1、發酵設備習題集生物工程設備習題集一. 單項選擇題: (每題1分)1.目前啤酒廠的糖化鍋中利用_D_進行攪拌。A.圓盤平直葉渦輪攪拌器 B.螺旋漿式攪拌器 C.醪液內二氧化碳的密度梯度 D. 二折葉旋槳式攪拌器2.空氣過濾系統中旋風分離器的作用是_A_。A.分離油霧和水滴 B.分離全部雜菌 C.分離二氧化碳 D.分離部分雜菌3.好氣性發酵工廠，在無菌空氣進入發酵罐之前_C_，以確保安全。A.應該安裝截止閥 B.應該安裝安全閥 C.應該安裝止回閥 D.不應該安任何閥門4.無論是種子罐或發酵罐，當培養基尚未進罐前對罐進行預先滅菌，我們稱為空罐滅菌，此時對滅菌溫度和滅菌時間的要求是_C_，只有這樣才既

2、合理經濟，又能殺滅設備中各死角殘存的雜菌或芽孢。A.高溫瞬時(133，15秒鐘) B.同實罐滅菌一樣(115，8-15分鐘) C.高溫長時(127，45分鐘) D.間歇滅菌(100，30分鐘，連滅三次)5.機械軸封的動環的硬度比靜環_B_。動環的材料可用_，靜環最常用的材料是_。A.大，碳化鎢鋼，鑄鐵 B.大，碳化鎢鋼，聚四氟乙烯 C.小，聚四氟乙烯，不銹鋼； D.小，聚四氟乙烯，碳化鎢鋼。6.溶液在升膜式蒸發器加熱管中出現爬膜的最重要條件是_D_。A.物料進口處或出口處采用浮頭管板 B.蒸發器殼體應有膨脹圈 C.物料在加熱管內有足夠的濃縮倍數，一般為七倍 D.加熱的蒸氣與物料之間有足夠的溫度

3、差，一般為20-357.目前啤酒廠的圓筒錐底發酵罐內采用_C_。A.圓盤平直葉渦輪攪拌器 B.螺旋漿式攪拌器 C.無攪拌器 D.錨式攪拌器8.空氣過濾系統中空氣加熱器的作用是_B_。A.對空氣加熱滅菌 B.升高空氣溫度，以降低空氣的相對濕度 C.對空氣加熱，蒸發除去空氣中的部分水份 D.升高空氣溫度，殺滅不耐熱的雜菌9.機械攪拌發酵罐中最下面一檔攪拌器離罐底距離一般_C_攪拌器直徑的高度，最上面一個攪拌器要在液層以下0.5米(大罐)。A.小于一個 B.大于一個小于兩個 C.等于一個 D.等于兩個10. 自吸式發酵罐的攪拌軸是從罐下方進罐的,因此_C_軸封。A.應該用填料函 B.應該用單端面機械

4、 C.應該用雙端面機械 D.無需11.安裝在空氣壓縮機前的過濾器主要作用是_D_。A.將空氣過濾為無菌空氣 B.過濾分離空氣中的油霧 C.過濾分離空氣中的水滴 D.減輕總空氣過濾器的過濾負荷12.外循環空氣帶升式發酵罐的優點是無需_B _。A.空氣過濾系統 B.攪拌器 C.空氣噴嘴 D.罐外上升管13.為了減輕空氣過濾系統的負荷空氣壓縮機最好選用_B_空氣壓縮機。A.往復式 B.離心式 C.高壓 D.無油潤滑14. 培養基連續滅菌流程中選用管道維持器，應該使培養基在管道的流速達到_C_，才能保證先進先出。A.過渡流 B.層流 C.活塞流 D.湍流15. 塔式啤酒發酵罐換熱的蛇管在發酵罐外，蛇管

5、內用_C_與罐內的啤酒發酵醪進行熱交換。A.蒸氣 B.冷凝水 C.酒精 D.熱水16. 冷凍升華干燥主要是升華_A_。A.游離水 B.結構水 C.冷凝水 D.氣態水。二. 多項選擇題: (每題1分)1.好氣性發酵需要無菌空氣，概括起來無菌空氣在發酵生產中的作用是_ABD_。A.給培養微生物提供氧氣 B.也能起一定的攪拌作用，促進菌體在培養基中不斷混合，加快生長繁殖速度 C.打碎泡沫，防止逃液 D.保持發酵過程的正壓操作2.圓筒錐底啤酒發酵罐的夾套內可用_ABC_與啤酒發酵醪進行熱交換。A.乙二醇 B.乙醇 C.氨 D.冷凝水3.由于大生產中所使用的好氣性發酵罐是受壓容器，因此封頭選用_BC_封

6、頭。A.錐形 B.橢圓 C.蝶形 D.球形4.味精廠精制車間在真空煮晶鍋中進行谷氨酸一鈉鹽的結晶，是用_ABC_使真空煮晶鍋達到一定的真空度A.往復式真空泵 B.蒸汽噴射泵 C.水力噴射泵 D.高壓水泵5. 味精廠等電罐在低溫等電點操作時,罐中蛇管內可用_AC_使罐內的等電點液降溫。A.冰鹽水 B.自來水 C.氨 D.冷凝水6.空氣過濾系統中絲網分離器的作用是分離_AC_。A.油污 B.全部雜菌 C.水滴 D.部分雜菌7. 通用式機械攪拌發酵罐中擋板的作用是_AD_。A.提高醪液湍流程度，有利于傳質 B.增加發酵罐罐壁的機械強度 C.改變液流方向，由徑向流改變為軸向流 D.防止醪液在罐內旋轉而

7、產生旋渦，提高罐的利用率8.生產中使用的酒精發酵罐是受壓容器,因此上下封頭一般選用_AC_封頭。A.錐形 B.球形 C.蝶形 D.平板9.貯氣罐的作用是_AC_。A.利用重力沉降作用分離部分油霧。 B.降低罐內空氣溫度。 C.防止由于往復式空壓機所產生的脈沖而引起的壓力波動。 D.升高罐內空氣溫度，使相對濕度下降。10.空氣過濾系統中旋風分離器的作用是_AC_。A.分離油霧。 B.分離泡沫和水汽。 C.分離水滴。 D.分離部分雜菌。11.噴射自吸式發酵罐的優點是_BC_。A.空氣吸入量與液體循環量之比較高 B.無需攪拌傳動系統 C.氣液固三相混合均勻 D.適用好氧量較大的微生物發酵12. 氣升

8、式動物細胞培養反應器與攪拌式動物細胞反應器相比，氣升式反應器中ACD；反應器內液體循環量大，細胞和營養成分能均勻分布于培養基中。產生的湍動溫和而均勻，剪切力相當小，無泡沫形成，裝料系數可以達到95% 無機械運動部件，因而細胞損傷率比較低；反應器通過直接噴射空氣供氧，氧傳遞速率高；三. 是非選擇題: (每題1分)1.安裝在空氣壓縮機前的前置空氣過濾器的主要作用是將空氣過濾除菌，減輕總空氣過濾器的過濾負荷。×2.味精廠精制車間在真空煮晶鍋中進行谷氨酸一鈉鹽的結晶，可用水力噴射泵使真空煮晶鍋達到一定的真空度3.溶液在升膜式蒸發器加熱管中出現爬膜的最重要條件是物料進口處和出口處應采用浮頭管板

9、，或者蒸發器殼體應有膨脹圈。×4.空氣過濾系統中空氣加熱器的作用是降低空氣相對濕度。5.氣升式發酵罐(空氣帶升式發酵罐)是用多孔環管將空氣引入發酵罐。×6.味精廠精制車間在真空煮晶鍋中進行谷氨酸一鈉鹽的結晶，采用的是自然起晶法。×7.100 M 通用式機械攪拌發酵罐一般攪拌轉速在140-160 rpm 之間，所用變速裝置為無極變速器，以調整攪拌轉速。×8.外循環空氣帶升式發酵罐的優點之一是無需空氣過濾凈化系統。×9.啤酒廠過濾槽的攪拌轉速在 15 rpm 左右，而且軸是從罐下方進入罐內，因此應該用填料函軸封。×10.進行沸騰造粒干燥生

10、產時，以自我造粒形成的產品，質量最好。×11.通用式機械攪拌發酵罐的高徑比一般為1.7-2.512.一個 10 噸左右的通用式機械攪拌發酵罐往往采用夾套作為傳熱裝置。×13.檸檬酸溶液結晶時，只要使檸檬酸濃度大于其飽和溶解度就會有檸檬酸晶體析出。×14.空氣壓縮機出口的壓縮空氣溫度一般是 187-198，大大高于空氣的露點，因此進入貯氣罐后，空氣中的水分不會析出，空氣的相對濕度低，這樣就保證了空氣過濾介質不致受潮。×15.空氣帶升式發酵罐中循環周期越長越有利于供氧。×16.啤酒廠糖化鍋的攪拌器一般攪拌轉速在 30 rpm以下,所用變速裝置為三角

11、皮帶輪變速。×17.自吸式發酵罐攪拌轉速在 600-900 rpm 左右，而且軸是從罐下方進入罐內，因此應該用雙端面機械軸封。18.自吸式發酵罐的轉子的作用之一是吸入連續滅菌后的培養基。×19.將溶液濃縮至過飽和就會有晶體析出。20.通用式機械攪拌發酵罐中攪拌器的作用是打碎泡沫,促使二氧化碳從醪液中排出。×21.100 M 通用式機械攪拌發酵罐一般攪拌轉速在140-160 rpm 之間,所用變速裝置多為三角皮帶輪變速。×22.溢流噴射自吸式發酵罐中循環周期越長越有利于供氧。×23.貯氣罐的作用之一是防止下列情況：突然停電，致使空氣壓縮機停止工作

12、，造成發酵罐內壓力高于空氣過濾器的壓力，醪液倒流，污染空氣過濾器。24.棉花活性炭空氣過濾器中所用的棉花為滅菌的脫脂棉。×25.在-淀粉酶發酵生產中,發酵罐內使用的是單管式空氣分布器,空氣氣泡的直徑與通風量有關,而與管口直徑無關。26.碟片式酵母離心機起動后隨著轉速增大，振動也增大，當達到某一值后，轉速愈大，振動愈小。27.氧溶于發酵液屬于氣膜控制過程。×28.設計空氣預處理流程要求進過濾器的空氣標準是 <60%，T=40。29.空氣進罐的最后一個閥門往往采用安全閥，這是防止由于操作失誤造成的發酵液倒流入空氣過濾系統。×30.反滲透中的濃差極化增加了溶質透過

13、膜的阻力。31.比較渦輪式攪拌器的三種形式，以平葉式所消耗功率最小。×32.目前啤酒廠的糊化鍋中不用攪拌器而是靠鍋內形成的密度梯度進行自然循環。×33.離心分離機的作用是分離兩種不同重度的液體。×34.味精廠等電罐在低溫等電點操作時,罐中蛇管內可用制冷劑 NH3 使罐內的等電點液降溫。35.酒精廠連續滅菌設備是由加熱、維持、降溫三部分組成的整體。36.目前我國大多數味精廠常用的總過濾器為棉花活性炭過濾器。過濾器內的填裝方法自下而上大致如下： 孔板 - 金屬絲網 - 麻布織品 - 棉花 -麻布織品 -活性炭 -麻布織品 - 棉花 - 麻布織品 - 金屬絲網 - 孔板

14、。37.離心噴霧干燥工段的排風機比送風機的功率大,目的是使離心噴霧干燥塔內形成負壓。38.VVM 的含意是在發酵溫度時罐內壓力為 0.2 MPa(絕對)下,每單位液體體積的氣體體積流量。(1/min)四. 填空題2.好氣性發酵需要無菌空氣，概括起來無菌空氣在發酵生產中的作用是_攪拌_；_供氧_；_保持正壓_。3.圓筒錐底啤酒發酵罐的夾套內可用_乙二醇_、或_乙醇_或_氨_與啤酒發酵醪進行熱交換。4.味精廠精制車間在真空煮晶鍋中進行谷氨酸一鈉鹽的結晶，可以選用_往復式真空泵_、或_蒸汽噴射泵_、或_水力噴射泵_使真空煮晶鍋達到一定的真空度5.空氣過濾系統中貯氣罐的作用是_ 消除壓縮機排出空氣量的

15、脈沖_、_ 維持穩定的空氣壓力、利用重力沉降作用分離部分油霧_6.空氣過濾系統中旋風分離器的作用是_分離油霧和水滴。7.好氣性發酵工廠，在無菌空氣進入發酵罐之前應該安裝_止回閥_，以確保安全。8.空氣過濾系統中空氣加熱器的作用是_升高空氣溫度，以降低空氣的相對濕度_。9.自吸式發酵罐的攪拌軸是從罐下方進罐的,因此應該用_ 雙端面機械_軸封。10.塔式啤酒發酵罐換熱的蛇管在發酵罐外，蛇管內用_酒精_與罐內的啤酒發酵醪進行熱交換。五. 名詞解釋: (每題3分)1. 蒸發過程的必要條件充足的加熱熱源，以維持溶液的沸騰和補充溶劑汽化所帶走的熱量。保證溶劑蒸汽，即二次蒸汽的迅速排除。一定的熱交換面積，以

16、保證傳熱量。2. 攪拌器軸功率是指攪拌器以既定的速度轉動時,用以克服介質的阻力所需要的功率。3. 攪拌器輸入攪拌液體的功率是指攪拌器以既定的速度轉動時,用以克服介質的阻力所需要的功率。也稱攪拌器的軸功率。4. 深層過濾的對數穿透定律進入濾層的微粒數與穿透濾層的微粒數之比的對數是濾層厚度的函數。5. 攪拌雷諾準數 雷諾準數是慣性力與液體粘滯力之比,即,而在攪拌容器中,液體的代表速度 u= n Di ,并以攪拌器直徑 Di 代替管徑 d,此時的雷諾準數稱為攪拌雷諾準數6. 沸騰干燥沸騰干燥是利用流態化技術,即利用熱的空氣流體使孔板上的粒狀物料呈流化沸騰狀態，使粒子中的水分迅速汽化，達到干燥目的。7

17、. 離心澄清機藉離心沉降速度的不同將固液兩相分開的離心機稱作離心澄清機8. 全擋板條件是指在一定轉數下再增加罐內附件而軸功率仍保持不變。要達到全擋板條件必須滿足下式要求： D-發酵罐直徑，b-擋板寬度，n-擋板數9 氣體截留率在通風液體中由于充氣而導致的體積增加率。通風前液體體積為 VL,通風時體積的增加量為 Vg,則氣體截留率 11 流化床的體積隨著氣體流速的增加而增大，流化床體積與固體床體積之比稱為膨脹率。12 熱敏性物料一一一對熱過程敏感，受熱后會引起產物發生化學變化或物理變化而影響產品質量的物料。六. 畫圖題: (每題5分)1. 畫出噴射液化器的示意圖，并注明所畫設備名稱和各個部件名稱

18、。2. 畫出水力噴射泵的示意圖，并注明所畫設備名稱和各個部件名稱。3. 3畫出蒸汽噴射泵的示意圖，并注明所畫設備名稱和各個部件名稱。4. 畫出蒸汽加熱器的示意圖，并注明所畫設備名稱和各個部件名稱。P206 圖2-1-305. 畫出通用式機械攪拌發酵罐(20 M 以上)的示意圖，并至少注明十個部件的名稱。P316. 畫出培養基連續滅菌的流程圖，并注明各個設備的名稱。P218 圖2-1-447. 畫出檸檬酸廠 4 M通用式機械攪拌種子發酵罐的示意圖，并至少注明十個部件的名稱。8畫出酒精連續發酵的流程圖，并注明各個設備的名稱。P92 圖1-3-17七. 問答題: (每題7分)1. 敘述噴射自吸式發酵

19、罐的工作原理。答: 噴射自吸式發酵罐的工作原理是用泵將發酵液送入文氏管中,由于文氏管的收縮段中流速增加,即動壓力增加,靜壓力減小,形成負壓,將無菌空氣吸入,并被高速流動的液體打碎、分散,與液體均勻混合,提高發酵液中的溶解氧，這是溶氧階段。當發酵液從上升管進入發酵罐后，微生物耗氧，同時發酵液向發酵罐底部循環，待發酵液中的溶解氧即將耗竭時，發酵液又從發酵罐底部被泵打入上升管，開始下一個循環。2. 酒精發酵罐由于操作失誤就可能造成罐內真空甚至被吸癟，敘述造成上述事故的原因，以及預防和修復(被吸癟)的方法。答：酒精發酵罐出現真空主要是發酵罐在密閉條件下轉罐或進行內部清洗時造成的。由于大型發酵罐在工作完

20、畢后放料的速度很快，有可能造成一定的負壓。另外，即便罐內留存一部分CO2氣體，在進行清洗時，由于清洗溶液中含有堿性物質，與CO2進行中和反應，除去了CO2也可能使罐內形成真空。如果不即時進氣，在外界壓力作用下發酵罐就會被壓癟。所以大型發酵罐應設防止真空裝置，在罐頂安裝一個真空安全閥。真空安全閥的作用是當罐內出現真空時，閥門開啟，允許空氣進入罐內，以建立罐內外壓力的平衡。如果出現上述事故（發酵罐被吸癟），可以用高壓水漲法使其復圓。3. 圓筒錐底啤酒發酵罐上為什么要安裝真空安全閥?祥細解釋它的作用。答：筒錐底啤酒發酵罐出現真空主要是發酵罐在密閉條件下轉罐或進行內部清洗時造成的。由于大型發酵罐在工作

21、完畢后放料的速度很快，有可能造成一定的負壓。另外，即便罐內留存一部分CO2氣體,在進行清洗時,由于清洗溶液中含有堿性物質,與CO2進行中和反應,除去了CO2也可能使罐內形成真空。所以大型發酵罐應設防止真空裝置。真空安全閥的作用是當罐內出現真空時，閥門開啟，允許空氣進入罐內，以建立罐內外壓力的平衡。4. 敘述空氣帶升式(氣升式)發酵罐的工作原理。答：以外循環為例來說明空氣帶升式(氣升式)發酵罐的工作原理。在罐外裝設上升管，與發酵罐構成一個循環系統，在上升管的下部有空氣噴嘴，空氣以250300米/秒的高速度噴入上升管，借噴嘴的作用而使空氣泡分割細碎，與上升管的發酵液密切接觸。由于上升管內的發酵液輕

22、，加上壓縮空氣的噴流動能，因此使上升管的液體上升，罐內液體下降而進入上升管，形成反復循環，在上升管提供微生物所需要的溶解氧，使發酵正常進行。5. 敘述噴射液化器的工作原理，它適用于哪些地方(工序)。答： 噴射液化器主要由噴嘴、吸入室、擴大管和調節手輪組成。當帶有壓力的物料以高速進入噴射液化器經過其內部的噴嘴時，它的動能增大，靜壓能變小，造成吸入室內出現負壓，將蒸汽吸入，并在吸入室內與物料接觸，高速流向擴大管，物料與蒸汽在擴散管的喉部充分混合，物料被蒸汽加熱，在瞬時將物料加熱到所需的溫度（80105）。在擴散段內由于管徑逐漸增大，物料流速逐漸降低，動能又轉化為靜壓能，壓力隨之升高，從出口排出。

23、噴射加熱器適用于對物料進行連續液化，如在味精廠、制藥廠等的糖化工段(工序)等。6. 敘述噴射加熱器的工作原理,它適用于哪些地方(工序)。答： 噴射加熱器主要由噴嘴、吸入室和擴大管組成。當物料以高速經過噴嘴時,它的動能增大，靜壓能變小，造成吸入室內出現負壓，將蒸汽吸入室內，物料與蒸汽在擴散管的喉部充分混合,物料被加熱，在擴散段內速度逐漸降低，壓力隨之升高，動能又轉化為靜壓能，從出口排出。噴射加熱器適用于連續加熱物料的地方(工序),如連續滅菌等。7. 敘述自吸式發酵罐的工作原理。答: 自吸式發酵罐的主要構件是自吸攪拌器(轉子)和導輪(定子),空氣管與定子相連接,在轉子啟動前,先用液體將轉子浸沒,然

24、后啟動馬達使轉子轉動,由于轉子高速旋轉,液體或空氣在離心力的作用下,被甩向葉輪外緣,在這個過程中,流體便獲得能量,若轉子的轉速愈快,旋轉的線速度也愈大,則流體的動能也愈大,流體離開轉子時,由動能轉變為壓力能也愈大,排出的風量也越大。 當轉子空膛內的流體從中心被甩向外緣時，在轉子中心處形成負壓，轉子的轉速愈大，所造成的負壓也愈大，由于轉子的空膛用管子與大氣相通，因此空氣不斷地被吸入，甩向葉輪的外緣，通過定子而使氣液均勻分布甩出。由于轉子的攪拌作用，氣液在葉輪的外緣形成強烈的混合流（湍流），使剛剛離開葉輪的空氣立即在不斷循環的發酵液中分裂成細微的氣泡，并在湍流狀態下混合、翻騰、擴散到整個罐中，因此

25、轉子同時具有攪拌和充氣兩個作用。8. 敘述溢流噴射自吸式發酵罐的工作原理。答: 溢流噴射自吸式發酵罐的工作原理是用泵將發酵液從發酵罐的底部提升到罐頂的溢流口，液體由于自重通過溢流管向發酵罐跌落，形成拋射流，由于液體表面層作用，使靠近流體表面的無菌空氣氣體邊界層具有一定的速率，從而形成氣體的流動和自吸作用，并被高速流動的液體打碎、分散,與液體均勻混合,使氧溶解在發酵液中的，這是溶氧階段。發酵液進入發酵罐后，微生物耗氧，同時將代謝產生的二氧化碳和其它氣體不斷地從發酵液中分離并排出，發酵液的比重變大向發酵罐底部循環，待發酵液中的溶解氧即將耗竭時，發酵液又從發酵罐底部被泵打入循環管，開始下一個循環。9

26、. 通用式機械攪拌發酵罐中的平直葉渦輪攪拌器為什么要安一個圓盤?答： 通用式機械攪拌發酵罐中的平直葉渦輪攪拌器如果沒有圓盤，從攪拌器下方空氣管進入的無菌空氣氣泡就會沿著軸部的葉片空隙上升，不能被攪拌葉片打碎，致使氣泡的總表面積減少，溶氧系數降低；同時氣泡大，上升速度快，走短路，傳質效果差。而安一個圓盤，大的氣泡受到圓盤的阻擋，只能從圓盤中央流至其邊緣，從而被圓盤周邊的攪拌漿葉打碎、分散，提高了溶氧系數。10. 什么是軸封？機械軸封與填料函軸封相比有什么優缺點？答：軸封是安裝在旋轉軸與設備之間的部件，它的作用是阻止工作介質（液體、氣體）沿轉動軸伸出設備之處泄漏。機械軸封與填料函軸封相比優點是:a

27、. 密封可靠，在一個較長的使用期中不會泄漏或很少泄漏。清潔，無死角，可以防止雜菌污染。b. 使用壽命長，正確選擇摩擦副和比壓的機械密封可使用年，最長有用到年。c. 維修周期長，在正常工作的情況下，不需要維修。d. 軸或軸套不受磨損。e. 摩擦功率耗損少，一般約為填料函密封的1050f. 機械軸封對軸的精度和光潔度沒有填料函要求那么嚴格，對旋轉軸的振擺和軸對殼體孔的偏斜不敏感，對軸的震動敏感性小。g.適用范圍廣，能用于低溫、高溫、高真空、高壓、各種轉速以及各種腐蝕性、磨蝕性、易燃、易爆、有毒介質的密封。其缺點是：結構復雜，需要一定的加工精度和安裝技術。11. 發酵罐實罐滅菌為什么要“三路進汽”?

28、 實罐滅菌的進汽和排氣原則是什么?答： 所謂發酵罐實罐滅菌的“三路進汽”就是在對培養基滅菌時，讓蒸汽從空氣進口、排料口、取樣口進入罐內，使培養基均勻翻騰，達到培養基滅菌之目的。這是因為這三個管都是插入到發酵醪中，若不進蒸汽就會形成滅菌死角。實罐滅菌的進汽和排氣原則是“非進即出”，就是說所有進入發酵罐的管道在滅菌過程中如果不進入蒸汽就一定要進行排氣，使所有管道都被蒸汽（或二次蒸汽）通過，得以滅菌。不能有既不進汽也不排汽的管道（死角）存在。12. 在培養基的滅菌過程中是否能做到絕對無菌？為什么？發酵生產中對培養基的滅菌的無菌程度是多少？答: 若要求滅菌后絕對無菌，即Ns=0，從上面公式可以看得出滅

29、菌時間將等于無窮大，這對生產來說是不可能，所以培養基滅菌后，在培養液中必然還產殘留一定的活菌。工程上通常以Ns=10-3個/罐來進行計算，即雜菌污染降低到被處理的每1000罐中只殘留一個活菌的程度，這就可以滿足生產的要求了。13. 什么是離心分離機?敘述離心分離機分離兩種不同重度液體的原理。答: 藉離心沉降速度的不同將輕重不同或互不溶解的兩種液體分開的離心機稱作離心分離機。離心分離機機的轉鼓內有數十只(50-80)形狀和尺寸相同的碟片,碟片按一定間距(0.5-1.2mm)疊置起來組成碟片組，每只碟片在離開軸線一定距離的圓周上開有幾個對稱分布的圓孔許多這樣的碟片疊置起來時，對應的圓孔就形成垂直的

30、通道。兩種不同重度液體的混合液進入離心分離機后，通過碟片上圓孔形成的垂直通道進入碟片間的隙道，并被帶著高速旋轉，由于兩種不同重度液體的離心沉降速度的不同，重液的離心沉降速度大，就離開軸線向外運動，輕液的離心沉降速度小，則向軸線流動。這樣，兩種不同重度液體就在碟片間的隙道流動的過程中被分開。14. 在飼料工廠從發酵醪中分離酵母應該選用什么離心機?敘述該機分離酵母的原理。答: 在飼料工廠從發酵醪中分離酵母應該選用離心澄清機。 離心澄清機的轉鼓內有數十只(5080)形狀和尺寸相同的碟片,碟片按一定間距(0.51.2mm)疊置起來組成碟片組。含有酵母的發酵醪液進入離心澄清機后，從碟片組外緣進入各相鄰碟

31、片間的薄層隙道，這時發酵醪也被帶著高速旋轉，由于固體和液體的離心沉降速度的不同，在碟片間的隙道中被分開，固體(酵母)的離心沉降速度大，就離開軸線向外運動，液體的離心沉降速度小，則向軸線流動。這樣，酵母和液體就在碟片間的隙道流動的過程中被分開。15. 在工廠中要將奶油(酯)從新鮮牛奶中分離出來應該選用什么離心機?敘述該機分離奶油的原理。答: 在工廠中要將奶油(酯)從新鮮牛奶中分離出來應該選用離心分離機，它能藉離心沉降速度的不同將互不溶解的兩種液體分開。離心澄清機的轉鼓內有數十只(50-80)形狀和尺寸相同的碟片,碟片按一定間距(0.5-1.2mm)疊置起來組成碟片組，每只碟片在離開軸線一定距離的

32、圓周上開有幾個對稱分布的圓孔許多這樣的碟片疊置起來時，對應的圓孔就形成垂直的通道。兩種互不溶解的混合液進入離心分離機后，通過碟片上圓孔形成的垂直通道進入碟片間的隙道，并被帶著高速旋轉，由于互不溶解的兩種液體重度不同，離心沉降速度也不同，重液（奶）的離心沉降速度大，就離開軸線向外運動，輕液（酯）的離心沉降速度小，則向軸線流動。這樣，奶油(酯)和奶就在碟片間的隙道流動的過程中被分開。16. 以超濾或反滲透為例講述膜分離原理。答： 以反滲透為例講述膜分離原理如下：假設有一個僅能透過溶劑而不能透過溶質的半透膜，將純溶劑（比如純水）和濃溶液分別置于膜兩側，因施加在溶液上方的壓力不同，表現出三種情況如下圖

33、所示。無外界壓力作用時，由于純溶劑（水）的化學位 U1大于溶液中溶劑的化學位 U2，引起純溶劑（水）透過膜向溶液側遷移，這就是滲透，如圖A。對溶液施加壓力，提高其化學位，就降低了膜兩側溶劑的化學位差，從而降低了純溶劑向溶液滲透的透過速率。當施加在溶液上的壓力恰好使溶劑的化學位與純溶劑（純水）的化學位相等，于是系統達到滲透平衡，此時溶液承受的壓力稱為滲透壓 ，如圖B。對溶液施加的壓力超過滲透壓 時，溶液中溶劑的化學位高于純溶劑（水）的化學位，于是溶液中溶劑（水）以壓力差為推動力，透過膜向純溶劑（水）側遷移，實現了從溶液中分離出溶劑（水）。由于此時溶劑的遷移方向與滲透方向相反，故稱為反滲透，如圖C

34、。17. 什么是超濾過程中的濃差極化現象，如何降低濃差極化現象。答：待分離液從膜面一側流過時，靠近膜面的液體處于層流狀態；同時，當水及小分子溶質透過膜面時，大分子的溶質在靠近膜面處被阻留。被阻留分子從膜面返回液體主流的速度受其通過層流區的擴散速度所控制，當這一速度低于被阻留分子在膜面聚集的速度，就必然會在膜面的一側逐漸形成一高濃度的被阻留溶質層。這就是濃差極化。隨著濃縮倍數的提高，濃差極化現象越來越嚴重，膜的透過通量也越來越低。提高液流的雷諾準數，可以減小層流區的厚度，增大被阻留分子返回液體主流的速度，這是削弱濃差極化的重要措施。但其些酶在高的剪切應力下，容易喪失其部分酶活力，因此不能無限提高

35、液體流速（提高液流的雷諾準數方法之一）。提高液溫也是削弱濃差極化常用的方法，但也受被濃縮液及膜的耐熱性的限制。18. 用膜分離(超濾和反滲透)技術分離化工產品有什么特點?答： 膜分離(超濾和反滲透)技術分離化工產品特點是：. 膜分離過程中不發生相變化,與有相變化的分離法和其他分離法相比,能耗要低。. 膜分離過程是在常溫下進行的,因而特別適用于對熱敏性物質的分離、分級、濃縮和富集。例如用于果汁、酶、藥品生產中。膜分離技術不僅適用于有機物和無機物、病毒、細菌的分離，而且還適用于許多特殊溶液體系的分離，如將溶液中大分子與無機鹽的分離，一些共沸物或近沸物系的分離等。由于只是用壓力作為超濾和反滲透的推動

36、力，因此分離裝置簡單，操作方便，易于自動控制，易于維修。19. 什么是真空蒸發濃縮？祥細敘述升膜式蒸發器的工作原理。答：溶液在真空狀態，較低的溫度下即沸騰、溶劑汽化，這稱之為真空蒸發濃縮。升膜式蒸發器的工作原理。溶液在加熱的管子里由下而上運動時，在管壁的液體受熱溫度上升，密度下降，而管子中心的液體溫度變化較小，這就使管內液體產生如圖a所示的自然對流運動。溫度升得越高對流越激烈，當溫度升到相應沸騰溫度時，溶液便開始沸騰，產生蒸汽氣泡分散于連續的液相中。由于蒸汽氣泡的密度小故氣泡通過液體而上升，如圖b所示。液相因混有蒸汽氣泡，使液體靜壓頭下降，液體繼續受熱，溫度不斷上升，氣泡大量增加。蒸汽氣泡相互

37、碰撞，小氣泡就聚合成大氣泡于管子中部上升，氣泡增大，氣體上升的速度則加快，如圖c所示。當氣泡繼續增大形成柱狀，占據管子中部的大部分空間時，氣體以很大的速度上升，而液體受重力作用沿氣泡邊緣下滑，如圖d所示。 液體下降較多時，大個柱狀氣泡則被液層截斷，如圖e所示。若液體溫度繼續上升，溶液的蒸發速度繼續增加，氣泡的上升速度激增，蒸汽的密度也增大，由于重力作用，滑流下來的液體很快受熱蒸發，未蒸發的濃縮液體也被高速氣流帶著上升，氣泡斷層不能形成，蒸汽占據了整個管子中部空間，液體只能分布于管壁，開始形成液膜，如圖f所示，這時稱為環形流。環形流液體的上升是靠高速蒸汽氣流對流層的拖帶而形成，稱之為“爬膜”現象

38、。這時液膜沿管壁上升不斷受熱蒸發，濃度不斷增大，最后與蒸汽一齊離開，管子越高則上升蒸發時間越長,溶液濃縮越大。20. 在味精生產過程中（包括麩酸）使用了哪些結晶設備？采用真空煮晶鍋進行味精的精制,其優點是什么？答：在味精生產過程中（包括麩酸）使用了三種結晶設備，立式結晶箱（也稱等電罐），臥式結晶箱（也稱育晶槽），真空煮晶鍋。采用真空煮晶鍋進行味精的精制,其優點是可以控制溶液的蒸發速度和進料速度，以維持溶液一定的過飽和度進行育晶，同時采用連續通入未飽和液來補充溶質的量，使晶體長大。真空煮晶鍋內的真空度可用蒸汽噴射泵、水力噴射泵或真空泵來產生。21. 什么是沸騰干燥，敘述沸騰干燥的原理。答: 沸騰

39、干燥是利用流態化技術,即利用熱的空氣流體使孔板上的粒狀物料呈流化沸騰狀態，當氣流速度與顆粒沉降速度相等，壓力降與流動層單位面積的重量達到平衡時（此時壓力損失變成恒定），粒子就在熱氣體中呈懸浮狀態，粒子中的水分迅速汽化，達到干燥目的。 24氣流干燥的特點w （1）干燥強度大。由于氣體在干燥管內流速大，一般為1020m/s，氣一固間存在一定的相對速度，因而固體物料與空氣之間產生劇烈的相對運動，使物料表面的氣膜不斷更新，大大降低了傳熱和傳質的氣膜阻力。一般干燥器全管平均體積傳熱系數為42001300kj/(m3·h·)。（2）干燥時間短。物料在干燥管內僅停留15s即可達到干燥要求

40、。因此對于熱敏性物料仍可采用較高的介質溫度。如用140的熱空氣干燥赤霉素，130熱空氣干燥四環素均能獲得優質產品。（3）適用性廣。可使用于各種粉粒狀、碎塊狀物料的干燥，粒徑范圍約為O.l10mm。濕含量可大至3O4O。（4）設備結構簡單。占地面積小，生產能力大，能連續操作，可實現自動控制。氣流干燥對物料有一定的磨損，因此不適合于對晶形有一定要求的物料，且熱能利用程度較低，一般熱利用率僅為3O左右。25噴霧干燥的特點w （1）干燥速度快、時間短，一般為33Os，由于料液霧化成2060m的霧滴，其表面積相應高達2005O00m2m3，物料水分極易汽化而干燥。w （2）干燥溫度較低。雖然采用較高溫度

41、的熱空氣，但由于霧滴中含有大量水分，其表面溫度不會超過加熱空氣的濕球溫度，一般為5O60，加之物料在干燥器內停留時間短，因此物料最終溫度不會太高，非常適合于熱敏性物料的干燥。w 3）制品具有良好的分散性和溶解性，成品純度高。但噴霧干燥的容積干燥強度小，放干燥室體積大，熱量消耗多，一般蒸發1kg水分約需6000kJ熱量，相當于消耗2.53.5kg的蒸汽。26流化床干燥原理流化床干燥（也稱沸騰干燥）是利用流態化技術，即利用熱空氣流使置于篩板上的顆粒狀濕物料呈沸騰狀態的干燥過程。流化床干燥中，熱空氣的流速與顆粒的自由沉降速度相等，當壓力降近似等于流動層單位面積的質量時，床層便由固定態變化流化態，床層

42、開始膨脹，顆粒懸浮于氣流中，并在氣流中呈沸騰狀翻動，但仍保持一個明確的床界面，顆粒不會被氣流帶走。干燥過程處在穩定的流態化階段。27流化床干燥的特點1傳熱傳質速率大。由于顆粒在氣流中自由翻動，顆粒周圍的滯流層幾乎消除，氣一固間的傳熱效果優于其他干燥過程。體積傳熱系數一般都在4200OkJ（m3·h·）以上，是所有干燥器中體積干燥強度最大的一種。2干燥溫度均勻，易于控制。由于物料在干燥器中的停留時間可以控制，可使物料的最終含水量降到很低水平，且不易發生過熱現象。3連續化、自動化操作。干燥與冷卻可連續進行，干燥與分級可同時完成，有利于連續化、自動化操作，且設備結構簡單，生產能力

43、高，動力消耗小。28. 流化床干燥操作過程中可能出現的幾種不正常現象及原因：(1)溝流和死床 氣速雖然已超過臨界流速umf，但床層仍不流化，某些部分被氣流吹成一條“溝道”，氣體由此穿過床層，這種現象稱為“溝流”，未流化部分稱為“死床”。也有可能出現局部溝流和局部死床，見圖 (a)(b)。產生溝流時，床層壓力降低于p，其差值正好表明溝流的嚴重程度。氣固接觸不良，使傳熱傳質過程不能很好進行，降低產品質量和設備的生產效能；而死床部分容易產生產品的“燒結”現象。研究表明，顆粒性質、床層高度、設備結構、氣體流速等因素，都會導致溝流的產生，例如，床層很薄；顆粒很細、太濕、易粘合成團塊、物料顆粒帶靜電，易產

44、生“抱團”；氣速過低或氣流分布不均勻；分布板結構不合理，如開孔率大小不合適，床內構件阻礙氣體流動等。消除溝流與死床的辦法有：加大氣速；若物料太濕，可進行預先干燥；分布板開孔率大小不合適時，可應用小型試驗進行檢驗確定。 (2)騰涌 流化床內的氣泡匯合長大，當其直徑接近床層直徑時，把以上的顆粒物料像活塞一樣向上托起，達到一定高度以后崩裂，顆粒被拋出很高，然后紛紛落下。這種現象稱為“騰涌”，又稱活塞流等，見圖 (c)所示。產生騰涌時，床層壓降劇烈波動。此時床層極不均勻，傳質傳熱很難進行，固體顆粒嚴重磨損和帶出，設備零件被沖擊而損壞。顆粒性質、床層高度和氣速等，都會引發騰涌產生，例如，床高H0與床徑D

45、之比值H0/D較大時，大顆粒比小顆粒更易產生騰涌；H0/D較大而氣速又較高，也易產生此現象，一般當H0/D<1、設備比較大(D>1m)以及床層內加設內部構件等，均可防止騰涌。(3)層析現象 在氣固系統中，往往因為固體顆粒大小相差較大或密度不同，在操作過程中會產生層析現象。如臥式沸騰干燥箱的操作過程中，細顆粒或粉末狀的物料被氣體帶出，一般中等顆粒的物料能逐漸向卸料口接近而卸出，而大顆粒的物料由于層析現象沉降于床層底部，造成無法流化或結疤現象。在生產中經常有此現象，最后用人工取出。裝有往復推料器時能全部自動出料，避免了此現象的發生29. 流化床干燥中的返料在流化床干燥中料液一邊霧化，一

46、邊加入晶核，在操作上稱為返料，開始操作時必須預先在干燥器內加入一定量的晶核（稱底料）才能噴入料液，以防止噴入的料液黏壁。加入晶核顆粒大小與產品粒度有關，晶核大者，產品顆粒大，返料量小時，則產品顆粒大，因此，可用調節返料量來控制床層的粒度分布。30. 試述超臨界流體萃取的工作原理超臨界流體的密度接近于液體，密度越大，溶解能力越高。而其粘度接近于氣體，自擴散系數比液體大約100倍。這說明超臨界流體具有接近液體的密度和類似液體的溶解能力，具有接近氣體的粘度和擴散速度。這就意味著超臨界流體有很高的傳質速率和很快達到萃取平衡的能力，這就是超臨界流體萃取比溶液萃取分離效果好的主要原因。在超臨界狀態下，將超

47、臨界流體與待分離的物質接觸，使其有選擇性地依次把極性大小、沸點高低和分子量大小的成分萃取出來。并且超臨界流體的密度和介電常數隨著密閉體系壓力的增加而增加,極性增大,利用程序升壓可將不同極性的成分進行分步提取。當然，對應各壓力范圍所得到的萃取物不可能是單一的，但可以通過控制條件得到最佳比例的混合成分，然后借助減壓、升溫的方法使超臨界流體變成普通氣體，被萃取物質則自動完全或基本析出，從而達到分離提純的目的，并將萃取分離兩過程合為一體，這就是超臨界流體萃取分離的基本原理。 31試述分子蒸餾的基本原理從分子運動平均自由程的公式可以看出，不同種類的分子，由于其分子有效直徑不同，其平均自由程也不相同。分子蒸餾技術是利用不同種類分子逸出液面后平均自由程不同的性質實現的。在一個高真空的設備中，放置一個加熱面和一個冷凝面，加熱面冷凝面之間的距離小于輕分子的平均自由程而大于重分子平均自由程。混合液從加熱面上過并被加熱獲得能量，輕分子的平均自由程大，可以不與其他分子碰撞，直接到達冷凝面而被捕集、冷凝，從而破壞了輕分子的動態