生物工程设备各章节要点3及三套题文档格式.docx

生物工程设备各章节要点3及三套题文档格式.docx

《生物工程设备各章节要点3及三套题文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生物工程设备各章节要点3及三套题文档格式.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

一种是罐式保温设备，即维持罐，另一种是管式保温设备，即维持管。

冷却设备有：

喷淋冷却器、真空冷却器、薄板换热器和螺旋板换热器

9、为什么说培养基在维持罐中的停留时间应比按对数残留定律计算的维持时间要长？

维持罐的高径比较小，不以保证培养基先进后出，部分培养基可能在罐中停留时间过长，过度受热，营养成分损失较多；

部分培养基可能在罐中停留时间过短，不能达到灭菌要求而造

成染菌。

所以，培养基在维持罐中的停留时间应比按对数残留定律计算的维持时间要长。

【实际维持时间常取理论灭菌时间的3—5倍】

判断题：

培养基在维持罐中的停留时间应比按对数残留定律计算的维持时间要长（短）

第三章空气压缩及除菌设备

1、空气除菌的方法：

辐射杀菌、热灭杀菌、静电除菌、介质过滤除菌

1、空气预处理的主要目的有哪两个?

t提高压缩前空气的洁净度的主要措施？

答：

提高压缩空气的洁净度，降低空气过滤器的负荷；

取出压缩后空气中所带的油水，以合适的空气湿度和温度进入困难国企过滤器

提高空气吸气口的位置和加强吸入空气的前过滤

2、提高截止过滤效率的主要措施

减少进口空气的含菌数：

加强生产环境的卫生管理，减少环境空气中的含菌量；

提高空气进口位置（高空采风），减少空气进口微生物的含量；

加强压缩前的空气预过滤

设计和安装合理的空气过滤器

降低进入总过滤器空气的相对湿度。

采用无油润滑空压机；

加强空气的冷却，去除油水；

提高进入总过滤器的空气温度，降低其相对湿度。

第四章设备和管道的清洗与灭菌

名词解释

CIP清洗系统：

即在位清洗或原地清洗。

它是指用机械使清洗剂和消毒剂，对生产设备的内表面，如发酵罐，热交换器，泵，阀门，管道和其他相关的容器内表面等无需拆卸和安装就能进行周期清洗和消毒的系统。

.CIP系统的特点？

（简答题）

答案：

①在同一装置中同时进行--灭菌，适合对生产罐体和配管同时进行清洗，消毒杀菌。

在罐体中采用洗液喷射方式清洗，而在配管中洗液形成紊流效果的清洗。

②操作程序控制完全自动化，只需要把必要的控制程序输入控制器可随时开启，是一种需时段，省力，可靠性高的清洗--灭菌装置。

③经济效率高。

这套装置在设计时均考虑到将清洗用水，洗涤剂，杀菌剂以及蒸汽的小号都保持最小。

尽量减少清洗操作费用。

灭菌检验常用的方法各有什么特点？

答案：

灭菌效果的检验通常有2种方法，一是直接微生物培养法，另一种是间接法，即灭菌蒸汽的温度和压强监控法。

简单定性评价洁净度有哪些方法？

1，擦拭法2，水滴发，3，水雾法，4呼气法，5肉眼观察法。

4影响清洗效果的因素

1，污物与金属表明间吸附能力的大小，与金属表面粗糙度有关。

2，污物的特性也与清洗效果有一定的关系。

3，冲刷强度时影响清洗效果的又一主要因素。

4，清洗剂本身产生的效果取决于它的类型，活性以及浓度。

5，多数情况下，清洗效果随温度的升高而增加。

第五章通风发酵罐设备

1、机械搅拌通风密闭发酵罐的主要特点？

四点

第一，利用机械搅拌的作用使无菌空气与发酵液充分混合，提高了发酵罐的溶氧量，特别适合于发热量大、需要气体含量比较高的发酵反应。

第二，发酵过程容易控制，操作简便，适应广泛。

第三，发酵罐内部结构复杂，操作不当，容易染菌。

第四，机械搅拌动力消耗大，对于丝状细胞的培养与发酵不利。

2、搅拌器的主要作用是：

打碎气泡，延长气液接触时间，加速和提高溶氧，有利于传质和传热。

3、常用的搅拌器有平浆式、螺旋桨式、涡轮式。

4、罐内安装挡板的作用是：

阻止因液体的水平流动而在液面中心产生的漩涡，促使液体上下翻腾，增加氧的溶解，提高搅拌效率。

5、热交换器用于发酵培养基的加热、消毒、灭菌、冷却，并且能够调节发酵过程中的温度。

6、热交换器的类型夹套式热交换器、立式蛇管交换器、立式排管热交换器。

7、为了防治发酵料泄露和杂菌污染，搅拌器轴与罐底连接处需要密封，即轴封。

常用的轴封有填料函轴封和端面轴封两种密封装置。

8、现代通风固体深层发酵生物反应器有固定床生物反应器、流化床生物反应器、转鼓式生物反应器、挂盘式生物反应器和搅拌时生物反应器。

9、消泡器的常用类型（任举三例）耙式、离心式、刮板式、涡轮式、射流式、碟片式消泡器等

10、空气分布量的气泡直径与通气量有关，与孔径无关。

11、为了减少震动，中型发酵罐一般在罐内装有底轴承，而大型发酵罐不仅装有底轴承，还要装有中间轴承。

11、实验室的发酵罐的变速装置常采用无级变速装置。

中试和工业发酵罐常采用三角皮带传动、圆柱或圆锥齿轮减速装置两种类型。

12、机械搅拌通风发酵罐主要有罐体、搅拌器、挡板、轴封、空气分布器、传动装置、冷却管、消泡器、人孔、视镜等。

第六章嫌气发酵设备

1、根据微生物对空气的需求，发酵设备可分为两类：

好气性发酵和嫌气型发酵。

2、酒精发酵罐通常可分为开放式和密闭式两类，大多数工厂都采用密闭式发酵罐生产。

3、酒精发酵罐筒体为圆柱形，底盖和顶盖为碟形或锥形，罐底装有排料口和排污口，罐身上下装有取样口和温度计接口；

对于大型发酵罐，为了便于维修和清洗，往往在近罐底也装有人孔。

4、酒精发酵罐的冷却，通常采用罐外列管式喷淋冷却的方法，具有发酵液冷却均匀，冷却效率高等优点。

5、现在酒精发酵罐的洗涤，通常采用水力喷射洗涤装置进行洗涤。

6、连续发酵因具有培养液浓度和代谢产物含量相对稳定，从而保证产品质量和产品稳定的优点。

7、固定化细胞反应器中，酵母细胞固定化的方法通常有吸附法、包埋法和共价键法三种。

8、啤酒酿造过程首先是制麦，然后是糖化，最后是回旋沉淀除去麦汁中的固形物。

9、啤酒发酵设备大型化的目的是：

由于大型化，使啤酒质量均一化；

由于啤酒生产的罐数减少，使生产合理化，降低了主要设备的投资。

10、目前全国新建的或改建的啤酒厂一般采用圆柱锥底罐的发酵方式。

11、联合罐又称通用罐，用其发酵啤酒的优点是：

生产周期短，建造及生产费用低。

12、连续啤酒发酵设备，主要分为两类：

塔式连续发酵与多罐式连续发酵。

13、连续啤酒的风味比较更适宜制造上面啤酒，制造下面啤酒则需严格控制双乙酰含量和啤酒的氧化问题。

第七章动物、植物细胞培养及酶生物反应器

名词解释：

1、贴壁培养：

是让细胞贴附于适当基质上进行增殖培养的的方法，它适用于一切贴壁依赖性细胞以及兼性贴壁细胞。

2、填充床反应器：

是填充一定材质的填充物，供细胞贴壁生长的反应器。

填空：

搅拌式生物反应器主要由培养罐、管道、阀门、泵、马达及仪表等部分组成。

气升式生物反应器最初是用于生产单细胞蛋白，后来用引申到动植物细胞培养中，特别是用于生产次级代谢产物的分泌性细胞。

流化床与填充床相比较优点：

（1）由于固定细胞可利用的表面积大，被固定在反应器中的细胞浓度将更大。

（2）由于较大的表面积和反应器中较高的混合速率，传质速度更大。

（3）不易被堵塞。

成功的动物细胞培养过程也需要质量和热量的传递。

因此，搅拌和通气成为动物细胞反应器控制的关键因素。

植物细胞细胞壁主要成分为纤维素，虽然具有较大的抗张强度，但抗剪切的能力却相当弱。

因此，必须对反映其中的搅拌装置进行改造，以降低剪切力的作用。

流体剪切力对植物细胞的影响包括正负两个方面：

一方面，适当的剪切力可增加培养系统的通气性，保持体系良好的混合状态和分散性，从而提高细胞的生物量和增加瓷生产物的产量。

另一方面，剪切力对植物细胞的损伤，往往造成细胞破损，细胞内含物释放到培养基中，从而改变体系的物理性质，进而影响整个培养系统的细胞生长和产物合成。

10、目前使用的植物细胞培养器主要有传统的机械搅拌式、非机械搅拌式、及固定式。

11、酶的反应通常是在一定的反应容器中进行，以便控制酶催化反应的各种条件和催化反应的速度。

这种用于酶进行催化反应的容器及其附属设备称为酶反应器。

12、离体培养的动物细胞可分为三种类型贴壁依赖性、非贴壁依赖性、兼性贴壁性。

简答：

酶生物反应器的要求？

（1）反应体系应具有良好的传质和混合性能，是生物催化剂颗粒能够在反应器中均匀分布，反应器内任意点之间变量的差异可忽略不计。

（2）所用生物催化剂应具有较高的比活及浓度，才能得到较大的产品转化率。

（3）能够利用计算机实现自动检测和调控，以便获得最佳的反应条件。

2、酶反应器操作中，生产能力逐渐降低，主要原因是固定化酶活性降低或损失。

造成固定化酶活性损失的原因？

（1）酶本身的失火

（2）酶从载体上脱落（3）载体的破碎或溶解

第八章产物分离与提取

生物反应产物分离纯化:

是指从生物反应培养体系中提取、分离纯化和精致所需产品的过程，又称为生物工程下游技术。

过滤：

在外力作用下，使混合物的连续相流体通过多孔介质的孔道时截留分散相颗粒，从而实现分离的操作。

离心分离：

在离心力场的作用下，将悬浮液中的固相与液相加以分离，多用于颗粒较细的悬浮液和乳浊液的分离。

发酵液产品处理过程流程图

发酵液——预处理——细胞分离——细胞破碎——细胞碎片分离——初步纯化——高度纯化——成品加工

3常见的单元操作包括：

固液分离、分离纯化、精制成形

4按过滤介质性质不同，可将过滤设备分为粒状介质过滤机、滤布介质过滤机、多孔陶质过滤机；

按操作方式不同，分为间歇式过滤机和连续式过滤机。

5过滤操作分为四个阶段：

过滤阶段、滤饼洗涤、滤饼干燥、滤饼卸除。

简答题

1、离心机的分类

（1）按离心分离因数大小对离心机的分类：

常速离心机、高速离心机、超高速离心机、

（2）按操作原理不同对离心机分类：

过滤式离心机、沉降式过滤机、分离式离心机。

（3）按操作方式对离心机分类：

间歇式离心机、连续式离心机

2、板框压滤机的特点：

结构简单，紧凑：

过滤推动力大、辅助设备少。

动力消耗少；

过滤洗涤质量好；

能够分离难以用其他过滤设备过滤的悬浮液；

滤饼含水量少；

维修方便。

缺点：

设备笨重，间歇操作，装拆板框及卸载的劳动强度大，设备占地面积大，辅助时间长。

3、带式真空过滤机的特点：

进料——过滤——滤饼洗涤——吸干——卸料——滤布清洗连续进行，配有plc控制；

自动化程度高。

真空过滤盘分段设计，可满足不同物料的过滤洗涤吸干的工艺要求。

在同一设备上可采用多次逆流洗涤得到高浓度的滤液，也可采用并流洗涤或顺流洗涤获得高纯度的滤饼。

4、过滤设备的选用的基本原则

根据物料的过滤性能，初步确定选择哪种推动力的设备。

根据物料的化学性质，检查所选择的过滤机类型是否正确。

根据工艺过程的特点和生产规模对选择的过滤设备进行筛选。

分局对滤饼的纯度或母液回收率等要求来确定过滤机类型。

根据对滤饼含湿率的要求，决定是否选用带有机械挤压过程的设备。

根据所选择的设备，物料的基本特性数据进行设备生产能力和最佳操作条件的计算，以确定设备的大小，投资费用，操作费用。

若有几种设备可供选择，则在此基础上可以进行技术经济评价，以确定一种最佳选择。

1什么是分离因数？

其值大小反映了离心分离设备的什么特性？

依此可将离心机分为哪几类？

离心分离常数f，是指离心力与重力之比，或离心加速度与重力加速度之比。

即f=F/mg=

离心分离因数越高，离心沉降速度越快，所能分离的颗粒越小，分离能力越强。

有上式还可以看出，离心因数与转鼓的半径成正比，而与转鼓的转速平方成正比，说明增大转鼓转速比增大转鼓半径更能有效的提高分离强度。

按离心分离因数大小对离心机的分类常速离心机超速离心机

按操作原理不同对离心机的分类过滤式离心机沉降式过滤机分离式离心机

按操作方式对离心机的分类间歇式离心机连续式离心机

1.下列哪种是刚性多孔过滤介质（D）

A纤维板B聚丙烯材料C醋酸纤维素D烧结金属

2.根据操作原理可以把离心机分为过滤式离心机、沉降式离心机、分离式离心机.

3按操作方式可把离心机分为间歇式离心机、连续式离心机。

4人工膜材料按性质不同，有无机膜和高聚物膜。

5常用的加热蒸发器可分为循环式和单程式

6.单程型蒸发器包括升膜式蒸发器、降膜式蒸发器、刮板式蒸发器。

生物工程设备试卷

（一）

一．名词解释（每个2分，共10分）

1分批灭菌法：

也叫实消法，是指将培养基至于发酵罐内用蒸汽加热，达到预定灭菌温度后维持一段时间，再冷却到发酵温度，然后接种发酵。

2气流输送：

又称风力输送，借助空气在密闭管道内的空气流动物料在气流中被输送到目的地的一种运输方式。

3种曲室：

培养曲盘或竹匾固体种曲的场所成为种曲室，要求保温、保湿、防潮、密闭性好，而且便于清洗灭菌。

4离心分离因数：

是指离心力与重力之比，或离心力加速度与重力加速度之比，即f=F/mg=mv2/（r·

mg）

5膜分离：

是利用一张特殊制造的。

具有选择透过性能的膜，在外力推动下对混合物进行分离的一种分离新方法

二．填空题（每空一分，共20分）

1根据料液的性质不同采用不同的过滤方法，过滤方法有三种：

滤饼过滤、澄清过滤、精密过滤。

2结晶操作的起晶方法有自然起晶、晶种起晶、刺激起晶。

3常用的通风发酵罐有机械搅拌式、气升环流式、鼓泡式、自吸式。

4在通气发酵生产中有两种发酵方法一种是加入消泡剂另一种是机械消泡装置。

5发酵液的预处理目的在于增大悬浮液中固体粒子尺寸，出去高价无机离子和蛋白质，常用方法有加热、凝聚和絮凝、调PH、加入盐类。

6多效蒸发的流程根据物料走向与整齐走向的关系分为顺流、逆流，并流、错流。

三．单项选择题（每题两分，共20分）

1.自吸式发酵罐的搅拌轴是从罐下方进罐的,因此C轴封。

A.应该用填料函B.应该用单端面机械C.应该用双端面机械D.无需

2.塔式啤酒发酵罐换热的蛇管在发酵罐外，蛇管内用B与罐内的啤酒发酵醪进行热交换。

A.蒸气B.酒精C.冷凝水D.热水

3.气升式发酵罐的优点是无需B。

A.空气过滤系统B.搅拌器C.空气喷嘴D.罐外上升管

4.沸腾造粒干燥器中，为使不同大小颗粒能在床层中分级，其形状设计为：

C

A.圆柱形　B.圆锥形　C.倒圆锥形　D.长管状

5.真空冷冻干燥器的干燥室中，操作参数（温度、压力）在水相图的A

A.三相点之下　B.三相点之上　C.临界点之上　D.临界点之下

6.下列哪项空气除菌利用原理和其他三项不同（C）

Ａ辐射法Ｂ化学药品法Ｃ介质过滤法Ｄ干热法

7．下列哪项措施不能提高介质过滤效率（A）书61页

Ａ降低空气进口位置B加强压缩前的空气预过滤C加强空气的冷却，去除油水D提高进入总过滤器的空气温度，降低相对湿度

8.下列哪项不是通风固体深层发酵设备（D）

A固定床生物反应器B流化床生物反应器C挂盘式生物反应器D文氏管生物反应器

9下述离心设备中，哪种是连续加料，卸料的（D）书178

A三足式B上悬式C刮刀卸料式D振动卸料式

10.下列哪项是循环型蒸发器（A）

A外热式蒸发器B升膜式蒸发器C刮板式蒸发器D直接接触传热蒸发器

四.判断题（每个1分，共10分）

（1）培养基：

通常是指人工配制的适合微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养基质。

（2）灭菌：

是指用物理的和化学的方法杀灭或去除物料和设备中一切有生命物质的过程。

（3）发酵：

微生物把一些原料养分在合适的条件下，经特定的代谢转变成所许产物的过程。

（4）生物反应产物分离纯化：

指从生物反应培养体系中提取、分离、纯化和精制所需产品的过程，又称为生物工程下游技术。

（5）粉碎：

是用机械力的方法克服固体物料内部凝聚力达到使之破碎的单元操作。

（6）机械搅拌通风密闭发酵罐：

在生产抗生素.酵母菌.氨基酸.有机酸.酶制剂等发酵产品中应用最多最广泛的液体深层好氧发酵设备。

（7）均质膜：

膜的上下左右任何一部分都具有相同的形态和化学组成，它可以是致密的，也可以是多孔的。

（8）传热：

即是热量传递是自然界和工程技术领域中极普遍的一种传递过程。

（9）制冷过程：

制冷剂自身状态发生变化的同时，将热量从被冷却的物质移向周围介质，使物质的温度降低。

（10）制冷剂：

采用间接冷却方法进行制冷所用的低温介质，如盐水.

六.简答题（共20分）

1..空气贮罐的作用是什么？

（4’）

答：

消除压缩机排出空气的脉冲，维持整个发酵系统稳定的正压力，同时也可以利用重力沉降作用分离部分油雾，让高温空气在贮气罐里停留一定时间，起到空气的部分杀菌作用

2.通用式发酵罐的基本条件？

（5’）

（1）具有适宜的径高比

（2）能够承受消毒灭菌及发酵过程中的一定压力（3）具有合理的通风搅拌装置以提高氧的利用率（4）具有足够的冷却面积（5）罐内抛光以减少死角，使灭菌彻底（6）具有严密的轴封，防止泄露

3.什么是连消法及其注意事项？

指将配制好的培养基在向发酵罐输送的同时经过加热，保温和冷却过程的灭菌方法。

注意事项：

采用连消法时，发酵罐应在连续灭菌开始前进行空罐灭菌；

加热器、维持罐、冷却器也应先灭菌；

培养基中的耐热物料和不耐热物料可在不同温度下分开灭菌。

4..萃取的种类及其特点？

（6’）

溶剂萃取：

用一种溶剂将物质从固体或另一种互不相容的溶剂中提出来的方法，前者称为液固萃取，后者称为液液萃取。

双水相萃取：

利用物质在互不相溶的两水相间分配系数的差异来进行萃取的方法。

超临界流体萃取：

是利用超临界流体作为萃取剂的一种高效萃取技术，超临界流体即处于超临界状态的流体，即有气体的性质，又有液体的性质。

试题三

二、单选题

　A.应该用填料函B.应该用单端面机械C.应该用双端面机械D.无需

　A.蒸气B.酒精C.冷凝水D.热水

　A.空气过滤系统B.搅拌器C.空气喷嘴D.罐外上升管

　A.圆柱形　B.圆锥形　C.倒圆锥形　D.长管状

　A.三相点之下　B.三相点之上　C.临界点之上　D.临界点之下

三、问答题

1简述植物细胞培养的特点以及常用的培养其的类型及优缺点

2提高过滤速率的方法

3叙述喷射自吸式发酵罐的工作原理。

答:

喷射自吸式发酵罐的工作原理是用泵将发酵液送入文氏管中,由于文氏管的收缩段中流速增加,即动压力增加,静压力减小,形成负压,将无菌空气吸入,并被高速流动的液体打碎、分散,与液体均匀混合,提高发酵液中的溶解氧，这是溶氧阶段。

当发酵液从上升管进入发酵罐后，微生物耗氧，同时发酵液向发酵罐底部循环，待发酵液中的溶解氧即将耗竭时，发酵液又从发酵罐底部被泵打入上升管，开始下一个循环。

4发酵罐实罐灭菌为什么要“三路进汽”?

实罐灭菌的进汽和排气原则是什么?

所谓发酵罐实罐灭菌的“三路进汽”就是在对培养基灭菌时，让蒸汽从空气进口、排料口、取样口进入罐内，使培养基均匀翻腾，达到培养基灭菌之目的。

这是因为这三个管都是插入到发酵醪中，若不进蒸汽就会形成灭菌死角。

实罐灭菌的进汽和排气原则是“非进即出”，就是说所有进入发酵罐的管道在灭菌过程中如果不进入蒸汽就一定要进行排气，使所有管道都被蒸汽（或二次蒸汽）通过，得以灭菌。

不能有既不进汽也不排汽的管道（死角）存在。

5发酵过程防止杂菌污染的措施：

1、设备灭菌并确保无泄漏；

2、所用培养基必需灭菌；

3、通入的空气必需除菌处理；

4、种子无污染，确保纯种；

5培养过程中加入的物料必需灭菌并确保加入过程无污染。

生物工程设备试题

（二）答案

一、填空题（每空1分，共20分）

1、生物工程设备主要包括生物反应器和生物反应物料处理及产物分离纯化设备。

2、培养基灭菌方式有两种：

3、搅拌器的主要作用是：

常用的搅拌器有平浆式、螺旋桨式、涡轮式。

4、消泡器的常用类型（任举三例）耙式、离心式、刮板式、涡轮式、射流式、碟片式消泡器等

5、为了减少震动，中型发酵罐一般在罐内装有底轴承，而大型发酵罐不仅装有底轴承，还要装有中间轴承。

6、酒精发酵罐通常可分为开放式和密闭式两类，大多数工厂都采