2022年生物工程设备知识点总结 .docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀资料体积溶氧系数 kLa：单位时间单位体积溶液所吸取的气体；影响 kLa 的因素：物系的性质粘度,扩散系数,表面张力操作条件温度,压力,通气量,搅拌转数反应器的结构反应器的结构型式,搅拌器结构,搅拌方式剪切力的作用1、增加质量与热量传递速率2、对微生物,动植物细胞的培育造成影响机械搅拌通风发酵罐的搅拌与流变特性1、搅拌叶轮尺寸与类型 关于搅拌剪切的反应器设计准就 叶轮尺寸与罐直径比 以搅拌叶尖线速度 v 为基准：Di/D=0.330.45 v7.5m/s 选用较大的叶轮或 Di/D ：3、发酵液的流变特性多糖发酵,液体流变特性的影

2、响：动物细胞培育；传质、传热、混合； 叶轮类型的挑选 发酵罐设计与运转；功率准数、混合特性, 发酵液流变特性的类型：产生的液流作用力的大小（1）牛顿型流体2、搅拌叶尖速度与剪应力黏度不随搅拌剪切速率和剪应力而转变 细胞与剪切作用 损害程度：（粘性定律）；剪应力与剪切速率的关系：细胞特性、搅拌力的性质、强度、 =F/A= du/dy= 作用时间；定性关系：球状和杆状细胞：耐受力强,丝状、动物细胞：耐受力弱； 为剪应力, Pa或 N/m2 ；F 为切向力, A 为流风光积； 为流体黏度Pa s, 为剪切速率 （速度梯度, s1 ；非牛顿型流体名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共

3、20 页精选学习资料 - - - - - - - - - （2）宾汉塑性流体名师精编优秀资料sn； =K n = 0+ sK：匀称系数,稠度系数,Pa 0 为屈服应力, Pa; n：流体状态特性指数, s 为表观黏度 ,Pa s; 拟塑性：0 n 1 如黑曲霉发酵液；涨塑性：n 1 （3）拟塑性和涨塑性流体如丝状菌（青霉素）、液体曲、多糖；机械搅拌通风发酵罐的的热量传递1、发酵过程的热量运算 生物反应热的运算30min 后测定发酵液的温度：Q 发 酵 = w1c1+w2c2 T/VL Q 发酵 =Q 生物 +Q 搅拌 Q 散 Q 搅拌：kJ/m3 w1、w2：发酵液和发酵罐的质量,kg；与搅拌

4、功率Pg有关,c1 、 c2： 发 酵 液 和 发 酵 罐 的 比 热 容 ,kJ/kg ； T： 30min 内发酵液的温升,；2、发酵罐的换热装置 换热夹套 功热转化率,取 =0.92；Q 散发：Q 蒸发、Q 显、Q 辐射, Q 散发 =0.2 Q 生物； 冷却水带出的热量运算发酵过程的最大放热：换热系数低： 400600 kJ/m3h ；Q发酵 =WcT2 T1/ VL 适应： 5m3 发酵罐； 竖式蛇管46 组 换热系数高： 12004000 kJ/m3 h ；要求水温较低； 竖式列（排）管kJ/m3 W:冷却水流量, kg/h ；c：水的比热容,kJ/kg ；T1、 T2:冷却水进出

5、口温度,；VL：发酵液体积,m3; 发酵液温升测量运算传热推动力大,用水量大；旺盛期,先使罐温恒定,关闭冷却水,名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀资料机械搅拌通风发酵罐的几何尺寸及体积标准发酵罐的几何尺寸H/D=1.74 d/D=1/21/3 W/D=1/81/12 B/D=0.81.0 s/d2=15 H0/D=2 公称体积指罐的筒身（圆柱）体积与底封头体积之和；椭圆形封头体积：V1= D2hb/4+ D2ha/6 ha：椭圆封头的直边高度,m；hb：椭圆短半轴长度,标准椭圆 hb=D/4；罐的全体

6、积：V0= D2H0+2hb+D/6/4 D2 /4+0.15D3 （m3）气升式发酵罐 ALR 工作原理：把无菌空气通过喷嘴或喷孔以250300m/s 的速度喷射进发酵液中,通名师归纳总结 过气液混合物的湍流作用使气泡碎裂,同时形成的气液混合物由于密度较低向上运动,而气第 3 页,共 20 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀资料含率小的发酵液就向下运动,形成循环流淌,实现混合与传质； 优缺点：结构简洁,冷却面积小；无搅拌传动设备,节约动了约 50,节约钢材；操作无噪音；料液可布满达8090,而不需加消泡剂；修理、操作及清洗简便,削减杂

7、菌感染；不能代替好气量较小的发酵罐,对于粘度大的发酵液溶氧系数较低； 类型：气升环流式、鼓泡式、空气喷射式；气升环流式反应器的特点 发酵液分布匀称：基质匀称分散； 防止液面形成稳固的泡沫层；使淀粉类易沉降的物料悬浮分散； 较高的溶氧速率和溶氧效率 剪切力小,对细胞损耗小：适合植物细胞和组织培育； 传热良好：液体综合循环速率高；便于在外循环管路上进行换热； 结果简洁,易于加工制造：无搅拌器,不需安装结构复杂的搅拌系统；简洁保证密封；加 工制造便利,设备投资较低；易于放大制造大型反应器； 操作修理便利 自吸式发酵罐 原理： 不需要空气压缩机供应压缩空气,依靠特设的机械搅拌吸气装置或液体喷射吸 气装

8、置吸入无菌空气,同时实现混合搅拌与氧传质的发酵罐； 特点：节约空压机及其附属设备冷却器、油水分别器、空气贮罐、过滤器等,削减 占地面积,削减设备投资约 30左右； 溶氧效率高,能耗低；设备便于自动化、连续 化,用于酵母和醋酸生产具有生产效率高优点；缺点：由于罐压较低,对某些产品生产简洁 造成染菌； 自吸式发酵罐的构件主要是自吸搅拌器和导轮,又称转子及定子；喷射自吸式发酵罐 原理：发酵液通过文氏管或液体喷射装置时,在收缩段流速增加,形成真空将空气吸入,并使气泡分散与液体匀称混合,实现氧传质； 类型：（ 1）文氏管自吸式发酵罐；（溢流喷射自吸式发酵罐2）液体喷射自吸式发酵罐；主要用于酵母培育名师归

9、纳总结 原理： 液体溢流通过溢流喷射器形成抛射流,液体表面层与相邻的气体进行动量传递,使第 4 页,共 20 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀资料边界层的气体具有肯定的速率,从而带动气体进入发酵罐； 溢流喷射自吸式发酵罐类型：单层、双层；主要用于酵母培育其他类型的通风发酵设备：固定床生物反应器,卧式转盘反应器,中空纤维生物反应器,机械搅拌光照发酵罐嫌气发酵设备 传统酒精发酵罐 采纳圆柱形筒体,蝶形或锥形封头 温度掌握： 中小型罐采纳罐外喷淋冷却；方式 清洗方式：人工清洗、机械清洗大型罐采纳罐内蛇管或与罐外喷淋相结合的冷却 水力清洗装置

10、： 喷水管两头弯成肯定的弧度并装有喷嘴,管上开有小孔, 当喷嘴以肯定的速度喷出水时, 反作用力使喷水管旋转,从而达到对罐内各个部位水力洗涤的目的；缺点是水压不大时, 水力喷射强度和匀称度都不抱负；可在原有水力喷射装置的基础上,安装一根直立的喷水管,管上钻有小孔洗涤成效可大大提高；新型大容量酒精发酵罐 采纳斜底或锥底,顶部为锥顶,夹套冷却 由于罐太大,中心部位降温顺底部循环困难；可采纳两种不同的措施：1、采纳中心降温水柱对罐中心醪液进行降温,或采纳罐外螺旋板换热器循环来降温；2、侧搅拌或连通器加泵循环来改善混合和滞留问题；酒精发酵罐的运算名师归纳总结 （一）发酵罐结构尺寸的确定D罐的直径（ m）

11、h1 =0.1-0.14D 第 5 页,共 20 页容积： V=V0/h1 封底高度（ m）V0进入发酵罐的发酵液量（m3）h2 封顶高度（ m） 装液系数,取0.85-0.9 尺寸关系： H =1.1-1.5D 如采纳锥形封头,就：h2 =0.05-0.1D V=D2（H+h1/3+h2/3 ）/4 （m3）二 罐数的确定H圆柱部分高度（m）N=nt/24+1 个 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀资料n 每 24 小时内进行加料的发酵罐个数 Q2=5%-6% Q1 t 一次发酵周期所需时间（h）（3）罐壁向四周散热 Q3 三 发酵罐冷

12、却面积运算 Q3 =F ctW-tB F=Q / K tm m2 tW罐壁最高温度1、总的发酵热 Q = Q1 -（ Q2 + Q3 ）tB所在地区夏季平均温度Q1：生物合成热、2、对数平均温度差 tm 的运算Q2：蒸发热缺失、 tm= Q3：罐壁向四周的散热；（1） Q1 运算有两种运算方法 a、按发酵旺盛期糖度下降的百分值计t1、t2分别为冷却水进出口温度 tF 主发酵时的发酵温度算：（四）、冷却水耗量的运算Q1=GSq q=418600J/kg W= QB / Cp t2-t1 kg/h b、依据冷却水来运算：Q1= WCp（t2-t1 ）（ 2） 蒸发热 Q2 Cp 冷却水的比热J/k

13、g t2、t1分别为冷却水进出口温度QB冷却水带走的热量J/h 代谢终产物抑制排除方法：1、真空发酵：真空发酵、萃取发酵、吸附法发酵、二氧化碳气提发酵等原理：发酵过程中保持肯定的真空度,发酵液处于沸腾状态,酒精被蒸馏出来；主要设备有发酵罐、发酵蒸发器、总凝器、分凝器、收集器、真空泵；优点：糖浓 度提高 3 倍,发酵时间缩短 1/3 ；酒糟、水、蒸汽都有削减；生产才能、设备利用率提高；酒精浓度可达 33%；缺点：能耗大、费用高、真空操作负荷大、简洁引起杂菌污染；2、萃取发酵：具有能耗低、操作简便易行的优点；名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 20 页精选学习资料 - - -

14、- - - - - - 名师精编 优秀资料发酵和萃取在同 一反应器中进行：采纳固定化细胞技术,挑选合适的萃取剂；发酵和萃取分开进行：（1）膜萃取： 将发酵液取出, 三聚磷酸丁酯为萃取相,在中空纤维膜反应器中萃取；（2）二氧化碳超临界萃取：发酵液逆向通过超临界二氧化碳萃取柱,富含酒精的超临界流体通过活性炭柱吸附分别酒精；3、吸附法将吸附剂直接加到发酵液中或让发酵液循环通过一个疏水性的分子筛吸附柱来吸附酒精；一般可采纳疏水性硅沸石作为吸附剂,采纳这种方法发酵时间可缩短 30%；4、透析膜法采纳对酒精有挑选性透过的多孔性膜,5、二氧化碳气提法分别发酵液中的酒精来降低发酵液中的酒精浓度；利用发酵过程中

15、产生的二氧化碳,通过循环压缩机加压后,送回发酵罐气提发酵产生的酒精,在 0冷却饱和了酒精和水蒸气的二氧化碳,再由活性炭填充柱吸附酒精,纤维素填充柱吸附水；生产才能提高 27%；啤酒发酵设备：趋于向大型化、露天化、联合的方向进展；（一）前发酵设备前发酵槽为方形开口式或密闭式设备,均置于室内,材料内涂爱护层；冷却方式：蛇管或排管冷却,冷却面积0.2m2/m3 发酵液, 0-2冰水冷却；密闭式 : 具有回收二氧化碳、削减前发酵室内耗冷量及削减杂菌污染机会的优点；室内采纳空调制冷,实施冷风再循环；开口式：室内装二氧化碳排除装置,排管冷却,补充10%新奇空气的再循环方式；发酵室：四周墙壁和顶棚采纳较好的

16、绝热材料,地面有肯定的坡度,顶棚应建成倾 斜或光滑弧面,空间不应太高；（三）后发酵设备贮酒罐主要完成嫩啤酒的连续发酵,并饱和二氧化碳,促进啤酒稳固、 澄清和成熟；后发酵温顺,产生热量少,无须装冷却装置,热量借室内低温带走；名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀资料金属的圆筒形密闭容器,有卧式和立式两种；由于罐内需饱和二氧化碳,故应制成 耐压容器；新型啤酒发酵设备（一）圆筒体锥底发酵罐用于上面及下面啤酒发酵,前后酵可合并在该罐内进行；室外放置,节约投资；优点：能缩短发酵时间,生产敏捷；长圆筒形, H/D=4

17、,上部是碟形封头,下部是锥形底；封头上有：压力安全阀、真空安全阀、二氧化碳回收,排气、CIP共用一个进口,由 一根管道通到操作间再分支；锥底有：取样管、啤酒出口、二氧化碳通气管；筒体上有冷却带、温度探头,外包保温层；冷媒采纳乙二醇、酒精溶液或液氨；罐的容量与糖化才能相匹配,以 12-15 小时内满罐为宜；由于后酵要进行二氧化碳饱和,因此应做成耐压罐,利用压力及真空安全阀来保证 安全受压；压力过大是由于麦汁进罐时未将排气口打开,导致罐内气体排不出去；发酵过程中产生大量的二氧化碳也排不出去；真空产生的缘由：放罐时未开排气阀；CIP 清洗时,罐内二氧化碳与清洗剂NaOH反应,造成罐内真空；清洗后罐内

18、温度太高,蒸汽较多,突然采纳冷水清洗,蒸汽冷凝,造 成罐内真空；利用发酵过程中产生的二氧化碳以及不同高度上的温度差,可引起罐内液体的对流 和热交换；锥形罐的冷却夹套分为2-4 段,当酵母沉降性能差时,锥底部分也应有冷却夹套夹套有多种形式：扣槽钢、扣角钢、扣半管、蜂窝夹套、环行冷却带等；1、圆筒锥底发酵罐 优点：缩短发酵时间；较大敏捷性；适合各种类型啤酒生产； 冷却介质：乙二醇、酒精、液氨；使用夹套冷却,分为 24 段；2、联合罐名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 一种具有较浅锥底大直径发酵罐,名师精编优秀资料并具有冷

19、却装置；H/D=1.1-1.3 ,罐内设置有机械搅拌,由薄层竖直圆筒体、拱形顶和有足够斜度以除去酵母的锥底组成；多数用不锈钢制作；特别的基础保证经受 10 级地震；冷却带采纳一段位于罐中上部的双层冷却板,罐外用聚尼烷作保温层；3、朝日罐由不锈钢制作的斜底圆柱形发酵罐,H/D=1-2；外设冷却夹套包围罐身和罐底；内设带转轴的可移动排液管,可保证酒液中二氧化碳均一；特点：利用离心机回收酵母,利用薄板冷却器降温,利用循环泵将发酵液抽出再送回；这样可缩短发酵时间,解决酵母沉降慢的缺点,提高设备利用率,大；CIP清洗系统酒损可减小,但动力消耗原位清洗, 不分解生产设备,又可用简洁操作方法安全自动的清洗系

20、统；不仅能清洗机器,而且仍能掌握微生物固定式 CIP系统由清水罐、酸罐、碱罐、废碱罐、泵、加热器组成；通过罐顶的 CIP喷头喷出高压水柱来对罐内进行清洗；有固定式和旋转式；主要步骤有： CO2回收、水冲、通空气、接入 酸洗、水洗、杀菌水冲；酒精连续发酵CIP系统、水洗、废碱洗、碱洗、水洗、1、九罐连续糖蜜发酵工艺：酒母和糖蜜同时加入第一个罐,并依次流入各罐,最终从第九个罐流出； 在第一个罐中通入空气,并维护第一罐中肯定的酵母数；二氧化碳气体由各罐顶部进总聚集管,到综合利用车间；连续发酵周期可达 20 天,发酵只需 32 小时, 酒精浓度达9-10%；2、印度 Biostil 连续发酵工艺：用一

21、个发酵罐,六台酵母离心机,酵母回流发酵罐,但从粗馏塔出来的醪液没有回流发酵罐,而是全部直接排放废液用来制沼气 3、真空连续多级发酵：在多级发酵流程中,设置了多个发酵罐及发酵蒸发器,并公用表面浓缩器、酒精捕集器、真空泵,形成了酒精的多级真空提取；多级真空发酵设备配置能够提高发酵液的起始浓度达 6573干物,并得到设计浓度的酒精和成熟的发酵液；因此,这种发酵生产才能与浓度为 3640一级真空发酵相比增加了 30,同时,酿造用水和能耗都有所降低；啤酒连续发酵名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀资料1、塔式连续

22、发酵：启动时,加入无菌麦汁及酵母,麦汁在塔内一边上升,一边发酵,直至满塔；经培育达到要求的酵母浓度梯度后,以低速泵入麦汁,一周后全速操作,并常常通入二氧化碳来疏松酵母柱；流出的嫩啤酒经酵母分别器和薄板换热器后送入贮酒罐,充入二氧化碳,贮存 4 天即可包装；定期排除部分老酵母,削减酵母自溶；塔体采纳三段夹套或盘管冷却,塔顶的圆柱体膨大部分是沉降酵母的离析器装置,削减酵母流失,保持塔内酵母浓度梯度；2、多罐式连续发酵三罐式连续发酵流程：麦汁通过柱式供氧器,流向两个带有搅拌器发酵罐的第一个,控制三分之二的糖在第一个罐中发酵,温度21,再借位差溢流入其次罐；其次个罐中发酵温度24；再流入第三个酵母分别

23、罐,罐内被冷却到5,也可用酵母离心机代替酵母分别罐,成熟啤酒溢流到贮酒罐；四罐式连续发酵流程：在三罐式的基础上最前面增加一个酵母繁衍罐,即为四罐式；多罐式连续发酵的特点：带有搅拌装置,能耗大,同时酵母易被带走,无法保持发酵罐内的酵母浓度；植物细胞（组织）和动物细胞培育反应器 植物细胞（组织）培育反应器 1、植物细胞培育液的性质：植物细胞比微生物细胞要大许多；细胞培育时,细胞外形将发 生明显变化；培育液黏度随细胞浓度增加而显著上升 2、植物细胞培育采纳：悬浮培育机械搅拌反应器、非机械搅拌反应器 固定化细胞培育系填充床反应器、流化床反应器、膜反应器（1）机械搅拌式反应器：混合性能好、传氧效率高、操

24、作弹性大、可用于细胞高密度培育、但剪切力大（2）非机械搅拌反应器：产生的剪切力较小,结构简洁；其主要类型有鼓泡式反应器、气 升式反应器等气体搅拌式反应器 固定化植物细胞培育的优点：1）可克服植物细胞培育中细胞遗传和生理的高度不稳固性 2）防止由于细胞间的不一样性,而造成的在培育过程中的高产细胞系显现的低产率和产生 其他代谢产物的情形名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀资料3）有利于排除和减弱流质流淌所引起的切变力 4）细胞在一个限定的范畴内生长可导致肯定程度的分化发育,促进次级代谢产物的产生（1）填充

25、床反应器 细胞固定于支持物表面和内部,支持物颗粒堆叠成床,培育基在床层中流淌；床中单位体积细胞较多,混合成效不好；床内氧的传递,气体排出,温度和 PH掌握较 为困难；支持物颗粒破裂仍易使填充床堵塞（2）流化床反应器利用流体（液体或气体）的能量使支持物颗粒处于悬浮状态 混合成效好但流体的切变力和固定化颗粒的碰撞常使支持物颗粒破裂,流体动力学的复 杂使其放大困难（3）膜反应器 采纳肯定孔径和挑选透性的膜固定植物细胞 动物细胞（组织）培育反应器 一、非贴壁依靠性细胞：来源于血液；淋巴组织的细胞,肿瘤细胞和某些转化细胞 二、贴壁依靠型细胞：大多数动物细胞,非淋巴组织的细胞,异倍体的细胞 贴壁依靠性细胞

26、：需要附着于带适量正电荷的固体或半固体表面上才能正常生长 1、贴壁培育：成纤维细胞和上皮细胞 培育方式：滚瓶系统,微载体系统 2、悬浮培育：非贴壁依靠性细胞：杂交瘤细胞等 细胞在培育器中自由悬浮生长 培育方式：转瓶或滚瓶培育,发酵罐 3；固定化培育：适合于两种细胞,非贴壁依靠性细胞用海藻酸钙包埋；贴壁依靠性细胞用胶原包埋 优点：细胞生长密度大、抗剪切力、抗污染才能强 深层培育： 分批式,流加式,半连续式,灌注式名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀资料1、分批式操作：将细胞和培育液一次装入反应器内培育,

27、细胞不断生长,产物不断形成,经过一段时间反应后,将整个系统取出；A、在分批式发酵过程中细胞生长的环境在不断变化；B、细胞所处环境并非最优2、流加式培育：将肯定量的培育液装入反应器,在相宜条件下接种细胞,进行培育,细胞不断生长, 产物也不断形成,随着细胞对养分物质的不断消耗,新的养分成分不断补充至反应器内,使细胞进一步代谢；到反应终止时取出整个反应系；流加无反馈掌握流加、有反馈掌握能够调剂环境中养分物质的浓度：1）防止某种养分成分初始浓度过高而显现的底物抑 制现象； 2）能防止限制性养分成分被消耗而影响细胞的生长和产物的形成由于新奇培育液的加入,整个过程中反应体积是变化的；3、半连续式流加： 反

28、复分批式培育或换液培育,在分批培育的基础上,不全部取出反应系,剩余部分重新补充新的养分成分,再按分批式操作的方式进行培育 特点：反应器内培育液的总体积保持不变 适用于基因工程动物细胞分泌有用产物和病毒培育4、灌注培育：细胞接种后, 一方面新奇培育液不断加入反应器,另一方面反应液连续不断的取出,但细胞留在反应器内,使细胞处于一种不断的养分状态大大提高细胞密度,有助于产物的表达和纯化；连续操作： 适用于培育非贴壁依靠性细胞将细胞种子和培育液一起加入反应器中进行培育；一方面新奇培育液不断加入反应器 中；另一方面将反应液连续不断的取出,使反应条件处于一种恒定状态 优点：细胞所处环境状态可长期保持稳固、

29、可讨论细胞生理和代谢规律、能连续不断的 收成产物、且提高细胞密度 动物细胞培育反应器1、通气搅拌式细胞培育反应器 一般常用笼式通气搅拌器 特点：可防止向培育基中通气时气泡直接损耗细胞 采纳微载体系统时,微载体不会被通气所产生的泡沫滞留在气液界面中 2、 气升式动物细胞培育反应器：湍动温顺而匀称、剪切力小、反应器内无机械运动部位,名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀资料细胞损耗率低、 直接喷射空气传氧,分分布匀称氧传递速率高、反应器内液体循环量大,细胞和养分成在气升式反应器内,溶氧可通过自动调剂通入空气

30、的速率来实现 pH 可通过加入二氧化 碳或氢氧化钠来掌握在气升式反应器内从底部中心内管通入的气体：1）一部分从顶部溢出2）一部分沿培养器内缘下降,到培育器底部和新吸入的气体混合再度上升3、中空纤维细胞培育反应器：可用于贴壁依靠和非依靠性细胞的培育 特点： 1让每根纤维的管内成为内室,灌注无血清培育液 2）管与管之间的间隙为外室,细胞黏附在外室管壁上 3）细胞从内室获得养分物,并从外室获得血清 4）血清和胞外产物停留在外室 5）代谢废物为小分子量物质能渗入内室可从内室排出4、微囊培育系统：1）细胞密度大2）产物单位体积浓度高3）分别纯化操作经济简便4）抗体活性,纯度好5、大载体系统：将海藻酸钠滴

31、入钙溶液中形成优点： 操作掌握简洁, 可随机取样检测；人工增加附着细胞密度高；消耗用品价格低廉,产物收率高；6、微载体培育系统利用固体小颗粒为载体,细胞在载体的表面附着,通过连续搅拌悬浮于培育液中,并形成单层生长,繁衍 微藻生物技术：特点： 富含蛋白质等养分物质和多种生理活性成分；等疾病三种藻类：螺旋藻,小球藻,杜氏藻具有抗肿瘤, 抗真菌,防止心血管优点： 1）光能利用率高；2是非微管植物,无复杂的生殖器官,生物量易收成加工利；3）经诱导后能产生高浓度有商业化价值的化合物；期,能在很短的时间内完成细胞循环4）无有性生殖,只有简洁的细胞分裂周名师归纳总结 微藻大规模培育的特点：1）要有足够的光照

32、； 2）培育过程中必需供应大量的二氧化碳,第 13 页,共 20 页并将氧气准时排出；3培育基的混合要满意气液传递,液固传递,防止细胞沉降,且细胞在- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀资料反应器的表面垂直方向上要能充分混合；4）培育机多用海水配置 微藻培育反应器须满意的条件：1）足够光照2）合适温度； 3）合适的无机碳源 （即其它无机养分物质）4）合适的 pH5）充分混合 6）防止污染） 7）氧的析出和供应类型： 放开式培育反应器、封闭式光培育反应器、管道式光培育反应器、浅层溢流光培育反应器生物反应器的放大过程 比拟放大： 把小型设备中进行

33、科学试验所获得的成果在大生产设备中予以再现的手段,它不是等比例 放大,而是以相像论的方法进行放大 放大的方法： 体会放大法、因次分析法、时间常数法、数学模拟法因次分析放大： 放大过程中, 维护生物发酵系统参数构成的无因次数群 生物质原料处理设备 1、生物质原料挑选与分级设备 1.1 磁力除铁器 1.2 精选机（准数） 恒定不变的放大方法；精选目的： 除杂粒, 除去伤残粒,由于大麦发芽时伤粒易生霉；精选机适用于颗粒状物 料,按颗粒长度分级；精选机理： 利用带有袋孔（窝眼）的工作面来分别杂粒物料,粒,带上升度不同而分别；袋孔中嵌入长度不同的颗类型：碟片精选机（一组同轴安装的圆环形铸铁碟片）、滚筒式

34、精选机（表面开有袋孔 的旋转圆筒）1.3 挑选分级设备：振动筛和转筒筛2、生物质原料的粉碎粉碎：大块固体物料破裂成小块物料,或小块物料进一步破裂成粉末状物料；粉碎的必要性：溶解、混合和反应名师归纳总结 机械粉碎的5 种形式（ 5 种粉碎力）：挤压、冲击、研磨、劈力和剪切；第 14 页,共 20 页粉碎设备：锤式粉碎机、盘磨机、球磨机、超微粉碎机械（超微粉碎振动磨、胶体磨、- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀资料冲击式超微粉碎机）3.生物质原料固体间的混合 固体混合依靠机械作用,粒状成分在混合的同时,由于性质差别,同时伴以分别过程,所以,这种

35、混合只能达到总体的匀称而不能达到局部的匀称性；（1） 固体混合的机理 对流混合：固体粒子的循环流；剪切混合：粒子间相互滑动和撞击产生；扩散混合：存在状态不同而产生的局部混合作用；（2）混合设备：回转型混合机（V 型混合机）、固定型混合机（搅拌槽式混合机、回转圆盘型混合机、锥形混合机、）物料输送设备 分类1. 原材料状态：固体、气体和液体输送 2. 输送方式：气力和机械输送 一、 液体输送机械 为了将液体从一处送到另一处,不论是提高其位置高度或增加其压强,仍是克服管路的 沿程阻力, 都需要向液体施加外部机械能；液体体输送机械就是向流体作功以提高其机械能 的装置；为液体供应能量的输送机械称为泵,如

36、离心泵、往复泵、旋涡泵等；其工作原理,泵分为：1动力式：利用高速旋转的叶轮使流体的机械能增加,典型的是离心式、轴流式输送 机械：离心泵2容积式：利用活塞或转子运动转变工作室容积而对流体作功；典型的是往复式、旋 转式输送机械：往复泵、旋转泵3其它类型：如利用另外一种流体作用的喷射式等；离心泵由于其适用范畴广、为普遍；离心泵操作便利, 便于实现自动调剂和掌握而在化工生产中应用最名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀资料1 离心泵装置及其结构离心泵主要泵、吸入系统和派出系统组成；泵由叶轮、泵壳等组成,由如干弯

37、曲叶片组成的叶轮紧固在泵轴上安装在蜗壳形的泵内；泵壳中心的吸入口与吸入管路相连,侧旁的排出口与排出管路连接；2 离心泵工作原理：离心泵启动前应在泵壳内灌满所输送的液体,当电机带动泵轴旋转时,叶轮亦随之高速旋转；叶轮的旋转迫使叶片间的液体在随叶轮作等角速旋转的同时,使受离心力的作用的液体向叶轮外缘作径向运动；在被甩出的过程中,流体通过叶轮获得了能量,并以 1525m/s的速度进入泵壳； 在蜗壳中由于流道的逐步扩大,又将大部分动能转变为静压强,使压强进一步提高,最终以较高的压强沿切向进入排出管道,实现输送的目的；当液体由叶轮中心流向外缘时, 在叶轮中心处形成真空；在液面压强与泵内压强差的作用下,液

38、体经吸入管路进入泵的叶轮内, 以填补被排除液体的位置；只要叶轮旋转不停,液体就被源源不断地吸入和排出；3 离心泵的主要性能参数：转速、流量、压头、轴功率和效率4. 离心泵特性曲线离心泵的主要性能参数压头 H,轴功率 N 和效率与流量 Q 之间是有肯定联系并有内部规律的； 通常把表示泵的主要性能参数间的内部规律的曲线称为离心泵的特点曲线,由泵的生产部门提出,以便于设计、使用部门挑选和操作时参考；在肯定转速下, 离心泵的压头、 功率、效率随流量的变化关系称为特性曲线；它反映泵的基本性能的变化规律,可做为选泵和用泵的依据；5.气蚀： 工作时在叶轮入口处形成低压,当该处压强小于或等于输送温度下液体的饱

39、和蒸汽压时, 液体将部分汽化,形成大量的蒸汽泡；这些气泡随液体进入叶轮后,由于压强的上升将受压破裂而急剧凝聚,气泡消逝产生的局部真空,使四周的液体以极高的速度涌向原气泡处,产生相当大的冲击力,致使金属表面腐蚀疲惫而受到破坏；由于气泡产生、凝聚而使泵体、叶轮腐蚀损坏加快的现象,称为气蚀；气蚀会对泵造成严峻损害；为了防止气蚀现象,就要求泵的安装高度不超过某肯定值,使泵入口处 e 的压力 Pe 应高于液体的饱和蒸汽压 Pv ；即气蚀余量h 大于泵刚好发愤怒蚀时的最小气蚀余量hmin 往复泵容积式输送机械；主要部件：泵缸、活塞、活塞杆、吸入阀和排出阀均为单向阀 ；活塞杆与传动机械相名师归纳总结 连,带

40、动活塞在泵缸内作往复运动；活塞与阀门间的空间称为工作室；分为单动泵和双动泵；第 16 页,共 20 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀资料隔膜泵结构特点是借弹性薄膜将被输送液体与活柱隔开,从而使得活柱和泵缸得以爱护；隔膜左侧与液体接触的部分均由耐腐蚀材料制造或涂一层耐腐蚀物质；隔膜右侧布满水 或油； 当柱塞作往复运动时,迫使隔膜交替地向两侧弯曲,将被输送液体吸入或排出；弹性 薄膜采纳耐腐蚀橡胶或金属薄片制成；适于：定量输送剧毒、易燃、易爆、腐蚀性液体和悬浮液；齿轮泵齿轮泵也是正位移泵；泵壳内的两个齿相互啮合；在泵的吸入口, 两个齿轮的齿

41、向两 侧拨开,形成低压将液体吸入；齿轮旋转时, 液体封闭于齿穴和泵壳体之间,被强行压至排 出端；在排出端两齿轮的齿相互合拢,形成高压将液体排出；齿轮泵产生较高的压头但流量小,用于输送粘稠液体及膏状物,但不能输送含固体颗粒的悬浮液；螺杆泵由泵壳和一根或几根螺杆构成；一根螺杆：螺杆和泵壳形成的间隙排送液体；两根螺杆：与齿轮泵类似,利用相互啮合的螺杆排送液体；特点：压头高,效率效率高,噪音小；适于在高压下输送粘稠性液体；流量调剂时用旁路 回流装置 调剂；旋涡泵 主要由叶轮和泵体组成；叶轮是一个圆盘,四周由凹槽构成的叶片呈辐射状排列 图 b；叶轮旋转过程中泵内液体随之旋转,且在径向环隙的作用下多次进入

42、叶片并获得能量；因而液体在旋涡泵内流淌与在多级离心泵中流淌相类似；的间壁分开；二、气体输送机械泵的吸入口和排出口由与叶轮间隙微小常用的气体输送设备：低压空气压缩机、通风机和鼓风机等 结构与工作原理分：离心式、往复式、挑选式、流体力学作用式 按 p2 和 x 分：通风机、鼓风机、压缩机、真空泵名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀资料三、固体输送设备 1、斗式提升机（斗式运输机）：用胶带或链条做牵引件,将料斗用螺钉固定在牵引件上,牵引件再由鼓轮张紧并带动运行；垂直提升物料；适用物料：松散型、小颗粒物料；装料方式有喂入式和掏取式两种；卸料方式主要为重力卸料和离心力卸料两种 2、带式输送机