。樹脂層高度約占圓筒高度的5070，上部留有充分空間以備反沖時(shí)樹脂層的膨脹。筒體上部設(shè)有溶液分布裝置，筒體底部裝有多孔板、篩網(wǎng)及濾布，以支持樹脂層，也可用石英、石塊或卵石直接鋪于罐底來支持樹脂。罐頂上有人孔或手孔(大型離子交換罐的人孔也可以在罐壁上)，用于裝卸樹脂。罐頂上還有視鏡孔，溶液、解吸液、再生劑、可共用一個(gè)進(jìn)口管與罐頂連接。各種液體出

35、口、反洗水進(jìn)口、壓縮空氣(疏松樹脂用)進(jìn)口也共用一個(gè)與罐底連接。材料：鋼板制成，內(nèi)襯橡膠，以防酸堿腐蝕。小型交換罐可用硬聚氯乙烯或有機(jī)玻璃制成。2反吸附離子交換罐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：溶液由罐的下部以一定流速導(dǎo)入，使樹脂在罐內(nèi)呈沸騰狀態(tài)，交換后的廢液則從罐頂?shù)某隹谝绯?。?yōu) 點(diǎn)：反吸附可以省去菌絲過濾，且液固兩相接觸充分，操作時(shí)不產(chǎn)生短路，死角。缺 點(diǎn)：反吸附時(shí)樹脂的飽和度不及正吸附的高，此外，罐內(nèi)樹脂層高度比正吸附時(shí)低，以防樹脂外溢。46. 離子交換罐的設(shè)計(jì)主要確定哪些參數(shù)？離子交換罐的設(shè)計(jì)放大的原則是什么？反吸附離子交換罐中液體的流速是如何考慮的？離子交換設(shè)備的設(shè)計(jì)要解決兩個(gè)問題：一是交換罐的結(jié)構(gòu)尺寸，

36、二是離子交換樹脂的裝量。 在設(shè)計(jì)離子交換罐時(shí)，樹脂的裝填系數(shù)應(yīng)以工藝過程中膨脹度最大時(shí)的樹脂體積為上限參數(shù)，以免裝量過度或設(shè)備利用率降低。離子交換罐的設(shè)計(jì)放大的原則是什么 (1)根據(jù)交換罐負(fù)荷相同的原則放大 交換罐負(fù)荷是指單位時(shí)間單位濕樹脂體積中所通過溶液的體積流量。以f m3(溶液)m3(濕樹脂) · h 表示。此值的倒數(shù)為溶液與樹脂的接觸時(shí)間。(2)根據(jù)交換罐中溶液空塔流速相同的原則放大 交換罐中空塔流速即是單位時(shí)間單位樹脂床截面積上所通過溶液的體積流量。以Q m3(溶液)m2(床面積)·h表示，或以mh表示。 根據(jù)此法放大時(shí)，要維持大設(shè)備與小設(shè)備的樹脂床高度相同，僅直

37、徑加大，以保證兩者線速度相同，實(shí)際上也就是保證兩者接觸時(shí)間相同。反吸附離子交換罐中液體的流速是如何考慮的？反吸附時(shí)臨界流化速度(以最大粒徑計(jì)算)：反吸附時(shí)最大流速(以最小粒徑計(jì)算)：47. 強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性 強(qiáng)度：抵抗產(chǎn)生塑性變形和斷裂的特性 塑性：金屬材料在斷裂前發(fā)生不可逆永久變形的能力。 塑性指標(biāo)：材料在外力作用下，產(chǎn)生 塑性變形而不被破壞的能力。 硬度：材料抵抗其他更硬物體壓入表面而發(fā)生變形或破壞的能力；或稱在外力作用下，材料抵抗局部變形，尤其是抵抗塑性變形、壓痕或劃痕的能力。 韌性：表示材料抵抗沖擊載荷的能力。即，材料在動(dòng)載荷突然襲擊時(shí)的一種及時(shí)和迅速地塑性變形能力。48. 屈服

38、點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度、蠕變強(qiáng)度、持久強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度屈服點(diǎn)：屈服：金屬材料承受載荷作用，當(dāng)載荷不再增加或緩慢增加時(shí)，仍繼續(xù)發(fā)生明顯的塑性變形。 發(fā)生屈服現(xiàn)象時(shí)的應(yīng)力，即開始出現(xiàn)塑性變形時(shí)的應(yīng)力，稱為“屈服點(diǎn)” 抗拉強(qiáng)度：金屬材料在拉伸條件下，從開始加載到發(fā)生斷裂所能承受的最大應(yīng)力值。 蠕變強(qiáng)度：材料在高溫條件下，抵抗發(fā)生緩慢塑性變形的能力。 持久強(qiáng)度：持久強(qiáng)度是一定溫度和一定載荷下，材料抵抗斷裂的能力。 材料抵抗斷裂的能力越大，在相同的條件下，能支持的時(shí)間越久 疲勞強(qiáng)度：疲勞現(xiàn)象：構(gòu)件在交變載荷（大小及方向變化）作用下，在遠(yuǎn)低于屈服點(diǎn)時(shí)就發(fā)生斷裂的現(xiàn)象。疲勞強(qiáng)度： 材料經(jīng)歷無限次交變載荷作用而不產(chǎn)生疲勞

39、破壞的最大應(yīng)力49. 常用的塑性指標(biāo)有哪些？延伸率：試件受拉力拉斷后，總伸長的長度與原始長度之比，以（%）表示界面收縮率：試件受拉力拉斷后，斷面縮小的面積與原始截面積之比，以%表示硬度：材料抵抗其他更硬物體壓入表面而發(fā)生變形或破壞的能力；或稱在外力作用下，材料抵抗局部變形，尤其是抵抗塑性變形、壓痕或劃痕的能力沖擊韌性 ak：表示材料抵抗沖擊載荷的能力。即，材料在動(dòng)載荷突然襲擊時(shí)的一種及時(shí)和迅速地塑性變形能力50. 碳鋼的分類與牌號(hào)1.按鋼中含碳量分類（1）低碳鋼 C < 0.25%（2）中碳鋼 C = 0.25% 0.6%（3）高碳鋼 C > 0.6% 2.按冶煉方法分類（1）鎮(zhèn)靜鋼 脫氧完全的鋼 用強(qiáng)脫氧劑Si脫氧，使鋼中含氧