生物工程設(shè)備總結(jié)

生物工程設(shè)備總結(jié)生物工程設(shè)備總結(jié)生物工程設(shè)備總結(jié)V:1.0精細(xì)整理，僅供參考生物工程設(shè)備總結(jié)日期：20xx年X月生物工程設(shè)備重點(diǎn)總結(jié)生物反應(yīng)器（Bioreactor）——為適應(yīng)生物反應(yīng)的特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的反應(yīng)裝置生物反應(yīng)器與化學(xué)反應(yīng)器在使用中的主要不同點(diǎn)是：書(shū)本上答案：（1）生物（酶除外）反應(yīng)都以“自催化”方式進(jìn)行，即在目的產(chǎn)物生成的過(guò)程中生物自身生長(zhǎng)繁育。（2）生物反應(yīng)速率較慢，生物反應(yīng)器的體積反應(yīng)速率不高，與其他相當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模的加工過(guò)程相比，所需反應(yīng)器體積大。PPT上答案：①生物反應(yīng)中存在活細(xì)胞，在反應(yīng)中可將他們視為催化劑②由于細(xì)胞是生長(zhǎng)著的，它對(duì)營(yíng)養(yǎng)有一定的要求，使參與反應(yīng)的成分很多③生物反應(yīng)的途徑通常不是單一的，反應(yīng)過(guò)程往往也伴隨著生成代謝產(chǎn)物的反應(yīng)，它受許多環(huán)境因素的影響生物反應(yīng)器的作用：為生物體代謝提供一個(gè)優(yōu)化的物理及化學(xué)環(huán)境，是生物體能更好地生長(zhǎng)，得到更多所需的生物量或代謝產(chǎn)物。生物反應(yīng)器的目的可歸納為：①生產(chǎn)細(xì)胞②收集細(xì)胞的代謝產(chǎn)物③直接用酶催化得到所要的產(chǎn)物5、生物反應(yīng)器的種類(lèi)①厭氣生物的反應(yīng)器②通氣生物的反應(yīng)器③光照生物的反應(yīng)器④膜生物反應(yīng)器生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)的主要目的：（1）最大限度地降低成本（2）用最少的投資最大限度地增加單位體積產(chǎn)率生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)原理是基于：（1）強(qiáng)化傳質(zhì)、傳熱等操作（2）將生物體活性控制在最佳狀態(tài)（3）降低總的操作費(fèi)用（4）穩(wěn)定生物反應(yīng)器內(nèi)部狀態(tài)（原文是生物反應(yīng)器內(nèi)部狀態(tài)也是不可忽視的影響因素）8、厭氧生物反應(yīng)器中加入惰性氣體的原因：（1）保持罐內(nèi)的正壓（2）防止染菌（3）以及提高厭氧控制水平9、一個(gè)優(yōu)良的培養(yǎng)裝置應(yīng)具有：PPT（1）嚴(yán)密的結(jié)構(gòu)（2）良好的液體混合性能（3）高的傳質(zhì)和傳熱速率（4）靈敏的檢測(cè)和控制儀表書(shū)本（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，耐蝕性好，以利于滅菌徹底和減小金屬離子對(duì)生物反應(yīng)的影響（2）有良好的氣—液—固接觸和混合性能以及高效的熱量、質(zhì)量、動(dòng)量傳遞性能（3）在保持生物反應(yīng)要求的前提下，降低能耗（4）有良好的熱量交換性能，以維持生物反應(yīng)最適溫度（5）有可行的管道比例和儀表控制，適用于滅菌操作和自動(dòng)化控制10、剪切力——是單位面積流體上的切向力，剪切力的單位為N/m2或Pa。11、剪切作用的影響（1）剪切力對(duì)微生物的影響①細(xì)菌通常認(rèn)為剪切力對(duì)細(xì)菌的影響較小，因?yàn)樗拇笮”劝l(fā)酵罐中常見(jiàn)的漩渦要小，而且有堅(jiān)硬的細(xì)胞壁。②酵母酵母比細(xì)菌大，但仍比常見(jiàn)的湍流漩渦小。酵母的細(xì)胞壁也較厚，具有一定抵抗剪切力的能力，但其細(xì)胞壁上的芽痕和蒂痕對(duì)剪切力的抗性較弱。③絲狀微生物（包括霉菌和放線菌）a、自由絲狀顆粒自由絲狀顆粒導(dǎo)致傳質(zhì)困難。為增強(qiáng)混合和傳質(zhì)，需要強(qiáng)烈的攪拌，但高速的攪拌產(chǎn)生的剪切力會(huì)打斷菌絲，造成機(jī)械損傷。b、球狀顆粒如果是球狀顆粒，則發(fā)酵液中黏度較低，混合和傳質(zhì)比較容易，但菌球中心的菌可能因?yàn)楣┭趵щy而缺氧死亡。攪拌會(huì)對(duì)菌球產(chǎn)生兩種物理效果：一種是攪拌消去菌球外圍的菌膜，減小粒徑，另一種是使菌球破碎。這些效果主要是由于湍流漩渦剪切造成的。c、自由菌絲體由于剪切力會(huì)使菌絲斷裂，所以需要控制攪拌強(qiáng)度。攪拌強(qiáng)度會(huì)對(duì)菌絲形態(tài)、生長(zhǎng)和產(chǎn)物生成造成影響，還可能導(dǎo)致胞內(nèi)物質(zhì)的釋放。（2）剪切力對(duì)動(dòng)物細(xì)胞的影響動(dòng)物細(xì)胞無(wú)細(xì)胞壁且尺寸較大，故對(duì)剪切力非常敏感。動(dòng)物細(xì)胞可分為兩類(lèi)：①貼壁依賴(lài)性剪切力對(duì)其的破壞機(jī)制是：由點(diǎn)到面的湍流漩渦作用及載體與載體間、載體與漿及反應(yīng)器壁的碰撞造成的②非貼壁依賴(lài)性的剪切力對(duì)其的破壞機(jī)制是：主要是因?yàn)闅馀莸钠扑樵斐傻模?）剪切力對(duì)植物細(xì)胞的影響植物細(xì)胞因有細(xì)胞壁，所以其對(duì)剪切力的抗性比動(dòng)物細(xì)胞大，但因其細(xì)胞個(gè)體相對(duì)較大，細(xì)胞壁較脆，柔韌性差，所以與微生物相比它對(duì)剪切力仍然很敏感，在高剪切力的作用下會(huì)受到損傷甚至死亡或解體。植物細(xì)胞在培養(yǎng)的過(guò)程中一般會(huì)結(jié)團(tuán)，結(jié)團(tuán)會(huì)影響產(chǎn)物的釋放，細(xì)胞結(jié)團(tuán)的大小受到剪切力的影響。剪切力的大小對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)也有影響，在同樣的剪切力下，細(xì)胞在高濃度狀態(tài)下具有較高的成活率，在細(xì)胞濃度較低時(shí)，如在反應(yīng)器操作的起始階段，剪切力應(yīng)控制在低水平，以有利于培養(yǎng)。剪切對(duì)次級(jí)代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)也有影響，同時(shí)在高剪切應(yīng)力下，細(xì)胞延遲期縮短，指數(shù)生長(zhǎng)時(shí)間段也縮短。（4）剪切對(duì)酶反應(yīng)的影響酶是一種活性蛋白，剪切力會(huì)在一定程度上破壞酶蛋白分子精巧的三維結(jié)構(gòu)，影響酶的活性。一般認(rèn)為酶活性隨剪切強(qiáng)度的增加和時(shí)間的延長(zhǎng)而減小。在同樣的攪拌時(shí)間下，酶活力的損失與葉輪尖速度呈線性關(guān)系。不同類(lèi)型的葉輪對(duì)酶活性的影響有差異。12、發(fā)酵過(guò)程中，始終保持氧從氣相到液相的傳遞（連續(xù)）原因：（1）發(fā)酵過(guò)程為好氧（2）氧在水溶液中的溶解度很低13、氧從氣相到微生物細(xì)胞內(nèi)部的傳遞可分為七個(gè)步驟：（1）從氣泡中的氣相擴(kuò)散通過(guò)氣膜到氣液界面（2）通過(guò)氣液界面（3）從氣液界面擴(kuò)散通過(guò)氣泡的液膜到液相主流（4）液相溶解氧的傳遞（5）從液相主流擴(kuò)散通過(guò)包圍細(xì)胞的液膜到達(dá)細(xì)胞表面（6）氧通過(guò)細(xì)胞壁（7）微生物細(xì)胞內(nèi)氧的傳遞14、氧傳遞的三種模型：（1）雙膜理論①氣液兩相存在一個(gè)界面，界面兩側(cè)分別為呈層流狀態(tài)的氣膜和液膜②在氣膜界面上兩相濃度相互平衡，界面上不存在傳遞阻力③氣液兩相的主流中不存在氧的濃度差④氧在兩膜間的傳遞在定態(tài)下進(jìn)行，氧在氣膜和液膜間的傳遞速率是相等的（2）滲透擴(kuò)散理論對(duì)雙膜理論進(jìn)行了修正，認(rèn)為層流或靜止液體中氣體的吸收是非定態(tài)過(guò)程。（3）表面更新理論對(duì)滲透擴(kuò)散理論進(jìn)行修正，認(rèn)為液相各微元中氣液接觸時(shí)間也是不等的，而液面上的各微元被其他微元置換的概率是相等的。15、體積質(zhì)量傳質(zhì)系數(shù)kLa定義：在單位濃度差下，單位時(shí)間、單位界面面積所吸收的氣體。kL：質(zhì)量傳遞系數(shù)a：氣液比表面積它取決于系統(tǒng)的物理特性和流體力學(xué)，kLa越大，好氧生物反應(yīng)器的傳質(zhì)性能越好。影響kLa的因素：①操作條件：通氣量大，攪拌功率大，kLa大并非通氣量越大kLa就一定越大，通氣量的影響有一定的限度，如果超過(guò)這一限度，攪拌器就不能有效地將空氣泡分散到液體中，而在大量氣泡中空轉(zhuǎn)，發(fā)生“過(guò)載”現(xiàn)象。攪拌功率也不是越大越好，因?yàn)檫^(guò)于激烈的攪拌產(chǎn)生很大的剪切作用，可能對(duì)所培養(yǎng)的細(xì)胞造成傷害。攪拌器對(duì)物質(zhì)傳遞的作用：a、將通入培養(yǎng)液的空氣分散成細(xì)小的氣泡，防止小氣泡的聚集，從而增大氣液相的接觸面積b、攪拌作用是培養(yǎng)液產(chǎn)生渦流，延長(zhǎng)氣泡在液體中的停留時(shí)間c、攪拌造成液體的團(tuán)湍動(dòng)，減小氣泡外滯流液膜的厚度，從而減小傳遞過(guò)程的阻力d、攪拌作用使培養(yǎng)液中的成分均勻分布，使細(xì)胞均勻的懸浮在液體培養(yǎng)液中，有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收和代謝物的分散②液體性質(zhì)的影響液體的性質(zhì)，如密度、粘度、表面張力、擴(kuò)散系數(shù)等的變化，都會(huì)讀kLa帶來(lái)影響。液體的粘度增大時(shí)，由于滯留液膜厚度增加，傳質(zhì)阻力增加，kLa減小。③表面活性劑培養(yǎng)液中，消沫用的油脂等是具有親水端和疏水端的表面活性物質(zhì)，它們分布在氣液界面，增大傳遞阻力，使kLa下降。④離子強(qiáng)度⑤細(xì)胞16、kLa的測(cè)量（3種，但是PPT上亞硫酸鹽一種）（1）亞硫酸鹽法——冷態(tài)測(cè)定法原理：利用亞硫酸鈉在銅離子或鈷離子的催化下與氧發(fā)生快速反應(yīng)進(jìn)行測(cè)定。（2）動(dòng)態(tài)法——熱態(tài)測(cè)定原理：氧的物料衡算（3）定態(tài)法原理：同上17、混合機(jī)理（1）總體流動(dòng)：將兩種不同的液體置于攪拌釜中，啟動(dòng)攪拌器，斧中形成一個(gè)循環(huán)流動(dòng)。（2）大尺度混合機(jī)理：在總體流動(dòng)的作用下，其中一種流體被分散成一定尺寸的液團(tuán)并由總體流動(dòng)帶至容器各處，造成大尺度上的均勻混合。（3）小尺度混合機(jī)理①互溶液體的混合機(jī)理總體流動(dòng)中高速旋轉(zhuǎn)的漩渦與液體微團(tuán)之間會(huì)產(chǎn)生很大的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和剪切力，液團(tuán)在這種剪切力的作用下被破碎得更小。②不互溶液體的混合機(jī)理兩種不互溶液體攪拌時(shí)，其中必有一種液體被破碎成液滴，為分散相，另一種液體成為連續(xù)相。當(dāng)總體流動(dòng)處于高度湍流狀態(tài)時(shí)，存在著方向迅速變換的湍流脈動(dòng)，液滴不能跟隨這種脈動(dòng)而產(chǎn)生相對(duì)速度很大的繞流運(yùn)動(dòng)。產(chǎn)生的不均勻壓強(qiáng)分布和表面剪應(yīng)力將液滴壓扁并扯碎。18、（1）宏觀流體：即流體中分子聚集成團(tuán)塊流體，這些流體粒子之間不發(fā)生任何物質(zhì)交換，各個(gè)粒子都是孤立的、各不相干的，他們之間不產(chǎn)生混合。特征：完全離析微觀流體即流體中的分子不與鄰近的分子附著而獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，此時(shí)物料粒子之間所發(fā)生的混合是在分子尺度上進(jìn)行的。特征：部分離析19、機(jī)械攪拌發(fā)酵罐是發(fā)酵工廠常用類(lèi)型之一原因：歷史悠久，資料齊全，在比例放大方面積累了豐富的成功的經(jīng)驗(yàn)，成功率高20、原理：利用攪拌器的作用，使空氣和醪液充分混合，以提供微生物繁殖、發(fā)酵所需的氧氣。21、通氣攪拌罐的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：（1）pH和溫度容易控制（2）尺寸放大的方法大致已確定（3）適用于連續(xù)攪拌反應(yīng)器系統(tǒng)CSTR等。缺點(diǎn)：（1）攪拌功率消耗大（2）因罐內(nèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易清洗干凈，易被雜菌污染。此外，雖裝有無(wú)菌密封裝置，但在軸承處還會(huì)發(fā)生雜菌污染。（3）培養(yǎng)絲狀菌時(shí)，常因攪拌槳葉的剪切力致使菌絲易被切斷，細(xì)胞易受損傷。22、發(fā)酵罐的基本條件： （1）發(fā)酵罐應(yīng)具有適宜的徑高比H/D為1.7~4罐身越長(zhǎng)，氧利用率較高（2）發(fā)酵罐能承受一定的壓力（3）能使氣液充分混合，保證必須的溶解氧（4）應(yīng)具備足夠的冷卻面積（5）應(yīng)盡量減少死傷（6）攪拌器的軸封要嚴(yán)密，盡量減少泄漏23、攪拌器和擋板攪拌器作用：混合和傳質(zhì)擋板作用：防止液面中央形成漩渦流動(dòng)24、發(fā)酵罐為什么要采用渦輪式攪拌器?發(fā)酵罐中氣體的分散是屬小尺度的混合,在高速旋轉(zhuǎn)的旋渦與氣泡之間會(huì)產(chǎn)生很大的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和剪切力，氣泡正是在這種剪切力的作用下而被破碎得更加細(xì)小。但旋槳式攪拌器產(chǎn)生的總體流動(dòng)只能將氣泡破碎成較大的氣泡但不能將氣泡破碎到很小尺寸。在渦輪式攪拌器中，液體作切向和徑向運(yùn)動(dòng)，出口液體的徑向分速度使液體流向壁面，然后分上下兩路回流入攪拌器。它的出口的絕對(duì)速度很大，槳葉外緣附近造成激烈的旋渦運(yùn)動(dòng)和很大的剪切力，可將通入氣泡分散得更細(xì)，更利于提高溶氧傳質(zhì)系數(shù)。所以，在通氣發(fā)酵罐中都采用渦輪式攪拌器。26、在發(fā)酵罐中為什么要選用帶圓盤(pán)的渦輪式攪拌器帶圓盤(pán)和未帶圓盤(pán)的渦輪攪拌器在攪拌特性上差異甚微。但在通氣發(fā)酵中，無(wú)菌空氣往往采用單口朝下通至攪拌器下方，大的氣泡因受到圓盤(pán)阻擋，避免了從軸部的葉片空隙逃逸，保證了氣泡更好的分散而被利用。26、如何選擇渦輪攪拌器的葉型在相同轉(zhuǎn)速和槳葉直徑等情況下比較，箭葉圓盤(pán)式渦輪攪拌器所產(chǎn)生的剪切應(yīng)力小于彎葉、平葉，但混合效果大于后兩種型式，輸出功率也低于后兩種；平葉渦輪攪拌器所產(chǎn)生的剪切應(yīng)力大于箭葉和彎葉，但混合效果卻小于箭葉和彎葉，輸出功率為最大；彎葉渦輪攪拌器所產(chǎn)生剪切應(yīng)力、混合效果及輸出功率介乎兩者之間。27、為什么采用下伸攪拌軸比上懸軸為好？下伸攪拌軸：重心低、噪音小、罐頂負(fù)荷小，軸的長(zhǎng)度縮短，罐穩(wěn)定性好。但對(duì)軸封要求更嚴(yán)格，一般采用雙端面軸封，同時(shí)料液中的固含物易掉入軸封引起磨損滲漏。27、擋板（1）作用：防止液面中央產(chǎn)生漩渦，促使液體激烈翻動(dòng)，提高溶解氧。改變液流的方向，由徑向流改為軸向流，促使液體激烈翻動(dòng)，增加溶解氧。（2）全擋板條件——在一定轉(zhuǎn)速下，再在攪拌罐內(nèi)增加擋板或其他附件，攪拌功率仍保持不變而漩渦基本消失。能達(dá)到消除液面漩渦的最低條件即全擋板條件。（3）擋板為什么不能緊貼焊在壁面？擋板不能緊貼焊在壁面，否則會(huì)造成發(fā)酵培養(yǎng)基的殘?jiān)逊e于擋板背側(cè)形成死角，應(yīng)留有空隙。28、軸封作用：使罐頂或罐底與軸之間的縫隙加以密封，防止泄漏和污染雜菌。填料函式軸封缺點(diǎn)：①死角多，很難徹底滅菌，容易泄漏及染菌②軸的磨損情況較嚴(yán)重③填料壓緊的摩擦功率消耗大④壽命短，經(jīng)常維修，耗工時(shí)多端面式軸封優(yōu)點(diǎn)：①清潔②密封可靠，在一個(gè)較長(zhǎng)使用期中，不會(huì)泄漏或很少泄漏③無(wú)死角④壽命長(zhǎng)⑤磨擦功率耗損小，一般為填料軸封的10-50％⑥軸或軸套不會(huì)磨損⑦對(duì)軸的精度和光潔度沒(méi)有填料函軸封嚴(yán)格，對(duì)軸的震動(dòng)敏感性小（3）對(duì)動(dòng)靜環(huán)材料的要求：具耐磨性，磨擦系數(shù)小，導(dǎo)熱性能好，結(jié)構(gòu)緊密，孔隙率小，且動(dòng)環(huán)硬度比靜環(huán)大。動(dòng)環(huán)用硬質(zhì)合金制成，一般為高硅鑄鐵、不銹鋼、青銅、金屬碳化鎢。靜環(huán)用軟質(zhì)耐磨性材料制成，不透性石墨，聚四氟乙烯。29、空氣分布器的安裝要注意些什么？單孔管分布器：管口對(duì)正罐底，管口與罐底距離約為40--50mm。罐底要設(shè)有加強(qiáng)板，以防壓縮空氣長(zhǎng)期吹射下穿孔。（但要注意加強(qiáng)板底下藏料）多孔環(huán)形分布器：直徑一般為攪拌槳葉直徑的0.8倍，分布器中心應(yīng)正對(duì)攪拌軸中心，并應(yīng)水平設(shè)置?？諝鈬娍讘?yīng)在攪拌葉輪葉片內(nèi)邊之下，同時(shí)噴氣孔應(yīng)向下以盡可能減少培養(yǎng)液在環(huán)形分布管上滯留。環(huán)形管式噴孔直徑一般取2－5mm，噴孔總面積等于空氣分布管截面積。對(duì)機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐，分布管內(nèi)空氣流速為20m/s。30、消泡器的作用是將泡沫打破。最常用的形式有鋸齒式、梳狀式及孔板式。31、聯(lián)軸器大型發(fā)酵罐攪拌軸較長(zhǎng)，為了加工和安裝的方便，常分為二至三段，用聯(lián)軸器使上下攪拌軸成牢固的剛性聯(lián)接。常用的聯(lián)軸器有鼓形及夾殼形兩種。影響溶氧的因素（PPT上的沒(méi)法寫(xiě)，這個(gè)我不知道怎么弄）持氣率（GasHoldup）是氣液傳質(zhì)的重要參數(shù)。通氣速率33、“溢流”（氣泛）（1）定義：當(dāng)通氣速率較高時(shí)，而攪拌葉輪直徑較小且轉(zhuǎn)速較低時(shí)，會(huì)出現(xiàn)攪拌器對(duì)流體流動(dòng)和氣體分散均基本無(wú)影響的情況。（2）產(chǎn)生的原因：空氣氣泡包圍了攪拌槳葉，大量的大氣泡不能被攪拌葉粉碎并與發(fā)酵液混合，大氣泡迅速走短路，逸出發(fā)酵液。在發(fā)酵上采用低攪拌功率消耗、高通氣量還是高攪拌功率消耗、低通氣量更為合理？高攪拌功率消耗、低通氣量法是加強(qiáng)攪拌過(guò)程中的剪切應(yīng)力和翻動(dòng)量，來(lái)提高氧的傳遞和料液混合。同時(shí)避免了高通氣量引起攪拌功率下降、泡沫大，裝料系數(shù)小，培養(yǎng)基蒸發(fā)量大等缺點(diǎn)。另外，每得到1m3空氣/min的電力消耗為5KW，所以采用高攪拌功率消耗、低通氣量法總功率并沒(méi)增加，反而略有下降。因而更合理。發(fā)酵罐采用夾套傳熱時(shí)，應(yīng)如何接管？冷卻水：下進(jìn)上出蒸汽：上進(jìn)下出（接反，則造成冷凝水積留在夾套中，降低熱源溫度，而且蒸汽沖入冷凝水形成很大沖擊噪聲）立式蛇管在使用上有什么優(yōu)點(diǎn)？大于5m3發(fā)酵罐一般采用蛇管傳熱，它的形式有盤(pán)式和立式兩種。盤(pán)式蛇管的安裝和更換不便，要割開(kāi)傳熱管才能從人孔中進(jìn)出，如整體安裝和更換，就要割開(kāi)發(fā)酵罐發(fā)酵罐。而立式蛇管可以用灌頂?shù)娜丝卓趯⑵涞踹M(jìn)和吊出，便于維修和更換。并在發(fā)酵罐內(nèi)能起一定的擋板作用（但立式蛇管的管間空隙較大，難以完全消除液體的圓周運(yùn)動(dòng)和液面下凹現(xiàn)象）為什么發(fā)酵罐中各組立式蛇管要采用罐外圍管并聯(lián)連接？由于發(fā)酵罐的立式蛇管根據(jù)罐的體積大小，傳熱面積量，一般分設(shè)4-8組，為了便于操作，減少接管和閥門(mén)，采用各組立式蛇管的進(jìn)口與出口分別并聯(lián)接于罐外圍管。進(jìn)口管接于下圍管，出口接于上圍管。立式蛇管在發(fā)酵罐內(nèi)如何安裝？在安裝立式蛇管時(shí)，它的底部與發(fā)酵罐的下封頭線平，頂部必須浸沒(méi)于發(fā)酵液中，每組蛇管一般由4-5圈冷卻管組成，蛇管離罐璧約10mm，用夾板把各圈管子夾緊，固定放在罐璧的托架上。為防止蛇管的腐蝕穿孔造成染菌（需經(jīng)常檢漏），并延長(zhǎng)蛇管使用壽命，立式蛇管可采用不銹鋼管，管徑通常為Dg25—80。氣升式發(fā)酵罐1.氣升式發(fā)酵罐：利用空氣的噴射功能和流體重度差造成反應(yīng)液循環(huán)流動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)液體的攪拌、混合和傳遞氧。2.氣升式發(fā)酵罐工作原理：把無(wú)菌空氣通過(guò)噴嘴式噴孔射進(jìn)發(fā)酵罐中，通過(guò)氣液混和物的湍流作用而使空氣泡分割細(xì)碎，同時(shí)由于形成的氣液混和物密度降低故向上運(yùn)動(dòng)，而氣含率小的發(fā)酵液則下沉，形成循環(huán)流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)混合與溶氧傳質(zhì)。3.氣升式發(fā)酵罐按其所采取的液體循環(huán)方式的不同，可劃分為：內(nèi)循環(huán)、外循環(huán)：內(nèi)循環(huán)氣升式發(fā)酵罐外循環(huán)氣升式發(fā)酵罐升管與降管均設(shè)置在同一發(fā)酵罐內(nèi)部上升管與下降管分立布置4.內(nèi)循環(huán)式生物反應(yīng)器內(nèi)部有四個(gè)組成部分：升液區(qū)在反應(yīng)器中央，導(dǎo)流管內(nèi)部降液區(qū)導(dǎo)流管與反應(yīng)器壁之間的環(huán)隙底部升液區(qū)與降液區(qū)下部相連區(qū)頂部升液區(qū)與降液區(qū)上部相連區(qū)5.氣升環(huán)式反應(yīng)器特點(diǎn)：反應(yīng)溶液分布均勻；EQ\o\ac(○,)較高的溶氧速率和溶氧效率；EQ\o\ac(○,)剪切力小；EQ\o\ac(○,)傳熱良好，還可在外循環(huán)管路上加換熱器；EQ\o\ac(○,)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工制造；EQ\o\ac(○,)操作和維修方便。6.反應(yīng)器高徑比H/D5—9，放大設(shè)計(jì)以溶氧為主。平均體積氣含率：7.氣含率：氣含率太低，氧傳遞不夠，反之，太高則反應(yīng)器的利用率太低。平均體積氣含率：8.9.體積氧傳遞速率系數(shù)：KLa10.通常液體在循環(huán)管內(nèi)的流速可取1.2-1.4m/s;流速太大：溶氧劇烈，但操作成本增大；流速過(guò)?。喝苎跷⒃獰o(wú)法保證。11.空氣自通氣管(2)進(jìn)入發(fā)酵罐(1)底部后，經(jīng)導(dǎo)向筒導(dǎo)向，推動(dòng)發(fā)酵液沿上升管上升，由于發(fā)酵罐上部升管的空間不足以為完全氣液分離提供條件(停留時(shí)間短)，因此高流速的循環(huán)發(fā)酵液憑借自身的重度沿降管下降，當(dāng)?shù)竭_(dá)拉力筒(3)底部時(shí)，又受到來(lái)自罐底部壓縮空氣的推動(dòng)，重新沿升管上升，開(kāi)始下一個(gè)氣液混合循環(huán)過(guò)程。在循環(huán)過(guò)程中，氣液達(dá)到必要的混合、攪拌并取得充分溶氧。夾套冷卻器的作用是在不同發(fā)酵階段對(duì)發(fā)酵液的溫度實(shí)施合乎工藝要求的調(diào)節(jié)與控制，多孔板使布?xì)饩鶆蛞恢?。一般?lái)說(shuō)相同條件下，通氣功率越大，供氧速率越大，供氧功率因數(shù)越小。自吸式發(fā)酵罐1.自吸式發(fā)酵罐：不需空壓機(jī)提供加壓空氣，而靠特設(shè)的機(jī)械攪拌吸氣裝置或液體噴射吸氣裝置吸入無(wú)菌空氣并同時(shí)實(shí)現(xiàn)攪拌與溶氧傳質(zhì)的發(fā)酵罐。2.自吸式發(fā)酵罐的特點(diǎn)：EQ\o\ac(○,)不必配備空氣壓縮機(jī)及其附屬設(shè)備，節(jié)約設(shè)備投資，減少?gòu)S房面積。EQ\o\ac(○,)溶氧速率高，溶氧效率高，能耗較低。EQ\o\ac(○,)用于酵母和醋酸發(fā)酵具生產(chǎn)效率高，經(jīng)濟(jì)效益高。EQ\o\ac(○,)但由于負(fù)壓吸入空氣，發(fā)酵系統(tǒng)不能保持正壓，用吸氣與鼓風(fēng)相結(jié)合，以維持無(wú)菌空氣的正壓。嫌氣發(fā)酵設(shè)備酒精發(fā)酵設(shè)備：用于酵母將糖轉(zhuǎn)化為酒精，將其放出熱量排出，便于清洗。清洗用CIP(Cleaninplace)內(nèi)部清潔系統(tǒng)采用電磁閥進(jìn)行自控可減少操作失誤，增加安全性。在酒精發(fā)酸過(guò)程中，為了回收二氧化碳?xì)怏w及其所帶出的部分酒精，發(fā)酵罐宜采用密閉式。酒精發(fā)酵設(shè)備：換熱裝置；中小型發(fā)酵罐多采用罐頂噴水淋于罐外壁面進(jìn)行膜狀冷卻大型發(fā)酵罐罐內(nèi)裝有冷卻蛇管，和罐外壁噴灑聯(lián)合冷卻裝置酒精發(fā)酵設(shè)備洗滌裝置：水力噴射洗滌裝置。發(fā)酵罐罐數(shù)確定：n：24h內(nèi)進(jìn)行加料的發(fā)酵罐數(shù)目t：一次發(fā)酵所需時(shí)間h啤酒前、后酵設(shè)備及計(jì)算:注意CO2濃度過(guò)高；通風(fēng)口應(yīng)設(shè)在墻角。新型啤酒發(fā)酵設(shè)備：圓筒體錐底發(fā)酵罐（錐形罐（C.C.T)）冷卻套分為2—4段：一般分為三段，冷媒用乙二醇或酒精、氨（蒸發(fā)溫度-3~-4℃）：上段距發(fā)酵液面15cm向下排列中段在筒體的下部距支撐裙座15cm面上下段接近排酵母口，向上排列隔熱層和防護(hù)層，絕熱層材料應(yīng)具有：導(dǎo)熱系數(shù)低，體積質(zhì)量低，吸水少，不易燃等特性。錐底角60°—130°?？紤]到發(fā)酵中酵母自然沉降最有利取排出角為73~75?(一定體積沉降酵母在錐底中占有最小比表面積時(shí)摩擦力最小)貯酒罐因沉淀物很少因沉淀物很少，主要考慮材料利用率常取錐角為120~150?加速發(fā)酵：EQ\o\ac(○,)罐底CO2上升；PEQ\o\ac(○,)底部糖降快，酒精多，ρ低；ρEQ\o\ac(○,)下部溫差高于上部（差1-2℃）。T支撐方式：（1）梁支座；（2）裙邊支座；（3）支承式支座。ClP清潔系統(tǒng)：EQ\o\ac(○,)預(yù)清潔30s，10次EQ\o\ac(○,)堿預(yù)洗；EQ\o\ac(○,)中間清潔；EQ\o\ac(○,)從汽動(dòng)器的空氣流入罐頂；EQ\o\ac(○,)堿噴沖；EQ\o\ac(○,)清水沖洗；EQ\o\ac(○,)用酸性水沖洗循環(huán)。關(guān)鍵設(shè)備是噴嘴。連續(xù)發(fā)酵罐數(shù)越多，發(fā)酵時(shí)間越短，可提高生產(chǎn)能力；但太多，則沒(méi)有了連續(xù)發(fā)酵的優(yōu)點(diǎn)。6部分：原料與處理、種子培養(yǎng)、空氣除菌、發(fā)酵、提煉、成品檢驗(yàn)固體物料的篩選、分級(jí)固體雜物分三類(lèi)：纖維性較長(zhǎng)的物質(zhì)、顆粒狀物質(zhì)、鐵磁性物質(zhì)。大麥粗選機(jī)（振動(dòng)篩）：泥塊、草桿、泥沙、雜草種子一般結(jié)構(gòu)：進(jìn)料機(jī)構(gòu)、篩體、振動(dòng)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、減振或限振機(jī)構(gòu)、篩體平衡機(jī)構(gòu)、篩體支承或懸吊裝置（支架）、風(fēng)選裝置或吸風(fēng)系統(tǒng)（吸風(fēng)除塵裝置）等。初篩主要靠篩選和風(fēng)選。主要工作部件篩體由：篩框、篩子、篩面清理裝置、吊桿、限振機(jī)構(gòu)等組成。振動(dòng)篩三層篩面（篩孔由大到小）：一、接料/初清篩面；二、大雜/分級(jí)篩面；三、精選篩面。振動(dòng)篩是一種平面曬：一種由金屬絲（或其他絲線）編織；另一種是沖孔的金屬板。開(kāi)孔率大，篩選效率高，篩子強(qiáng)度小。Ps：圓筒分級(jí)篩大麥精選后分級(jí)磁力除鐵器：鐵磁性物質(zhì)核心構(gòu)件是磁體，分永久性磁體（磁鋼：如鍶鈣鐵氧體）和暫時(shí)性磁體（電磁鐵）。磁選設(shè)備：永磁溜管、永磁滾筒。精選機(jī)：傷麥、草子分類(lèi)：碟片式精選機(jī)、滾筒式精選機(jī)。比較見(jiàn)書(shū)。工作原理：利用利用雜粒和大麥長(zhǎng)度不同，重力穩(wěn)定性不同，帶有帶孔的工作面帶升高度不同而分離。分級(jí)設(shè)備分類(lèi)：平板分級(jí)篩、圓筒分級(jí)篩大麥分三級(jí)，三級(jí)是飼料。生物質(zhì)原料的粉碎粉碎的工作原理：擠壓、沖擊、研磨、剪切、劈裂干式粉碎：優(yōu)點(diǎn)——易貯藏、效率高，粉粹后可不馬上處理；缺點(diǎn)——車(chē)間布滿灰塵、衛(wèi)生差濕式粉碎：優(yōu)點(diǎn)：無(wú)粉塵飛揚(yáng)，衛(wèi)生好；缺點(diǎn)——隨產(chǎn)隨用，不易貯藏，耗電較多。粉碎度/比：物料粉碎前后平均粒徑之比。每一次粉碎步驟叫一級(jí)。選用粉碎機(jī)的基本要求：1顆粒均勻2已粉碎的物料應(yīng)及時(shí)排除3操作自動(dòng)化4易磨損部件易更換5少粉塵少污染保證工人身心健康6有保險(xiǎn)裝置7單位產(chǎn)品能耗小錘式粉碎機(jī)（干）：中等硬度脆性物料作用力：沖擊、研磨、擠壓錘刀：可擺動(dòng)，三種形狀，兩頭開(kāi)孔，耐磨的高碳鋼和錳鋼材優(yōu)點(diǎn)——構(gòu)造簡(jiǎn)單緊湊，物料適應(yīng)性強(qiáng)、粉碎度大、生產(chǎn)能力高、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠；缺點(diǎn)——機(jī)械磨損大，振動(dòng)噪聲大，含水量高的物料處理易堵塞。輥式粉碎機(jī)（干）：粘性和濕物料塊，中碎和細(xì)碎作用力：擠壓、剪切、研磨壓縮彈簧：調(diào)節(jié)兩輥間隙，對(duì)超載荷起保險(xiǎn)作用，減少輥表面磨損程度。兩輥、多輥……濕式粉碎機(jī)分壓力式和剪切式主要結(jié)構(gòu)：輸料裝置、加料器、粉碎機(jī)和加熱器等球磨機(jī)作用力：沖擊、擠壓、研磨組成：轉(zhuǎn)筒、研磨體（硬質(zhì)球：鋼球、鵝卵石，鋼柱，鋼棒）切片機(jī)超細(xì)粉碎機(jī)：理化性質(zhì)改變納米粉碎機(jī)：特有性質(zhì)混合設(shè)備三種混合：對(duì)流、剪切、擴(kuò)散能否轉(zhuǎn)動(dòng)分類(lèi)混合設(shè)備：回旋型混合機(jī)、固定型混合機(jī)回旋型混合機(jī)水平（或傾斜）圓筒形混合機(jī)、V形混合機(jī)、雙錐形混合機(jī)固定型混合機(jī)攪拌槽式混合機(jī)、錐形混合機(jī)、回轉(zhuǎn)圓板式混合耳機(jī)、流動(dòng)式混合機(jī)糖蜜原料的稀釋與澄清一、糖蜜稀釋器糖蜜是制糖廠的一種副產(chǎn)物，有大量可發(fā)酵性糖，但不能直接被酵母利用，需進(jìn)行稀釋、酸化、滅菌和增加營(yíng)養(yǎng)鹽等處理，用于這些操作稱(chēng)為糖蜜稀釋器。間歇稀釋器：內(nèi)有攪拌裝置或用通風(fēng)代替攪拌。連續(xù)稀釋器：熱水混合因?yàn)樘敲壅扯雀呙Q(chēng)糖蜜進(jìn)出特點(diǎn)水平式糖蜜稀釋器隔板上的孔上下交錯(cuò)配置，改善糖液流動(dòng)形式，使其混合良好。但占地面積大。立式糖蜜稀釋器下進(jìn)上出半圓形缺口隔板交替配置錯(cuò)板式連續(xù)稀釋器上進(jìn)下出擋板傾斜安裝減小流動(dòng)阻力，經(jīng)過(guò)擋板反復(fù)改變流向。脹縮式糖蜜連續(xù)稀釋器下進(jìn)上出流體流經(jīng)窄口流速快速變化使液體充分混合。變管徑式連續(xù)稀釋器蜜糖酸化澄清設(shè)備目的：使原料中灰渣等固形物沉淀，同時(shí)進(jìn)行滅菌，以達(dá)到發(fā)酵的要求。澄清方法：加酸通風(fēng)處理法、加熱加酸沉淀法和絮凝劑澄清處理法。液體培養(yǎng)基滅菌濕熱滅菌（蒸汽加熱滅菌）1.滅菌以殺死芽胞為準(zhǔn)2.為什么多采用濕熱滅菌？阿倫尼烏斯方程：K為滅菌速率常數(shù)，對(duì)數(shù)式略由方程式可知，ΔE越大，K隨著溫度T的變化更大。ΔE是反映微生物受熱死亡或營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)受熱分解對(duì)溫度敏感性的度量。已知一般微生物在受熱死亡時(shí)的活化能，一般要比營(yíng)養(yǎng)成分分解的活化能大得多。因此，當(dāng)溫度升高時(shí)，雖然營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的受熱破壞也要增大，但是微生物死亡速率的增加，要比營(yíng)養(yǎng)成分破壞速率增加大得多。故用高溫瞬時(shí)滅菌（如HTST滅菌法）連續(xù)滅菌（連消)連續(xù)滅菌：就是講配好的培養(yǎng)基在向發(fā)酵罐等培養(yǎng)裝置輸送的同時(shí)加熱、保溫和冷卻而進(jìn)行滅菌。該法優(yōu)點(diǎn)：采用高溫短時(shí)滅菌，培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)成分破壞較少；蒸汽負(fù)荷均衡，操作方便，產(chǎn)品質(zhì)量較易控制；設(shè)備利用率高，產(chǎn)量高；降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，適用于自動(dòng)控制。連消塔加熱的連續(xù)滅菌流程（連消塔-噴淋冷卻流程）圖培養(yǎng)液連續(xù)滅菌流程主要：連消塔、維持罐噴射加熱的連續(xù)滅菌流程（噴射加熱-真空冷卻流程）結(jié)構(gòu)：噴射加熱器、維持段和真空冷卻器可保證先進(jìn)先出、避免過(guò)熱或滅菌不適。薄板（板式）換熱器連續(xù)滅菌流程滅菌比前兩者時(shí)間稍長(zhǎng)節(jié)約了加熱蒸汽及冷卻水消耗間歇滅菌（實(shí)消）間歇滅菌：就是將配置好的培養(yǎng)基放在發(fā)酵罐或其他裝置中，通入蒸汽將培養(yǎng)基和所用設(shè)備一起進(jìn)行加熱滅菌的過(guò)程?？展逌缇障┨腔?.糊化鍋的作用：用于煮沸大米粉和部分麥芽粉醪液，使淀粉糊化和液化。2.糖化鍋的用途：使麥芽粉與水混合，并保持一定溫度進(jìn)行蛋白質(zhì)分解和淀粉糖化。3.過(guò)濾糟：用于過(guò)濾糖化后的麥醪，使麥汁與麥糟分開(kāi)而得到清亮的麥芽汁。4.麥汁煮沸鍋有何用途？用于麥汁的煮沸和濃縮，蒸發(fā)掉多余的水分，使麥汁達(dá)到一定的濃度，并加入酒花，使酒花中所含的苦味及芳香物質(zhì)進(jìn)入麥汁中，浸出酒花中的有效成分。5.我國(guó)酒精廠多采用連續(xù)式蒸煮流程，主要有罐式、管式和柱式。罐式連續(xù)蒸煮的優(yōu)點(diǎn)：蒸煮溫度可高可低，節(jié)省能耗，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作容易，制造方便。6.粉漿的初溫一般為70℃左右，加熱蒸汽的壓力為0.5Mpa..糖化：將可溶性淀粉、糊精轉(zhuǎn)化為糖的過(guò)程。糊化：借助于蒸煮時(shí)的高溫高壓作用，破壞原料中淀粉顆粒外殼，使其內(nèi)容物流出來(lái)變成可溶性淀粉，以便糖化劑使用，使淀粉變成可發(fā)酵性糖。糖蜜稀釋器：糖蜜濃度很高，酵母不能直接利用，所以在利用糖蜜做酒精前需要進(jìn)行稀釋?zhuān)峄瘻缇驮黾訝I(yíng)養(yǎng)鹽的處理過(guò)程所用的操作設(shè)備。7.麥糟層為什么不宜太厚或太薄一般如何取值太厚會(huì)延長(zhǎng)過(guò)濾時(shí)間，太薄則麥汁濾出太快，麥汁澄清度降低，麥糟容易冷卻，使過(guò)濾效能降低。根據(jù)實(shí)踐，一般麥糟層厚度取0.3-0.4m較為適宜。8.