生物工程设备各章知识点总结(共20页).docx

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1、精选优质文档-倾情为你奉上第1章 原料的输送和粉碎设备1. 原料粉碎的目的、方法1) 目的：a. 增加淀粉粒、酶与水的接触面，加速酶促反应与可溶性物质的溶出，提高淀粉的利用率；b. 缩短蒸煮时间，使原料中的还原糖少遭破坏，节约蒸汽用量；c. 使原料颗粒度变小，增加在设备和管道中的流动性,易于实现连续化。2) 方法：a. 湿式粉碎：将水和原料一起加入粉碎机中，以粉浆状出来 特点：无粉尘飞扬，排料方便，不需粉尘通风等；不易贮藏，耗电量大b. 干式粉碎:原料直接进入粉碎机进行粉碎 特点：需配通风除尘设备（通风管道装在粉碎室）c. 回潮干法粉碎：原料喷少量水后在进行粉碎（啤酒厂粉碎）d. 连续调湿粉碎

2、：粉碎过程连续喷水2. 选择粉碎设备的原则、粉碎度及粉碎程度，对原料粉碎设备的要求1) 原则：1 根据物料的性质和所要求的粉碎度等而定2 坚硬物料、脆性物料：挤压、冲击3 韧性、粘性物料：剪切、研磨、挤压4 方向性物料：劈裂2) 粉碎度：物料粉碎程度前后平均粒径之比 x=D1/D2D1 粉碎前物料的平均粒径D2 粉碎后物料的平均粒径3）粉碎程度：按粉碎物料和成品的粒度大小分类：粗碎、中细碎、磨碎或研磨、胶体磨；筛析法：以物料通过不同筛目标准筛的百分数来表示4） 设备要求：1 粉碎后物料颗粒大小均匀2 不重复粉碎，已粉碎物料需立即从压榨部分排除3 操作自动化4 容易更换磨碎的部位，在操作发生障碍

3、时有保险装置，能自动停车。3. 锤式粉碎机的结构、特点1) 锤式粉碎机的结构（酒精厂）1 锤刀:高碳钢或锰钢，40*125-180*6-7mm。末端V=25-55m/s,V越大，产品粒度越小， 锤刀重量小，易产生自转；重量大，功率大。2 筛板：用以控制粉碎物料的粒度，圆形或长条形。锤刀与筛孔间隙为5-10mm.一般6+2mm3 锯齿形冲击板：与锤刀一起挤压，磨碎物料2) 特点：1 可做粗碎和细碎2 体积紧凑，构造简单，生产能力高3 适用于不同性质的物料，物料含水量15%4 锤刀磨损快，筛网易损坏5 运转时震动较大，应安装在底层6 粉碎机底部可采用吸引式气流输送，防止粉尘飞扬，提高产量。4. 辊

4、式粉碎机的结构、特点 1) 辊式粉碎机的结构（多用于啤酒厂麦芽粉碎）：1 辊筒：生铁铸造，辊光或有齿形丝。圆周速度2.5-6.0m/s，太小粉碎度低，太大，物料易在辊面上跳动，不易被带入辊筒。两辊间存在15%-20%的转速差，可增加粉碎度，辊子直径D250mm，一般D=230-800mm，直径太小，麦芽接触辊面的时间太短，不易粉碎。辊子长度L=400-1000mm2 开度：两辊筒间的距离b=3-5mm。凡物料颗粒小于开度的可经空隙露出，开度可调。3 筛网：两对以上辊式粉碎机的每对辊子之间装有筛网。2) 特点：1 用于粉碎颗粒状物料的中碎和细碎2 粉碎度可调，可保证皮壳破碎适中，利于过滤5. 输

5、送方式：机械输送和气流输送。机械：带式输送机，螺旋输送机，斗式输送机6. 气流输送：利用强烈的空气气流在密闭管内流动，把物料悬浮送到目的地的运输方式。7. 气流输送的流程a、吸引式输送流程（可由多点到一点）空气、物料吸管输料管分离器除尘器真空泵（风机）排空管 闭风器料斗特点： 1.整个流程的动力部分在尾部2.处于负压状态3.特殊的卸料装置b、压送式输送流程（可由一点到多点）空气空气粗过滤器鼓风机输料管分离器空气、物料 物料料斗 闭风器（加料）特点：1.动力设备在前面2.处于正压状态3.特殊的加料装置8. 气流输送组成设备：1 加料装置：吸嘴、旋转加料器2 物料分离装置（卸料装置）：旋风分离器、

6、重力式分离器3 空气除尘装置：旋风分离器、袋滤器、湿式除尘器4 动力设备9. 混合比单位时间输送的物料量与单位时间所需要的空气质量的比=ms/ma（ms、ma单位kg/h）意义：表示系统的输送能力，即单位质量的空气所能输送的物料的质量10. 旋风分离器的工作原理、结构、应用工作原理：利用离心力沉降将物料与气流分开结构：（略）应用：结构设计旋风分离器采用立式圆筒结构，内部沿轴向分为集液区、旋风分离区、净化室区等。内装旋风子构件，按圆周方向均匀排布亦通过上下管板固定；设备采用裙座支撑，封头采用耐高压型封头。设备管口提供配对的、螺栓、垫片等。通常，气体入口设计分三种形式：a) 上部进气b) 中部进气

7、c) 下部进气对于湿气来说，我们常采用下部进气方案，因为下部进气可以利用设备下部空间，对直径大于300m或500m的液滴进行预分离以减轻旋风部分的负荷。而对于干气常采用中部进气或上部进气。上部进气配气均匀，但设备直径和设备高度都将增大，投资较高；而中部进气可以降低设备高度和降低造价。应用范围旋风分离器适用于净化大于1-3微米的非粘性、非纤维的干燥粉尘。它是一种结构简单、操作方便、耐高温、设备费用和阻力较高（80160毫米水柱）的净化设备，旋风除尘器在净化设备中应用得最为广泛。 改进型的旋风分离器在部分装置中可以取代尾气过滤设备。网上第2章 培养基的制备设备1. 培养基的灭菌方法1 热灭菌（湿热

8、、干热）：160,1h，微生物蛋白变性而死亡2 化学药剂灭菌：加杀菌剂（甲醛、苯酚、洁尔灭等），不利于发酵3 射线灭菌：紫外线、电磁波，生产中培养基液数量多，含有固形物穿透力弱4 介质过滤除菌：离心分离、静电吸附等。2. 湿热灭菌定义：直接用表压为0.20.4MPa的饱和蒸汽进行灭菌优点：1 易得到，蒸汽成本低2 穿透力强，蒸汽在冷凝时释放出大量的潜热，杀菌效果好3 高温，120以上，微生物细胞蛋白极易凝固4 快速，2030min（包括加热和保温）3. 动力学：对数残留定律微生物受到不利环境的影响，细胞蛋白受热凝固，丧失活力，随着延长而逐渐死亡，细胞个数逐渐减少，其减少速率与任何一瞬间残存的菌

9、数成正比，即微生物在一定温度下，受热死亡遵循一级反映方程的规律。dN/d=kNK表示微生物的耐热程度，k越小微生物越耐热，k越大，微生物越易受热死亡，如细菌孢子的k值远远小于其营养细胞和霉菌孢子。4. 三种连续灭菌流程：加热、保湿、冷却设备1 连消塔式配料罐预热罐连消泵连消塔维持罐喷淋冷却器发酵罐2 喷射加热配料罐预热罐连消泵喷射加热器维持管道真空冷却器发酵罐3 薄板换热器配料罐2号薄板换热器（预热）3号薄板换热器（加热）维持管道2号薄板换热器（预冷却）1号薄板换热器（冷却）发酵罐5. 保温时间与维持器的计算见作业6. 酒精厂连续蒸煮、糖化流程（罐式、柱式、管道式）：粉浆罐 粉浆泵 蒸煮罐（锅

10、） 后熟器（保温设备） 真空冷却器 连续糖化罐 喷淋冷却器 发酵罐主要设备：加热器(t套管式、三套管式)、后熟器、冷却器7. 真空冷却系统的组成，真空冷却器（原理）、冷凝器、喷射泵8. 啤酒厂糖化设备组成方式：四器、六器组合，各设备作用第三章 空气除菌设备1. 通风发酵对无菌空气的要求1.压力：两个工程大气压（表压）作为输送动力2.温度：发酵温度3.流量：（uuM）单位时间单位体积内所需流量4.相对湿度Re液体+250Re空气：喷嘴喷出空气的雷诺准数Re液体：上升管内液体流动的雷诺准数8. 自吸式发酵罐的特点、搅拌器的组成特点：1 不用压缩空气，自行吸入空气，通风装置为一带有中央吸气口的搅拌器

11、2 罐高影响吸气量，大气压力有限，限制了罐高3 下伸轴4 双端面轴封5 转速高（450rpm），有足够的吸气量6 罐压为0.2大气压（表压），罐内外压差较少，易染菌7 气液混合好，气泡分散较细，在较低通气量下，养的吸收系数高8 省去空压机，高效玻璃纤维纸代替除菌系统9 装料系数小，（40%），泡沫多，需要消泡器组成：1 转子（叶轮）：宇宙一起转动，上面有沿径排列的孔，空开口方向与旋转方向相反2 定子（导轮）：静止不动9. 自吸式发酵罐的吸气原理1 启动前液体将转子浸没，2 转子旋转，由于离心力的作用，转子及叶片间的液体被甩出而形成局部真空，罐外的空气通过搅拌器中心的吸气管进入转子空心叶轮，经定

12、子的直叶导轮均匀分布甩出3 在搅拌作用下，叶轮周围形成强烈的湍流，使刚离开叶轮的空气立即在不断循环的发酵液中分裂成细微的气泡，混合、翻腾、扩散到整个罐内4 搅拌的同时完成了通风第六章过滤与分离设备（见纸上）1、悬浮液的分类2、固液分离方法3、提高过滤速度的方法4、麦汁过滤槽的结构及过滤原理：耕糟器的作用5、硅藻土的化学组成、硅藻土的用法（做过滤介质、助滤剂、预涂层）6、啤酒硅藻土过滤系统的组成设备：硅藻土联合罐、硅藻土过滤机、啤酒循环泵等7、离心分离因数、离心机的分类8、碟片式离心机的结构及工作原理答：当悬浮液在动压头的作用下，经中心管流入高速旋转的碟片之间的间隙时，便产生了惯性离心力，其中密

13、度较大的固体颗粒在离心力作用下向上层碟片的下表面运动，而后沿碟片下表面向转子周围下滑，液体则沿转子中心上升，从套管中排出，达到分离的目的。9、离心机的排渣方式答：标准型：拆出碟片人工卸渣；自动间歇排渣型：活门排渣，定期开启，使浆渣借离心甩出；连续排渣型（喷嘴型）第七章1、蒸发设备的组成及蒸发的压强条件，多效蒸发组成：蒸发器：具有加热界面和蒸发表面冷凝器：冷却二次蒸汽中可凝性气体抽气泵：抽去二次蒸汽中不可凝气体压强条件：常压、加压、真空真空蒸发的优点?见纸上多效蒸发：二次蒸汽的重复利用，将高能二次蒸汽用作加热介质去蒸发另外的物料而本身被冷凝。2、热敏性物料：对热过程很敏感，受热后会引起发生化学物

14、理变化而影响其质量的物料。3、麦汁煮沸锅的结构及作用，加热器的型式型式：夹套式、内加热式、外加热式 见纸上4、薄膜蒸发溶液在设备的加热器内以很薄的液层通过，受热升温，气化而浓缩，浓缩的溶液迅速离开加热表面，该过程称为薄膜蒸发5、薄膜蒸发设备:长管式：液膜在管壁加热时形成（升膜、降膜、升降膜式）；离心式：利用旋转的加热面使进入加热面的溶液在离心力作用下形成液膜；刮板式：液膜靠转动的刮板作用在蒸发器内壁形成6、升膜式蒸发器的爬膜条件：加热蒸汽与物料之间要有足够的温度差和传热强度，使蒸发的二次蒸汽量和蒸汽速度达到足以带动溶液成膜上升的程度。降膜式蒸发器的液体分配器：导流棒、旋液器、齿形溢流口、分配筛

15、板7、结晶理论：饱和溶液曲线、过饱和溶液曲线组成的三个区域及特点答：1.不饱和区：溶液未饱和，溶质表现为溶解状态2介稳定区：溶液浓度超过饱和浓度，没有晶体存在，一段较长时间内比较稳定3.不稳定区：过饱和溶液以上浓度区域，自然起晶析出8、常用的结晶设备：蒸发浓缩结晶、冷却结晶、等电点结晶9、真空煮晶锅的结构及特点答：结构：（1）夹套加热蒸发室：夹套高度30-60mm，加热蒸汽压力0.15-0.25MPa,温度一般为65-70（2）气液分离器：分离二次蒸汽，二次蒸汽在升气管中的流速为8-15m/s(3)搅拌器：锚式，与锅底间距2-5cm,n=6-15rpm(4)晶中量：由晶种大小而定特点：（1）可

16、以控制溶液的蒸发速度和进料速度（2）晶种起晶，防止细小晶核产生，使晶体大小均匀，当溶液中出现白色浑浊时，通入蒸汽冷凝水，使新晶核溶解（3）连续加入未饱和溶液补充溶质的量，使晶体长大10、怎样发现真空煮晶锅内出现了伪晶，如何消除伪晶答：伪晶是后来生成的极细小的新晶体，伪晶出现的前兆是在验糖玻璃板上表现为晶体间母液变厚，颜色逐渐由褐色变成黄色，如果母液出现灰白色，这时已微有伪晶生成。（网上）需要加水或稀糖浆将其溶解。第八章干燥设备1、干燥原理及干燥设备的分类和选型，结合水、自由水答：原理：干燥是利用热能使湿物料中的水分汽化并除去的操作过程。（干燥过程需要消耗大量热能，为了节省能量，某些湿含量高的物

17、料、含有固体物质的悬浮液或溶液一般先经机械脱水或加热蒸发，再在干燥器内干燥，以得到干的固体。在干燥过程中需要同时完成热量和质量(湿分)的传递，保证物料表面湿分蒸汽分压(浓度)高于外部空间中的湿分蒸汽分压，保证热源温度高于物料温度。热量从高温热源以各种方式传递给湿物料，使物料表面湿分汽化并逸散到外部空间，从而在物料表面和内部出现湿含量的差别。内部湿分向表面扩散并汽化，使物料湿含量不断降低，逐步完成物料整体的干燥。）网上干燥机理：热量由气体传递给湿物料，物料温度升高，物料内部的水分向表面扩散；水分在物料表面汽化被气流带走。分类：对流干燥器：利用空气或气体既作为在热体，又作为载湿体，适用于固体物料的

18、干燥，如气干燥器、气流。、沸腾。、喷雾。、转筒。、箱式。、洞道。等传导干燥器：1.被干燥物料与加热面有良好的接触，又称为接触式干燥器2.热能利用经济，在无氧条件下进行干燥，不易氧化，适用于液体物料的干燥3.滚筒干燥器、冷冻干燥器、冷冻升华干燥器辐射干燥器：利用辐射向湿物料供热，红外线干燥器、远红外干燥器、高频干燥器、微波干燥器选型：1. 产品的质量要求：理化性质、生物化学性能，如物料的粘稠性、分散性、热敏性、失活能等，避免高温分解和严重失活，选择真空干燥和冷冻干燥设备2.产品的纯度：在无菌和密闭的条件下，具有灭菌设施，以保护产品的微生物指标和纯度要求3.物料的特性：例如采用沸腾干燥或气流干燥设

19、备处理颗粒状物料，而结晶状物料选择固定床干燥设备4.产量及劳动条件：浆状物，料产量大，料将均匀时可选择喷雾干燥设备；粘稠较难雾化时选择。结合水：单位质量物料中所含水分的总量称为总水分，在普通干燥条件下，不能将总水分全部除去，必有一部分水分与干燥介质呈平衡状态而存在于物料中，这部分不能除去的水分称为结合水或平衡水，总水分-结合水=游离水或自由水，游离水在能在干燥过程中被除去。2、干燥速率曲线：恒速干燥阶段、降速干燥阶段334答：干燥过程分为两个阶段：ABC段为恒速干燥阶段CD段降速干燥阶段（只要干燥的外部条件不变，物料的干燥速率和表面温度即保持稳定，这个阶段称为恒速干燥阶段；当物料湿含量降低到某

20、一程度，内部湿分向表面的扩散速率降低，并小于表面汽化速率时，干燥速率即主要由内部扩散速率决定，并随湿含量的降低而不断降低，这个阶段称为降速干燥阶段。）网上恒速干燥阶段：干燥速度基本恒定，湿物料内部的水分向表面传递的速率能与水分的是物料表面汽化的速率相适应；干燥速度取决于物料表面水分汽化速率，也取决于物料外部的干燥条件，称为表面汽化控制阶段降速干燥阶段：干燥速率不断降低，湿物料表面逐渐变干，温度逐渐上升，水分由物料内部向物料表面传递的速率小于湿物料表面水分的汽化速率，物料愈干燥，内部速率也愈小，水分由物料由物料内表面传递的速率就愈小，干燥速率也愈小，物料的湿度也随之提高；干燥速度主要取决于物料本

21、身的结构、形状和大小等，而和物料外部的干燥条件关系不大又称内部迁移控制阶段。3、气流干燥、喷雾干燥、流化床干燥、冷冻升华干燥答：气流干燥：利用高速热气流将物料在流态下进行干燥的过程，即热空气与粉状或颗粒状物料在流动过程中充分接触，气体与固体物料之间进行传热与传质，使湿物料达到干燥的目的喷雾干燥：利用不同的雾化器将悬浮液和粘滞的液体或喷雾状形成具有较大表面积的分散微粒，接热空气将微粒干燥的过程流化床干燥：利用流态化技术，即利用热空气流使筛板上的粒状物料呈悬浮状态而干燥的过程，粒状物料在气流中自由转动，犹如沸腾一样，又称为沸腾干燥冷冻升华干燥：将湿物料在较低温度下（-100 -50）冻结成固态，然

22、后在高度真空（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4、干燥设备流程（流化床）干燥流程：过滤器 加热器 （沸腾）干燥器 进料 出料 旋风分离器 袋滤器 风机5、雾化器的型式压力式、气流式、离心式6、气流式喷雾器的喷雾原理答：气流速度200-300m/s，气液流速小于10m/s，两者存在速度差，产生相互摩擦，液体被拉成丝状体，丝状体断裂形成球形小雾滴，丝状体存在的时间决定于气体与液体的的相对速度和溶液的物理性质，相对速度愈大，存在时间愈短，喷雾的分散度也愈高，溶液度愈大。丝状体存在时间愈长7、喷雾干燥塔的结构及干燥过程答：气流喷雾干燥塔，上部为圆柱形，下部为圆锥形，

23、塔直径与高度之比为1：（2.4 3），直径与锥体的高度之比为1.3 1.6，空塔时的气流速度约为0.15 0.2m/s，回风管空气流速约10 12m/s。干燥室由1mm左右厚度的不锈钢衬里焊接而成，外部有保温层，塔顶部装有空气分配盘，塔内设有气流喷雾器，塔的下部有螺旋排风管。离心喷雾干燥塔的顶部有热风盘，塔内有离心喷雾机（喷盘），喷雾室的直径与离心喷雾机的转速有关，喷盘转速越小，喷雾室直径就越大，只要干燥塔半径大于喷距时绝大部分液滴就不会碰壁。压力式喷嘴通常有液体的切向入口、旋转室、喷孔等组成喷雾干燥：利用不同的雾化器将悬浮液和粘滞的液体或喷雾状形成具有较大表面积的分散微粒，接热空气将微粒干燥的过程专心-专注-专业