1、13級(jí)生物工程設(shè)備期末總復(fù)習(xí)提綱2013級(jí)生物工程游琳娜第二章1. 空氣除菌有幾種方法？1） 熱殺菌:可用蒸汽或電來(lái)加熱空氣，以達(dá)到殺菌的目的；利用空氣被壓縮時(shí)所產(chǎn)生的熱量對(duì)空氣進(jìn)行加熱保溫殺菌，在生產(chǎn)上具有重要意義。2）輻射殺菌：a射線、X射線、B射線、丫射線、紫外線、超聲波等從理論上講都能起到殺菌作用。但紫外線殺菌效率低，時(shí)間長(zhǎng)。一般要結(jié)合甲醛蒸汽或苯酚噴霧來(lái)保證無(wú)菌室的高度無(wú)菌。3） 靜電殺菌：利用靜電引力吸附帶電粒子以達(dá)到除菌除塵目的。4） 介質(zhì)過(guò)濾除菌法：采用定期滅菌的干燥介質(zhì)來(lái)阻截流過(guò)空氣所含的微生物，從而獲得無(wú)菌空氣。2. 請(qǐng)具體說(shuō)明介質(zhì)過(guò)濾除菌的機(jī)理（空氣介質(zhì)相對(duì)過(guò)濾除菌基本原

2、理）。微粒隨空氣流動(dòng)通過(guò)過(guò)濾層時(shí)，濾層纖維所形成的網(wǎng)格阻礙氣流的前進(jìn)，使氣流無(wú)數(shù)次改變運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向而繞過(guò)纖維前進(jìn)，這些改變引起微粒對(duì)過(guò)濾層纖維產(chǎn)生慣性沖擊、重力沉降、攔截、布朗擴(kuò)散、靜電吸附等作用把微粒滯留在纖維表面。1） 慣性沖擊滯留作用機(jī)理：（氣流速度較大時(shí)）由于微粒直沖到纖維表面，因摩擦粘附，微粒就滯留在纖維表面上，這稱為慣性沖擊滯留作用。2） 攔截滯留作用機(jī)理：（氣流速度較小時(shí)）在滯流區(qū)的微粒慢慢靠近和接觸纖維而被粘附滯留。這就是攔截捕集作用。3） 布朗擴(kuò)散作用機(jī)理在很慢的氣流速度和較小的纖維間隙中，布朗擴(kuò)散作用大大增加了微粒與纖維的接觸機(jī)會(huì)，從而被捕集。（直徑很小的微粒在很慢的

3、氣流中能產(chǎn)生一種不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，稱為布朗運(yùn)動(dòng)）4） 重力沉降作用機(jī)理當(dāng)微粒所受的重力大于氣流對(duì)它的拖帶力時(shí)，微粒就發(fā)生沉降現(xiàn)象（大顆粒比小顆粒作用顯著）。微粒的沉降作用提高了攔截捕集作用。5） 靜電吸附作用機(jī)理干空氣對(duì)某些非導(dǎo)體的物質(zhì)如纖維和樹脂處理過(guò)的纖維，作相對(duì)運(yùn)動(dòng)摩擦?xí)r，會(huì)產(chǎn)生靜電現(xiàn)象。懸浮在空氣中的微生物大多帶有不同的電荷。這些帶電荷的微粒會(huì)被帶相反電荷的介質(zhì)所吸附。第三章1.自吸式發(fā)酵罐自吸式發(fā)酵罐概念：自吸式發(fā)酵罐是一種不需另行通入壓縮空氣，而依靠特殊的吸氣裝置自行吸入無(wú)菌空氣并同時(shí)完成液體和氣體的混合對(duì)流實(shí)現(xiàn)溶氧傳質(zhì)的發(fā)酵罐。自吸式發(fā)酵罐根據(jù)吸氣裝置不同分類：機(jī)械攪拌自吸式、噴射自

4、吸式、溢流噴射自吸式自吸式發(fā)酵罐特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約設(shè)備（壓縮機(jī)）投資，減少?gòu)S房面積。溶氧速率和溶氧效率高；能耗較低。生產(chǎn)效率高，經(jīng)濟(jì)效益好（酵母和醋酸的發(fā)酵）。缺點(diǎn)：（1）由于罐壓較低，對(duì)某些產(chǎn)品生產(chǎn)容易造成染菌。（2） 必須配備低阻力損失的高效空氣過(guò)濾系統(tǒng)。自吸式發(fā)酵罐的主體結(jié)構(gòu)包括：（1）罐體（2）自吸攪拌器及導(dǎo)輪；（3）軸封；（4）換熱裝置；（5）消泡器機(jī)械攪拌自吸式發(fā)酵罐（1） 構(gòu)造：自吸式發(fā)酵罐的主要的構(gòu)件是自吸攪拌器及導(dǎo)輪，簡(jiǎn)稱為轉(zhuǎn)子及定子。轉(zhuǎn)子由箱底向上升入的主軸帶動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其框內(nèi)的液體被甩出，形成局部真空而由導(dǎo)氣管吸入空氣。轉(zhuǎn)子的形式有九葉輪、六葉輪、三葉輪、十字形葉輪等

5、，葉輪均為空心形。（2） 原理：它的攪拌器是一個(gè)空心葉輪，葉輪快速旋轉(zhuǎn)時(shí)液體被甩出，葉輪中形成負(fù)壓，從而將罐外的空氣吸到罐內(nèi)，并與高速流動(dòng)的液體密切接觸形成細(xì)小的氣泡分散在液體之中，氣液混合流體通過(guò)導(dǎo)輪流到發(fā)酵液主體。文氏管吸氣自吸式發(fā)酵罐原理：用泵使發(fā)酵液通過(guò)文氏管吸氣裝置，由于液體在文氏管的收縮段流速增加，形成真空而將空氣吸入，并使氣泡分散與液體均勻混合，實(shí)現(xiàn)溶氧傳質(zhì)。溢流噴射自吸式發(fā)酵罐原理：液體溢流時(shí)形成拋射流，由于液體的表面層與其相鄰的氣體的動(dòng)量傳遞，使邊界層的氣體有一定的速率，從而帶動(dòng)氣體的流動(dòng)形成自吸作用。2氣升式發(fā)酵罐機(jī)械攪拌發(fā)酵罐不足：（采用氣升式發(fā)酵罐可以克服以下的缺點(diǎn)）（

6、1） 設(shè)備構(gòu)造比較復(fù)雜（2） 動(dòng)能消耗較太（3） 軸封易泄露和染菌工作原理把無(wú)菌空氣通過(guò)噴嘴或噴孔噴射進(jìn)發(fā)酵液中，通過(guò)氣液混合物的湍流作用而使空氣泡分割細(xì)碎；同時(shí)由于形成的氣液混合物密度降低故向上運(yùn)動(dòng)，而氣含量小的發(fā)酵液則下沉，形成循環(huán)流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)混合與溶氧傳質(zhì)。反應(yīng)器內(nèi)液體混合均勻，因不用機(jī)械攪拌器，減少了剪切作用對(duì)細(xì)胞的損傷。類型：常見(jiàn)：氣升環(huán)流式反應(yīng)器、氣液雙噴射氣升環(huán)流反應(yīng)器、設(shè)有雙層板的塔式氣升發(fā)酵罐根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：內(nèi)循環(huán)式和外循環(huán)式特點(diǎn)(無(wú)需攪拌器，定向循環(huán)流動(dòng)，故有許多優(yōu)點(diǎn))：反應(yīng)溶液分布均勻；有較高的溶氧速率和溶氧效率；剪切力小，對(duì)生物細(xì)胞損傷小；傳熱良好；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工制造。

7、操作和維修方便。主要結(jié)構(gòu)及操作參數(shù)1)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)：(1)反應(yīng)器的高徑比h/D=5-9(2)導(dǎo)流筒徑與罐徑比DE/D=0.6-0.8(3)空氣噴嘴直徑與反應(yīng)器直徑比D1/D以及導(dǎo)流筒上下面到罐頂及罐底的距離均對(duì)發(fā)酵液的混合和流動(dòng)、溶氧等有重要作用2)操作特性(1)平均循環(huán)時(shí)間tm發(fā)酵液必須維持一定的環(huán)流速度以不斷補(bǔ)充氧，使發(fā)酵液保持一定的溶氧濃度，適應(yīng)微生物生命活動(dòng)的需要。循環(huán)周期：發(fā)酵液在環(huán)流管內(nèi)循環(huán)一次所需要的時(shí)間。(循環(huán)周期時(shí)間必須符合菌種發(fā)酵的需要。)(2)液氣比R定義：發(fā)酵液環(huán)流量Vc和通風(fēng)量VG之比(3) 氣升式反應(yīng)器的溶氧傳質(zhì)取決于發(fā)酵液的湍流及氣泡的剪切細(xì)碎狀態(tài)。計(jì)算題：一氣升

8、環(huán)流式發(fā)酵罐中發(fā)酵液體積為10m3，導(dǎo)流筒半徑為200mm，導(dǎo)流筒內(nèi)發(fā)酵液的平均流速為1.5m/s,若通風(fēng)量為1m3/min。試計(jì)算發(fā)酵液的環(huán)流量VC(m3/min)、平均循環(huán)時(shí)間tm(s)及液氣比R。對(duì)氣升式發(fā)酵罐的看法：對(duì)于“節(jié)能”觀念很強(qiáng)的現(xiàn)今社會(huì)，再加上發(fā)酵行業(yè)的開(kāi)始迅猛發(fā)展，氣升式發(fā)酵罐會(huì)逐漸成為生物反應(yīng)器的“罐中之王”由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，操作和維修簡(jiǎn)便，有較高的溶氧速率與溶氧效率，傳熱良好，剪切力小，對(duì)生物細(xì)胞損傷小，更重要的是它與機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐相比節(jié)電70%-80%，降低成本，且無(wú)菌操作可靠性更高，給發(fā)酵行業(yè)帶來(lái)更多的利潤(rùn)但是發(fā)酵液在環(huán)流管內(nèi)循環(huán)一次的時(shí)間，需根據(jù)培養(yǎng)的微

9、生物種類及其耗氧的速率而定，且若控制不當(dāng)，會(huì)嚴(yán)重影響微生物的活力及減少發(fā)酵產(chǎn)率3. 酒精發(fā)酵的原理：(1) 釀酒酵母是兼性厭氧菌，利用此類微生物生產(chǎn)酒精、啤酒等的發(fā)酵過(guò)程，無(wú)需通入空氣，所用的設(shè)備是厭氧發(fā)酵設(shè)備。(2) 在無(wú)氧情況下，丙酮酸經(jīng)脫羧酶脫羧生成乙醛，再在乙醇脫氫酶還原下，將乙醛轉(zhuǎn)化為乙醇，并產(chǎn)生少量能量。4. 啤酒發(fā)酵過(guò)程：前發(fā)酵(主發(fā)酵)：酵母繁殖、大部分可發(fā)酵性糖類代謝及發(fā)酵產(chǎn)物形成的階段；后發(fā)酵：殘?zhí)沁M(jìn)一步分解，形成二氧化碳，溶于啤酒中，啤酒進(jìn)一步得到成熟和澄清。5. 啤酒發(fā)酵罐的CIP清洗系統(tǒng)流程CIP清洗系統(tǒng)是在密閉環(huán)境下，不拆動(dòng)設(shè)備零部件或管件，對(duì)設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行清洗及消毒

10、的過(guò)程。啤酒發(fā)酵罐的CIP清洗系統(tǒng)流程：用清水沖至無(wú)泡”用2.0%4.0%堿液循環(huán)清洗30min7用水沖至pH為中性f用消毒劑循環(huán)殺菌10min以上。表3兩類光生物反應(yīng)器的主要優(yōu)缺點(diǎn)比較類型：開(kāi)放式光生物反應(yīng)器密閉式光生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)富道池式光生物反應(yīng)器；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易放大，成本較低；面積/體積比較小1。八光儺利用效率低得閉管式光生物反應(yīng)器*結(jié)構(gòu)星雜、放大相對(duì)較難、成本較flh 面積/體積比較大C251253光襟利用效率高培養(yǎng)特點(diǎn)1操作葡單，培養(yǎng)條件、生長(zhǎng)參數(shù)惟控 制，焙推環(huán)境很不毯定，容易被污染，很難實(shí)現(xiàn)無(wú)菌培養(yǎng)事二氣化碳利用效率較低£培養(yǎng)液中的水分蒸發(fā)帆較大F產(chǎn)率較低1。

11、9;* d)J i已大規(guī)模投產(chǎn)f550ha)操作曾單，培養(yǎng)條件、生長(zhǎng)參數(shù)容奶控制，培養(yǎng)環(huán)境非常稔定容易控制污染，實(shí)現(xiàn)無(wú)藕培養(yǎng)1二輒化碳利用效率較高；培養(yǎng)液中的水分簫發(fā)敏效少產(chǎn)率較扃(308Og <n d)t已達(dá)到數(shù)百里數(shù)千平方米猊摸下品特點(diǎn)生產(chǎn)成本較低，但產(chǎn)品康成也較低生產(chǎn)成本校陶，產(chǎn)晶質(zhì)戰(zhàn)高適用范圍僅適用于少數(shù)能耐受極端環(huán)境的傲藻適用于各種微藻的培養(yǎng)_發(fā)腰前途已應(yīng)到最大技術(shù)極限,發(fā)展?jié)摿^示發(fā)展淋力大有很好的開(kāi)發(fā)前景6.微藻培養(yǎng)反應(yīng)器7.固態(tài)發(fā)酵生物反應(yīng)器固態(tài)發(fā)酵定義:是指沒(méi)有或幾乎沒(méi)有自由水存在下，在有一定濕度的水不溶性固態(tài)基質(zhì)中，用一種或多種微生物的一個(gè)生物反應(yīng)過(guò)程，因此固態(tài)發(fā)酵是

12、以氣相為連續(xù)相的生物反應(yīng)過(guò)程。固態(tài)發(fā)酵與深層液體發(fā)酵的區(qū)別：(1)固態(tài)發(fā)酵需要維持培養(yǎng)空間濕度的恒定或者補(bǔ)水，而液體發(fā)酵則不需要。(2) 微生物生長(zhǎng)方式不同。(3) 傳質(zhì)特點(diǎn)不同。(4)固態(tài)發(fā)酵散熱性能差。(最大的缺點(diǎn))(5)固態(tài)發(fā)酵是非均勻相反應(yīng)。幾種固態(tài)發(fā)酵生物反應(yīng)器淺盤式生物反應(yīng)器：淺盤發(fā)酵是在無(wú)攪拌、無(wú)強(qiáng)制通風(fēng)的狀態(tài)下進(jìn)行的發(fā)酵。傳統(tǒng)的操作，一般是將蒸煮后的物料運(yùn)到一個(gè)潔凈的接種室，經(jīng)冷卻后和菌種混勻,裝入淺盤。淺盤內(nèi)物料層的厚度對(duì)發(fā)酵溫度有直接影響，物料層厚度越大，微生物的濃度越低。淺盤內(nèi)物料層的厚度不宜超過(guò)5cm填料床式生物反應(yīng)器：采取強(qiáng)制通風(fēng)方式,具有一定壓力、溫度和濕度的空氣從

13、底部通入，通過(guò)物料層，再?gòu)捻斂张懦觥ＭL(fēng)的目的不僅是供氧，更重要的功能是去除代謝熱。由于強(qiáng)制通風(fēng)，故發(fā)酵熱的去除主要靠對(duì)流熱和蒸發(fā)水分散熱。主要操作參數(shù)：通風(fēng)量、進(jìn)口空氣的溫度、環(huán)境溫度。底部通風(fēng)、頂部排氣的填充床反應(yīng)器，空氣入口處溫度最低，隨物料層高度的升高，物料溫度漸增，頂部出口空氣溫度最高。流化床式生物反應(yīng)器；是通過(guò)向上流動(dòng)的氣流使顆粒或粉粒物料維持在懸浮狀態(tài)形成流化床而培養(yǎng)微生物的裝置。可用于絮凝微生物、固定化酶、固定化細(xì)胞反應(yīng)過(guò)程以及固體基質(zhì)的發(fā)酵。(優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)P89)轉(zhuǎn)鼓式生物反應(yīng)器：把固體培養(yǎng)基質(zhì)裝在一轉(zhuǎn)鼓式容器內(nèi)、可通風(fēng)并維持恒溫，隨著轉(zhuǎn)鼓的旋轉(zhuǎn)，物料依靠自身的重力下落，從而實(shí)

14、現(xiàn)翻料的裝置。由于經(jīng)典的轉(zhuǎn)鼓式反應(yīng)器裝料系數(shù)較低，且耗能較大，在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了內(nèi)筒體旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓式反應(yīng)器和彎葉式擋板傾斜式轉(zhuǎn)鼓反應(yīng)器。攪拌式生物反應(yīng)器；攪拌式生物反應(yīng)器的最高溫度比填料床的低。典型代表是圓盤制曲機(jī)。圓盤制曲機(jī)或多層圓盤制曲機(jī)是在箱式發(fā)酵裝置上發(fā)展起來(lái)的。圓盤制曲機(jī)也可以設(shè)計(jì)成集殺菌（或蒸料）與制曲培養(yǎng)與一體，在發(fā)酵容器內(nèi)設(shè)置蒸汽加熱系統(tǒng)對(duì)物料進(jìn)行滅菌或汽蒸。壓力脈動(dòng)固態(tài)發(fā)酵生物反應(yīng)器；利用無(wú)菌空氣對(duì)密閉恒溫的低壓容器的氣相壓力施以周期性脈動(dòng)，強(qiáng)制實(shí)現(xiàn)氣體擴(kuò)散，然后通過(guò)瞬時(shí)排氣泄壓，松動(dòng)培養(yǎng)基固體顆粒，從而實(shí)現(xiàn)供氧和攪拌的裝置。反應(yīng)器（1）反應(yīng)器的攪拌翻料方式：完全靜止發(fā)酵、間歇攪

15、拌發(fā)酵、連續(xù)攪拌發(fā)酵（2）反應(yīng)器通風(fēng)換氣方式：自然對(duì)流通風(fēng)、強(qiáng)制通風(fēng)8.植物細(xì)胞培養(yǎng)特性及培養(yǎng)方式植物細(xì)胞培養(yǎng)特性：植物細(xì)胞培養(yǎng)具有周期長(zhǎng)、細(xì)胞抗剪切能力弱、易團(tuán)聚等特點(diǎn)。植物細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)不僅要考慮有利于細(xì)胞生長(zhǎng)，還要考慮有利于產(chǎn)物的積累和分離。總體上，適合植物細(xì)胞培養(yǎng)的反應(yīng)器應(yīng)具有適宜的氧傳遞、良好的流動(dòng)性和較低的剪切力。植物細(xì)胞培養(yǎng)方式：懸浮培養(yǎng)和固定化細(xì)胞培養(yǎng)第四章1 .生物反應(yīng)過(guò)程的狀態(tài)參數(shù)物理、工程參數(shù)生物、化學(xué)參數(shù)2 .生化過(guò)程檢測(cè)儀器分類：在線檢測(cè)和離線檢測(cè)3 .液位和泡沫高度的檢測(cè)：1）液位檢測(cè)的主要方法：電容法、壓差法和稱重法2）泡沫高度的檢測(cè)常用方法：電極探針測(cè)定法

16、培養(yǎng)基和液體流量測(cè)定1）科里奧利斯質(zhì)量流量計(jì)（CMF：利用流體在直線運(yùn)動(dòng)的同時(shí)處于一旋轉(zhuǎn)系中，產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利斯力原理制成的一種直接式質(zhì)量流量?jī)x表。它在原理上消除了溫度、壓力、流體狀態(tài)、密度等參數(shù)的變化對(duì)測(cè)量精度的影響，可以適應(yīng)多種流體和糊狀介質(zhì)的測(cè)量。2）渦街流量計(jì)：當(dāng)非流線型阻流體垂直插入流體中，隨著流體流動(dòng)，阻流體就產(chǎn)生旋渦分離，此旋渦形成了有規(guī)則的排列，稱此排列為渦街。在一定的流量范圍內(nèi)旋渦分離頻率正比于管道內(nèi)的平均流速，通過(guò)采用各種形式的檢測(cè)元件測(cè)出渦街頻率就可以推算出流體的流量。但不適用于低雷諾數(shù)測(cè)量（Re>2X10A4適用）在高粘度、低流速、小口徑情況下應(yīng)用受

17、到限制。3）橢圓流量計(jì)：在測(cè)試室內(nèi)有一對(duì)橢圓齒輪，在進(jìn)口與出口兩端液體壓差作用下，一對(duì)橢圓齒輪在轉(zhuǎn)軸上不停地轉(zhuǎn)動(dòng)，把流體連續(xù)不斷地分割成單個(gè)已知的體積部分，測(cè)出其轉(zhuǎn)數(shù)即可知道充滿和排放該體積部分流體的次數(shù)，從而計(jì)量出流經(jīng)儀表的液體的體積總量。其流量測(cè)定范圍為1.5X10A-3100m3/h。氣體流量的測(cè)定1）分類：體積流量型和質(zhì)量流量型。2）體積流量型：根據(jù)流體動(dòng)能的轉(zhuǎn)換以及流體流動(dòng)類型的改變而設(shè)計(jì)的測(cè)量裝置。主要類型有同心孔板壓差流量計(jì)和轉(zhuǎn)子流量計(jì)。3）質(zhì)量流量型：利用傳熱原理，即流動(dòng)中的流體與熱源之間熱量交換關(guān)系來(lái)測(cè)量流量的儀表。對(duì)一定的氣體，輸出的電勢(shì)與質(zhì)量流量成正比：E=kc?o根據(jù)流

18、體的固有性質(zhì)（如質(zhì)量、導(dǎo)電性、電磁感應(yīng)性、離子化和熱傳導(dǎo)性能）等設(shè)計(jì)的氣體流量計(jì)。流量范圍：0.6250L/h0主要類型有氣體熱質(zhì)量流量計(jì)。pH的檢測(cè)1）工作原理：利用玻璃電極與參比電極浸泡于某一溶液時(shí)具有一定的電位。pH電極的最重要的部位為玻璃敏感膜（微孔膜），若電極微孔膜部分受蛋白質(zhì)等大分子污染吸附，必須用蛋白酶浸泡使蛋白質(zhì)酶解溶出。2）結(jié)構(gòu)：P121溶解CO2濃度的測(cè)定：原理是利用對(duì)CO2分子有特殊選擇滲透性的微孔膜，并使擴(kuò)散通過(guò)的CO2a入飽和碳酸鈉緩沖液中，平衡后顯示的pH與溶解的CO冰度成正比，由此可測(cè)出溶解CO冰度。氧化還原電位（ORP的中&測(cè)：是基于溶液中的金屬電極上進(jìn)

19、行的電子交換達(dá)到平衡時(shí)，具有相應(yīng)的氧化還原電位值。4 .全細(xì)胞濃度的測(cè)定：P1245 .生物反應(yīng)過(guò)程控制：主要參數(shù)的控制：溫度、pHk溶氧濃度、基質(zhì)和細(xì)胞濃度高級(jí)控制方式：P1311）概念：2） PLC控制（可編程控制器）第五章1 .細(xì)胞破碎設(shè)備包括：高速珠磨機(jī)、高壓勻漿機(jī)、超聲波振蕩器方法：1）機(jī)械法：珠磨破碎、高壓勻漿破碎和超聲波破碎等2）非機(jī)械法：酶溶法、化學(xué)法、物理法和干燥法等2 .過(guò)濾分離設(shè)備過(guò)濾操作包括過(guò)濾、洗滌、干燥、卸渣4個(gè)階段。板框壓濾機(jī)1）工作原理：過(guò)濾：濾漿由濾漿通路經(jīng)濾框上方進(jìn)入濾框,固體被濾布截留，在框內(nèi)形成濾餅，濾液穿過(guò)濾餅和濾布流向兩側(cè)的濾板，再經(jīng)濾板的溝槽流至下

20、方通孔排出。洗滌：洗滌板下端出口關(guān)閉，洗滌液穿過(guò)濾布和濾框的全部向過(guò)濾板流動(dòng)，從過(guò)濾板下部排出。結(jié)束后除去濾餅，進(jìn)行清理，重新組裝。（由若干濾板和濾框間隔排列而組成，板和框之間夾有濾布，當(dāng)板框壓緊后即形成若干濾室。料液由離心泵或齒輪泵打入由板和框組成的通道并分別進(jìn)入各濾室，濾液經(jīng)濾布由濾板下方流出，濾渣即停留在濾室中，最后形成濾餅。）2）板框式過(guò)濾機(jī)的優(yōu)點(diǎn)： 單位過(guò)濾面積占地少； 對(duì)物料的適應(yīng)性強(qiáng)； 過(guò)濾面積的選擇范圍寬； 過(guò)濾壓力高，濾餅的含水率低； 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易，故障少，保養(yǎng)方便，機(jī)器壽命長(zhǎng)； 固相回收率高； 過(guò)濾操作穩(wěn)定。缺點(diǎn)：裝卸板框勞動(dòng)強(qiáng)度大,濾布磨損嚴(yán)重。板框式硅藻土過(guò)濾機(jī)：

21、P1393. 離心分離設(shè)備離心機(jī)的分離因數(shù)離心分離因素：離心力與重力的比值，或離心加速度與重力加速度的比值，用Fr表示。（分離因數(shù)是衡量離心機(jī)性能的主要指標(biāo)，F(xiàn)r越大，離心分離的推動(dòng)力就越大，離心機(jī)的分離性能越好。）管式離心機(jī)1 ）原理：待處理的物料以一定壓力由進(jìn)料管經(jīng)底部空心軸進(jìn)入鼓底，靠圓形折轉(zhuǎn)擋板分布于鼓四周。鼓內(nèi)設(shè)有十字形擋板，液體在鼓內(nèi)由擋板被加速到轉(zhuǎn)鼓速度，在離心力場(chǎng)作用下，乳濁液（或懸浮液）沿軸向上流動(dòng)的過(guò)程被分成輕液相和重液相，通過(guò)上方溢環(huán)狀流口排出。P1412）特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，操作維修方便，但單機(jī)轉(zhuǎn)筒容量有限，處理量較小。適用于含固量較低、固相粒度較小、黏度

22、較大的料液澄清，或用于重液相和輕液相密度差小、分散性高的乳濁液及液-液-固三相混合物的分離。碟片式離心機(jī)2 ）原理：兩種不同密度的混合液進(jìn)入離心分離機(jī)，通過(guò)碟片上圓孔形成的垂直通道進(jìn)入碟片間的隙道，被帶著高速旋轉(zhuǎn)，兩種液體的離心沉降速度不同，重液的離心沉降速度大，離開(kāi)軸線向外運(yùn)動(dòng)，輕液的離心沉降速度小，則向軸線流動(dòng)。兩種不同密度液體在碟片間隙道流動(dòng)的過(guò)程中被分開(kāi)。在轉(zhuǎn)鼓中加入了許多重疊的碟片，縮短了顆粒的沉降距離，提高了分離效率。3 ）特點(diǎn)：a.分離能力強(qiáng)，分離因數(shù)在5000-10000之間；b. 生產(chǎn)能力大，可達(dá)10m3/h以上；c. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作維修方便，價(jià)格便宜。d. 缺點(diǎn):轉(zhuǎn)鼓與碟片

23、之間留有較大的沉渣容積，這部分空間不能發(fā)揮碟片式離心機(jī)高效率分離的特點(diǎn)；間歇人工排渣生產(chǎn)效率較低，勞動(dòng)強(qiáng)度較大。三足離心機(jī)主要部件是一個(gè)籃式轉(zhuǎn)鼓，轉(zhuǎn)鼓懸掛于三個(gè)支足上。轉(zhuǎn)鼓壁面鉆有許多小孔，內(nèi)壁襯濾布。適用：一般用于間歇生產(chǎn)過(guò)程中的小批量物料處理。在生物工程產(chǎn)業(yè)中主要用于活性炭與分離液的分離、結(jié)晶與母液的分離以及菌體收集。4. 膜分離設(shè)備根據(jù)孔徑大小分類：板式膜分離裝置原理：由導(dǎo)流板、膜、支撐板交替重疊組成。板式膜組件的過(guò)濾介質(zhì)是膜，支撐板的兩側(cè)表面有窄縫，內(nèi)有供濾液通過(guò)的通道，支撐板的表面與膜相貼，對(duì)膜起支撐作用。料液通過(guò)導(dǎo)流板流過(guò)膜面，濾液透過(guò)膜，經(jīng)支撐板面上的窄縫流入支撐板的內(nèi)腔，然后從

24、支撐板外側(cè)的出口流出；濃縮液沿導(dǎo)流板上的流道與孔道一層層往上流，從膜器上部的出口流出。導(dǎo)流板面上設(shè)有不同形狀的流道，以使料液在膜面上流動(dòng)時(shí)保持一定的流速與湍動(dòng)，減少濃差極化和防止微粒、膠體等的沉積。中空纖維膜分離裝置：料液流向：內(nèi)壓式，料液從空心纖維管內(nèi)流過(guò)，透過(guò)液經(jīng)纖維管膜流出管外。外壓式，料液從一端經(jīng)分布管在纖維管外流動(dòng)，透過(guò)液從纖維膜管內(nèi)流出。中空纖維種類：細(xì)絲型、粗絲型無(wú)論用哪種形式的膜分離裝置，都必須對(duì)料液進(jìn)行預(yù)處理。錯(cuò)流膜過(guò)濾的基本原理：P1475. 液-液萃取分離設(shè)備溶劑萃取分類：按操作方式可分為單級(jí)萃取和多級(jí)萃取，后者又可分為錯(cuò)流萃取和逆流萃取。多級(jí)逆流萃取：多級(jí)逆流萃取中，在

25、第一級(jí)加入料液，并逐漸向下一級(jí)移動(dòng)，而在最后一級(jí)加入萃取劑，并逐漸向前一級(jí)移動(dòng)，即料液移動(dòng)方向和萃取劑移動(dòng)方向。雙水相萃取原理：P150液-液萃取設(shè)備包括3個(gè)部分：混合設(shè)備、分離設(shè)備、離心萃取設(shè)備。多級(jí)離心萃取機(jī)：立式逐級(jí)接觸式離心萃取設(shè)備。三個(gè)單級(jí)混合和分離設(shè)備的疊合裝置，分上、中、下三段，下段是第1級(jí)混合和分離區(qū)，中段是第2級(jí)，上段是第3級(jí)，每段的下部是混合區(qū)域，中部是分離區(qū)域，上部是重液引出區(qū)域。新鮮的輕液由第3級(jí)加入，原始重液由第1級(jí)加入，萃取后的輕液在第1級(jí)引出，萃余有重液則在第3級(jí)引出。（優(yōu)點(diǎn)：靠離心力的作用處理密度差小或易產(chǎn)生乳化現(xiàn)象的物系；設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，效率較高。缺

26、點(diǎn)：動(dòng)能消耗大，設(shè)備費(fèi)用較高。）6. 液-固萃取分離設(shè)備原理：利用化合物在兩種互不相溶（或微溶）的溶劑中溶解度或分配系數(shù)的不同，使化合物從一種溶劑內(nèi)轉(zhuǎn)移到另一種溶劑中，經(jīng)過(guò)反復(fù)多次萃取，將絕大部分的化合物提取出來(lái)。液-固萃取方法：1）浸取：是用溶劑浸漬固體混合物以分離可溶組分及殘?jiān)膯卧僮鳎址Q固液萃取。浸取可分為：物理浸取、化學(xué)浸取、細(xì)菌浸取2）滲漉3）回流提取7. 超臨界流體萃取（SFE）原理：利用超臨界流體的溶解能力與其密度的關(guān)系，在超臨界狀態(tài)下，將超臨界流體與待分離的物質(zhì)接觸，使其有選擇性地把有極性大小、沸點(diǎn)高低和相對(duì)分子質(zhì)量大小的成分依次萃取出來(lái)。特點(diǎn)：P157第六章1. 層析設(shè)備

27、層析原理：利用物質(zhì)的理化性質(zhì)差異建立起來(lái)的分離技術(shù)。由固定相、流動(dòng)相和待分離樣品三部分組成。固定相：固體吸附劑或涂漬于惰性載體表面上的液體薄膜，流動(dòng)相：惰性氣體、液體或超臨界流體。當(dāng)待分離樣品混合物隨流動(dòng)相通過(guò)固定相時(shí)，混合物中的組分與兩相之間多次發(fā)生相互作用，各組分與兩相發(fā)生相互作用的能力不同。隨著流動(dòng)相的向前移動(dòng)，各組份不斷在兩相中進(jìn)行分配。與固定相相互作用力弱的組份，隨流動(dòng)相移動(dòng)時(shí)受到的阻滯作用小，向前移動(dòng)的速度快；反之，與固定相相互作用強(qiáng)的組份，向前移動(dòng)的速度慢。分部收集流出液，可得到樣品中所含的各單一組份，達(dá)到將混合物各組份分離的目的。層析柱：由柱體、液體分配盤、集液板、流動(dòng)相進(jìn)口和

28、出口構(gòu)成。圓柱形，柱材料為玻璃、不銹鋼柱、搪瓷等。（實(shí)驗(yàn)室用的層析柱多為玻璃柱，工業(yè)生產(chǎn)中的層析柱多采用金屬內(nèi)涂防腐層或不銹鋼、搪瓷玻璃等材料制成。）尺寸：層析柱的高徑比（L/D）一般為1030,高徑比大，有利于物質(zhì)的分離。柱直徑一般從幾毫米到幾十厘米。層析柱的入口端有液體分配盤，使進(jìn)入柱內(nèi)的流動(dòng)相均勻分布于柱中。制備型層析柱普遍采用動(dòng)態(tài)軸向壓縮法（也稱DAC法）裝填。DACfe裝填的層析柱床層均勻，密度高，柱效高，性能穩(wěn)定。2離子交換設(shè)備離子交換原理：利用離子交換樹脂作為交換劑，通過(guò)離子之間的交換反應(yīng)，將溶液中的物質(zhì)吸附在交換劑上，然后用合適的洗脫液將吸附物質(zhì)從交換劑上洗脫下來(lái)，從而達(dá)到分離

29、、溶縮和提純的目的。離子交換樹脂的分類：按樹脂骨架的化學(xué)成分，分為聚苯乙烯型樹脂、聚丙烯酸型樹脂、酚-醛型樹脂等；按聚合的化學(xué)反應(yīng)分為共聚型樹脂和縮聚型樹脂；按樹脂骨架的物理結(jié)構(gòu)分為凝膠型樹脂（微孔樹脂）、大網(wǎng)絡(luò)樹脂（大孔樹脂）及均孔樹脂；按樹脂的酸堿性分為強(qiáng)酸性、弱酸性陽(yáng)離子交換樹脂和強(qiáng)堿性、弱堿性陰離子交換樹脂。離子交換樹脂的主要性能1 ）交聯(lián)度：離子交換樹脂中的交聯(lián)劑的百分含量。陽(yáng)離子交換樹脂中交聯(lián)劑二乙烯苯的含量為8%，則樹脂的交聯(lián)度為8。交聯(lián)度的大小，決定著樹脂的機(jī)械強(qiáng)度和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的疏密。2）粒度：樹脂顆粒在水中充分膨脹后的直徑，一般用篩孔目數(shù)或顆粒直徑（mm表示03）含水量：樹脂經(jīng)

30、水充分膨脹后，樹脂內(nèi)部水分占樹脂的百分比。交聯(lián)度小的樹脂，因?yàn)閮?nèi)部空隙大，所以含水量高。一般樹脂的含水量在40%-60%4）密度：樹脂的密度有濕真密度和視密度。視密度：指樹脂經(jīng)充分膨脹后的濕樹脂質(zhì)量與濕樹脂在離子交換柱中所占體積之比，其值一般在600850kg/?35）膨脹性6）交換量：理論交換量（全交換量）：指樹脂交換基團(tuán)中所有可交換離子全部被交換時(shí)的交換量，也就是離子交換樹脂全部可被交換離子的物質(zhì)量。工作交換量：樹脂處在工作狀態(tài)下的實(shí)際交換量。離子交換設(shè)備1）離子交換設(shè)備的分類按照設(shè)備的結(jié)構(gòu)：罐式、塔式和槽式離子交換設(shè)備；按照操作方式：間歇式、連續(xù)式、周期式離子交換設(shè)備；按照樹脂與被分離物

31、質(zhì)的接觸方式分：固定床、移動(dòng)床和流化床離子交換設(shè)備。2）結(jié)構(gòu)：固定床離子交換罐、反吸附離子交換罐、擴(kuò)口式反吸附離子交換罐、篩板式連續(xù)離子交換設(shè)備P167第七章蒸發(fā)（或稱濃縮）：將稀溶液加熱沸騰,使溶劑汽化而將溶液濃縮的過(guò)程。蒸發(fā)操作用于發(fā)酵濾液、樹脂洗脫液及各種提取液的濃縮，以有利于下方工序的進(jìn)行。結(jié)晶：將高濃度的溶液或過(guò)飽和溶液緩慢冷卻（或蒸發(fā)），使溶質(zhì)慢慢形成晶體析出的過(guò)程。加熱蒸汽：蒸發(fā)操作一般在溶液沸點(diǎn)下進(jìn)行。要維持溶液在沸騰條件下汽化，需要不斷供應(yīng)熱量，熱源主要是飽和蒸汽水。二次蒸汽:溶液蒸發(fā)濃縮過(guò)程中溶劑汽化產(chǎn)生的蒸汽。1 .真空蒸發(fā)的特點(diǎn)：1）物料的沸騰溫度降低，可避免物料因受高

32、溫而變質(zhì)。2）提高加熱蒸汽與物料的溫度差，增大單位面積單位時(shí)間的傳熱量，或者使蒸發(fā)時(shí)需要的傳熱面積相應(yīng)減少，加速蒸發(fā)過(guò)程。3）可采用多效蒸發(fā)，為二次蒸汽的利用創(chuàng)造條件，節(jié)約加熱蒸汽。4）對(duì)設(shè)備要求較高，需要減壓裝置，系統(tǒng)的投資費(fèi)用和操作費(fèi)用較大。2 .真空蒸發(fā)設(shè)備薄膜蒸發(fā)：1）概念：溶液在蒸發(fā)設(shè)備的加熱器內(nèi)以很薄的液層通過(guò)，溶液就會(huì)很快受熱升溫，汽化而濃縮，濃縮的溶液迅速離開(kāi)加熱表面。2）分類：a.長(zhǎng)管式薄膜蒸發(fā)器（又分升膜式蒸發(fā)器，降膜式蒸發(fā)器，升降膜式蒸發(fā)器）b.刮板式薄膜蒸發(fā)器；c.離心薄膜蒸發(fā)器長(zhǎng)管式薄膜蒸發(fā)器1） 升膜式長(zhǎng)管蒸發(fā)器：是指在蒸發(fā)器管壁上形成的液膜與蒸發(fā)的二次蒸汽的氣流方

33、向均由下而上并流上升。特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：濃縮物料時(shí)間短，對(duì)熱敏性物料影響小。缺點(diǎn)：不適用于粘度大和受熱后易積垢及濃縮后產(chǎn)生結(jié)晶的物料。2） 降膜式長(zhǎng)管蒸發(fā)器：是指在蒸發(fā)器管壁上形成的液膜與蒸發(fā)的二次蒸汽的氣流方向均由上而下并流下降。（加料口位于蒸發(fā)器頂部，分離器位于蒸發(fā)器的下部）特點(diǎn)：（1）可以濃縮高粘度的液體；（ 2）停留時(shí)間短，可以處理熱敏性物料；（ 3）適用于易發(fā)泡的料液；（ 4）一次通過(guò)的濃縮比不大于7，蒸發(fā)量不大于進(jìn)料量的80%；（ 5）形成的液膜與蒸發(fā)的汽流方向相同，物料自上面進(jìn)下面出。3）升降膜式長(zhǎng)管蒸發(fā)器：將蒸發(fā)器用隔板隔開(kāi)成兩個(gè)區(qū)，一半為升膜區(qū)，另一半為降膜區(qū)，相當(dāng)于把升、降膜式蒸發(fā)器串聯(lián)在一起，是一種高蒸發(fā)速率的蒸發(fā)器。（了解）特點(diǎn)：（1）經(jīng)升膜蒸發(fā)后的汽液混合物，進(jìn)入降膜蒸發(fā)，有利于降膜的液體均勻分布。（2）用升膜來(lái)控制降膜的進(jìn)料分配，有利于操作控制。（ 3）