生物工程设备教案.doc

生物工程设备教案 生物科学与工程学院 2010年9月 课时分配表 章节 内容 课时 第一章 绪论 1 第二章 物料处理和输送设备 5 第三章 空气净化除菌设备 3 第四章 培养基的制备设备 4 第五章 通风发酵设备 7 第六章 厌氧发酵设备 6 第七章 植物细胞和动物细胞反应器 4 第八章 生物反应器的比拟放大 3 第九章 过滤、离心、膜分离设备 6 第十章 离子交换分离原理和设备 3 第十一章 蒸发与结晶设备 3 第十二章 干燥设备 3 第十三章 蒸馏设备 3 合计 51 第一章绪论 【教学目的与要求】了解课程的目的和任务，掌握生化反应的目的，掌握生化反应器的分类，了解生化反应器设计基础内容。 【教学重点与难点】生化反应的目的，生化反应器的分类，设计基础。 【教学方法】讲授 。 【教学时数】1学时 课程介绍 生物工程设备则是生物工程技术和化学工程与设备交叉的结合体 生物反应过程的组成，课程的内容 按各种设备的共性，密切结合发酵生产的特征，重点阐述设备的结构、原理、特点、设计计算、选型及保养。包括整个发酵生产过程中所需要用到的物料的处理和输送设备，培养基的制备设备，无菌空气系统，生物反应器，过滤、结晶、干燥、蒸馏及冷却设备。 课程目的和任务：了解生物工程设备掌握常用生物工程设备的类型、性能、设备 二、生化反应的目的 重点 生化反应的目的：1.生产细胞：2.细胞的代谢产物： 3.直接用酶催 化的产物。 三、生化反应器的分类 重点 根据细胞或组织生长代谢的要求可分为：.厌氧生物反应器、通风生 物反应器、光照生物反应器、膜生物反应器。 其他分类方式： 根据反应器的结构、物料的混合方式。 四、生化反应器设计基础内容： 细胞动力学（菌体生长规律、产物代谢的规律、基质浓度产物浓度对发酵的影响等）、质量传递（气-液传质、液体-微生物）、能量传递、环境对发酵的影响、剪切力的影响等 总之，生化反应器的设计是以生物体的代谢为核心，除考虑传质、传热的因素外，还需要考虑对环境条件的要求，确保这些条件的落实。同时为提高传质和传热的效率需配置搅拌装置，同时需考虑剪切力对菌体生长的影响。发酵过程纯种培养，无菌条件的要求。 【思考题】 生化反应的目的？ 生化反应器的分类？ 【作业】 生化反应器的分类方式 【参考书目】 《生物工程设备》梁世中主编，中国轻工业出版社2002年 【教学效果追记】 本章内容中有反应器的分类等简单的总体知识，要求学生在理解的基础上加以掌握。 【预习】第二章物料处理和输送设备 第二章 物料处理和输送设备 【教学目的与要求】了解发酵工厂物料处理和输送的方法，掌握机械输送设备的特点及选型；掌握气力输送的原理和流程及简单管道的计算。 【教学重点与难点】掌握机械输送设备和气力输送设备的特点及选型，气力输送流程的比较和管道计算。 【教学方法】讲授、自学与多媒体等直观教学手段相结合。 【教学时数】5学时 第一节 固体物料的处理与粉碎设备 一、固体物料的筛选除杂设备 杂物分三类： 纤维性较长的物质 颗粒状的 铁磁性物质 啤酒厂生产过程： 大麦——粗选——精选——分级——浸泡———发芽——干燥——粉碎——糖化 ——过滤——煮沸——冷却分离沉淀——前发酵——后发酵——过滤——灌装—— 杀菌——冷却成品 1.谷物原料的粗选设备 ⑴大麦粗选机（平摇振动筛）结构图 ⑵磁力除铁器 a固定形磁钢装置图 b永磁滚筒 CXY—25型永磁滚筒的结构图 2.大麦的精选及分级设备 目的:精选目的除去圆形杂粒,特别是半粒大麦和草籽。 分级目的为了在浸渍和发芽过程保持均匀一致，提高麦芽质量和出芽率。 ⑴大麦精选机 a滚筒精选机 结构图 讲解操作过程 b碟片式精选机 结构图 讲解操作过程 ⑵大麦分级设备 a平板分级筛 结构图 讲解操作过程 b圆筒分级筛 结构图 讲解操作过程 二、固体物料的粉碎设备 1.物料粉碎的力学分析重点 挤压破碎、冲击破碎、研磨破碎、剪切破碎、劈裂破碎，分别举例说明 2.物料的粉碎度（粉碎比） 粉碎比：重点物料粉碎前后平均粒径之比。以x表示 x= D1/D2 D1 D2 粉碎前、后物料的平均粒径mm 粉碎比选择应恰当合理，如：山东某酒精厂，原来采用一级粉碎，电机功率为17KW，后改为二级粉碎，在原电机前加粗粉碎，新增电机2.8KW，产量增加1倍。 3.粉碎机械 ⑴锤式粉碎机: 用于原料的中碎和细碎 a 结构如图 讲授粉碎过程。 锤式粉碎机作用力主要是冲击力 b..锤式粉碎机的生产能力 圆孔筛：一个圆筛孔排出 产品容量Vo(m3) Vo=0.785.Do2.d.μ (m3) 式中： Do—筛孔直径,m d— 产品粒度m μ—排料不均匀系数 每