河南工業(yè)大學生物工程設備習題集

1、問答題: (每題7分)1. 表達噴射自吸式發(fā)酵罐的工作原理。答: 噴射自吸式發(fā)酵罐的工作原理是用泵將發(fā)酵液送入文氏管中,由于文氏管的收縮段中流速增加,即動壓力增加,靜壓力減小,形成負壓,將無菌空氣吸入,并被高速流動的液體打碎、分散,與液體均勻混合,提高發(fā)酵液中的溶解氧，這是溶氧階段。當發(fā)酵液從上升管進入發(fā)酵罐后，微生物耗氧，同時發(fā)酵液向發(fā)酵罐底部循環(huán)，待發(fā)酵液中的溶解氧即將耗竭時，發(fā)酵液又從發(fā)酵罐底部被泵打入上升管，開始下一個循環(huán)。2. 酒精發(fā)酵罐由于操作失誤就可能造成罐內(nèi)真空甚至被吸癟，表達造成上述事故的原因，以及預防和修復(被吸癟)的方法。答：酒精發(fā)酵罐出現(xiàn)真空主要是發(fā)酵罐在密閉條件下轉(zhuǎn)罐

2、或進行內(nèi)部清洗時造成的。由于大型發(fā)酵罐在工作完畢后放料的速度很快，有可能造成一定的負壓。另外，即便罐內(nèi)留存一局部CO2氣體，在進行清洗時，由于清洗溶液中含有堿性物質(zhì)，與CO2進行中和反響，除去了CO2也可能使罐內(nèi)形成真空。如果不即時進氣，在外界壓力作用下發(fā)酵罐就會被壓癟。所以大型發(fā)酵罐應設防止真空裝置，在罐頂安裝一個真空平安閥。真空平安閥的作用是當罐內(nèi)出現(xiàn)真空時，閥門開啟，允許空氣進入罐內(nèi)，以建立罐內(nèi)外壓力的平衡。如果出現(xiàn)上述事故發(fā)酵罐被吸癟，可以用高壓水漲法使其復圓。3. 圓筒錐底啤酒發(fā)酵罐上為什么要安裝真空平安閥?祥細解釋它的作用。答：筒錐底啤酒發(fā)酵罐出現(xiàn)真空主要是發(fā)酵罐在密閉條件下轉(zhuǎn)罐或

3、進行內(nèi)部清洗時造成的。由于大型發(fā)酵罐在工作完畢后放料的速度很快，有可能造成一定的負壓。另外，即便罐內(nèi)留存一局部CO2氣體,在進行清洗時,由于清洗溶液中含有堿性物質(zhì),與CO2進行中和反響,除去了CO2也可能使罐內(nèi)形成真空。所以大型發(fā)酵罐應設防止真空裝置。真空平安閥的作用是當罐內(nèi)出現(xiàn)真空時，閥門開啟，允許空氣進入罐內(nèi)，以建立罐內(nèi)外壓力的平衡。4. 表達空氣帶升式(氣升式)發(fā)酵罐的工作原理。答：以外循環(huán)為例來說明空氣帶升式(氣升式)發(fā)酵罐的工作原理。在罐外裝設上升管，與發(fā)酵罐構(gòu)成一個循環(huán)系統(tǒng)，在上升管的下部有空氣噴嘴，空氣以250300米/秒的高速度噴入上升管，借噴嘴的作用而使空氣泡分割細碎，與上升

4、管的發(fā)酵液密切接觸。由于上升管內(nèi)的發(fā)酵液輕，加上壓縮空氣的噴流動能，因此使上升管的液體上升，罐內(nèi)液體下降而進入上升管，形成反復循環(huán)，在上升管提供微生物所需要的溶解氧，使發(fā)酵正常進行。5. 表達噴射液化器的工作原理，它適用于哪些地方(工序)。答： 噴射液化器主要由噴嘴、吸入室、擴大管和調(diào)節(jié)手輪組成。當帶有壓力的物料以高速進入噴射液化器經(jīng)過其內(nèi)部的噴嘴時，它的動能增大，靜壓能變小，造成吸入室內(nèi)出現(xiàn)負壓，將蒸汽吸入，并在吸入室內(nèi)與物料接觸，高速流向擴大管，物料與蒸汽在擴散管的喉部充分混合，物料被蒸汽加熱，在瞬時將物料加熱到所需的溫度80105。在擴散段內(nèi)由于管徑逐漸增大，物料流速逐漸降低，動能又轉(zhuǎn)化

5、為靜壓能，壓力隨之升高，從出口排出。 噴射加熱器適用于對物料進行連續(xù)液化，如在味精廠、制藥廠等的糖化工段(工序)等。6. 表達噴射加熱器的工作原理,它適用于哪些地方(工序)。答： 噴射加熱器主要由噴嘴、吸入室和擴大管組成。當物料以高速經(jīng)過噴嘴時,它的動能增大，靜壓能變小，造成吸入室內(nèi)出現(xiàn)負壓，將蒸汽吸入室內(nèi)，物料與蒸汽在擴散管的喉部充分混合,物料被加熱，在擴散段內(nèi)速度逐漸降低，壓力隨之升高，動能又轉(zhuǎn)化為靜壓能，從出口排出。噴射加熱器適用于連續(xù)加熱物料的地方(工序),如連續(xù)滅菌等。7. 表達自吸式發(fā)酵罐的工作原理。答: 自吸式發(fā)酵罐的主要構(gòu)件是自吸攪拌器(轉(zhuǎn)子)和導輪(定子),空氣管與定子相連接

6、,在轉(zhuǎn)子啟動前,先用液體將轉(zhuǎn)子浸沒,然后啟動馬達使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動,由于轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn),液體或空氣在離心力的作用下,被甩向葉輪外緣,在這個過程中,流體便獲得能量,假設轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速愈快,旋轉(zhuǎn)的線速度也愈大,那么流體的動能也愈大,流體離開轉(zhuǎn)子時,由動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ芤灿?排出的風量也越大。 當轉(zhuǎn)子空膛內(nèi)的流體從中心被甩向外緣時，在轉(zhuǎn)子中心處形成負壓，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速愈大，所造成的負壓也愈大，由于轉(zhuǎn)子的空膛用管子與大氣相通，因此空氣不斷地被吸入，甩向葉輪的外緣，通過定子而使氣液均勻分布甩出。由于轉(zhuǎn)子的攪拌作用，氣液在葉輪的外緣形成強烈的混合流湍流，使剛剛離開葉輪的空氣立即在不斷循環(huán)的發(fā)酵液中分裂成細微的氣泡，并在湍流

7、狀態(tài)下混合、翻騰、擴散到整個罐中，因此轉(zhuǎn)子同時具有攪拌和充氣兩個作用。8. 表達溢流噴射自吸式發(fā)酵罐的工作原理。答: 溢流噴射自吸式發(fā)酵罐的工作原理是用泵將發(fā)酵液從發(fā)酵罐的底部提升到罐頂?shù)囊缌骺?，液體由于自重通過溢流管向發(fā)酵罐跌落，形成拋射流，由于液體外表層作用，使靠近流體外表的無菌空氣氣體邊界層具有一定的速率，從而形成氣體的流動和自吸作用，并被高速流動的液體打碎、分散,與液體均勻混合,使氧溶解在發(fā)酵液中的，這是溶氧階段。發(fā)酵液進入發(fā)酵罐后，微生物耗氧，同時將代謝產(chǎn)生的二氧化碳和其它氣體不斷地從發(fā)酵液中別離并排出，發(fā)酵液的比重變大向發(fā)酵罐底部循環(huán)，待發(fā)酵液中的溶解氧即將耗竭時，發(fā)酵液又從發(fā)酵罐

8、底部被泵打入循環(huán)管，開始下一個循環(huán)。9. 通用式機械攪拌發(fā)酵罐中的平直葉渦輪攪拌器為什么要安一個圓盤?答： 通用式機械攪拌發(fā)酵罐中的平直葉渦輪攪拌器如果沒有圓盤，從攪拌器下方空氣管進入的無菌空氣氣泡就會沿著軸部的葉片空隙上升，不能被攪拌葉片打碎，致使氣泡的總外表積減少，溶氧系數(shù)降低；同時氣泡大，上升速度快，走短路，傳質(zhì)效果差。而安一個圓盤，大的氣泡受到圓盤的阻擋，只能從圓盤中央流至其邊緣，從而被圓盤周邊的攪拌漿葉打碎、分散，提高了溶氧系數(shù)。10. 什么是軸封？機械軸封與填料函軸封相比有什么優(yōu)缺點？答：軸封是安裝在旋轉(zhuǎn)軸與設備之間的部件，它的作用是阻止工作介質(zhì)液體、氣體沿轉(zhuǎn)動軸伸出設備之處泄漏。

9、機械軸封與填料函軸封相比優(yōu)點是:a. 密封可靠，在一個較長的使用期中不會泄漏或很少泄漏。清潔，無死角，可以防止雜菌污染。b. 使用壽命長，正確選擇摩擦副和比壓的機械密封可使用年，最長有用到年。c. 維修周期長，在正常工作的情況下，不需要維修。d. 軸或軸套不受磨損。e. 摩擦功率耗損少，一般約為填料函密封的1050f. 機械軸封對軸的精度和光潔度沒有填料函要求那么嚴格，對旋轉(zhuǎn)軸的振擺和軸對殼體孔的偏斜不敏感，對軸的震動敏感性小。g.適用范圍廣，能用于低溫、高溫、高真空、高壓、各種轉(zhuǎn)速以及各種腐蝕性、磨蝕性、易燃、易爆、有毒介質(zhì)的密封。其缺點是：結(jié)構(gòu)復雜，需要一定的加工精度和安裝技術(shù)。11. 發(fā)

10、酵罐實罐滅菌為什么要“三路進汽? 實罐滅菌的進汽和排氣原那么是什么?答： 所謂發(fā)酵罐實罐滅菌的“三路進汽就是在對培養(yǎng)基滅菌時，讓蒸汽從空氣進口、排料口、取樣口進入罐內(nèi)，使培養(yǎng)基均勻翻騰，到達培養(yǎng)基滅菌之目的。這是因為這三個管都是插入到發(fā)酵醪中，假設不進蒸汽就會形成滅菌死角。實罐滅菌的進汽和排氣原那么是“非進即出，就是說所有進入發(fā)酵罐的管道在滅菌過程中如果不進入蒸汽就一定要進行排氣，使所有管道都被蒸汽或二次蒸汽通過，得以滅菌。不能有既不進汽也不排汽的管道死角存在。12. 在培養(yǎng)基的滅菌過程中是否能做到絕對無菌？為什么？發(fā)酵生產(chǎn)中對培養(yǎng)基的滅菌的無菌程度是多少？答: 假設要求滅菌后絕對無菌，即Ns

11、=0，從上面公式可以看得出滅菌時間將等于無窮大，這對生產(chǎn)來說是不可能，所以培養(yǎng)基滅菌后，在培養(yǎng)液中必然還產(chǎn)殘留一定的活菌。工程上通常以Ns=10-3個/罐來進行計算，即雜菌污染降低到被處理的每1000罐中只殘留一個活菌的程度，這就可以滿足生產(chǎn)的要求了。13. 什么是離心別離機?表達離心別離機別離兩種不同重度液體的原理。答: 藉離心沉降速度的不同將輕重不同或互不溶解的兩種液體分開的離心機稱作離心別離機。離心別離機機的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有數(shù)十只(50-80)形狀和尺寸相同的碟片,碟片按一定間距(0.5-1.2mm)疊置起來組成碟片組，每只碟片在離開軸線一定距離的圓周上開有幾個對稱分布的圓孔許多這樣的碟片疊置起

12、來時，對應的圓孔就形成垂直的通道。兩種不同重度液體的混合液進入離心別離機后，通過碟片上圓孔形成的垂直通道進入碟片間的隙道，并被帶著高速旋轉(zhuǎn)，由于兩種不同重度液體的離心沉降速度的不同，重液的離心沉降速度大，就離開軸線向外運動，輕液的離心沉降速度小，那么向軸線流動。這樣，兩種不同重度液體就在碟片間的隙道流動的過程中被分開。14. 在飼料工廠從發(fā)酵醪中別離酵母應該選用什么離心機?表達該機別離酵母的原理。答: 在飼料工廠從發(fā)酵醪中別離酵母應該選用離心澄清機。 離心澄清機的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有數(shù)十只(5080)形狀和尺寸相同的碟片,碟片按一定間距(0.51.2mm)疊置起來組成碟片組。含有酵母的發(fā)酵醪液進入離心澄清

13、機后，從碟片組外緣進入各相鄰碟片間的薄層隙道，這時發(fā)酵醪也被帶著高速旋轉(zhuǎn)，由于固體和液體的離心沉降速度的不同，在碟片間的隙道中被分開，固體(酵母)的離心沉降速度大，就離開軸線向外運動，液體的離心沉降速度小，那么向軸線流動。這樣，酵母和液體就在碟片間的隙道流動的過程中被分開。15. 在工廠中要將奶油(酯)從新鮮牛奶中別離出來應該選用什么離心機?表達該機別離奶油的原理。答: 在工廠中要將奶油(酯)從新鮮牛奶中別離出來應該選用離心別離機，它能藉離心沉降速度的不同將互不溶解的兩種液體分開。離心澄清機的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有數(shù)十只(50-80)形狀和尺寸相同的碟片,碟片按一定間距(0.5-1.2mm)疊置起來組成碟片

14、組，每只碟片在離開軸線一定距離的圓周上開有幾個對稱分布的圓孔許多這樣的碟片疊置起來時，對應的圓孔就形成垂直的通道。兩種互不溶解的混合液進入離心別離機后，通過碟片上圓孔形成的垂直通道進入碟片間的隙道，并被帶著高速旋轉(zhuǎn)，由于互不溶解的兩種液體重度不同，離心沉降速度也不同，重液奶的離心沉降速度大，就離開軸線向外運動，輕液酯的離心沉降速度小，那么向軸線流動。這樣，奶油(酯)和奶就在碟片間的隙道流動的過程中被分開。16. 以超濾或反滲透為例講述膜別離原理。答： 以反滲透為例講述膜別離原理如下：假設有一個僅能透過溶劑而不能透過溶質(zhì)的半透膜，將純?nèi)軇┍确郊兯蜐馊芤悍謩e置于膜兩側(cè)，因施加在溶液上方的壓力不同

15、，表現(xiàn)出三種情況如下列圖所示。無外界壓力作用時，由于純?nèi)軇┧幕瘜W位 U1大于溶液中溶劑的化學位 U2，引起純?nèi)軇┧高^膜向溶液側(cè)遷移，這就是滲透，如圖A。對溶液施加壓力，提高其化學位，就降低了膜兩側(cè)溶劑的化學位差，從而降低了純?nèi)軇┫蛉芤簼B透的透過速率。當施加在溶液上的壓力恰好使溶劑的化學位與純?nèi)軇┘兯幕瘜W位相等，于是系統(tǒng)到達滲透平衡，此時溶液承受的壓力稱為滲透壓 ，如圖B。對溶液施加的壓力超過滲透壓 時，溶液中溶劑的化學位高于純?nèi)軇┧幕瘜W位，于是溶液中溶劑水以壓力差為推動力，透過膜向純?nèi)軇┧畟?cè)遷移，實現(xiàn)了從溶液中別離出溶劑水。由于此時溶劑的遷移方向與滲透方向相反，故稱為反滲透，如圖C。1

16、7. 什么是超濾過程中的濃差極化現(xiàn)象，如何降低濃差極化現(xiàn)象。答：待別離液從膜面一側(cè)流過時，靠近膜面的液體處于層流狀態(tài)；同時，當水及小分子溶質(zhì)透過膜面時，大分子的溶質(zhì)在靠近膜面處被阻留。被阻留分子從膜面返回液體主流的速度受其通過層流區(qū)的擴散速度所控制，當這一速度低于被阻留分子在膜面聚集的速度，就必然會在膜面的一側(cè)逐漸形成一高濃度的被阻留溶質(zhì)層。這就是濃差極化。隨著濃縮倍數(shù)的提高，濃差極化現(xiàn)象越來越嚴重，膜的透過通量也越來越低。提高液流的雷諾準數(shù)，可以減小層流區(qū)的厚度，增大被阻留分子返回液體主流的速度，這是削弱濃差極化的重要措施。但其些酶在高的剪切應力下，容易喪失其局部酶活力，因此不能無限提高液體

17、流速提高液流的雷諾準數(shù)方法之一。提高液溫也是削弱濃差極化常用的方法，但也受被濃縮液及膜的耐熱性的限制。18. 用膜別離(超濾和反滲透)技術(shù)別離化工產(chǎn)品有什么特點?答： 膜別離(超濾和反滲透)技術(shù)別離化工產(chǎn)品特點是：. 膜別離過程中不發(fā)生相變化,與有相變化的別離法和其他別離法相比,能耗要低。. 膜別離過程是在常溫下進行的,因而特別適用于對熱敏性物質(zhì)的別離、分級、濃縮和富集。例如用于果汁、酶、藥品生產(chǎn)中。3. 膜別離技術(shù)不僅適用于有機物和無機物、病毒、細菌的別離，而且還適用于許多特殊溶液體系的別離，如將溶液中大分子與無機鹽的別離，一些共沸物或近沸物系的別離等。4. 由于只是用壓力作為超濾和反滲透的

18、推動力，因此別離裝置簡單，操作方便，易于自動控制，易于維修。19. 什么是真空蒸發(fā)濃縮？祥細表達升膜式蒸發(fā)器的工作原理。答：溶液在真空狀態(tài)，較低的溫度下即沸騰、溶劑汽化，這稱之為真空蒸發(fā)濃縮。升膜式蒸發(fā)器的工作原理。溶液在加熱的管子里由下而上運動時，在管壁的液體受熱溫度上升，密度下降，而管子中心的液體溫度變化較小，這就使管內(nèi)液體產(chǎn)生如圖a所示的自然對流運動。溫度升得越高對流越劇烈，當溫度升到相應沸騰溫度時，溶液便開始沸騰，產(chǎn)生蒸汽氣泡分散于連續(xù)的液相中。由于蒸汽氣泡的密度小故氣泡通過液體而上升，如圖b所示。液相因混有蒸汽氣泡，使液體靜壓頭下降，液體繼續(xù)受熱，溫度不斷上升，氣泡大量增加。蒸汽氣泡

19、相互碰撞，小氣泡就聚合成大氣泡于管子中部上升，氣泡增大，氣體上升的速度那么加快，如圖c所示。當氣泡繼續(xù)增大形成柱狀，占據(jù)管子中部的大局部空間時，氣體以很大的速度上升，而液體受重力作用沿氣泡邊緣下滑，如圖d所示。 液體下降較多時，大個柱狀氣泡那么被液層截斷，如圖e所示。假設液體溫度繼續(xù)上升，溶液的蒸發(fā)速度繼續(xù)增加，氣泡的上升速度激增，蒸汽的密度也增大，由于重力作用，滑流下來的液體很快受熱蒸發(fā)，未蒸發(fā)的濃縮液體也被高速氣流帶著上升，氣泡斷層不能形成，蒸汽占據(jù)了整個管子中部空間，液體只能分布于管壁，開始形成液膜，如圖f所示，這時稱為環(huán)形流。環(huán)形流液體的上升是靠高速蒸汽氣流對流層的拖帶而形成，稱之為“

20、爬膜現(xiàn)象。這時液膜沿管壁上升不斷受熱蒸發(fā)，濃度不斷增大，最后與蒸汽一齊離開，管子越高那么上升蒸發(fā)時間越長,溶液濃縮越大。20. 在味精生產(chǎn)過程中包括麩酸使用了哪些結(jié)晶設備？采用真空煮晶鍋進行味精的精制,其優(yōu)點是什么？答：在味精生產(chǎn)過程中包括麩酸使用了三種結(jié)晶設備，立式結(jié)晶箱也稱中和罐，臥式結(jié)晶箱也稱育晶槽，真空煮晶鍋。采用真空煮晶鍋進行味精的精制,其優(yōu)點是可以控制溶液的蒸發(fā)速度和進料速度，以維持溶液一定的過飽和度進行育晶，同時采用連續(xù)通入未飽和液來補充溶質(zhì)的量，使晶體長大。真空煮晶鍋內(nèi)的真空度可用蒸汽噴射泵、水力噴射泵或真空泵來產(chǎn)生。21. 什么是沸騰枯燥，表達沸騰枯燥的原理。答: 沸騰枯燥是

21、利用流態(tài)化技術(shù),即利用熱的空氣流體使孔板上的粒狀物料呈流化沸騰狀態(tài)，當氣流速度與顆粒沉降速度相等，壓力降與流動層單位面積的重量到達平衡時此時壓力損失變成恒定，粒子就在熱氣體中呈懸浮狀態(tài)，粒子中的水分迅速汽化，到達枯燥目的。22. 簡述冷凍枯燥原理，實現(xiàn)真空冷凍枯燥的必要條件是什么？根據(jù)熱力學原理，當壓力降到某一數(shù)值時，水的沸點與冰點相重合，固態(tài)冰就可以不經(jīng)液態(tài)而直接轉(zhuǎn)化為氣態(tài)。這時的壓力稱為三相點壓力，數(shù)值為609.3Pa，其相應的溫度稱為三相點溫度，數(shù)值為+0.0098。如下圖，當壓力低于三相點壓力時，固態(tài)的冰經(jīng)加熱后直接轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的水蒸汽。實現(xiàn)真空冷凍枯燥的必要條件是枯燥過程的壓力應低于操

22、作溫度下冰的飽和蒸汽壓。?？刂圃谙鄳獪囟认卤娘柡驼魵鈮旱摹Ｈ?-40時枯燥，操作壓力應為2.76.7Pa。23冷凍枯燥特點1枯燥溫度低，特別適合于高熱敏性物料的枯燥，如抗生素類、生物制品等活性物質(zhì)的枯燥。又系在真空下操作，氧氣極少，物料中易氧化物質(zhì)得到了保護，因此，制品中的有效物質(zhì)及營養(yǎng)成分損失很少。2能保持原物料的外觀形狀。物料在升華脫水前先進行預凍，形成穩(wěn)定的固體骨架。枯燥后體積形狀根本不變，不失原有的固體結(jié)構(gòu)，無干縮現(xiàn)象。3凍干制品具有多孔結(jié)構(gòu)，因而有理想的速溶性和快速復水性。枯燥過程中，物料中溶于水的溶質(zhì)就地析出，防止了一般枯燥方法中因物料水分向外表轉(zhuǎn)移而將無機鹽和其他有效成分帶到物

23、料外表，產(chǎn)生外表硬化現(xiàn)象。4冷凍枯燥脫水徹底一般低于25，質(zhì)量輕，產(chǎn)品保存期長，假設采用真空密封包裝，常溫下即可運輸、保存，十分簡便。但冷凍枯燥需要較昂貴的專用設備，枯燥周期長，能耗較大，產(chǎn)量小、加工本錢高。24氣流枯燥的特點w 1枯燥強度大。由于氣體在枯燥管內(nèi)流速大，一般為1020m/s，氣一固間存在一定的相對速度，因而固體物料與空氣之間產(chǎn)生劇烈的相對運動，使物料外表的氣膜不斷更新，大大降低了傳熱和傳質(zhì)的氣膜阻力。一般枯燥器全管平均體積傳熱系數(shù)為42001300kj/(m3·h·)。2枯燥時間短。物料在枯燥管內(nèi)僅停留15s即可到達枯燥要求。因此對于熱敏性物料仍可采用較高的

24、介質(zhì)溫度。如用140的熱空氣枯燥赤霉素，130熱空氣枯燥四環(huán)素均能獲得優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。3適用性廣。可使用于各種粉粒狀、碎塊狀物料的枯燥，粒徑范圍約為O.l10mm。濕含量可大至3O4O。4設備結(jié)構(gòu)簡單。占地面積小，生產(chǎn)能力大，能連續(xù)操作，可實現(xiàn)自動控制。氣流枯燥對物料有一定的磨損，因此不適合于對晶形有一定要求的物料，且熱能利用程度較低，一般熱利用率僅為3O左右。25噴霧枯燥的特點w 1枯燥速度快、時間短，一般為33Os，由于料液霧化成2060m的霧滴，其外表積相應高達2005O00m2m3，物料水分極易汽化而枯燥。w 2枯燥溫度較低。雖然采用較高溫度的熱空氣，但由于霧滴中含有大量水分，其外表溫度不會

25、超過加熱空氣的濕球溫度，一般為5O60，加之物料在枯燥器內(nèi)停留時間短，因此物料最終溫度不會太高，非常適合于熱敏性物料的枯燥。w 3制品具有良好的分散性和溶解性，成品純度高。但噴霧枯燥的容積枯燥強度小，放枯燥室體積大，熱量消耗多，一般蒸發(fā)1kg水分約需6000kJ熱量，相當于消耗2.53.5kg的蒸汽。26流化床枯燥原理流化床枯燥也稱沸騰枯燥是利用流態(tài)化技術(shù)，即利用熱空氣流使置于篩板上的顆粒狀濕物料呈沸騰狀態(tài)的枯燥過程。流化床枯燥中，熱空氣的流速與顆粒的自由沉降速度相等，當壓力降近似等于流動層單位面積的質(zhì)量時，床層便由固定態(tài)變化流化態(tài)，床層開始膨脹，顆粒懸浮于氣流中，并在氣流中呈沸騰狀翻動，但仍

26、保持一個明確的床界面，顆粒不會被氣流帶走?？菰镞^程處在穩(wěn)定的流態(tài)化階段。27流化床枯燥的特點1傳熱傳質(zhì)速率大。由于顆粒在氣流中自由翻動，顆粒周圍的滯流層幾乎消除，氣一固間的傳熱效果優(yōu)于其他枯燥過程。體積傳熱系數(shù)一般都在4200OkJm3·h·以上，是所有枯燥器中體積枯燥強度最大的一種。2枯燥溫度均勻，易于控制。由于物料在枯燥器中的停留時間可以控制，可使物料的最終含水量降到很低水平，且不易發(fā)生過熱現(xiàn)象。3連續(xù)化、自動化操作。枯燥與冷卻可連續(xù)進行，枯燥與分級可同時完成，有利于連續(xù)化、自動化操作，且設備結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)能力高，動力消耗小。28. 流化床枯燥操作過程中可能出現(xiàn)的幾種不

27、正?，F(xiàn)象及原因：(1)溝流和死床 氣速雖然已超過臨界流速umf，但床層仍不流化，某些局部被氣流吹成一條“溝道，氣體由此穿過床層，這種現(xiàn)象稱為“溝流，未流化局部稱為“死床。也有可能出現(xiàn)局部溝流和局部死床，見圖 (a)(b)。產(chǎn)生溝流時，床層壓力降低于p，其差值正好說明溝流的嚴重程度。氣固接觸不良，使傳熱傳質(zhì)過程不能很好進行，降低產(chǎn)品質(zhì)量和設備的生產(chǎn)效能；而死床局部容易產(chǎn)生產(chǎn)品的“燒結(jié)現(xiàn)象。研究說明，顆粒性質(zhì)、床層高度、設備結(jié)構(gòu)、氣體流速等因素，都會導致溝流的產(chǎn)生，例如，床層很??；顆粒很細、太濕、易粘合成團塊、物料顆粒帶靜電，易產(chǎn)生“抱團；氣速過低或氣流分布不均勻；分布板結(jié)構(gòu)不合理，如開孔率大小不

28、適宜，床內(nèi)構(gòu)件阻礙氣體流動等。消除溝流與死床的方法有：加大氣速；假設物料太濕，可進行預先枯燥；分布板開孔率大小不適宜時，可應用小型試驗進行檢驗確定。 (2)騰涌 流化床內(nèi)的氣泡集合長大，當其直徑接近床層直徑時，把以上的顆粒物料像活塞一樣向上托起，到達一定高度以后崩裂，顆粒被拋出很高，然后紛紛落下。這種現(xiàn)象稱為“騰涌，又稱活塞流等，見圖 (c)所示。產(chǎn)生騰涌時，床層壓降劇烈波動。此時床層極不均勻，傳質(zhì)傳熱很難進行，固體顆粒嚴重磨損和帶出，設備零件被沖擊而損壞。顆粒性質(zhì)、床層高度和氣速等，都會引發(fā)騰涌產(chǎn)生，例如，床高H0與床徑D之比值H0/D較大時，大顆粒比小顆粒更易產(chǎn)生騰涌；H0/D較大而氣速又

29、較高，也易產(chǎn)生此現(xiàn)象，一般當H0/D<1、設備比擬大(D>1m)以及床層內(nèi)加設內(nèi)部構(gòu)件等，均可防止騰涌。(3)層析現(xiàn)象 在氣固系統(tǒng)中，往往因為固體顆粒大小相差較大或密度不同，在操作過程中會產(chǎn)生層析現(xiàn)象。如臥式沸騰枯燥箱的操作過程中，細顆?；蚍勰畹奈锪媳粴怏w帶出，一般中等顆粒的物料能逐漸向卸料口接近而卸出，而大顆粒的物料由于層析現(xiàn)象沉降于床層底部，造成無法流化或結(jié)疤現(xiàn)象。在生產(chǎn)中經(jīng)常有此現(xiàn)象，最后用人工取出。裝有往復推料器時能全部自動出料，防止了此現(xiàn)象的發(fā)生29. 流化床枯燥中的返料在流化床枯燥中料液一邊霧化，一邊參加晶核，在操作上稱為返料，開始操作時必須預先在枯燥器內(nèi)參加一定量的

30、晶核稱底料才能噴入料液，以防止噴入的料液黏壁。參加晶核顆粒大小與產(chǎn)品粒度有關(guān)，晶核大者，產(chǎn)品顆粒大，返料量小時，那么產(chǎn)品顆粒大，因此，可用調(diào)節(jié)返料量來控制床層的粒度分布。二. 計算題1 一臺連續(xù)滅菌設備，培養(yǎng)基流量 Q = 18 M3h，發(fā)酵罐裝料容積 72 M3 ，培養(yǎng)基的原始污染程度為 105 個ml，發(fā)酵工藝要求因培養(yǎng)基滅菌原因引起的倒罐率為0.1%，即 Ns= 10-3個批，滅菌溫度 T = 398 K，查圖得此時的反響速度常數(shù)為 k=11 分-1，維持段采用無縫鋼管公稱直徑 Dg = 150 mm 。試求培養(yǎng)基連續(xù)滅菌過程中維持時間以及維持管的長度 L 約需多少。2某丙酮丁醇廠需新建 100 M丙酮丁醇發(fā)酵罐,已計算出主發(fā)酵期生物合成熱 Q1 =4×10kj/h