生物工程设备总复习.doc
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1、概念题1、真空冷冻枯燥:把含有大量水分物质,预先进展降温冻结成固体,然后在真空的条件下使水蒸汽直接升华出来。2、气流输送:借助空气在密闭管道内的高速流动,物料在气流中被悬浮输送到目的地。3、沸腾枯燥:是利用流态化技术,即利用热的空气流体使孔板上的粒状物料呈流化沸腾状态,使粒子中的水分迅速汽化,到达枯燥目的。4、分子蒸馏:是在高真空条件下进展的非平衡蒸馏。其蒸发面与冷凝面的距离在蒸馏物料的分子的平均自由程之内。此时,物质分子间的引力很小,自由奔驰的距离较大,这样有蒸发面飞出的分子,可直接落到冷凝面上凝聚,从而到达别离的目的。5、喷雾枯燥:是利用不同的喷雾器,将悬浮液与粘滞的液体喷成雾状,形成具有
2、较大外表积的分散微粒同热空气发生强烈的热交换,迅速排除本身的水分,在几秒至几十秒内获得枯燥。6、沸腾造粒枯燥:是利用流化介质空气与料液间很高的相对气速,使溶液带进流化床就迅速雾化,这时液滴与原来在沸腾床内的晶体结合,就进展沸腾枯燥,故也可看作是喷雾枯燥与沸腾枯燥的结合7、全挡板条件:是指在一定转数下再增加罐内附件而轴功率仍保持不变。要到达全挡板条件必须满足下式要求:D-发酵罐直径,b-挡板宽度,n-挡板数8、吸附操作:是利用适当的吸附剂,在一定的操作条件下,使有用目标产物或有害成分被吸附剂吸附,富集在吸附剂外表,然后再以适当的洗脱剂将吸附的物质从吸附剂上解吸下来,从而到达浓缩与提纯的目的,这样
3、的过程称为吸附操作。9、薄壁容器:压力容器的壁厚与其内半径之比小于0.1的容器称为薄壁容器。简答题:1、简述蒸发过程的必要条件充足的加热热源,以维持溶液的沸腾与补充溶剂汽化所带走的热量。保证溶剂蒸汽,即二次蒸汽的迅速排除。一定的热交换面积,以保证传热量。2、提高过滤速度的方法都有那些答:有两方面的措施:1 改变发酵液的性质,如通过增加发酵液的温度、调节pH、参加絮凝集剂、参加某些盐类。2 改变过滤条件,如增加过滤压力,参加助滤剂,改变液体流向等。3、溶氧系数的影响因素与提高的方法?影响因素:(a)操作条件搅拌、通气量;(b)发酵罐的构造及几何参数体积、通气方式、搅拌叶轮构造及尺寸;(c)物料的
4、物化性能扩散系数、外表张力、密度、粘度、培养基成分及特性提高方法:加强搅拌,适当的空气流量,降低发酵液粘度,提高氧分压。4、搅拌器、挡板、轴封的作用搅拌器:打碎气泡产生漩涡,使气体停留,延长接触时间;使液体湍流,增加传质挡板:防止液面中央形成漩涡流动,增强湍动与溶氧传质轴封:防止染菌与泄漏。5、气流枯燥的原理及特点?原理:利用热气流将物料在流态下进展枯燥过程。枯燥操作中,湿物料在热空气中呈悬浮状态,每个物料颗粒都被了空气包围,使物料在流动过程中最大限度地与空气充分接触,气体与固体之间进展传热与传质,到达枯燥目的。适合于潮湿分散状态颗粒物料的枯燥。特点:枯燥强度大,枯燥时间短,适用性广,设备构造
5、简单。6、喷雾枯燥的原理及特点?原理:利用喷雾器,将液体喷成雾状,与热空气之间发生热量与质量传递而进展枯燥过程。特点:枯燥速度快,时间短,温度低,成品具有良好的分散性与溶解性。7、在酒精发酵生产中,何谓粗馏、精馏?粗馏塔、精馏塔的作用?粗馏:将酒精与其它挥发性杂质从发酵醪中别离的过程粗馏塔作用:从发酵成熟醪液中将乙醇成分提取出来精馏:除去粗酒精中杂质,进一步提高酒精浓度精馏塔作用:把粗酒精提浓到产品要求浓度,并别离净化8、空气过滤除菌机理?除菌方法?机理:惯性碰撞,拦截滞留,布朗运动,重力沉降,静电吸附方法:介质过滤,辐射,化学药品,加热,静电吸附9、请说一说啤酒生产中麦芽汁各制备设备的作用。
6、糊化锅:用于煮沸大米粉与局部麦芽粉醪液,使淀粉糊化与液化。糖化锅:是使麦芽粉与水混合,并保持一定温度进展蛋白质分解与淀粉糖化过滤槽:用于过滤糖化后的麦醪,使麦汁与麦槽分开而得到清亮的麦芽汁。糖化醪过滤槽:是啤酒厂获得澄清麦汁的一个关键设备,主要用于醪液的糖化与麦汁的过滤。10、为什么工业发酵培养基灭菌采用湿热灭菌法?答:湿热灭菌是利用高温饱与蒸汽将物料的温度升高使微生物体内的蛋白质变性进展灭菌的一种方法。工业发酵培养基灭菌的特点是数量多;含有很多固体物质;灭菌后要有利生产菌的生长;方便易行及价格廉价。由于蒸汽冷凝时会放出大量潜热,并具有很强的穿透力,灭菌效果好;蒸汽来源及控制操作条件方便,适用
7、于工业发酵培养基的灭菌。11、凝胶层析的应用主要有哪些?并说明其原理。当具有一定分子量分布的高聚物溶液从柱中通过时,较小的分子在柱中停留时间比大分子停留的时间要长,于是样品各组分即按分子大小顺序而分开,最先淋出的是最大的分子。应用:脱盐、分子量测定、别离纯化12、发酵用的无菌空气的质量指标是什么? 答:温度、压力、流量、空气相对湿度、空气无菌度13、强化簿膜蒸发浓缩操作的要点是什么? 答:1 料液接近于沸点温度进料;2 蒸发器中的温差不能太大;3 汽液别离效果好;4 足够的冷凝能力;5 足够与适宜的真空度。14、生物产品蒸发浓缩为何采用膜式蒸发器?答:生物产品大多是热敏性物质,要求蒸发浓缩操作
8、低温快速,要快速到达较高浓缩比,必须使料液在操作中有较大的比外表积,膜式蒸发器符合。15、生物工程行业常用的枯燥设备有哪些?答:冷冻枯燥器、真空枯燥器、喷雾枯燥器、气流枯燥器、沸腾枯燥器填空题:1、搅拌器的设计应使发酵液有足够的 流动与适度的 流动。2、发酵罐内为防止液面中央形成旋涡流动,增强其湍动与溶氧传质,应在罐内装设 。3、为了提高对物料的剪切力,有许多辊式粉碎机,常将两个辊子的转速设计成有一定的 。4、在碟式离心机工作时,固体颗粒向 沉降,澄清液向 被排出。5、薄壁圆筒承受内压时,其周向应力是轴向应力的倍。因此在设计圆筒形容器时必须注意:如果需要在圆筒上开设椭圆孔时,应使椭圆孔之短轴平
9、行于筒体轴线,以尽量减少纵截面的削弱程度。6、喷雾枯燥雾化器有压力式雾化器,离心式雾化器,气流式雾化器。7、斗式提升机的卸料方式可分为 离心式 、 重力式 与 离心重力式 三种形式,其中重力 卸料方式适用于提升大块状、密度大、磨损性大与易碎的物料。8、空气过滤除菌机理主要有惯性碰撞,拦截滞留,布朗运动,重力沉降与静电吸附。除菌方法主要有:介质过滤,辐射,化学药品,加热,静电吸附。9、离心机别离因数是物料所受离心力与重力的比值,是反映离心机别离离心能力的主要指标10、通气发酵罐中空气分布管上,喷孔的设计原那么是喷孔的总截面积等于空气分布管截面积。11、实现真空冷冻枯燥的必要条件是枯燥过程的压力应
10、低于操作温度下冰的饱与蒸汽压。12、发酵厂用于原料除杂的方法有 筛选 、 风选 与 磁力除铁 。 13、在长管气流枯燥系统中,为了充分利用气流枯燥中颗粒加速段较强的传热传质作用,可把该长管设计成脉冲式气流枯燥管。14、蒸发器主要由加热器、 别离器两局部组成。15、所谓全挡板条件是指:在一定转速下增加罐内附件而轴功率不改变,消除漩涡的最低条件。16、发酵罐中使用最普遍的动密封有两种:填料函密封与机械密封或称端面密封。17、固液别离的方法很多,其中最常用的是过滤与离心别离。18、在饼层过滤中,真正发挥拦截颗粒作用的主要是滤饼层而不是过滤介质。19、离子交换剂由 惰性的不溶性载体 、 功能基团 与
11、平衡离子 组成。 平衡离子带 正电荷 为阳离子交换树脂,平衡离子带 负电荷 称阴离子交换树脂。20、根据物质吸附性质的不同,可用吸附法进展别离;根据分子电离电负性的差异,可用离子交换法、电泳法与等电聚焦法等进展别离;根据分子形状与大小的不同,可用凝胶过滤层析、膜别离、超滤法等别离;根据配体特异性的不同,可用亲与层析法进展别离。21、单程型蒸发器的特点是溶液通过加热室一次,_不作_循环流动,且溶液沿加热管呈_膜状 流动,故又称为_液膜式_蒸发器。22、降膜式蒸发器为了使液体在进入加热管后能有效的成膜,在每根管的顶部装有_液体分布器_。23、自然循环蒸发器内溶液的循环是由于溶液的_受热程度不同,而
12、引起的_密度差异所致。24、气相混合物被冷却到有第一滴液滴析出时的温度称为露点温度。25、在一定空气状态下枯燥某物料,能用枯燥方法除去的水分为自由水分_;首先除去的水分为非结合水分;不能用枯燥方法除的水分为平衡水分_。26、固体物料的枯燥,一般分为恒速与降速两个阶段。27、精选机对大麦进展精选与分级,其主要原理是按颗粒长度进展分级。28、啤酒厂粉碎麦芽与大米常用辊式粉碎机。29、酒精的三塔式蒸馏流程是由粗馏塔醪塔、排醛塔与精馏塔3个塔组成。30、将植物性芳香原料中所含精油提取出来可以采用水蒸汽蒸馏。31、在两相互不相溶液体混合物蒸馏时,蒸汽混合物中该组分含量取决于该组分的分压,而不是取决于液相
13、中组分的比例。32、输送流体物料可采用各种形式的泵与空气压缩机。33、离心泵的主要性能参数有:压头、流量、效率等。34、压力容器的根本要求是平安性与经济性的统一。此外,还应满足强度、刚度、耐久性、密封性及操作与维修方便的要求。35、我国压力容器平安技术监察规程采用既考虑容器的压力与容积大小,又考虑介质危害程度的综合分类方法,以便于容器的平安技术监视与管理。36、与普通构造钢相比,压力容器用钢对硫、磷、氢等有害杂质元素的含量控制更严。37、材料的力学性能主要是指强度、塑性与韧性。38、钢材的可焊性主要取决于它的化学成分,其中影响最大的是含碳量。选择题单项选择或多项选择:1、气升式发酵罐的优点是无
14、需( )。 A、空气过滤系统 B、搅拌器C、空气喷嘴 D、罐外上升管 2、自吸式发酵罐的搅拌轴是从罐下方进罐的,因此应该用 轴封。 A、填料函 B、单端面机械 C、双端面机械 D、无需3、机械搅拌通风发酵罐在装液灭菌冷却后,搅拌器的输出功率应是: 。 A、通入无菌空气后比通入无菌空气前有所下降 B、通入无菌空气后比通入无菌空气前有所上升 C、与有无空气无关,输出功率在通风前后保持不变 D、通入无菌空气后与通入无菌空气前相比,有时上升,有时下降4、通用式机械搅拌发酵罐中挡板的作用是:( )。 A、提高醪液湍流程度,有利于传质 B、增加发酵罐罐壁的机械强度 C、改变液流方向,由径向流改变为轴向流
15、D、防止醪液在罐内旋转而产生旋涡,提高罐的利用率5、空气过滤系统中旋风别离器的作用是 。A、别离油雾与水滴 B、别离全部杂菌C、别离二氧化碳 D、别离局部杂菌6、气升式发酵罐的特点有 。A、高径比(H/D)比机械搅拌通风发酵罐的小 B、无需机械搅拌C、无需空气压缩机 D、溶氧速率较高7、离子交换设备中的反吸附离子交换罐,溶液流向是: 。A、自下而上 B、自上而下C、上下相向流动 D、不在所选之列8、把干玉米原料从多处集中送到一处,原那么上应选择: 。A、带式输送机 B、斗式提升机C、压送式气力输送装置 D、吸送式气力输送装置9、采用喷水室进展空气调节,空气调节过程是: 。 A、等温减湿 B、升
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