生物工程设备考点总结解读Word文件下载.docx

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耙式真空干燥器

4.绝热干燥设备有哪些类型？

气流干燥设备

喷雾干燥设备

流化床干燥设备

5.长管气流干燥的关键设备是什么？

脉冲式干燥管

6.喷雾干燥的原理与特点

利用不同的喷雾器，将悬浮液或黏滞的液体喷成雾状，与热空气之间发生热量和质量传递而进行干燥的过程。

特点：

①干燥速度快、时间短

②干燥温度较低。

③制品具有良好的分散性和溶解性，成品纯度高。

④喷雾干燥的容积干燥强度小，干燥室体积大，热量消耗多

7.图示喷雾干燥器的主要流程

8.喷雾干燥器有哪些主要类型？

主要依据是什么？

气流喷雾干燥设备

离心喷雾干燥设备

压力喷雾干燥设备

喷雾干燥的附属设备（空气加热器、粉尘分离器）

9.流化床干燥原理及特点

利用流态化技术，即利用热空气流使置于筛板上的颗粒状物呈沸腾状态的干燥过程。

①传热传质速率大

②干燥温度均匀，易于控制。

③干燥与冷却可连续进行，干燥和分级可同时完成，有利于连续化、自动化操作

④设备结构简单、生产能力高，动力消耗小，应用广泛。

10.冷冻干燥原理与特点

将湿物料（或溶液）在较低温度下（-50—-10℃）冻结成

固态，然后再高真空度下（130-0.1Pa）下，将其中固态水

分直接升华为气态而除去的干燥过程

1干燥温度低，特别适合高热敏性物质，有效物质及营养成分损失极少

2能保持原物料的原状

3冻干制品具有多孔结构，具有理想的速溶性和快速复水性

4冷冻干燥脱水彻底（低于2-5%），质量轻，产品保存期长

5需昂贵专用设备、干燥周期长、能耗较大、产量小、加工成本高

11.冷冻干燥设备组成

●冷冻系统

●真空系统

●水分除去系统

●加热系统-干燥室

12.微波干燥的特点

①加热时间比较短，干燥过程非常迅速。

②干燥均匀，水分蒸发快

③便于实现自动控制

④热效率高

⑤但是设备费用较高、耗电量大、必需劳动防护。

十一1.蒸馏的原理是什么？

粗馏塔和精馏塔在酒精蒸馏中起什么作用？

将料液加热使其部分气汽化，易挥发组分在蒸汽中增浓，难挥发组分在液体中增浓。

经过多次部分汽化、冷凝，就可使难挥发组分得到分离。

粗馏塔：

将乙醇从成熟醪中分离出来

精馏塔：

浓缩酒精和排出大部分杂质

2.酒精蒸馏流程主要有哪几种，各有什么特点？

一、两塔式流程：

由粗馏塔、精馏塔组成的双塔蒸馏工艺。

气相过塔的两塔蒸馏流程粗馏塔产生的酒汽直接进入精馏塔，生产费用低，适合淀粉质原料。

液相过塔的两塔蒸馏流程成品酒精质量较高，但蒸汽也消耗多，适合糖蜜原料。

二、三塔式蒸馏：

直接式，半直接式，间接式

三、多塔蒸馏：

三塔以上组成，根据产品的特殊要求，增加一个或几个塔。

3.粗馏塔的塔板有哪些类型？

1、泡罩塔板

2、S（SD）形板

3、浮阀波纹筛板

4、斜孔塔

5、导向筛板

4.精馏塔塔板有哪些类型？

1、浮阀塔板

2、筛板塔板

3、导向筛板

十二1.发酵对空气无菌程度的要求

一般按染菌概率为10-3来计算，即1000次发酵周期所使用的无菌空气只允许有一次染菌。

对无菌空气的要求还有：

温度、湿度、压力等（无灰尘、无杂质、无水、无油、正压等几项指标）

操作环境净化要求通入发酵罐的无菌空气的要求

2.空气除菌方法的方法有哪些

热杀菌

辐射杀菌

静电除菌

过滤除菌

3.什么是绝对过滤

绝对过滤是介质之间的孔隙小于被滤除的微生物，当空气流过介质层后，空气中的微生物被滤除

4.请简述介质除菌过滤的基本原理

微粒随空气流通过一定厚度的过滤层时，滤层纤维所形成的网格对气流进行无数次的阻碍，从而无数次的改变气流的运动速度和方向而绕流运动，这将引起微粒对滤层纤维产生惯性撞击、重力沉降、拦截、布朗扩散、静电吸引等作用，将微粒捕获在纤维表面实现过滤。

5.空气除菌流程类型有哪些？

简述两级冷却、分离、加热的空气除菌流程。

两级冷却、分离、加热的空气除菌流程

空气压缩冷却过滤流程

前置高效过滤除菌流程

冷热空气直接混合空气除菌流程

利用热空气加热冷空气的流程

①粗过滤器②空压机③贮藏④冷却器⑤旋风分离器⑥冷却器7丝网分离器⑧加热器9过滤器

6.空气过滤器的结构类型有哪些？

请举例说明。

纤维介质深层过滤器

平板式纤维纸过滤器

管式过滤器

接迭式低速过滤器

7.空气调节的原理与主要设备有哪些？

十三1.固体物料输送设备有哪些主要类型？

机械输送设备：

斗式提升机（垂直提升物料）

皮带运输机（水平或斜向上提升物料）

螺旋输送机（水平或斜向上提升物料）

气力输送系统（垂直或水平提升物料）

2.固体物料气流输送原理是什么？

它的流程分为哪几类？

①气流向上运动，颗粒受到三个力

浮力和重力不变，与粒子有关颗粒与气流相对运动产生的阻力Fs

随气流变化，有三种情况：

1、Ws＞Fa+Fs粒子向下运动

2、Ws=Fa+Fs匀速直线运动自由沉降

3、Ws＜Fa+Fs粒子向上运动

Fa+Fs＞Ws时气流速度为输送该物料的气速

②吸引式输送流程

压送式输流程

混合式输送流程

3.固体物料气流输送的除尘设备有哪几类？

旋风分离器

布袋滤尘器

湿式除尘器

4.液体物料输送设备有哪些？

试举例说明！

离心泵

往复泵

其他类型的泵（旋涡泵，齿轮泵，螺杆泵，双螺杆泵，隔膜泵，单级蒸汽喷射泵）

十四1.CIP清洗系统及设备

1传统上是一种一次性洗涤系统，即消毒剂只供使用一次即舍去。

一次性使用系统适用于那些贮存寿命短，易变质，不宜重复使用的消毒剂。

一次性使用系统是较小型的固定的单元装置1－过滤器；

2－循环泵；

3－喷射器；

4－蒸汽进口；

5－排污阀；

6－洗涤剂贮罐

2若生产设备只用于生产单一产品，洗涤剂可重复利用，不仅节省洗涤剂用量，而且减少排污对环境的污染。

。

用循环回收水配置初洗涤液，可节省用水。

配料罐内有换热蛇管，用以加热洗涤剂，用泵使洗涤剂循环。

从贮罐中心取样测量洗涤剂浓度以保证其正常值。

需配置中和罐以备加酸中和碱性洗涤剂。

1－滤器；

2－环泵；

3－鲜洗涤剂贮罐；

4－用洗涤剂；

5－水罐；

6－回收水贮罐

3集一次性和循环使用于一体的混合系统是对罐和管道的CIP系统而设计的，由预定程式实行控制，如下图。

该系统包含洗涤剂及水的回收罐，循环泵，过滤器等。

预洗用水使用回收水，用完后可直接排放或贮留一段时间以进行中间洗涤。

洗涤剂可使用混合洗涤剂，如果需要，也可用化学洗涤剂。

要确保洗涤温度在预定的范围内。

洗涤剂及漂洗用水循环使用一定次数，当其所含的污脏物达到一定浓度后就不宜回收而需排放废弃。

1－过滤器；

4－混合加热罐；

5－洗涤剂罐；

6－回用水回收罐

2.发酵罐及容器的灭菌

发酵罐或容器的灭菌都有一定的耐压耐温要求，要求能承受0.15kPa饱和蒸汽的灭菌。

罐和容器在使用前必须进行耐压和气密性实验。

检查方法是：

保持温度不变，检查压强是否恒定，可检查罐的压强是否改变来确定是否存在渗透。

检测气压的压力表罐体连接管应尽量短，同时尽可能装置小蒸汽阀以确保灭菌彻底。

3.空气过滤器的杀菌

空气过滤器用来过滤除去空气中的微生物为生物生产过程提供无菌空气。

空气过滤器主要有两大类，一种是纤维介质或带有微孔的金属、塑料等，另一种为膜式，现在膜式过滤器的应用越来越广。

过滤器的杀菌主要是采用饱和干蒸汽。

十五1.常用水的过滤装置有哪些类型?

砂滤棒过滤器

活性炭过滤器

中空纤维超滤装置

2.水的软化及脱盐装置有哪些类型？

离子交换装置

电渗析装置

3.水的杀菌方法和设备有哪些类型？

氯、臭氧及紫外线杀菌

二氧化氯发生器

1-空气净化降温干燥器

2-臭氧发生器

3-变压器

4-喷射器

5-消毒水池

4.了解供水和供电系统基本组成。

供水方式：

直流供水、循环供水、连续供水

自来水供水系统：

地下水供水系统

供电：

发电厂→高压站→线路→低压站→配电房→车间设备

5.制冷系统设备主要由哪些部分组成？

制冷压缩机

冷凝器

膨胀阀与蒸发器

蒸发器

油氨分离器

储氨罐

气液分离器

中间冷却器

水冷却装置

第一章

1生物工程设备的五个发展阶段

传统经验制造技术——天然发酵阶段

纯种培养技术的成熟——初级代谢产物生产阶段

通气搅拌技术的成熟——好氧培养阶段

代谢控制发酵技术的成熟

基因重组技术的成熟——现代生物技术阶段

2生物工程设备的特点

1对于所有微生物或动植物细胞来讲，提供必要和足够的营养和能量，才能维持其生命代谢活动。

2培养基原料的预处理不仅影响细胞代谢生长，而且对于培养基原料成本大小和是否造成环境污染等具有决定性影响。

3如何合理的设计种子培养系统，以及各级种子培养时间和接种比例，达到种子系统与生产培养过程合理配套，获得最大的得率。

4生物反应过程中的细胞培养一般都是纯种培养过程。

5如何保证足够的氧气供给，又尽可能节省能量，是好氧培养过程的重要组成部分。

6从培养液中得到所需产品的合适、高效、低成本的分离纯化方法，是决定生产成败的关键。

3生物工程的硬件-设备系统

①为顺利实现工艺流程所制定的各项工艺指标,各种生物工程支撑设备系统必不可少。

②一套较完整的生物工程设备系统包括：

生物反应器、蒸汽系统、制冷系统等。

第二章

4通风发酵罐的基本要求

1.结构严密，耐灭菌，耐腐蚀；

2.良好的气-液-固接触和混合性能，高效的热量、质量、动量传递性能；

3.易于放大

4.满足生物反应要求下，尽量降低能耗

5.良好的热量交换性能

6.良好的检测与控制设备

5.通风发酵罐的类型

类型：

机械搅拌式，气升环流式，鼓泡式，自吸式

6.机械通风发酵罐的基本要求

①发酵罐应具有适宜的径高比。

②发酵罐能承受一定压力。

③发酵罐的搅拌通风装置能使气液充分混合保证发酵液必需的溶解氧。

④发酵罐应具有足够的冷却面积。

⑤发酵罐内应尽量减少死角，避免染菌。

⑥搅拌器的轴封应严密，尽量减少泄漏。

7.机械通风发酵罐的结构、主要部件的类型（如搅拌叶）及其工作原理；

罐体：

在发酵工业中，微生物需要进行纯培养，罐体为微生物的纯培养提供了一个密闭无菌的环境。

传动与搅拌系统：

通过电机驱动减速皮带轮，使搅拌叶快速的旋转，搅拌叶将通入罐底的空气充分打散，从而促进氧气在液体与微生物细胞之间的传递。

搅拌叶类型：

一般分为六平叶、六弯叶、六箭叶。

冷却列管：

冷却水在列管里循环，通过液-固-液传递将发酵过程产生的热量持续不断地带走，从而达到控制温度目的。

8.机械通风发酵罐的主要尺寸大小及比例

①罐体各部分的尺寸有一定的比例，罐高度与直径之比一般为1.7~3.5左右。

②发酵罐通常装有两组搅拌器，两组搅拌器的间距S约为搅拌器直径的2-5倍。

对于大型发酵罐以及液体深度较高的，可安装三组或三组以上的搅拌器。

最下面一组搅拌器通常与风管出口较接近为好，与罐底的距离一般等于搅拌器直径

7.气升式发酵罐的特点、主要类型及其工作原理

反应溶液分布均匀

溶氧效率高

传热性好

结构简单

能耗小

不易被污染

维修容易

剪切力小

常见类型：

气升环流式、空气喷射式、鼓泡塔

工作原理：

利用空气喷嘴喷出高速的空气，空气以气泡形式分散于液体中，通气的一侧，液体平均密度下降，不通气的一侧，液体密度较大，因而产生密度差形发酵罐内液体的环流。

8.自吸式发酵罐的特点、主要类型与其工作原理

优点：

1.不需要空压机和附属设备，节省设备投资和厂房投资

2.溶氧速率、效率高，能耗低

3.设备自动化、连续化，降低劳动强度，减少劳动力。

4.设备结构简单，操作方便。

5.生产效率高、经济效益好

缺点：

发酵罐是负压吸入空气，罐压低，容易污染。

可过滤前加鼓风机给空气适当的压力，降低污染，增加风量，提高溶氧系数。

•类型：

机械搅拌自吸发酵罐喷射自吸发文氏管发酵罐酵罐伍式发酵罐溢流喷射自吸发酵罐

工作原理：

不需要空气压缩机提供加压空气，而依靠特设的机械吸气装置或者液体喷射吸气装置吸入无菌空气，实现混合搅拌与溶氧传质。

9.通风固相发酵设备的类型及主要结构

组成：

曲室、架子和曲盘。

浅盘式、旋转式、厚层式

第三章

10酒精发酵罐的主要结构特点

①酒精发酵罐筒体为圆柱形，底盖和顶盖均为碟形或锥形的

立式金属容器

②罐顶装有废气回收管，压力表、各种测量仪等

③大型发酵罐为了方便维修和洁，往往在罐底也装有人孔

④身上下部装有取样口和温度计接口

11现代啤酒发酵设备的主要类型

锥形罐

朝日罐

联合罐

不锈钢罐

12圆筒体锥底发酵罐的主要结构特点

①筒体常为拱形盖锥形底，筒体外壁装有各种形式的冷却夹套

②筒体的直径和告诉是主要参数

③发酵罐锥底角通常取73~75°

④贮酒罐锥底角通常为120~150°

13圆筒体锥底发酵罐的优缺点

发酵速度快

厂房投资节省

冷耗节省

可依赖CIP自动程序清洗消毒卫生更容易保证

酵母泥使用代数一般比传统低

贮酒时，澄清比较困难，过滤必须强化；

短期贮酒不能保证温度一致。

第四章

14植物细胞培养反应器的主要类型

悬浮细胞培养反应器

---机械搅拌式反应器

---非机械搅拌式反应器

固定化细胞生物反应器

---填充床反应器

---流化床反应器

---膜反应器

15动物细胞培养方法有哪几种？

贴壁培养

悬浮培养

固定化培养

16.动物细胞培养反应器的主要类型

通气搅拌式细胞培养反应器

气升式动物细胞培养反应器

中空纤维细胞培养反应器

微囊培养系统

大载体系统

微载体系统

17.笼式通气搅拌细胞培养反应器的工作原理和优缺点

原理：

反应器运转时，圆筒转动，由于离心力的作用，搅拌器中心管内产生负压，使搅拌器外培养基流入中心管，沿管螺旋上升，再从导流筒口排出，从搅拌器外沿下降，形成循环流动。

在气腔内气体由分布管鼓泡，气体溶于液体中，依靠气腔丝网外液体的循环流动及扩散作用，使溶于液体中的气体成分均匀地分布到反应器内。

避免向培养基直接通气时气泡损伤细胞

没有移动部件

密封好

氧转换率较高

便于放大。

氧传递系数小，不能满足高密度培养的耗氧

气路系统不能就地灭菌

18何谓微载体培养系统，它的优点是什么？

用固体小颗粒作为载体，细胞在载体的表面附着，通过连续搅拌悬浮于培养液中，并形成单层生长、繁殖。

随着细胞附着面的扩大，细胞能充分利用生长空间和营养液，提高细胞生产效率和产量。

◆具有较高的表面积体积比

◆生长环境均一，条件易于控制，放大容易；

◆兼具贴壁培养和悬浮培养的优势，而且是均相培养；

◆取样和细胞汁数简单；

◆细胞和培养液易于分离；

◆大规模培养只需对微生物搅拌式或气升式培养系统稍加改进即可

◆适合于培养原代细胞、二倍体细胞株，它对生产重组产品来说是必不可少的有效方法。

第五章

19生化过程主要检测的参数有哪些？

物理参数

温度、压力、通气量等

化学、生物参数

氧化还原电位、碳源、氮源、金属离子等

20生物反应器的温度、体积流量（液体和气体）、pH、溶氧的在线测量仪表有哪些？

（温度：

半导体热敏电阻、玻璃温度计、热电偶

体积流量：

电磁流量计、漩涡流量计、液体质量流量计

Ph：

复合电极

溶氧：

溶氧电极、氧气分析仪）

在线分析仪器设备：

高压液相分析系统

流动注射式分析系统

映像在线监控系统

21生物反应器的温度、pH、溶氧是如何实现自动调节的？

温度：

控制器使用温度探头感应反应器内的温度，当温度大于设定值时，将电加热器关闭，通入的冷水很快使温度降低。

当温度低于设定值时，控制仪打开电加热器，使温度升高。

pH控制系统是一开关控制系统，控制器根据pH偏差信号计算出开关阀门开关周期和开与关的时间长短，来控制输入的氨水的量，从而达到控制pH的目的。

通过控制发酵罐压力、空气流量及搅拌转速的方法来控制。

提高发酵压力，使发酵中二氧化碳的溶解度也增加，这不仅会改变发酵液的pH值，而且会影响氧的溶解度。

第六章

22原料的粗选、精选、分级设备哪些？

试举例说明。

粗选：

大麦粗选机、力除铁器

精选：

碟片式精选机、筒精选机

分级：

平板分级筛、圆筒分级筛

23原料干式粉碎机有的主要类型？

◆锤片式粉碎机

◆辊式粉碎机（对辊粉碎机）

◆圆盘钢磨

◆钢片式磨粉机

◆球磨机

24湿法粉碎的优点有哪些？

●消除了粉尘危害，改善了劳动环境，降低了原料消耗

●粉碎过程中，淀粉已开始膨胀，提高了蒸煮效果

●提高了蒸汽的利用率

●由于粉碎在有水的情况下运转，使得机器零件的磨损减少，节省了设备维修费用。

25糖蜜的连续稀释设备包括哪些类型？

●间歇式稀释器

●连续稀释器

水平式连续稀释器

立式稀释器

错板式稀释器

胀缩式糖蜜连续稀释器

变管径式连续稀释器

26淀粉质原料的罐式蒸煮糖化流程包括哪些主要设备？

蒸煮设备

真空冷却器

糖化设备

27啤酒的四器组合方式主要包括那些设备，各有什么作用？

糊化锅：

糊化锅是用来加热煮沸辅助原料和部分麦芽粉醪液，

使淀粉液化和糊化。

糖化锅：

啤酒糖化锅的用途是使麦芽糖与水混合，并保持一定温度进行蛋白质分解和淀粉糖化。

过滤槽：

获得澄清麦汁的一个关键设备。

麦汁煮沸锅：

用于麦汁的煮沸和浓缩，把麦汁中多余水分蒸发掉，使麦汁达到要求浓度，并加入酒花，浸出酒花中的苦味及芳香物质。

还有加热凝固蛋白质、灭菌、灭酶的作用。

28常用连续灭菌设备有哪些？

◆连消塔加热的连续灭菌流程

◆喷射加热的连续灭菌流程

◆薄板换热器的连续灭菌流程

29连续灭菌的优点？

●采用高温短时灭菌，培养基中营养成分破坏较少

●蒸汽负荷均衡，操作方便，产品质量较易控制

●设备利用率高，产量高

●降低了劳动强度，适用于自动控制。

第七章

30滤设备主要有哪些类型？

•板框式压滤机

•板式压滤机

•自动板框压滤机

•真空过滤机

31.转筒真空过滤机工作原理（图示）

32.离心分离设备主要有哪些类型（工业离心机类型及图示管式、碟片式离心机主要分离原理）？

工业离心机：

●管式离心机

●碟片式离心机

●螺旋式离心机

●离心过滤机

33膜分离设备必需具备哪些条件？

◆膜面切向速度快，以减少浓度差极化

◆单位体积中所含膜面积比较大

◆容易拆洗和更换

◆保留体积小，且无死角

◆具有可靠的膜支撑装置

34.膜分离设备主要有哪些类型？

◆板式膜过滤器

◆管式膜过滤器

◆中空膜纤维过滤器

◆螺旋卷式膜分离器

第八章

35.萃取的混合主要设备包括哪些？

其结构特点如何？

混合罐

混合管

喷射式混合器

泵

结构特点：

体积小

36萃取的分离主要设备类型其结构特点如何？

萃取分离基本原理

管式超速离心机

碟片式高速离心机

三相倾析式萃取机

原理

利用物质在互不混溶的两相（有机相和水溶液相）中溶解度的不同，依据分配定律，提取和分离物质的一种方法。

37离子交换设备主要类型及其结构特点如何？

离子交换基本原理

●常用离子交换罐

●反吸附离子交换罐

●混合床交换罐

●连续离子交换设备

结构特点

●设备材料

●大型设备：

多采用钢板内衬橡胶

●小型设备：

有机玻璃或硬聚氯乙烯

●实验室：

玻璃筒

●管道：

硬聚氯乙烯

●阀门：

塑料不锈钢或橡皮隔膜阀

●装有观察玻璃短管

离子交换设备中的阴阳离子交换树脂按照不同的比例进行搭配，组成离子交换阳床系统、离子交换阴床系统和离子混床系统三种。

混床系统能够对水中的阴阳离子进行置换。

38色谱分离设备有类型及其结构特点如何？

色谱分离基本原理

设备：

玻璃色谱分离柱、带热夹套分离柱、反转式分离柱

亲和力小的组分，移动速度快，最先从柱中流出，亲和力大的组分，移动速度慢，最后从柱中流出

1.列举生物工业常用干燥方法

1.蒸馏的原理是什么？

粗馏塔和精馏塔在酒精蒸馏

中起什么作用？

1.发酵对空气无菌程度的要求

2.空气除菌方法的方法有哪些？

3.什么是绝对过滤？

4.请简述介质除菌过滤的基本原理？

简述两级冷却、分离、加热的空气除菌流程。

1.固体物料输送设备有哪些主要类型？

1.CIP清洗系统及设备

1.常用