第六章发酵设备
第六章发酵设备
本章学习目标
?了解常见嫌气发酵设备及其流程的类型与特点
?掌握通风发酵设备的类型、结构及性能特性
?了解空气过滤除菌原理、常见设备流程及其应用特点
?掌握常见发酵设备的应用特点和选用原则
目录
发酵设备的类型和基本构成
发酵设备的基本要求
发酵设备的功能：
发酵设备的要求：
发酵设备的分类
?发酵设备的功能和要求
功能：按照发酵过程的要求，保证和控制各种发酵条件，主要是适宜微生物生长和形成产物的条件，促进生物体的新陈代谢，使之在低消耗(原料消耗、能量消耗、人工消耗)获得较高的产量。
要求：
?良好的传递质量、能量、热量性能
?结构应尽可能简单，操作方便，易于控制
?便于灭菌和清洗，能维持不同程度的无菌度
?能适应特定要求的各种发酵条件，以保证微生物正常的生长代谢
?发酵设备的分类
按发酵用培养基状况：固体发酵设备和液体发酵设备
按微生物类型：嫌气(酒精、啤酒和丙酮、丁醇)和好气(谷氨酸、柠檬酸、酶制剂和抗生
素，发酵过程中需不断通入空气)
按发酵过程所使用的生物体：微生物反应器（主流）、酶反应器（固定化酶反应器和溶液酶反应器）和细胞反应器
嫌气发酵设备
一、间隙式发酵罐
间歇式发酵是指生长缓慢期、加速期、平衡期和衰落期四个阶段的微生物培养过程全部在一个罐内完成
特点：罐内环境和发酵过程易于控制。目前在工业生产中仍然占据主要地位
二、水洗装置
特点，水压不大洗涤不彻底
水平喷水管与水平面呈20°夹角，水流喷出时使喷水管以48～56r/min的速度自动旋转，洗涤一次约需5min
三、连续发酵设备
连续发酵：通过在发酵罐内连续加入培养液和取出发酵液，可使发酵罐中的微生物一直维持在生长加速期，同时降低代谢产物的积累，培养液浓度和代谢产品含量相对稳定，微生物在整个发酵过程中即可始终维持在稳定状态，细胞处于均质状态。
特点：产品产量和质量稳定、发酵周期短、设备利用率高、易对过程进行优化等优点，微生物在整个发酵过程中始终维持在稳定状态，细胞处于均质状态。技术要求较高、容易造成杂菌污染，易发生微生物变异、发酵液分布与流动不均匀等。
四、单罐连续发酵设备
连续搅拌发酵器
连续细胞回用发酵器
塔式发酵器
膜式发酵器
固定化细胞反应器
五、连续搅拌发酵器
酒精发酵时细胞浓度可达10～12ｇ/L；酒精产率达6g/(L·h)，是间歇发酵的三倍；投资可比间歇工艺降低50％；操作成本降低50％。两只连续搅拌发酵器串联组成的发酵系统进行酒精发酵时，其酒精产率比单罐高1.3倍
六、连续细胞回用发酵器
使用细胞浓度增加83g/L，酒精产率达30～40g/(L·h)。但必须配置投资较大的酵母细胞分离设备，操作成本较高。
七、塔式发酵器
塔径0.9～2ｍ,径高比1：(7~10)，在两块筛孔板之间放置絮凝酵母颗粒。糖液从底部进入，在上升过程中被发酵，而酵母逐步下沉，并被保留在发酵器内，发酵器内细胞浓度为50～80g/L，酒精产率为60~150g/(L·h)。该发酵器的缺点是开工阶段时间较长，为了达到所需细胞浓度和稳定操作时间需要2～3周。
八、膜发酵器
通过装透析膜，将发酵器内部划分为发酵器和进出料区两部分，糖液进入进料区，糖分通过透析膜进入发酵区，发酵区保持有高浓度的酵母，将糖迅速发酵，产生的酒精反向通过膜进入出料区排出器外。这类发酵器尚待解决的问题是糖分渗透速度和膜微孔的堵塞问题。
九、固定化细胞反应器
固定化酵母酒精发酵流程以日本KFE公司研制的较成功。它利用海藻酸钠包埋酵母间歇连续糖蜜酒精发酵。发酵液酒精度达8.5％～9.0％(体积分数)，酒精产率20ｇ/(L·h)。
十、连续发酵设备流程
淀粉质原料生产酒精连续发酵设备流程
顺流式连续发酵设备流程
全封闭式连续发酵设备流程
糖蜜原料生产酒精酒连续发酵设备流程
十一、顺流式连续发酵设备流程
◆糖蜜原料生产酒精连续发酵设备流程
◆双浓度连续发酵设备流程
◆单浓度连续发酵设备流程
通风发酵设备
通风发酵设备的发酵反应器：
酵母发酵罐
单细胞蛋白发酵罐
氨基酸发酵罐
酶制剂发酵罐
抗生素发酵罐
设备要求：设备简单，不易染菌，单位体积的生产能力高，代谢热易排出，操作易控制，易于放大
●通风发酵设备的基本要求及类型
衡量通风发酵设备的主要性能指标：
体积溶氧速率，反映能否满足发酵耗氧的需要，直接影响到生产速率。体积耗氧速率一般要求在1.0～10kg O2/(M3·h)
单位溶氧功耗，溶解1kg氧所需的电耗，一般在0.5～5.0(kWh)/kgO2.
设备类型：按发酵物料形态，固体发酵设备和液体深层发酵设备。固体发酵设备主要为自然通风和机械通风制曲设备；液体设备有机械搅拌式，自吸式和通风搅拌式
●机械搅拌发酵罐
工作原理：利用机械搅拌器，使空气和发酵液充分混合，提高发酵液内的溶氧量。
溶解氧增多的原因：
将空气进入初期的大气泡打碎成小气泡，使气液界面面积增大，提高了体积溶氧系数； 气泡经搅拌破碎后，上浮速度下降，在搅拌形成的液流影响下，气泡由直线上浮变成曲线上浮，因移动路径的延长增加气体与液体间接触时间，提高了空气中氧的利用率；
在搅拌器作用下产生强烈的液相湍流，使得液膜厚度变薄，传质系数增大，从而获得较大的体积溶氧系数
●机械搅拌发酵罐的特点
机械搅拌作用获得的溶氧系数较高，一般体积溶氧系数为100～1000l/h，适合于各种发
酵的溶氧要求。
罐内液体和空气的混合效果较好，不易产生沉淀，可适应有固形物存在的场合，因此又叫全混式发酵罐
搅拌作用形成的液体流型使氧气的利用率较高，所需要的通风量较小
既有通风，又有搅拌，投资成本较大单位溶氧功耗较大，操作费用高
结构复杂，清洗及维修不便
●机械搅拌发酵罐的基本要求
应有适宜的尺寸比例。高径比一般为2.5～4，罐高则氧的利用率较高
罐体必须要有一定的强度，能承受一定的压力。
搅拌通风装置要能使气泡细碎、分散，气液充分混合，保证发酵液必需的溶解氧量，提高氧的利用率
应有足够的冷却面积，以排出微生物代谢热，控制发酵过程中不同阶段所需温度
尽量减少死角，使清洗、灭菌方便、避免染菌
密封必须严密，尽量减少泄漏
●自吸式发酵罐
自吸式发酵罐是一种搅拌过程中自行吸入空气的发酵罐，不需配置空气压缩机或鼓风机，广泛用于医药工业、醋酸工业、酵母工业等行业。
分类：
无定子回转翼片式自吸式发酵罐
有定子自吸式发酵罐
溢流喷射式自吸式发酵罐
喷射自吸式发酵罐
●单层溢流喷射反应器
原理：利用液体溢流时形成的抛射流，在液体表面层作用下，使靠近液体表面的气体边界层具有一定的移动速度，从而形成气体的流动和自吸作用。
特点：结构简单，省去了复杂的空压机及其附属设备，电耗少，生产率较大，溶氧速率高，输送发酵液效果较好
●浮布双层发酵罐
采用双层溢流。醪液从罐底抽出，经气液分离泵提升到罐顶的溢流口，流入上层发酵罐，吸入新鲜空气，再流至下层发酵罐，再吸入新鲜空气。
●喷射自吸式发酵罐
◆是从水力真空泵发展而来的一种新型发酵罐，它以文氏管作为分散元件。工作
时利用泵将发酵液送入文氏管，发酵液在文氏管的收缩段处流速增加，形成真
空而将空气吸入，并使气泡均匀分散到液体中，分散效果好，溶氧速率高。
●气升式发酵罐
近几十年来发展起来的新型发酵罐。空气由罐底进入后，通过罐内底部安装的分散元件(如多孔板)分散成小气泡，在向上移动过程中与培养液混合进行供氧，最后经液面与二氧化碳等一起释出。在液体密度差异而产生的压力差的推动下，培养液呈湍流状态在罐内循环。
特点：结构简单，无机械搅拌装置，设备需要空压机或鼓风机来完成气流搅拌，有时还需有循环泵。因无机械搅拌装置，能耗低。减少了杂菌污染的危险，安装维修方便，氧传质效率高，常用于单细胞蛋白、酵母、细胞培养、土霉素
分类：带升式、塔式、气升环流式、气升及外循环式
●塔式发酵罐
原理：空气从空气分配器进入后，经多孔筛板多次分割，不断形成新的气液界面，使空气泡一直能保持细小，液膜阻力下降，液相氧的传递系数增大，提高了体积溶氧系数。
另外，多孔筛板减缓了气泡的上升速度，延长空气于液体的接触时间，从而提高了体积溶氧系数。
应用：主要用于微生物的培养及水杨酸的生产
特点：占地面积小，装料系数较大，通风比和溶氧系数的值范围较广。
第四节、通风发酵发酵罐的比拟放大
方法：找出表征着系统的各种参数，将他们组成若干个具有一定物理意义的无因次数，形成比拟放大准则，再依放大准则选取发酵罐结构参数、运动参数及其他工艺参数。
比拟放大准则：体积溶氧系数，单位体积搅拌功耗，搅拌器线速度，搅拌液流量
发酵罐设计的基本原则
已灭菌部分于未灭菌部分之间不得直接连通，防止细菌繁殖进入
尽量减少法兰连接，以免法兰连接处因设备振动和热膨胀移位而导致污染
防止形成死角、裂缝等，这些地方容易藏有不被热破坏的污染菌
部分结构可单独灭菌
与发酵罐相通的然后活动连接都应利用蒸汽进行密封
所有阀门应易于清洗、维修和灭菌
发酵罐结构应能够始终保持正压，以防止向罐内渗漏
发酵罐使用不锈钢制造，小于30L的小型发酵罐可用玻璃制造
第六节、通风发酵附属设备
空气除菌设备
消泡装置
发酵罐的冷却装置
空气除菌装置
过滤除菌原理：微生物微粒在随气流通过滤层时，在改变运动速度和运动方向，绕过纤维前进的过程中，将因滤层行为产生惯性冲击、阻拦、重力沉降、布朗扩散、静电吸引等作用而把微粒滞留在纤维表面
典型空气过滤除菌流程：环境污染比较严重的地方要改变吸风的条件，以降低过滤器的负荷，提高空气的无菌程度。温暖潮湿的地方要加强除水措施以确保和发挥过滤器的最大除菌效率；在压缩机耗油严重的设备流程中则要强调消除油雾的污染等
最简单，适合于气候寒冷，相对湿度很低的地区或季节使用
比较完善的空气除菌流程，能充分分离油水，使空气达到低的相对湿度后进入过滤器，提高过滤效率，可适应各种气候条件，尤其适用于潮湿的南方地区
消泡装置
形成原因：
微生物的菌体代谢过程产生的气体聚结而成，通入的空气被搅拌器打散而成；
与培养液的固形物性质有关，含蛋白质高的原料易产生泡沫，含糊精、糖蜜多的发酵液
易有泡沫；
在发酵过程中，由于蛋白质含量高，衰老的微生物菌体自溶形成稳定的泡沫，使泡沫增加。
消泡方法：
化学消泡：在发酵液中添加消泡剂
机械消泡：离心式、耙式、刮板式、涡轮式、射流式、碟片式
发酵工程与设备实验试题答案
发酵工程与设备实验 1.决定摇瓶溶氧量的因素有哪些？它们如何影响摇瓶溶氧量？答：⑴摇瓶的透气性：8层纱布，纱布透气性越好，摇瓶溶氧量越大。⑵摇瓶的转速：转速越大，培养基流动越剧烈，增大与气体接触面积。⑶培养基的粘稠度：粘稠度越大，氧气越难进入，溶氧量越低。 2.采用磷钼蓝法测定发酵液中的植酸酶活性实验中，空白对照中并未发生酶和底物的水解反应，但经过显示后，颜色却呈较深的蓝色，试解释其原因。 答：①磷钼蓝受热，易被氧化成蓝色还原物。②植酸钠中含杂质磷太多。 3.红曲米发酵实验中，为何要添加酸水？无菌酸水如何制得？答：是为了洗脱菌种，同时为红曲霉生长创造酸性环境。 制备：取一烧杯的蒸馏水，往水中加入乳酸并调PH至4.0.然后取10ml配制好的溶液于干净的试管中，密封包扎后，放入高压灭菌锅灭菌，即可得到无菌酸水。 4.产植酸酶黑曲霉的分离实验中，为何选用植酸钙而不选用植酸钠？ 答：钠盐易溶解、钙盐难容，易形成透明圈，从而筛选。 5.产植酸酶黑曲霉的分离实验中，为什么不将脱氧胆酸钠溶液
和氯霉素眼药水加入到筛选培养基中一起灭菌？ 答：①脱氧胆酸钠会与铁盐高温时反应。②细菌性抗生素、自身就是杀菌的，且本身无菌，也不能灭菌。 6.请详细说明产植酸酶黑曲霉的分离实验的实验原理。 答：以植酸钙为唯一磷来源的选择培养基，同时以透明圈法，从土壤中分离筛选产植酸酶的黑曲霉 7.产植酸酶黑曲霉的摇瓶发酵实验中，摇瓶的作用有哪些？答：①气体和营养分布均匀②温度保持恒定③代谢产物分散④避免影响其他菌丝生长⑤防止细胞沉淀 8.植酸酶酶活力测定实验中，若显色后的反应体系测定吸光度值为2.23，说明什么问题？该如何调整实验方案？ 答：浓度过大，该稀释。 9.植酸酶活力测定时做标线的目的是什么？ 答：标线是反应吸光度与无机磷浓度之间的关系，待我们测的样品吸光度后即可在标线上读出对应无机磷浓度，从而进行酶活计算。 10.简述灭菌锅的使用方法及步骤。 答：①向锅内注入水至三脚架上边缘、预热。 ②放入物品，将直排气管并放入排气槽。 ③关盖，拧紧对应螺栓，打开开关加热 ④待压力达到0.05MPa，排冷空气，归零。
第六章 发酵过程作业参考答案
第六章 发酵过程作业参考答案 1、简述补料分批发酵的定义及优缺点、分类。（20分） 答：补料分批发酵又称半连续发酵或培养，是指在分批培养过程中，间歇或连续地补加新鲜培养基的培养方法。（4分）补料分批发酵与传统分批发酵相比，其优点在于使发酵系统中维持很低的基质浓度。低基质浓度的优点：1）可以除去快速利用碳源的阻遏效应，并维持适当的菌体浓度，使不致于加剧供氧的矛盾。2)避免培养基积累有毒代谢物。3）与连续发酵相比，补料分批发酵不需要严格的无菌条件，也不会产生菌种老化和变异等问题，其应用范围十分广泛，包括抗生素、氨基酸、酶蛋白、核苷酸、有机酸、及高聚物等、4）在发酵的不同时间不断补加一定的养料，可以延长微生物对数期的持续时间，增加生物量的积累和静止期代谢产物的积累。（8分）补料分批发酵可以分为两种类型：a: 单一补料分批发酵：在开始时投入一定量的基础培养基，到发酵过程的适当时期，开始连续补加碳源和(或)氮源和(或)其他必须基质，直到发酵液体积达到发酵罐最大工作容积后停止补料，将发酵液一次全部放出。这种操作方式称为单一补料分批发酵，由于受发酵罐工作容积的限制，发酵周期只能控制在较短的范围内。（4分）b 重复补料分批发酵：重复补料分批发酵是在单一补料分批发酵的基础上，每隔一定时间按一定比例放出一部分发酵液，使发酵液体积始终不超过发酵罐的最大工作容积，从而可以延长发酵周期，直至发酵产率明现下降，才最终将发酵液全部放出．这种操作方式既保留了单一补料分批发酵的优点，又避免了它的缺点。（4分） 2、通过哪些手段可提高发酵过程的溶氧量并分析比较各种措施的效果。（３０分） 答：(1) 提高KL a KL a 与其中的主要影响因素的函数关系可以使用下式表示： 对于牛顿型流体发酵液， KL a 的关联式可简单表示为： （２分） ①搅拌效率对KL a 的影响：一般情况下，高转速可有效地提高 KL a ，但太大或搅拌器的类型不当也会损伤菌丝，或产生漩涡，反而降低混合效果。对于高粘度的流体，转速、器型的影响会更明显。 ②气体流速对KL a 的影响：由上式得知：提高WS ，即提高通气量Q ，也可以有效的提高KL a 。研究表明，当通气量Q 较低时，随着通气量Q 的增加，WS 空气表观线速度也会增加。但Q 过大时，搅拌器不能有效地将空气气泡充分分散，而在大量气体中空转，形成所谓的“过载”现象 。会导致Pw/V 会随着Q 的增加而下降，即单位体积发酵液所拥有的搅拌功率会下降。 ③设备参数的影响：式中的α、β与发酵罐的大小、形状、搅拌器的类型等因素有关。Bartholomew 研究指出，9L 的发酵罐的α为0.95；0.5m3的发酵罐，α变为0.67；而27~57m3的发酵罐的α变为0.5。搅拌器的类型不同，α、β值的大小也不相同，对于α值，弯叶>平叶>箭叶；对),,,,,,,(g D W N d f K L s L a σρη=βαs w L W V P K K a )(=
(完整版)发酵工程与设备习题答案
第一章 1．简述发酵工程的概念及其主要内容。 发酵工程是生物技术的重要组成部分，是生物技术产业化的重要环节。它是应用生物学、化学和工程技术学的原理，大规模（工厂化）培养动植物和微生物细胞，生产生物量或产物的科学。发酵工程可分为上游工程、中游工程和下游工程。 生产微生物细胞（或生物量）； 生产微生物的酶；●生产微生物的代谢产物；?生产基因重组产物；?将一个化合物经过发酵改造其化学结构——生物转化。 2.什么叫次级代谢产物？次级代谢产物是微生物在哪些生长时期形成的？其与初级代谢产物有什么关系？ 以初级代谢产物为原料通过次级代谢合成的，对自身无明确生理作用的代谢产物叫次级代谢产物。关系：先产生初级代谢产物，后产生次级代谢产物；初级代谢是次级代谢的基础；次级代谢是初级代谢在特定前提下的继续与发展。 3.发酵过程有哪些组成部分？ 用于菌种扩大培养和发酵生产用的培养基配方； 培养基、发酵罐和辅助设备的灭菌；●足量的高活性、纯培养的接种物；?在适宜条件的发酵罐中培养菌体生产产物；?产物的提取和纯化；?生产过程的废物的处理。 第二章 1.发酵工程菌株的选育方法有哪些？各有何特点？ 自然选育：自发突变率低，变异程度较轻微，变异过程十分缓慢；自发突变不定向，负向变异可能性大，正向变异可能性小 诱变育种：方法简单，快速，收效显著。 原生质体融合：打破种属间的界限，提高重组频率，扩大重组幅度。 杂交育种：使不同菌株的优良性状集中在重组体中，扩大变异范围，具有更强的方向性和目的性。 基因工程育种：按人们的愿望使生物体的遗传性状发生定向变异。 2.发酵工程对菌种有何要求？菌种的分离和筛选基本流程是怎样的？ 要求：能大量高效合成产物；发酵培养基原料廉价；培养条件容易控制；易于液中提取产物；不易污染其它杂菌和噬菌体；无毒无害；性能稳定，不易退化
发酵工程与设备 教材
发酵工程与设备 第一章绪论 生物技术作为21世纪高新技术的核心，对人类面临的食品、资源、健康、环境等重大问题发挥越来越大的作用。大力发展生物技术及其产业已成为世界各国经济发展的战略重点。 一．发酵工程的主要内容 发酵工程（Fermentation Engineering）属于生物技术的范畴，生物技术又称生物工艺学，最初是由一位匈牙利工程师Karl.Ereky于1917年提出的。当时他提出的生物技术这一名词的涵义是指甜菜作为饲料进行大规模养猪，即利用生物将原料转化为产品。现在的生物技术的定义为：生物技术是应用自然科学及工程学原理依靠生物催化剂的作用将物料进行加工以提供产品或社会服务的技术。因此，生物技术是一门综合性多学科技术，他涉及的基础学科有生物学、化学和工程学。下图为生物技术与基础学科关系的示意图。它逐渐成为与生物学、生物化学、化学工程等多学科密切相关的综合性边缘学科。 现代生物技术作为一门新兴的高科技术产业，它的生命力在于他对社会经济和发展的各个方面都带来了极大冲击和影响。 发酵工程是指在最适发酵条件下，发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的技术。 发酵工程由于涉及到生物催化剂，因而与化学反应有关。由于生物技术的最终目标是建立工业生产过程为社会服务，因而该生产过程可称为生物反应过程（亦称为生化反应过程）。 在发酵技术中一般包括微生物细胞或动植物细胞的悬浮培养，或利用固定化酶，固定化细胞所做的反应器加工底物（即有生化催化剂参加），以及培养加工后产物大规模的分离提取等工艺。主要是在生物反应过程中提供各种所需的最适环境条件。如酸碱度、湿度、底物浓度、通气量以及保证无菌状态等研究内容。 二、发酵工程的发展历史 生物技术的发展和利用可以追溯到1000多年（甚至4000多年）以前如酒类的酿造。而人类有意识地利用酵母进行大规模发酵生产是在19世纪。当时进行大规模生产的发酵产品有乳酸、酒精、面包酵母、柠檬酸和蛋白酶等初级代谢产
发酵工程填空题
一．填空题 第一章 1.发酵工业的发展经历了（自然发酵），纯培养技术的建立，（好气性）发酵技术的建立，人工诱变育种，（代谢控制）发酵技术的建立，开拓新型发酵原料时期，与（基因操作）技术相结合的现代发酵工程技术等六个阶段 2.工业发酵方式根据所用菌种是单一或是多种可以分为单一（纯种发酵）和（混合）发酵。 3.微生物培养（发酵）方式，可以分为（分批培养）（发酵），（连续培养）（发酵），补料分批培养（发酵）三种类型。 4.（发酵工程）是连接生物技术上下游过程的重要枢纽；（发酵工程）是生物技术产业化的一个主要途径。 5.发酵工程发展史可分为三个发酵技术阶段：在1910以前为（自然）发酵技术阶段；深层培养生产青霉素属于（近代）发酵技术阶段；现代生物技术的技术特征就是以（基因工程）为首要标志。 第二章 1.常用工业微生物可分为：（细菌）、酵母菌、霉菌、（放线菌）四大类。 2.在培养基中掺入可溶性淀粉、酪素或CaCO3可以分别用于检测菌株产（淀粉）酶、产（蛋白）酶或产（酸）能力的大小。 3.（自然选育）是指对自然界中的微生物（未经人工诱变或杂交处理的情况下）进行分离和纯化，择优选取微生物菌种的方法。 4.工业微生物育种的基本方法包括自然选育、（诱变育种）、代谢控制育种、（基因重组）和定向育种等；原生质体融合技术、基因工程技术而进行的诱变育种称为（杂交育种）。 5.由于自发突变的作用而引起某些优良特性变弱或消失的现象称（菌种衰退）。 6.常用菌种保藏方法有（斜面）、沙土管、（液体石蜡）、真空冷冻等保藏法等。 7.（自然选育）方法简单易行，但获得优良菌种的几率小，一般难以满足生产的需要。 8.获得纯培养的方法有（稀释法）、划线法、（单细胞）挑选法、选择培养基分离法等方法。 9.富集培养目的就是让（目的菌）在种群中占优势，使筛选变得可能。 10.工业微生物菌种可以来自（自然分离），也可以来自从微生物菌种保藏机构与（工业单位）获取。 11.从自然界（获得目的菌的）分离和筛选微生物菌种，一般分为采样、（富集培养）、纯种分离、（初筛和复筛）等步骤。 12.（透明圈）法在固体培养基中渗入溶解性差、可被特定菌利用的营养成分，造成浑浊、不透明的培养基背景，所筛选的菌落周围就会形成透明圈。 13.（变色圈）法在底物平板中加入指示剂或显色剂,使所需微生物能被快速鉴别出来。 14.（生长圈）法将待检菌涂布于含工具菌并缺少工具菌营养物的平板上培养，若能合成平板工具菌所需的营养物，在该菌株的菌落周围工具菌便会形成一个混浊的生长圈。 15.（富集培养）：是根据微生物生理特点，设计一种选择性培养基，将样品加到培养基中，经过一段时间的培养，目的微生物迅速生长繁殖，数量上占了一定的优势，从中可有效分离目的菌株。 第三章 1.氨基酸，蛋白质，核苷酸，核酸，多糖，脂肪酸，维生素等，是各种不同种生物所共有的（初级代谢产物）。 2.抗生素、生长刺激素、维生素、色素、毒素、生物碱是由特定物种在特定阶段产生，且受环境影响很大的（次级代谢产物）。 12.发酵动力学主要内容为（细胞生长）动力学、（基质消耗）动力学及产物形成动力学。 13微生物调节其代谢采用调节（酶活性）、（酶合成量）、细胞膜的透性的三种方式。 第四章 1.实验室中配制固体培养基要加（0.2%~0.7%）琼脂或5~12 ％明胶等剂，（1~2 ％）培养基的琼脂用量则为半固体 2.天然的（孢子）培养基主要有：麸皮培养基、小米培养基、大米培养基、玉米碎屑培养基等。 3.（种子）培养基有供菌体大量繁殖的营养基质，营养成分要求比较丰富和完全，能维持稳定的（pH），最后一级的种子培养基的成分最好能较接近（发酵）培养基。 4.（发酵）培养基常用分批补料的方式来满足生长和合成两阶段不同的代谢需求。 5.发酵培养基的成分中必包含（碳源）、（氮源）无机盐、（生长因子）和水五大营养要素，还根据需要添加前体和产物促进剂。 6.工业上常用（葡萄糖）为淀粉水解糖，但要达到一定的质量指标。 第五章 1.（高压蒸汽灭菌法）可杀灭包括芽胞在内的所有微生物，是灭菌效果最好、应用最广的灭菌方法。 2.经5~7分钟后受紫外线照射的空气，才能使氧气产生（臭氧）。因此消毒时间应从灯亮5－7分钟后计时。 3.30w的紫外线灯管有效照射距离为（25~60），时间为（25~30）分钟
发酵工程与设备习题答案
第一章 1.简述发酵工程的概念及其主要内容。 发酵工程就是生物技术的重要组成部分,就是生物技术产业化的重要环节。它就是应用生物学、化学与工程技术学的原理,大规模(工厂化)培养动植物与微生物细胞,生产生物量或产物的科学。发酵工程可分为上游工程、中游工程与下游工程。 生产微生物细胞(或生物量); 生产微生物的酶;●生产微生物的代谢产物;?生产基因重组产物;?将一个化合物经过发酵改造其化学结构——生物转化。 2、什么叫次级代谢产物？次级代谢产物就是微生物在哪些生长时期形成的？其与初级代谢产物有什么关系？ 以初级代谢产物为原料通过次级代谢合成的,对自身无明确生理作用的代谢产物叫次级代谢产物。关系:先产生初级代谢产物,后产生次级代谢产物;初级代谢就是次级代谢的基础;次级代谢就是初级代谢在特定前提下的继续与发展。 3、发酵过程有哪些组成部分？ 用于菌种扩大培养与发酵生产用的培养基配方; 培养基、发酵罐与辅助设备的灭菌;●足量的高活性、纯培养的接种物;?在适宜条件的发酵罐中培养菌体生产产物;?产物的提取与纯化;?生产过程的废物的处理。 第二章 1、发酵工程菌株的选育方法有哪些？各有何特点？ 自然选育:自发突变率低,变异程度较轻微,变异过程十分缓慢;自发突变不定向,负向变异可能性大,正向变异可能性小 诱变育种:方法简单,快速,收效显著。 原生质体融合:打破种属间的界限,提高重组频率,扩大重组幅度。 杂交育种:使不同菌株的优良性状集中在重组体中,扩大变异范围,具有更强的方向性与目的性。 基因工程育种:按人们的愿望使生物体的遗传性状发生定向变异。 2、发酵工程对菌种有何要求？菌种的分离与筛选基本流程就是怎样的？ 要求:能大量高效合成产物;发酵培养基原料廉价;培养条件容易控制;易于液中提取产物;不易污染其它杂菌与噬菌体;无毒无害;性能稳定,不易退化
发酵设备
第六章发酵设备 本章学习目标 ?了解常见嫌气发酵设备及其流程的类型与特点 ?掌握通风发酵设备的类型、结构及性能特性 ?了解空气过滤除菌原理、常见设备流程及其应用特点 ?掌握常见发酵设备的应用特点和选用原则 目录 发酵设备的类型和基本构成 发酵设备的基本要求 发酵设备的功能： 发酵设备的要求： 发酵设备的分类 ?发酵设备的功能和要求 功能：按照发酵过程的要求，保证和控制各种发酵条件，主要是适宜微生物生长和形成产物的条件，促进生物体的新陈代谢，使之在低消耗(原料消耗、能量消耗、人工消耗)获得较高的产量。 要求： ?良好的传递质量、能量、热量性能 ?结构应尽可能简单，操作方便，易于控制 ?便于灭菌和清洗，能维持不同程度的无菌度 ?能适应特定要求的各种发酵条件，以保证微生物正常的生长代谢 ?发酵设备的分类 按发酵用培养基状况：固体发酵设备和液体发酵设备 按微生物类型：嫌气(酒精、啤酒和丙酮、丁醇)和好气(谷氨酸、柠檬酸、酶制剂和抗生
素，发酵过程中需不断通入空气) 按发酵过程所使用的生物体：微生物反应器（主流）、酶反应器（固定化酶反应器和溶液酶反应器）和细胞反应器 嫌气发酵设备 一、间隙式发酵罐 间歇式发酵是指生长缓慢期、加速期、平衡期和衰落期四个阶段的微生物培养过程全部在一个罐内完成 特点：罐内环境和发酵过程易于控制。目前在工业生产中仍然占据主要地位 二、水洗装置 特点，水压不大洗涤不彻底 水平喷水管与水平面呈20°夹角，水流喷出时使喷水管以48～56r/min的速度自动旋转，洗涤一次约需5min 三、连续发酵设备 连续发酵：通过在发酵罐内连续加入培养液和取出发酵液，可使发酵罐中的微生物一直维持在生长加速期，同时降低代谢产物的积累，培养液浓度和代谢产品含量相对稳定，微生物在整个发酵过程中即可始终维持在稳定状态，细胞处于均质状态。 特点：产品产量和质量稳定、发酵周期短、设备利用率高、易对过程进行优化等优点，微生物在整个发酵过程中始终维持在稳定状态，细胞处于均质状态。技术要求较高、容易造成杂菌污染，易发生微生物变异、发酵液分布与流动不均匀等。 四、单罐连续发酵设备 连续搅拌发酵器 连续细胞回用发酵器 塔式发酵器 膜式发酵器 固定化细胞反应器 五、连续搅拌发酵器
发酵第六章
1 发酵过程 第六章2 定义 发酵过程即细胞的生物反应过程，是指由生长繁殖的细胞所引起的生物反应过程。它不仅包括了以往“发酵”的全部领域，而且还包括固定化细胞的反应过程、生物法废水处理过程和细菌采矿等过程。 3 为什么要研究发酵过程 微生物发酵的生产水平不仅取决于生产菌种本身的性能，而且要赋以合适的环境条件才能使它的生产能力充分表达出来。为此我们必须通过各种研究方法了解有关生产菌种对环境条件的要求，如培养基、培养温度、pH、氧的需求等，并深入地了解生产菌在合成产物过程中的代谢调控机制以及可能的代谢途径，为设计合理的生产工艺提供理论基础。同时，为了掌握菌种在发酵过程中的代谢变化规律，可以通过各种监测手段如取样测定随时间变化的菌体浓度，糖、氮消耗及产物浓度，以及采用传感器测定发酵罐中的培养温度pH、溶解氧等参数的情况，并予以有效地控制，使生产菌种处于产物合成的优化环境之中。 4 本章讲述的内容 ?第一节发酵过程的代谢变化规律?第二节发酵工艺的控制 ?第三节发酵过程的主要控制参数
5 第一节发酵过程的代谢变化规律 ?代谢变化就是反映发酵过程中菌体的生长，发酵参数（培养基，培养条件等）和产物形成速率三者间的关系。 ?了解生产菌种在具有合适的培养基、pH、温度和通气搅拌等环境条件下对基质的利用、细胞的生长以及产物合成的代谢变化，有利于人们对生产的控制。 6 代谢曲线 代谢变化是反映发酵过程中菌体的生长，发酵参数（培养基，培养条件等）和产物形成速率三者间的关系。把它们随时间变化的过程绘制成图，就成为所说的代谢曲线。 7 ■发酵过程按进行过程有三种方式： 9分批发酵(Batch fermentation) 9补料分批发酵(Fed-batch fermentation)9连续发酵(Continuous fermentation) 这节介绍分批发酵、补料分批发酵及连续发酵三种类型的操作方式下的代谢特征。 8 1、分批发酵的定义 ?是指在一封闭系统内含有初始限量基质的发酵方式。在这一过程中，除了氧气、消泡剂及控制pH的酸或碱外，不再加入任何其它物质。发酵过程中培养基成分减少，微生物得到繁殖 。 一、分批发酵
发酵设备课程设计
年产15万吨木薯干酒精工厂的设计 附：设计依据及设计范围 （1）、设计依据原始数据如下： 生产要求：年产150，000吨医药酒精，酒精含量%（V） 生产原料：木薯干片年生产天数：300天 厂址选择：南方某城市（符合建厂条件） 气候条件：良好 最高气温：38℃最低气温：4℃平均气温：20℃最高湿度：95% 平均湿度：78% 主导风向：冬季东北风夏季东南风 河水温度：最高30℃最低10℃ 深井水温度：最高25℃最低：20℃ 自来水温度：最高31℃最低：14℃ （2）、设计范围： ○1. 工艺流程的选取与论证 ○2. 全厂水、电、汽及原料耗用量的平衡计算 ○3. 设备的设计与计算 ○4. 安全防火、经济核算、三废处理途 ○5. 绘制重点车间设计施工图 ○6. 编写设计说明书 设计说明书前有中、英文摘要各一份。 重点车间：原料蒸煮车间 重点设备：糖化罐 绘图内容： ○1.重点车间工艺、设备流程图（带自动控制点） ○2．重点车间设备平面布置图 ○3.重点设备装配图
目录 1 工艺流程的选取与论证 2 物料及热量衡算 3 酒母制造 4 液化罐与糖化罐设计 5 安全防火、三废处理
1 工艺流程的选取与论证 1.（1）原料预处理：木薯干片原料较大块，不易在一次粉碎达到要求，故采用二次粉碎以提高粉碎度[4]。 （2）调浆：采用一个冲量计进行粉水自动化调浆，实现了自动化生产过程，减轻了工人劳动强度。 （3）蒸煮工艺：采用带喷雾转盘的锅式低温常压连续蒸煮方法，生产条件温和，操作安全、简便，热利用率高，节省了蒸汽、能耗，提高了淀粉利用率和设备利用率。 （4）糖化酶的利用：该酶活性高，用量少，配制成溶液即可投入使用，不用进行高温蒸煮，节约了资金、能源，且快速、易操作。 （5）糖化工艺：采用真空前冷却的连续糖化法，使冷却用水用量大大减少，可将醪液在瞬间降低到相应的温度，冷却好的醪液连续进入糖化锅，锅内有搅拌器，冷却器，使糖化温度得以保证。 （6）发酵工艺：采用连续发酵，缩短了发酵周期，提高设备利用率，便于实现自动化、连续化，降低了生产成本。 （7）精馏工艺：采用两塔式蒸馏，粗馏塔采用泡罩塔，精馏塔采用浮阀塔，二塔间用气相过塔，从而节省加热蒸汽、冷却水，但要注意成品质量控制。 2.工艺及设备计算 （1）根据工艺流程草图逐步地进行物料衡算与热量衡算。 （2）计算单位基本是以每小时计，并尽量采用国际单位。 （3）计算中的物理化学参数基本来源一致。 （4）对于标准设备，直接根据生产能力进行选型，而对于非标准设备，则进行设计计算。 （5）对重点设备——糖化罐进行详细地设计计算。 （6）对于其他内容，如经济核算、安全防火、综合处理费用进行估算。
第四章设备计算
第4章 设备计算 设本厂年生产日320天 日投料量： 23120320 50000 *95.147= kg 其中麦芽量：113265*0.6=67959 kg 大米量：113265*0.4=45306 kg 设日糖化批次：8次/天 每批次糖化投料量：113265/8=14158.13 kg 每批次糖化投麦芽量：67959/8=8494.86 kg 每批次糖化投玉米量：45306/8=5663.25 kg 圆整投料量：麦芽：8500kg 玉米：5670kg 4.1 贮箱计算 1、麦芽贮箱 成品麦芽容重500kg/m 3 V 1=67959÷500=135.92 m 3 设成品麦芽贮箱容积系数φ=0.8 成品麦芽贮箱总容量：V= φ 1 V =169.90m 3 一般采用方形锥底，结构内衬白铁皮，定箱尺寸 A=6.5m a=0.4m B=6m b=0.3m H=4m h=2m V 总=A*B*H+ 6 h （2A*B+A*b+B*a+2ab ） =191.35m 3 2、大米贮箱 成品大米容量 500kg/m 3 V 1=45306÷500=90.61m 3 设成品大米粉贮箱容积系数φ=0.8 成品大米贮箱总容量：V= φ 1 V =113.27m 3 一般采用方形锥底，结构内衬白铁皮，定箱尺寸 A=7m a=0.4m B=6m b=0.3m H=2m h=0.2m
V 总=A*B*H+ 6 h （2A*B+A*b+B*a+2ab ） =155.56m 3 3大米粉贮箱 φ=0.7 大米粉比容1.73m 3 /吨 大米粉贮箱总容量：V= φ 1 V =1.73*6.94/0.7=17.15 m 3 一般采用方形锥底，结构内衬白铁皮，定箱尺寸 A=3.5m a=0.2m B=2.5m b=0.1m H=1.5m h=2m V 总=A*B*H+ 6 h （2A*B+A*b+B*a+2ab ）=19.26 m 3 4麦芽粉贮箱 φ=0.7 麦芽粉比容2.56m 3 /吨 大米粉贮箱总容量：V= φ 1 V =2.56*16.18/0.7=59.17m 3 一般采用方形锥底，结构内衬白铁皮，定箱尺寸 A=5m a=0.3m B=4.5m b=0.2m H=2.5m h=2m V 总=A*B*H+ 6 h （2A*B+A*b+B*a+2ab ）=72.05 m 3 4.2 碎机生产能力的计算 1、麦芽粉碎机 每天处理麦芽重67959kg ，每天工作7h 则：粉碎机生产能力为 θ ’= 7 16180=9708.43kg/h ≈10吨 选用六辊型麦芽粉碎机，生产能力为5吨/小时，棍子规格Φ150×1000mm 配电机Y160L-611 2千瓦； 970转/分；2台 2、大米粉碎机 每天处理大米重33131.88kg ，每天工作7h 则：粉碎机生产能力为 θ = 7 6940=6472.28kg/h 4.3 糖化 （采用四器组合） 1、糊化锅投料量5670kg(大米) 糊化锅加水量：471.55*9 .766.24=199.89kg 加水比 m 1= 30 24.129=5.00 糊化锅投料量为：G 1=( m 1+1)*G 01=5+1)*5670=34020kg 糊化时煮沸20min ，每小时蒸发水含量为5%
发酵工程试题
发酵工程 一、名词解释 1、分批发酵：在发酵中，营养物和菌种一次加入进行培养，直到结束放出，中间除了空气 进入和尾气排出外，与外部没有物料交换。 2、补料分批发酵：又称半连续发酵，是指在微生物分批发酵中，以某种方式向培养系统不 加一定物料的培养技术。 3、絮凝：在某些高分子絮凝剂的作用下，溶液中的较小胶粒聚合形成较大絮凝团的过程。 二、填空 1、生物发酵工艺多种多样，但基本上包括菌种制备、种子培养、发酵和提取精制等下游处理几个过程。 2、根据过滤介质截留的物质颗粒大小的不同，过滤可分为粗滤、微滤、超滤和反渗透四大类。 3、微生物的育种方法主要有三类：诱变法，细胞融合法，基因工程法。 4、发酵培养基主要由碳源，氮源，无机盐，生长因子组成。 5、青霉素发酵生产中，发酵后的处理包括：过滤、提炼，脱色，结晶。 6、利用专门的灭菌设备进行连续灭菌称为连消，用高压蒸汽进行空罐灭菌称为空消。 7、可用于生产酶的微生物有细菌、真菌、酵母菌。 常用的发酵液的预处理方法有酸化、加热、加絮凝剂。 8、根据搅拌方式的不同，好氧发酵设备可分为机械搅拌式发酵罐和通风搅拌式发酵罐两种。 9、依据培养基在生产中的用途，可将其分成孢子培养基、种子培养基、发酵培养基三种。 10、现代发酵工程不仅包括菌体生产和代谢产物的发酵生产，还包括微生物机能的利用。 11、发酵工程的主要内容包括生产菌种的选育、发酵条件的优化与控制、反应器的设计及产物的分离、提取与精制。 12、发酵类型有微生物菌体的发酵、微生物酶的发酵、微生物代谢产物的发酵、微生物转化发酵、生物工程细胞的发酵。 13、发酵工业生产上常用的微生物主要有细菌、放线菌、酵母菌、霉菌。 14、当前发酵工业所用的菌种总趋势是从野生菌转向变异菌，从自然选育转向代谢调控育种，从诱发基因突变转向基因重组的定向育种。 15、根据操作方式的不同，液体深层发酵主要有分批发酵、连续发酵、补料分批发酵。 16、分批发酵全过程包括空罐灭菌、加入灭过菌的培养基、接种、发酵过程、放罐和洗罐，所需的时间总和为一个发酵周期。
《发酵工程与设备》期末复习题
《发酵工程与设备》期末复习题 1、工业发酵的发展经历了哪几个阶段？（6个阶段） 答: ①自然发酵阶段；②纯培养技术的建立；③通气搅拌发酵技术的建立；④诱变技术与代谢控制发酵的建立；⑤开拓新的发酵原料时期；⑥基因工程阶段(现代发酵工业新阶段)。 2、发酵工程发展过程中的三个转折点什么？ 答: 纯培养技术的建立是第一个转折点，通气搅拌发酵技术的建立是第二个转折点，代谢控制发酵技术的建立是第三个转折点。 3、根据不同的分类原则，工业发酵可分为若干类型。按发酵形式、发酵培养基的物理性状、按发酵工艺流程来、按发酵过程中对氧的不同需求来区分，各有哪些？ 答: ①发酵形式：细菌发酵、放线菌发酵、霉菌发酵、酵母发酵 ②发酵培养基的物理性状：固体发酵、液体发酵、半固体发酵 ③工艺流程：分批发酵、补料分批发酵、连续发酵 ④对氧的需求：厌氧发酵、好氧发酵、兼性厌氧发酵 4、固体发酵、发酵热、通风比、罐压、临界氧浓度、前体、分批灭菌、种子罐级数、全挡板条件、接种龄、产物合成促进剂、连续灭菌、种子培养、、接种量、轴功率、清洁生产等概念。 固体发酵：又称固态发酵,是指微生物在湿的固体培养基上生长、繁殖、代谢的发酵过程。
发酵热：习惯上将产生的热能减去散失的热能所得的净热量称为发酵热。 通风比： 罐压： 临界氧浓度：各种微生物对发酵液中溶解氧浓度有一个最低要求，这一溶解氧浓度叫做临界氧浓度，以C浓度表示。 前体：指加入到发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程中结合到产物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高的一类化合物。 分批灭菌：将配制好的培养基输入发酵罐内，直接用蒸汽加热，达到灭菌要求的温度和压力后维持一定时间，再冷却至发酵要求的温度，这一工艺称为分批灭菌或实罐灭菌。 种子罐级数：制备种子需逐级扩大培养的次数 全挡板条件：是指达到消除液面旋涡的最低条件，在一定转速下面增加罐内附件而轴功率仍保持不变。 接种龄：是指种子罐中培养的菌丝体开始移入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间 产物合成促进剂：是指那些细胞生长非必需的，但加入后却能显著提高产量的物质。 连续灭菌：也叫连消，是指将培养基在发酵罐外经过一套灭菌设备连续地加热灭菌、冷却后送入已灭菌的发酵罐内的工艺过程。 种子培养：
发酵工程
第一章绪论 发酵工程:指在最适发酵条件下,在发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的技术。 发酵工程包括代谢工程和发酵工艺两个主要内容。发酵工程的四个转折点： ①天然发酵时代（1000－4000年前） ②纯培养时期（第一个转折点，1680年－1932年） ③通气搅拌技术时期（第二个转折点，第二次世界大战时期）④代谢控制发酵技术（第三个转折点，1956年氨基酸发酵）⑤现代生物技术时期（第四个转折点）基本问题:过程放大和优化。 第二章工业微生物菌种的来源 工业化生产菌种的要求？ 答：①能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成产物；②菌种改造的可操作性强；③遗传性相对稳定； ④不易感染它种微生物或噬菌体；⑤产生菌及其产物的毒性必须考虑；⑥生产特性要符合工艺要求。从自然界中分离出发菌株的环节： 土样的采取→预处理→培养→菌落的选择→产品的鉴定出发菌株的分离方法： ①定向培养:采用特定的有利于目的微生物富集的条件，进行培养，一般从底物、 pH、培养时间、培养温度等方面考虑； ②当不可以采用定向培养时，则设计一个分类学中分离的方法；③不能提供任何有助于筛选产生菌的信息时，通过随机分离的办法。 第三章发酵培养基 发酵培养基与微生物培养基的不同之处？ 答：发酵培养基除了满足菌体的生长外还必须促进产物的形成。①培养基能够满足产物最经济的合成；②发酵后所形成的副产物少； ③原料来丰富，价格低，性能稳定，便于储藏。 wk_ad_begin({pid : 21});wk_ad_after(21, function(){$('.ad-hidden').hide();}, function(){$('.ad-hidden').show();}); ④具有满足工艺要求，如不影响通气、提取、纯化等。培养基按其组成物质的纯度、状态、用途可分为三大类型：①按纯度分：合成培养基、天然培养基。 ②按状态分：固体培养基、半固体培养基、液体培养基。③按用途分：孢子培养基、种子培养基、发酵培养基。发酵培养基的组成：碳源；氮源；维生素；无机盐和微量元素； 生长因子、前体和产物促进剂；水。 发酵用糖：葡萄糖、糖蜜、淀粉、糊精。培养基优化的方法？ 答：利用生物化学、细胞生物学、微生物学等的基本理论，参照前人所使用的较适合某一类菌种的经验配方，再结合所用菌种和产品的特性，采用摇瓶、玻璃瓶等小型发酵设备，按照一定的实验设计和实验方法选择出较为适合的培养基。培养基优化的步聚？ 答：①根据前人的经验配方，初步确定可能的培养基成分；②通过单因子实验最终确定出最为适宜的培养基成分；③通过正交实验确定各成分最适的浓度。
2017年 发酵设备 章节习题.及答案docx
第一、二章物料预处理、灭菌设备 一、填空 1.带式输送机中托辊分上托辊、下托辊，其作用是防止输送带下垂，起支撑作用；张紧装置的作用是使输送带带产生以一定的预张力，避免输送带在传动滚筒上打滑；减少输送阻力。 2.锤式粉碎机对物料的破碎作用力主要包括冲击力、摩擦力和剪切力。 3.锤式粉碎机适合于脆性性质物料的粉碎，如地瓜、玉米，辊式粉碎机适合于粘性颗粒状、中等硬度性质物料的粉碎，麦芽、玉米。 4.磁力除铁器种类有：永磁溜管及永磁滚筒。 5.辊式粉碎机的破碎作用力主要为：挤压力、剪切力（当两辊速不同时）。 6.利用糖蜜原料发酵生产酒精前，需要对糖蜜进行稀释、酸化、灭菌和增加营程。 7.后熟器作用是在一定温度下，维持一定时间，使糊化醪进一步煮熟。 8.平底筛板过滤槽的过滤介质是：。 9.糖化锅的作用是：使麦芽糖与水混合，并保持一定温度进行蛋白质分解和淀粉糖化。 10.淀粉质原料罐式蒸煮糖化流程中，对瓜干类原料来说蒸煮罐的个数一般为：3-4个，玉米类原料蒸煮罐的个数一般为：5-6个。 11.淀粉质原料罐式蒸煮糖化流程最后一个后熟器的醪液位置一般控制50%-70% 左右的位置。 12.啤酒生产四器组合指的是：糊化锅、糖化锅、过滤槽、麦汁煮沸锅。 13.麦汁煮沸锅的作用有：麦汁的煮沸和浓缩、加热凝固蛋白质、酒花内物质的溶解等。 14.培养基连续灭菌流程的种类有：由热交换器组成的灭菌系统、蒸汽直接喷射型、连消塔，维持罐和喷淋冷却组成的。 15.培养基灭菌流程常用的冷却器形式有：喷淋冷却、真空冷却、板式换热器。等。 二、单项选择 1.锤片式粉碎机主要靠（c）的作用力对物料进行破碎的。 A 剪切作用 B 挤压作用 C 撞击作用 D 劈裂作用 2.大麦粗选机具有（B）层筛面。 A 2 B 3 C 4 D 5 3.罐式连续蒸煮流程中蒸煮罐及后熟器的个数一般为（B）个。 A 1-3 B 4―6 C 6-9 D 9-11 4. 啤酒厂大米的粉碎一般选择（ B）。 A锤式粉碎机 B 辊式粉碎机 C 盘式粉碎机 D 超细微粉碎机 5. 平底麦汁过滤槽的麦糟层厚一般取（C）。 A 0.1-0.2m B 0.2-0.3m C 0.3-0.4m D 0.4-0.5m 6.气力输送时，旋风除尘器主要用于去除（ B）μm以上的粉尘颗粒。 A 0.1 B 10 C 50 D 100 7.以下可作为压送式气力输送供料器的是（D）。 A吸嘴 B闭风器 C旋风分离器 D 软管 8.下列原料需要进行精选和分级的是（B）。 A．玉米 B.大麦C.糖蜜D.薯干。 9.原料粉碎的意义不包括（C）。
(完整版)发酵设备复习试题200
《发酵设备》复习题 第一章: 物料的处理与输送设备 一、填空 1、生产中，原料要经过予处理，如要经过除铁处理，常用的磁铁分离器有_______和_______。 2、锤式粉碎机锤刀形状有三种；它们是_____、_____和______。 3、气流输送流程可分为三种：_______、______和_____。 4、输送机械常用的有三种，它们是：______、_____和____。 5、带式输送机是种广泛应用的连续输送机械，可以用来输送物料，在_____和_____方向输送。 6、螺旋输送机是发酵工厂应用广泛的一种输送机械。主要结构为螺旋，形状有四种形式，它们是_____、______、_____和______。发酵工厂常用前二种。 二、概念题： 1、大麦筛选机 2、旋转卸料阀 3、辊式粉碎机 4、气流输送 5、真空输送 三、简答题： 1、压力输送流程设备组成，工作原理？ 2、试述大麦筛选机工作原理？ 3、斗式提升机工作原理？结构组成？ 4、比较旋风分离器与重力式分离器工作原理？结构特点？ 5、压力真空系统工作原理？优缺点？ 四、论述题： 1、锤式粉碎机的结构、工作原理、优缺点？ 2、试述二辊式粉碎机结构组成、工作原理？ 3、带式输送机工作原理？结构组成及优缺点？ 4、螺旋输送机工作原理？结构组成、优缺点？ 第二章: 培养基的制备设备 一、填空题： 1、工业生产中培养基灭菌采用的方法是______。 2、_____是培养液高温短时间连续灭菌设备，它与维持罐组成连续灭菌系统。 3、啤酒厂糖化车间主要糖化设备的数目分为_____、_____和_____组合。 4、啤酒厂常用的麦芽汁冷却设备是______。 5、薄板换热器采用的传热板形状有多种，如____、____和_____等。 6、连消塔可分为____和_____两类，后种又分立式和卧式两种。 二、概念题： 1、喷淋式冷却器 2、酒精糖化罐 3、糖化锅 4、薄板换热器5水平式糖蜜连续稀释器 三、简答题： 1、叙述酒精厂蒸煮罐结构、工作原理？ 2、说明酒精厂糖化罐结构、工作原理？ 3、说明啤酒厂糖化锅的结构、工作原理？
发酵工程教学大纲
楚雄师范学院化学与生命科学系 生物技术专业《发酵工程》（理论）课程教学大纲 一、课程基本信息 课程代码：031106009 课程中文名称：发酵工程 课程英文名称： 课程性质：共同学科课程选修 使用专业：生物技术、葡萄酒专业 开课学期：第6学期 总学时：36 总学分：2 预修课程：无机及分机化学、有机化学、微生物、分子生物学、生物化学 课程简介：本课程是生物技术专业的必修课。课程系统讲授发酵工程基本概念、基本理论和分析方法，主要内容包括：工业微生物菌种选育、工业发酵培养基设计、发酵工业无菌技术、种子扩大培养、发酵动力学、氧的供需、发酵生理及其过程控制、发酵罐的放大与设计、基因工程菌发酵、发酵产品的提取与精制、发酵工业清洁生产、发酵工厂设计、发酵经济学、发酵产品生产原理与技术应用，以及发酵工程在现代生物化工中的应用等方面。 教材建议：余龙江，《发酵工程原理与技术应用》，北京，化学工业出版社，2006年。 参考书：李艳主编，《发酵工程原理与技术》，高等教育出版社，2007年。 李艳，《发酵工业概论》，中国轻工业出版社，2002年。 姚汝华，《微生物工程工艺原理》，华南理工大学出版社，2005年。 熊宗贵，《发酵工艺原理》，中国医药科技出版社，2000年。 毛忠贵，《生物工业下游技术》，中国轻工业出版社，2002年。 梅乐和等，《生化生产工艺学》，科学出版社，2007年。 俞俊棠等，《生物工艺学》，华东化工大学出版社，1992年。 贺小贤，《生物工艺原理》，化学工业出版社，2003年。 二、课程性质、目的及总体教学要求 课程的基本特性：发酵工程具有涉及领域宽、涵盖范围广、基础性强的特点，就其学科性质而言它又是一门实践性较强的学科。通过本课程的学习，使学生在微生物学、生物化学等课程的基础上，系统的掌握发酵工程的基本理论、基本知识和基本技能，建立较深刻的微生物学观点，形成科学的思维方式。同时要求学生能了解现代发酵工程理论和技术的新发展。
(完整版)发酵工程与设备习题答案
第一章 1 ?简述发酵工程的概念及其主要内容。 发酵工程是生物技术的重要组成部分， 是生物技术产业化的重要环节。 学和 工程技术学的原理，大规模（工厂化）培养动植物和微生物细胞， 科学。发酵工程可分为上游工程、中游工程和下游工程。 生产微生物细胞（或生物量）； 生产微生物的酶； 生产微生物的代谢产物； 因重组产物； 将一个化合物经过发酵改造其化学结构 ——生物转化。 2?什么叫次级代谢产物？次级代谢产物是微生物在哪些生长时期形成的？其与初级代谢产 物有什么关系？ 以初级代谢产物为原料通过次级代谢合成的， 对自身无明确生理作用的代谢产物叫次级代谢 产物。 关系：先产生初级代谢产物，后产生次级代谢产物； 初级代谢是次级代谢的基础； 次级代谢是初级代谢在特定前提下的继续与发展。 3. 发酵过程有哪些组成部分？ 用于菌种扩大培养和发酵生产用的培养基配方； 培养基、发酵罐和辅助设备的灭菌； 足量的高活性、纯培养的接种物； 在适宜条件的发酵罐中培养菌体生产产物； 产物的提 取和纯化； 生产过程的废物的处理。 第二章 1?发酵工程菌株的选育方法有哪些？各有何特点？ 自然选育：自发突变率低，变异程度较轻微，变异过程十分缓慢；自发突变不定向，负向变 异可能性 大，正向变异可能性小 诱变育种：方法简单，快速，收效显著。 原生质体融合：打破种属间的界限，提高重组频率，扩大重组幅度。 杂交育种：使不同菌株的优良性状集中在重组体中， 扩大变异范围，具有更强的方向性和目 的性。 基因工程育种：按人们的愿望使生物体的遗传性状发生定向变异。 2?发酵工程对菌种有何要求？菌种的分离和筛选基本流程是怎样的？ 要求：能大量高效合成产物； 发酵培养基原料廉价； 培养条件容易控制；易于液中提取产物； 不易污 染其它杂菌和噬菌体；无毒无害；性能稳定，不易退化 调査研究并充分查闻竄料 湮计礎方霁 V 辎左用释田主态坏境 T 锚争走的电蜡虽芹 漁TH 性姦丰T 番和戸番祿测極 厘种语盒 确住M 曲基羸鞋件 r 丽》（快通检梔一色样丄援航培弄诳） 主产性世试魅 ?fl 减 詛棘鉴宦 @轉僅■匱柞为进一毋■科的出變■株 3. 菌种退化的主要表现，并分析原因和防治的方法。 表现：菌种的退化可以是形态上 的，也可以是生理上的，如原有细胞形态性状变得不典型， 菌种生长速度变慢，产生的孢子变少，代谢 产物生产能力下降等。 原因：一是菌种保藏不当；二是菌种生长的要求没有得到满足。 方法： 1）减少传代次数； 2）创造良好的培养条件； 3）经常进行纯种分离，并对相应的性 状指标进 它是应用生物学、化 生产生物量或产物的 生产基
第六章 嫌气发酵设备
第六章嫌气发酵设备 第一节酒精发酵设备 一、对酒精发酵罐的要求 (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。 二、酒精发酵罐结构 (1)罐体：圆柱形体，碟形或锥形底盖和顶盖。灌顶装有人孔、视镜、二氧化碳回收管、进料管、接种管、压力表和测量仪表接口管等。罐底装有排料口和排污口，罐身上下部有取样口和温度计接口。 (2)冷却装置：中小型发酵罐采用灌顶喷水淋于罐外壁表面进行膜状冷却；大型发酵罐，采用罐内装冷却蛇管或罐内蛇管和罐外壁喷洒联合冷却装置。 (3)洗涤：水力洗涤装置，由一根两头装有喷嘴的洒水管组成，两头喷水管弯成一定的弧度，喷水管上钻有一定数量的小孔，借活接头和固定供水管连接，喷水管两头喷嘴以一定速度喷出水而形成反作用力，使喷水管自动旋转，从而达到水力洗涤的目的。 高压水力喷射洗涤装置，一根直立的喷水管，安装于罐中央，在垂直喷水管上钻小孔，水平喷水管借活接头，上端和供水管，下端和垂直分配管连接。水流在较高压力下，由水平喷水管出口处喷出，并以极大的速度喷射到罐壁，而垂直喷水管也以同样的水流速度喷射到罐体和罐底。
3 5 6 7 8 9 10 12 1 2图6-45 酒精发酵罐 1-冷却水入口 2-取样口 3-压力表 4-CO 2气体出口 5-喷淋水 6-料液及酒母入口 7-人孔 8-冷却水出口 9-温度计 10-喷淋水收集槽 11-喷淋水出口 12-发酵液及污水排出口 二、酒精发酵罐的计算 （一）发酵罐结构尺寸的确定 发酵罐全体积：? V V = 式中 0V ——进入发酵罐的发酵液量，m 3； ?——装液系数，0.85~0.90。 带有锥形底、盖及圆柱形筒身的发酵罐： D h D h D H h h H D V 1.0~05.014.0~1.05.1~1.133421212===??? ?? ++= π 式中 D ——罐的直径，m ； H ——罐的圆柱部分高度，m ； 1h ——罐底高度，m ； 2h ——罐盖高度，m 。