1、生物工程設備教案生物科學與工程學院2021年9月課時分配表章節第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章 第一|-一章第十二章第十三章合計內容課時1534764363333 51緒論 物料處理和輸送設備空氣凈化除菌設備培養基的制備設備通風發酵設備厭氧發酵設備 植物細胞和動物細胞反應器生物反應器的比擬放大過濾、離心、膜分離設備離子交換 分離原理和設備蒸發與結晶設備干燥設備蒸馀設備第一章緒論【教學目的與要求】了解課程的目的和任務，掌握生化反應的目的，掌握生化反應器 的分類，了解生化反應器設計基礎內容。【教學重點與難點】生化反應的目的，生化反應器的分類，設計基礎。【教學方法】 講授

2、。【教學時數】1學時一、課程介紹 生物工程設備則是生物工程技術和化學工程與設備交叉的結合體 生物反應過程的組成，課程的內容按各種設備的共性，密切結合發酵生產的特征，重點闡述設備的結構、原理、特點、 設計計算、選型及保養。包括整個發酵生產過程中所需要用到的物料的處理和輸送設備， 培養基的制備設備，無菌空氣系統，生物反應器，過濾、結晶、干燥、蒸帽及冷卻設備。課程目的和任務：了解生物工程設備掌握常用生物工程設備的類型、性能、設備二、 生化反應的目的重點 生化反應的目的：1.生產細胞：2.細胞的代謝產物：3.直接用酶催化的產物。三、生化反應器的分類重點根據細胞或組織生長代謝的要求可分為：.厭氧生物反應

3、器、通風生物反應器、 光照生物反應器、膜生物反應器。其他分類方式：根據反應器的結構、物料的混合方式。四、生化反應器設計基礎內容：細胞動力學 （菌體生長規律、產物代謝的規律、基質濃度產物濃度對發酵的影響等）、質量傳遞（氣-液傳質、液體-微生物）、能量傳遞、環境對發醉的影響、剪切力的影響等總之，生化反應器的設計是以生物體的代謝為核心，除考慮傳質、傳熱的因素外，還 需要考慮對環境條件的要求，確保這些條件的落實。同時為提高傳質和傳熱的效率需配置 攪拌裝置，同時需考慮剪切力對菌體生長的影響。發酵過程純種培養，無菌條件的要求。【思考題】1.生化反應的目的？ 2.生化反應器的分類？【作業】生化反應器的分類方

4、式【參考書目】生物工程設備梁世中主編，中國輕工業出版社2002年【教學效果追記】本章內容中有反應器的分類等簡單的總體知識，要求學生在理解的基礎上加以掌握。【預習】第二章物料處理和輸送設備第二章物料處理和輸送設備【教學目的與要求】了解發酵工廠物料處理和輸送的方法，掌握機械輸送設備的特點 及選型：掌握氣力輸送的原理和流程及簡單管道的計算。【教學重點與難點】掌握機械輸送設備和氣力輸送設備的特點及選型，氣力輸送流程 的比較和管道計算。【教學方法】講授、自學與多媒體等直觀教學手段相結合。【教學時數】5學時第一節固體物料的處理與粉碎設備一、固體物料的篩選除雜設備雜物分三類：纖維性較長的物質顆粒狀的鐵磁性物

5、質啤酒廠生產過程：大麥粗選精選分級浸泡發芽干燥粉碎糖化過濾煮沸冷卻分離沉淀前發酵后發酵過濾灌裝殺菌冷卻成品1.谷物原料的粗選設備大麥粗選機（平搖振動篩）結構圖磁力除鐵器a固定形磁鋼裝置圖b永磁滾筒CXY-25型永磁滾筒的結構圖2.大麥的精選及分級設備目的:精選目的除去圓形雜粒,特別是半粒大麥和草籽。分級目的為了在浸漬和發芽過程保持均勻一致，提高麥芽質量和出芽率。大麥精 選機a滾筒精選機結構圖講解操作過程b碟片式精選機結構圖講解操作過程 大麥分級設備a平板分級篩 結構圖 講解操作過程b圓筒分級篩 結構圖 講解操作過程二、 固體物料的粉碎設備1.物料粉碎的力學分析重點擠壓破碎、沖擊破碎、研磨破碎、

6、剪切破碎、劈裂破碎，分別舉例說明2.物料的粉 碎度（粉碎比）粉碎比：重點物料粉碎前后平均粒徑之比。以x表示x=D1/D2DI D2粉碎前、后物料的平均粒徑mm粉碎比選擇應恰當合理，如：山東某酒精廠，原來采用一級粉碎，電機功率為17KW, 后改為二級粉碎，在原電機前加粗粉碎，新增電機2.8KW,產量增加1倍。3.粉碎機械錘式粉碎機：用于原料的中碎和細碎a結構如圖 講授粉碎過程。錘式粉碎機作用力主要是沖擊力b.錘式粉碎機的生產能力圓孔篩：一個圓篩孔排出產品容量V。(m3)Vo=0. 785. Do2. d. U (m3)式中：Do一篩孔直徑,m d產品粒度m U一排料不均勻系數每h排出的產 品量體

7、積V：V=60X 0. 785. Do2. d. U . Z. k. n . ( m3/h ) Z 一 篩孔總數 k-錘刀排數n-轉速r/min每h排出的產品量(質量)QQ=V. Y =15 nr Do2. d. Z. k. n . y (t/h)對于方孔篩：每h排出的產品量體積V：V=60L. c. d. U . Z. k. n (m3/h )Z 篩孔總數k錘刀排數n 一轉速r/min每h排出的產品量(質量)Q:Q二V. 丫二 60L. c. d. U. Z. k. n. Y (t/h)也可按經驗公式計算：Q=k. DI L. P (kg/h)式中：DI 一轉子的I：作直徑mL 一轉子的軸向

8、長度m P -粉碎產品的密度kg/m3k 一系數，大米瓜干大麥取80100c.粉碎機的功耗N：按經驗公式估算：N=k. D12 L. n (kW) L一轉子的軸向長度m n一轉子的轉數r/ mink一系數，與原料的性質和粉碎度有關k約為0.r0.2 ,粉碎比大時取大值對輯粉碎機a對輻粉碎機的構造原理 操作的參數及過程主要作用力是擠壓力常用兩輯、四輯、五輻、六輯。結構圖b.輯式生產能力：理論生產能力Q=60 n DI. n. b. L. P 4> (kg/h)中一松散系數大麥芽取0.50.7,與物料性質和操作均勻度有關。軋輻長度100mm 每小時粉碎大麥芽：雙輯粉碎機 150200kg/h四輻式200300kg c功率估算：經驗公式：N=0. 735kG/