生化工程设备(最终版).doc

3.离心分离因数f是指什么？
f是反映离心机分离能力的重要指标，它表示在离心力场中，微粒可以获得比在重力场中大f倍的作用力。f 值愈大，表示离心力愈大，其分离能力愈强。
1.固体物料的粉碎有可能受那些力作用引起的？挤压、冲击、研磨、剪切、劈裂。
6.气流输送流程有几种方式？真空输送（吸入式）、压力输送和压力真空输送（混合式）。
吸送式、压送式、混合式、真空式。
8. 生物工厂常用泵有哪几种？离心泵、螺杆泵、齿轮泵、往复泵、隔膜泵、旋涡泵。
1.水的软化脱盐可采用那些方法？ 离子交换法、电渗析法、反渗透法等。
2.水处理中脱盐和软化有什么区别 ？
软化：除去水中的钙、镁等金属离子的过程。脱盐：除去水中多有阴、阳离子的过程。
4.生物工程用水常用的杀菌方法都有那些 ? 氯杀菌、紫外线杀菌、臭氧杀菌。
5.生物工程的水处理分为水过滤、水的软化或脱盐、水的杀菌三个阶段。
6.压缩式制冷循环包括压缩、冷凝、膨胀、蒸发四个阶段。
2.色谱分离按分离机理不同分为哪几类？
吸附色谱分离、分配色谱、离子交换色谱、凝胶色谱、亲和色谱。
常见的精馏塔主要有板式塔和填料塔。
5 .发酵工业对酒精发酵罐的要求有哪四个？
（1）及时移走热量；（2）有利于发酵液的排出；（3）便于设备的清洗，维修；（4）有利于回收二氧化碳。

6.影响筛分效率的因素有哪些？
影响筛分效率的因素：（1）筛面上物料层厚度；（2）筛下颗粒百分含量、颗粒级配和形状；（3）物料含水量。此外，筛孔形状、筛面种类、筛分机械的运动方式、加料量的多少及均匀程度也直接影响筛分效率。
7.画出旋风分离器的设备结构示意图，并标出各部位名称，简述其工作原理及适用范围。
工作原理：含尘气流由切向进入筒体，沿内壁螺旋式向下旋转，粉尘在离心力的作用下甩向器壁，并在重力作用下落入灰斗。已净化气体由中心管排出。
适用范围：除去输送介质气体中携带的固体颗粒杂质和液滴。适用于净化大于1-3微米的非粘性、非纤维的干燥粉尘。
1、画出蒸汽喷射加热器的示意图，注明各个部件名称并简述其工作原理。
当料液经喷嘴高速喷出时，带动周围气体向前运动，从而使得其周围产生负压，即在真空室内形成真空，使得蒸气从吸入口吸入，在混合室内混合，使物料瞬间达到蒸煮所需的温度，然后经扩大管排出，以达到加热目的。
3、发酵罐实罐灭菌为什么要“三路进汽”? 实罐灭菌的进汽和排气原则是什么?
因为“三路进汽”是在对培养基灭菌时，让蒸汽从空气进口、排料口、取样口进入罐内，使培养基均匀翻腾，达到培养基灭菌之目的。这是因为这三个管都是插入到发酵醪中，若不进蒸汽就会形成灭菌死角。
进汽和排气原则是“非进即出”：所有进入发酵罐的管道在灭菌过程中如果不进入蒸汽就一定要进行排气，使所有管道都被蒸汽（或二次蒸汽）通过，得以灭菌。不能有既不进汽也不排汽的管道（死角）存在。
3.画出两级冷却、分离、加热的空气除菌设备流程图，简述各部件的功能。
空气→高空取气管→除尘器→空气压缩机→贮气罐→一级冷却器→油水分离器→二级冷却器→除雾器→加热器→过滤器→无菌空气
6.空气过滤除菌的机理。
依靠气流通过滤层时，基于滤层纤维的层层阻碍，迫使空气在流动过程中出现无数次改变气速大小和方向的绕流运动，从而导致微粒与滤层纤维间产生撞击、拦截、布朗扩散、重力和静电引力等作用，从而把微生物截留、捕集在纤维表面上，实现过滤目的。
11.画出通用式机械搅拌发酵罐(20M3以上)的示意图，并至少注明十个部件的名称，并分别阐述其作用 。
大罐：1－轴封 ； 2、20－人孔； 3－梯； 5－中间轴承； 6－温度计接口；
7－搅拌叶轮； 8－进风管；9－放料口； 10－底轴承；
11－热电偶接口； 12－冷却管；13－搅拌轴； 14－取样管；
15－轴承座； 16－传动皮带；17－电机； 18－压力表；
19－取样口； 21－进料口；22－补料口； 23－排气口；
24－回流口； 25－视镜；
小罐：1-三角皮带； 2-轴封; 3-取样管； 4-轴； 5-消泡器；
6-挡板；7-温度计插管； 8-搅拌叶轮； 9-热电偶；10-通风管
7、啤酒糊化锅的作用是什么？糊化锅为什么用球形锅底？
作用：用于煮沸大米粉和部分麦芽粉缪化液，使淀粉糊化和液化。
好处：1、促进液体循环2、利于清洗3、利于排料

第一章 生物质原料预处理设备
1.固体物料的粉碎有可能受那些力作用引起的？挤压、冲击、研磨、剪切、劈裂。
固体物料的粉碎按其受力情况可分以下几种：挤压破碎、冲击破碎、研磨粉碎、剪切破碎、劈裂粉碎。
2.锤式粉碎机有哪些部件构成？它是如何粉碎物料的？锤刀、筛面、筛孔。
（1）锤片是粉碎机的主要工作部件。(2）筛板是控制粉碎程度，锤式粉碎机的排料装置。（3）筛孔用于控制物料的粒度。
物料从上方料斗加入，在悬空状态下就被锤的冲击力所破碎。然后物料被抛至冲击板上，再次被击碎。此外物料在机内还受到挤压和研磨的作用。
3.辊式粉碎机是如何粉碎物料？它有几类？
锟间挤压力，筛面装置分离。两个相对旋转的平行装置的圆柱形辊筒，装在两辊间的物料通过辊筒对其的摩擦作用而被拖入两辊的间隙中被粉碎。
广泛用于破碎粘性和湿物料块的中碎及细碎。常用的有：两辊式、四辊式、五辊式和六辊式。
4.简述湿法粉碎的优点.
(1)消除了粉尘危害，改善了劳动环境，降低了原料消耗；
(2)粉碎过程中，淀粉已开始吸水膨胀，提高了蒸煮效果；
(3)粉碎后经预热，提高了蒸汽的利用率；
(4)机器零件的磨损减少，节省了设备维修费用。
5.按筛面的运动规律不同，摇动筛可分为哪三种？
按筛面的运动规律不同，摇动筛可分为直线摇动筛、平面摇晃筛和差动筛。
6.影响筛分效率的因素有哪些？
影响筛分效率的因素：（1）筛面上物料层厚度；（2）筛下颗粒百分含量、颗粒级配和形状；（3）物料含水量。此外，筛孔形状、筛面种类、筛分机械的运动方式、加料量的多少及均匀程度也直接影响筛分效率。
7.球磨机粉碎时，粒度，研磨体的尺寸，装填量之间有什么样的关系？
在粒度较大物料研磨时，研磨体的尺寸要大些，装填量少些，使冲力作用加强；反之，研磨体尺寸小些，装填量多些，则有利于小粒物料的研磨。
8.用的超细粉碎设备有哪些？
常用的超细粉碎设备有振动磨、胶体磨、搅拌磨、冲击式粉碎机等。
9.固体粒子混合时会发生哪三种运动形式？
对流混合：固体粒子的循环流。
剪切混合：粒子间相互滑动和撞击产生。
扩散混合：存在状态不同而产生的局部混合作用。

第二章 生物反应物料输送设备
1.机械输送设备有几种？斗式提升机、带式输送机、螺旋输送机。
2.带式输送机的张紧装置有哪几种？看带式输送机结构图简述其工作原理。
张紧装置有螺旋式（利用螺杆拉(压)力）、重锤式（利用悬垂重物的重力）、小车式（两种作用）。
工作原理：利用一根封闭的环形带，绕在相距一定距离的2个鼓轮上，带由主动轮带动运行，物料在带上靠摩擦力随带前进，到另一端卸料。
3.请说明斗式提升机的构造和原理。（料斗布置形式和装料形式、卸料方式、适用物料）。
(1)构造
组成：由牵引带、料斗、张紧装置、机壳及装卸装置构成；料斗：有底、无底；牵引带：平皮带、链条。
(2)料斗类型：有深斗、浅斗和尖角形三种类型。
(3)装料方式：分掏取式和喂入式两种。
(4)卸料方式
离心式卸料：适用于粒状较小而且磨损性小的物料 ；
重力式卸料：适用于提升大块状、比重大、磨损性大和易碎的物料；
离心重力式卸料：适用黏度较大、纤维状物料或潮湿的不易甩出的物料。
(5)原理：物料放在斗式提升机的底座内，当提升机运转时，机带随之而被带动，斗子经过底座时将物料舀起，当渐渐被提升到上部，当斗子转过上端的滚轮时物料便倒入出料槽内流出。
4.螺旋输送机的工作原理和适用的物料。
工作原理：当轴旋转时，螺旋把物料沿着料槽推动。物料由于重力和对槽壁的摩擦力的作用，在运动中并不随螺旋旋转，而是以滑动形式沿料槽移动。
适用物料：松散的粉状或小颗粒状需要密封运送的干湿物料。
5.请说明气流输送的原理。
借助强烈的空气流沿管道流动，把悬浮在气流中的物料送至所需的地方。
1）粒子向下加速运动：W＞Fa+Fs
2）粒子相对静止(或匀速直线下落)：W=Fa+Fs
3）粒子向上加速运动：W+Fs＜Fa
粒子不再静止悬浮，而是向上作加速运动。此时的气流速度大于粒子的悬浮速度，气流速度迫使粒子向上运动。
6.气流输送流程有几种方式？真空输送（吸入式）、压力输送和压力真空输送（混合式）。
吸送式、压送式、混合式、真空式。
7.画出旋风分离器的设备结构示意图，并标出各部位名称，简述其工作原理及适用范围。
工作原理：含尘气流由切向进入筒体，沿内壁螺旋式向下旋转，粉尘在离心力的作用下甩向器壁，并在重力作用下落入灰斗。已净化气体由中心管排出。
适用范围：除去输送介质气体中携带的固体颗粒杂质和液滴。适用于净化大于1-3微米的非粘性、非纤维的干燥粉尘。

8.生物工厂常用泵有哪几种？离心泵、螺杆泵、齿轮泵、往复泵、隔膜泵、旋涡泵。
9.风机分为哪几种？
用来压缩与输送气体，根据气体压缩后可达到的压力不同，可分为：压缩机(0.3MPa)、鼓风机(0.1－0.3MPa)、通风机(1-15KPa)。
10.气力输送系统由哪五部分组成？
(1)供料器：吸嘴、旋转加料器；(2)输料管；(3)分离器：容积式分离器、离心式分离器；(4)空气除尘器：离心式除尘器、布袋式过滤器、洗涤式除尘器；(5)风机或真空泵。

第三章 培养基的制备设备
1、画出蒸汽喷射加热器的示意图，注明各个部件名称并简述其工作原理。
当料液经喷嘴高速喷出时，带动周围气体向前运动，从而使得其周围产生负压，即在真空室内形成真空，使得蒸气从吸入口吸入，在混合室内混合，使物料瞬间达到蒸煮所需的温度，然后经扩大管排出，以达到加热目的。
2、在培养基的灭菌过程中是否能做到绝对无菌？为什么？发酵生产中对培养基的灭菌的无菌程度是多少？
若要求灭菌后绝对无菌，即Ns=0，从上面公式可以看得出灭菌时间将等于无穷大，这对生产来说是不可能，所以培养基灭菌后，在培养液中必然还残留一定的活菌。工程上通常以Nt=10-3个/罐来进行计算，即杂菌污染降低到被处理的每1000罐中只残留一个活菌的程度，这就可以满足生产的要求了。
3、发酵罐实罐灭菌为什么要“三路进汽”? 实罐灭菌的进汽和排气原则是什么?
因为“三路进汽”是在对培养基灭菌时，让蒸汽从空气进口、排料口、取样口进入罐内，使培养基均匀翻腾，达到培养基灭菌之目的。这是因为这三个管都是插入到发酵醪中，若不进蒸汽就会形成灭菌死角。
进汽和排气原则是“非进即出”：所有进入发酵罐的管道在灭菌过程中如果不进入蒸汽就一定要进行排气，使所有管道都被蒸汽（或二次蒸汽）通过，得以灭菌。不能有既不进汽也不排汽的管道（死角）存在。
4、画出任意一种培养基连续灭菌的流程图，并注明各个设备的名称。
5、画出连续蒸煮糖化的流程图，并注明各个设备的名称。
蒸煮温度可高可低，节约能耗；设备简单，操作容易，制造方便。
6、淀粉质原料蒸煮目的是什么？
(1)糊化：原料吸水后，借助于蒸煮时的高温高压作用，破坏原料中淀粉颗粒的外皮，使其内容物质流出，呈溶解状态变成可溶性淀粉，以便糖化剂作用，使淀粉变成可发酵性糖。采用的方法是用蒸汽加热。
(2)灭菌：借助蒸汽的高温高压作用，把存在于原料中的大量微生物进行灭菌，以保证发酵过程中原料无杂菌污染，使酒精发酵能顺利进行。
7、常见的淀粉质原料的蒸煮糖化设备有哪三种？
多采用连续式蒸煮，有低温长时间的罐式连续蒸煮，中温的柱式连续蒸煮和高温短时间的管式连续蒸煮。
8、看图说明真空冷却器的工作原理。
真空冷却器的器身为圆筒锥底，料液以切线进入，由于器内为真空、醪液产生自蒸发，产生大量的二次蒸汽，醪液在器内旋转被离心甩向周边沿壁下流，以锥底排醪液口排出。二次蒸汽从器顶进入冷凝器，在冷凝器内与水直接接触而被冷凝，不凝性气体则由真空泵或蒸汽喷射器抽走，造成器内真空。真空度保持在70～80kPa，醪液的温度很快可降至60～650C。
真空冷却：物料在一定真空度下蒸发部分水，需要汽化潜热，取自料液本身，因而料液很快被冷却到真空相应的温度。
9、糖蜜原料澄清常用的方法有哪三种？
(1)加酸通用处理法(0.2%-0.3%浓硫酸通入压缩空气1小时，静止澄清数小时)；
(2)加热加酸沉淀法(在较高的温度和酸度下，对糖蜜中有害微生物的灭菌作用和胶体物质，灰分杂质的澄清沉降作用均较强)；
(3)絮凝剂澄清处理法(添加聚酰胺（PAM）絮凝剂)。
10、四器组合的啤酒麦芽汁制备系统由哪些设备组成？
糊化锅、糖化锅、过滤槽和麦汁蒸煮锅。
11、灭菌时间的计算
例：有一发酵罐，内装培养基40m3，在131℃的温度下进行连续灭菌。设每毫升培养基含有耐热菌的芽孢2×107个，在131 ℃时的灭菌速率常数为0.25s-1。试求灭菌失败的机率为0.001所需的时间。
解：

第四章 空气净化除菌与空气调节
1.无菌空气在发酵中的作用是什么？生物工业对空气质量有何要求？
(1)给培养微生物提供氧气；(2)促进菌体在培养基中不断混合，加快生产繁殖速度；(3)维持代谢产物的均匀扩散；(4)保持发酵过程的正压操作。
生物工业生产中对无菌空气的无菌程度要求是：一般要求1000次发酵周期中只允许有一次染菌，即经过滤后空气的无菌程度为N=10-3。
2.空气除菌有几种方法？ 热杀菌、辐射杀菌、静电除菌、过滤除菌法。
3.画出两级冷却、分离、加热的空气除菌设备流程图，简述各部件的功能。
空气→高空取气管→除尘器→空气压缩机→贮气罐→一级冷却器→油水分离器→二级冷却器→除雾器→加热器→过滤器→无菌空气
4.空气除菌中要除去水雾和油雾的原因是什么? 常用的除去水雾和油雾的设备有哪两种？
旋风分离器和填料过滤器
（1） 导致传热系数降低，给空气冷却带来困难。
（2） 如果油雾的冷却分离不干净，带入过滤器会堵塞过滤 介质的纤维空隙，增大空气压力损失。
（3）黏附在纤维表面，可能成为微生物微粒穿透滤层的途径，降低过滤效率，严重时还会浸润介质而破坏过滤效果。
5.有哪些方法可实现空气的增湿和减湿？
增湿方法：(1)往空气中直接通入蒸汽；(2)喷水；(3)空气混合增湿。
减湿方法：(1)喷淋低于该空气露点温度的冷水；(2)使用热交换器把空气冷却至其露点以下；(3)空气经压缩后冷却至初温，使空气减湿；(4)用吸收或吸附法除掉水气，使空气减湿；(5)通入干燥空气。
6.空气过滤除菌的机理。
依靠气流通过滤层时，基于滤层纤维的层层阻碍，迫使空气在流动过程中出现无数次改变气速大小和方向的绕流运动，从而导致微粒与滤层纤维间产生撞击、拦截、布朗扩散、重力和静电引力等作用，从而把微生物截留、捕集在纤维表面上，实现过滤目的。
7.贮气罐的作用是什么？
消除压缩机排出空气量的脉冲，维持稳定的空气压力，同时也可以利用重力沉降作用分离部分油雾。
8.列出5种常用的空气过滤介质
棉花、玻璃纤维、活性碳、超细玻璃纤维纸、石棉滤板。
9.提高空气过滤效率的措施有哪些？
(1)减少进口空气的含菌数。可以从以下几个方面着手： 加强生产环境的卫生管理，减少环境空气中的含菌量； 提高空气进口位置（高空采风），减少空气进口含菌量； 加强压缩前的空气预过滤。
(2)设计和安装合理的空气过滤器。
(3)降低进入总过滤器空气的相对湿度。主要从以下几个方面入手：
采用无油润滑空压机； 加强空气的冷却，去油水；提高进入总过滤器的空气温度，降低其相对湿度。

第五章 生物工程供水与制冷系统及设备
1.水的软化脱盐可采用那些方法？ 离子交换法、电渗析法、反渗透法等。
2.水处理中脱盐和软化有什么区别 ？
软化：除去水中的钙、镁等金属离子的过程。脱盐：除去水中多有阴、阳离子的过程。
3.简述制冷循环流程及其各部件的作用。
压缩式制冷循环包括压缩、冷凝、膨胀、蒸发四个阶段。
工作过程：系统中的制冷剂饱和蒸汽（通常为氨）被压缩机吸入压缩，再进入冷凝器内被冷凝成液体释放出热量，液体制冷剂经膨胀阀后，压力降低，将小部分液体吸热汽化，使制冷剂温度降低，低温液体进入蒸发器吸收周围介质（载冷剂）热量而汽化为气体，气体再进入压缩机被压缩，完成一个循环。
制冷剂目前常用的制冷剂有氨和几种氟利昂。
载冷剂采用间接冷却方法进行制冷所用的低温介质称为载冷剂，又称为冷媒。载冷剂在蒸发器中被冷却，然后被送至冷却设备内，吸收热量后，又返回到蒸发器中。
冷却器的作用是使高温高压过热气体冷却，冷凝成高压氨液，并将热量传递给周围介质。
油氨分离器的作用是除去压缩后氨气中携带的油雾。
气液分离器的作用是维持压缩机的干冲程，同时将送入冷却排管（蒸发器）液体内的气体分出，以提高制冷效率。
中间冷却器作用是冷却低压级压缩机所排出的过热蒸汽，使过热蒸汽冷却到中压下的饱和气体状态。此外，还可借中间冷却器内氨液与盘管的热交换，使去冷却设备的氨液在膨胀阀之前得到过冷。
水冷却装置作用是冷却由氨冷凝器排出的循环水。
4.生物工程用水常用的杀菌方法都有那些 ? 氯杀菌、紫外线杀菌、臭氧杀菌。
5.生物工程的水处理分为水过滤、水的软化或脱盐、水的杀菌三个阶段。
6.压缩式制冷循环包括压缩、冷凝、膨胀、蒸发四个阶段。
7.载冷剂条件：冰点底、热容量大、腐蚀性小、便宜。

第六章 通风发酵生物反应器
1.通用式机械搅拌发酵罐中的平直叶涡轮搅拌器为什么要安一个圆盘?
通用式机械搅拌发酵罐中的平直叶涡轮搅拌器如果没有圆盘，从搅拌器下方空气管进入的无菌空气气泡就会沿着轴部的叶片空隙上升，不能被搅拌叶片打碎，致使气泡的总表面积减少，溶氧系数降低。而安一个圆盘，大的气泡受到圆盘的阻挡，只能从圆盘中央流至其边缘，从而被圆盘周边的搅拌浆叶打碎、分散，提高了溶氧系数。
2.常见的液态通风发酵罐有哪三种？通风发酵罐可应用于那些发酵产品的生产？
机械搅拌发酵罐、气升环流发酵罐、自吸式发酵罐，应用：单细胞蛋白、氨基酸、有机酸、酶制剂、抗生素等。
3. 机械搅拌发酵罐由哪几部分焊接而成，材料是什么？
罐体（由圆柱体及椭圆形或碟形封头焊接而成，材料为碳钢或不锈钢）、管口配置、封头、搅拌器
罐体：由圆柱体及椭圆形或碟形封头焊接而成，材料为碳钢或不锈钢。
封头：采用椭圆形或碟形封头，当V＜5m3时，封头与罐体间采用法兰连接；当V＞5m3时，封头与罐体间采用焊接。
4.轴封的作用是什么？常见的轴封有哪两种？
作用：使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封，防止泄露和污染杂菌。
常用的轴封有填料函轴封和端面轴封两种。
5.机械搅拌发酵罐搅拌器的作用是什么？从搅拌程度来说，以哪种最为激烈，功率消耗也最大，哪种最小？
搅拌器：有平叶式、弯叶式、箭叶式涡轮式和推进式等；其作用是打碎气泡，使氧溶解于发酵液中，从搅拌程度来说，以平叶涡轮最为激烈，功率消耗也最大，弯叶次之，箭叶最小。
6.叙述气升式发酵罐的工作原理及其优点
工作原理：把无菌空气通过喷嘴或喷孔喷射进入发酵液中，通过气液混合物的湍流作用而使空气泡分割细碎，同时由于形成的气液混合物密度降低故向上运动，而气含率小的发酵液则下沉，形成循环流动，实现混合与溶氧传质。
优点：(1)反应溶液分布均匀；(2)较高的溶氧速率和溶氧效率；(3)剪切力小；(4)传热良好；(5)结构简单；(6)能耗小；(7)不易染菌；(8)操作和维修方便。
7.气升式发酵罐按其所采取的液体循环方式的不同可分为哪两种？
气升式发酵罐按其所采取的液体循环方式的不同，可分为内循环气升式发酵罐和外循环气升式发酵罐。
8.通用式机械搅拌发酵罐中挡板的作用是什么？
改变液流的方向，由径向流改为轴向流，促使液体激烈翻动，增加溶解氧。
9.什么叫全挡板条件？
全挡板条件是指在一定转速下再增加罐内附件而轴功率仍保持不变，而旋涡基本消失。
10.发酵罐有几种消泡方式？
两种消泡方法: (1) 加入化学消泡剂；(2)使用机械消泡装置
化学消泡剂：植物油脂，如玉米油、豆油等；动物油脂，如猪油等；高分子化合物。
机械消泡装置：最简单实用为耙式消泡器，此外还有涡轮消泡器、旋风离心式和叶轮式离心消泡器、碟片式消泡器和刮板式消泡器等。
11.画出通用式机械搅拌发酵罐(20M3以上)的示意图，并至少注明十个部件的名称，并分别阐述其作用 。
大罐：1－轴封 ； 2、20－人孔； 3－梯； 5－中间轴承； 6－温度计接口；
7－搅拌叶轮； 8－进风管；9－放料口； 10－底轴承；
11－热电偶接口； 12－冷却管；13－搅拌轴； 14－取样管；
15－轴承座； 16－传动皮带；17－电机； 18－压力表；
19－取样口； 21－进料口；22－补料口； 23－排气口；
24－回流口； 25－视镜；
小罐：1-三角皮带； 2-轴封; 3-取样管； 4-轴； 5-消泡器；
6-挡板；7-温度计插管； 8-搅拌叶轮； 9-热电偶；10-通风管

12.叙述喷射自吸式发酵罐的工作原理及其优点。
工作原理：用泵使发酵液通过文式管吸气装置，由于液体在文式管的收缩段流速增加，形成真空而将空气吸入，并使气泡分散与液体均匀混合，实现溶氧传质。
优点： (1)不必配备空气压缩机及其附属设备，节约设备投资，减少厂房面积；(2)溶氧速率高，溶氧效率高，能耗较低；(3)生产效率高、经济效率高；(4)设备便于自动化、连续化。
13.固态发酵的特点是什么？适合于那些制品生产？
优点：1.培养基含水量少，废水、废渣少，环境污染少，容易处理；2.消耗低，供能设备简易；3.培养基原料多为天然基质或废渣，广泛易得，价格低廉；4.设备和技术较简易，后处理方便；5.产物浓度较高，后处理方便。
缺点：1.菌种限于耐低水活性（aw）的微生物，菌种选择性少 。2.发酵速度慢，周期较长 。3.天然原料成分复杂，有时变化，影响发酵产物的质和量。4.工艺参数难检测和控制。5.产品少，工艺操作消耗劳力多，强度大。
应用：生物杀虫剂、纤维素酶、饲料、单细胞蛋白、曲种以及调料品。

第七章 嫌气发酵设备
1. 嫌气发酵设备与通风发酵设备在结构方面有何区别？
嫌气发酵设备不需要大功率通风设备和管道，设备简单，一般不会产生污染。
(1)通风发酵罐：机械搅拌罐 、气升式发酵罐 、自吸式发酵罐，通风搅拌，循环式、非循环式，1、罐体 2、搅拌器和挡板 3、消泡器 4、联轴器及轴承 5、变速装置 6、空气分布装置 7、轴封 8、冷却装置。
(2)嫌气发酵罐：酒精发酵设备、啤酒发酵设备。能封闭；能承受一定压力；有冷却设备；罐内尽量减少装置，消灭死角，便于清洗灭菌。
2.新型啤酒发酵设备有哪些类型？从结构角度比较他们的异同点。
圆筒体锥底发酵罐、联合罐、朝日罐。
(1)圆筒体锥底发酵罐：能缩短发酵时间,而且具有生产上的灵活性，适合于生产各种类型啤酒的要求。(2)联合罐：是一种具有较浅锥底的大直径(高径比为1：1—1.3)发酵罐，能在罐内进行机械搅拌，并具有冷却装置。(3)朝日罐：①朝日罐是用4-6mm的不锈钢板制成的斜底圆柱形发酵罐，高径比1:1-2:1，外部设有冷却夹套。②利用离心机回收酵母，利用薄板换热器控制发酵温度，利用循环泵把发酵液抽出又送回去。
3.圆筒锥底啤酒发酵罐的夹套内可用乙二醇、乙醇、氨与啤酒发酵醪进行热交换。
4.生产中使用的酒精发酵罐是受压容器，因此上下封头一般选用半球形封头、椭圆形封头或碟形封头。
5 .发酵工业对酒精发酵罐的要求有哪四个？
（1）及时移走热量；（2）有利于发酵液的排出；（3）便于设备的清洗，维修；（4）有利于回收二氧化碳。
6.大型圆筒锥底啤酒发酵罐一般布置在室外。既可以作为发酵罐，也可以作为储酒罐。
7、啤酒糊化锅的作用是什么？糊化锅为什么用球形锅底？
作用：用于煮沸大米粉和部分麦芽粉缪化液，使淀粉糊化和液化。
好处：1、促进液体循环2、利于清洗3、利于排料
8、空罐灭菌的灭菌条件是什么？连续灭菌的温度和时间通常是多少？
（1）.内部结构合理，焊缝及轴封装置可靠，蛇管无穿孔现象的发酵罐；
（2）.压力稳定的蒸汽；
（3）.合理的操作方法。
90～96℃±1℃ 10～90分钟可调

第八章
1. 体外培养的动物细胞的两种类型是什么？
贴附型细胞：在培养时能贴附在支技物表面生长。
悬浮型细胞：在培养中悬浮生长。
2. 植物细胞反应器有几类？
悬浮：机械搅拌、非机械搅拌、组合式、光生物反应器
固定化：填充床、流化床、膜反应器
3. 微藻大规模培养有何特点？试比较封闭式光生物反应器与开放式光生物反应器的优缺点。
微藻大规模培养的特点：
（1）需要足够的光照；
（2）需要供应大量的CO2和排放大量的O2；
（3）混合均匀，防止细胞沉降，且使细胞受光均匀；
（4）微藻的培养基多采用海水配制，除淡水藻外。
密闭式培养反应器
优点：培养效率高、培养条件易于控制、污染少、生产周期延长、适用于所有藻类的培养。
敞开式培养反应器
优点：成本低、建造容易、操作简单、易于生产。
缺点：培养效率低、培养条件无法控制、易受污染、水分易蒸发、光能利用率低。

第十章 生物反应器的比拟放大
1.生物反应器放大方法有哪几种？经验放大法；因次分析法；数学模型法。
2.发酵罐比拟放大的内容包括哪些？
几何尺寸的放大、通风量的放大（①按单位体积液体通风量Q/V相同；②按通风截面空气线速度VS相等放大；③按体积溶氧系数相等放大）、搅拌功率放大（①按单位体积液体消耗功率P/V相等放大；②按单位体积搅拌循环量F/V相等放大）。

第十一章 细胞破碎与料液分离过程设备
1.常用的固液分离设备有些类型？常用的过滤分离设备有些类型？
常用的固液分离设备有过滤分离设备、离心分离设备。常用的过滤分离设备有板框压滤机、板式压滤机、自动板框压滤机、加压过滤机、真空过滤机。
2.提高过滤速度的方法都有那些?
降低滤饼比阻力r0、降低滤液黏度μ、降低悬浮液中悬浮固体的浓度x0、热处理。
采用絮凝或凝聚的方法，设法增大悬浮液中固体粒子的大小，提高其沉降速度；
或采用稀释、加热等方法降低黏度，以利于过滤。
加热－降低液体粘度
调整pH
凝聚与絮凝
加入助滤剂
加入反应剂
3.离心分离因数f是指什么？
f是反映离心机分离能力的重要指标，它表示在离心力场中，微粒可以获得比在重力场中大f倍的作用力。f 值愈大，表示离心力愈大，其分离能力愈强。
4.什么是膜分离过程中的浓差极化现象，如何降低浓差极化现象？
当溶剂透过膜，而溶质留在膜上，因而使膜面浓度增大，并高于主体液中的浓度，这种浓度差导致溶质自膜面反扩散至主体中，当这一速度低于被阻留分子在膜面聚集的速度，就会在膜面的一侧逐渐形成一高浓度的被阻留溶质层，这种现象称为浓差极化。
如何降低浓差极化现象：(1)搅拌的办法来减少浓度极化；(2)切向流式过滤(错流过滤)，使超过滤液体沿着与膜平行的方向流动；(3)提高液流的雷诺准数（提高液温、提高流速）。
5. 以反渗透为例讲述膜分离原理。

假设有一个仅能透过溶剂而不能透过溶质的半透膜，将纯溶剂（比如纯水）和浓溶液分别置于膜两侧，因施加在溶液上方的压力不同，表现出三种情况如图所示。
无外界压力作用时，由于纯溶剂（水）的化学位 U1 大于溶液中溶剂的化学位 U2 ，引起纯溶剂（水）透过膜向溶液侧迁移，这就是渗透，如图A。
对溶液施加压力，提高其化学位，就降低了膜两侧溶剂的化学位差，从而降低了纯溶剂向溶液渗透的透过速率。当施加在溶液上的压力恰好使溶剂的化学位与纯溶剂（纯水）的化学位相等，于是系统达到渗透平衡，此时溶液承受的压力称为渗透压 Δπ，如图B。
对溶液施加的压力超过渗透压 Δπ 时，溶液中溶剂的化学位高于纯溶剂（水）的化学位，于是溶液中溶剂（水）以压力差为推动力，透过膜向纯溶剂（水）侧迁移，实现了从溶液中分离出溶剂（水）。由于此时溶剂的迁移方向与渗透方向相反，故称为反渗透，如图C。
6. 常用的膜分离设备包括哪几种四种类型？
膜分离设备主要有许多种形式，其中最常用的有：板式、管式、中空纤维式和螺旋卷式。
7. 细胞破碎的原因是什么？常用的细胞破碎的方法有哪三种？
细胞破碎的原因：目标产物存在于胞内。常用的细胞破碎的方法有：珠磨法、高压匀浆法、超声破碎法。

第十二章 萃取分离原理及设备
1.溶剂萃取的原理是什么？
利用一种溶质组分（如产物）在两个互不混溶的液相（如水相和有机溶剂相）中竟争性溶解和分配性质上的差异来进行分离操作的。
2.工业萃取设备包括哪三部分？
混合器（如搅拌混合器）、分离器（如碟片式离心机）、溶剂回收装置（如蒸馏塔）。
3.超临界流体萃取的工艺流程一般是由哪2步组成？
超临界流体萃取的工艺流程一般是由萃取（CO2溶解溶质）和分离（CO2和溶质的分离）2步组成。
4.超临界流体萃取系统由哪三个部分组成？高压泵及流体系统、萃取系统和收集系统。
5.影响超临界流体萃取效果的条件有哪些？
萃取流体、萃取压力、萃取温度、改性剂、萃取时间。
6.什么叫双水相萃取技术？在生物产业中双水相萃取法常用于何种物质提取？
双水相萃取技术是指亲水性聚合物水溶液在一定条件下可以形成双水相，由于被分离物在两相中分配不同,便可实现分离。
双水相萃取法常用于胞内酶提取，双水相系统可用于细胞碎片以及酶的进一步精制。

第十三章 离子交换、吸附及色谱分离设备
1.色谱按固定相形状不同分为哪几类 ？柱色谱、纸上色谱、薄层色谱分离。
2.色谱分离按分离机理不同分为哪几类？
吸附色谱分离、分配色谱、离子交换色谱、凝胶色谱、亲和色谱。

第十四章 蒸发与结晶设备
1.蒸发器主要由加热器和分离器组成。
2.生产中常采用哪四种方法形成过饱和溶液而使目标产物结晶？
将热饱和溶液冷却、将部分溶剂蒸发、化学反应结晶、盐析结晶。
3.真空煮晶锅的作用是利用真空煮晶锅将溶液浓缩至过饱和（仅作蒸发器使用）。

第十五章 蒸馏
常见的精馏塔主要有板式塔和填料塔。

第十六章 干燥过程与设备
1.生物工业中常用的干燥方法喷雾干燥、气流干燥、沸腾干燥和冷冻干燥。
2.水分含量高的浆状物料的干燥可选用气流干燥设备。
3.热敏性的生物材料干燥可以选用气流干燥设备、喷雾干燥设备。
4.什么是沸腾干燥？沸腾造粒干燥时，影响干燥产品颗粒大小的因素有哪些？
又称流化床干燥。利用流态化技术，即利用热空气使孔板上的粒状物料呈流化沸腾状态，使水分迅速汽化达到干燥目的。
影响产品颗粒大小的因素：停留时间、热空气流速（摩擦作用和影响干燥温度）、晶核大小。
5.什么是冷冻干燥？
将湿物料（或溶液）在较低温度下（-10～-50℃）冻结成固态，然后在高度真空下，将其中固态水分直接升华为气态而除去的干燥过程。

用冷盐水、液氨冷却酒精发酵。
有机酸发酵先只液化，而在发酵过程中边发酵、边糖化。
9