生工程设备重点(加强版).docVIP

PAGE PAGE 1 重点加强版 第一篇 第一章 生物反应器设计基础 1、生物反应器：为适应生物反应的特点而设计的反应装置。 2、生物反应器设计要求：要求以生物体为中心，满足生物体生长代谢的要求，满足生物的代谢特点及无菌操作的特点。 3、实际应用的生物反应器根据细胞或者组织生长代谢要求，总的分为①厌气生物反应器，有时可能通入二氧化碳或氮气等惰性气体以保持罐内正压，防止染菌，以及提高厌氧控制水平。例如酒精发酵罐、啤酒发酵罐；②通气生物反应器，又分为搅拌式、气升式、自吸式。搅拌时反应期考搅拌器提供动力使物料循环、混合，气升式则以通入的空气上升产生动力，自吸式反应器是利用特殊搅拌叶轮在搅拌过程中产生真空而将空气吸入反应器内，毋须另外供气；③光照生物反应器：反应器壳体部分或全部采用透明材料，进行光合作用反应；④膜生物反应器：反应器内安装适当的部件作为生物膜的附着体，或者用超滤膜（如中空纤维等）将细胞控制在某一区域内进行反应器。 5、一个良好的培养装置应具有：①严密的结构（可以抑菌），②良好的液体混合性能（原料与菌体充分接触），③高的传质和传热速率（保证高产率），④灵敏的监测和控制仪表（产物方面考虑）。 6、发酵生产过程：原料→处理→原料配比→灭菌； 菌种→活化→扩培→发酵→产品提取→产品检验→成品 啤酒发酵为厌气式发酵，但还是需要制备无菌空气，为什么？ 答：因为需要给麦汁通氧，酵母菌繁殖初期需要氧气。 8、设备分为专业设备、通用设备、非标准设备。（举例） 第二章 通风发酵设备 1、通风发酵设备的特点：良好传质和传热性能，结构严密，防杂菌污染，培养基流动与混合良好，良好的监测与控制，设备较简单，方便维护检修，能耗低，是目前应用最广泛的发酵设备。 2、机械搅拌通风发酵罐优点：①pH和温度容易控制，②尺寸放大的方法大致已确定，③适用于CSTR等。 缺点：①搅拌功率消耗大，②罐内结构复杂，③易使丝状菌受损伤。 3、通用的机械搅拌通风发酵罐主要部件：罐体、搅拌器、挡板、轴封、空气分布器、传动装置、冷却管（或夹套）、消泡器、人孔、视镜。 4、机械搅拌通风发酵罐条件：①高径比H/D为1.7~4，②发酵罐能承受一定的压力（灭菌的高压且P内P外），③气液充分混合，保证溶氧；④具备足够的冷却面积（生物热），⑤减少死伤（pH对菌种影响），轴封要严密，减少泄露。 5、全挡板条件：在一定转速下，再在搅拌罐内增加挡板或其他附件，搅拌功率仍保持不变而涡旋基本消失，能达到消除页面漩涡的最低条件即为全挡板条件。挡板宽度约为0.1-0.12D。 6.为什么不能紧贴壁面：发酵培养基残渣堆积于挡板背侧形成死角，所以应该有宽度为挡板宽度的0.1-0.3的间隙。. 搅拌器轴功率：是指搅拌器以既定的速度转动时,用以克服介质的阻力所需要的功率。 轴封：使罐底或罐顶与轴之间的缝隙加以密封，防止泄漏和污染杂菌。 1）填料函轴封缺点：①死角多，②寿命短，③功率消耗大，④轴磨损大 2）双端面机械轴封装置优点：①清洁，②密封可靠，③无死角，④寿命长，⑤摩擦功率损耗小，⑥轴或轴套不会磨损，⑦对轴的精度和光洁度没有填料函轴封严格，对轴的振动敏感性小。 8、新式发酵罐H/D=10，特点：大大提高了空气的利用率，但压缩空气压力需要较高，预料与底物不易混合均匀，厂房高操作不便。 10、气升式发酵罐工作原理：是把无菌空气通过喷嘴或喷孔喷射进发酵液中，通过气液混合物的湍流作用而使空气泡分割细碎，同时由于形成的气液混合物密度降低故向上运动，而气含率小的发酵液则下沉，形成循环流动，实现混合与溶氧传质。 11、气升环式反应器的特点：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。 12、自吸式发酵罐优点：①不必配备空气压缩机及其附属设备，节约设备投资，减少厂房面积；②溶氧速率高，溶氧效率高，能耗较低；③用于酵母生产和醋酸发酵具有生产效率高、经济效率高的特点。 缺点：一般的自吸式发酵罐是负压吸入空气的，故发酵系统不能保持一定的正压，较易产生杂菌污染。同时，必须配备低阻力损失的高效空气过滤系统。 13、通用罐、气升罐、自吸罐三者H/D区别：气升罐H/D的适宜范围是5--9，这既有利于混合与溶氧，也便于放大设计用于发酵生产，放大设计应以溶氧为主放大较好；由于自吸式发酵罐是靠转子转动形成的负压而吸气通风的，吸气装置是沉浸于液相的，所以为保证较高的吸风量，发酵罐的高径比H/D不宜取大，且罐容增大时，H/D应适当减小，以保证搅拌吸气转子与液面的距离为2~3m。通用罐的搅拌器的设计应使发酵液有足够的径向流动和适度的轴向运动，H/D较高有利于提高空气利用率，但使得压缩空气压力较高，并且顶料与底料混合不均匀，其适当当范围为1.7～4，新