发酵工程设备设计
精心整理发酵罐设计说明书
题目：设计生产红霉素机械搅拌通风发酵罐
2009年5月
任务书
一、题目
题目：机械搅拌通风发酵罐的设计
二、设计依据、条件
1、应用基因工程菌株发酵生产红霉素，此产物是次级代谢产物。
2、发酵罐体积：503M
3、高径比为2，南方某地，蛇管冷却。
4、初始水温20℃，出水温度28℃。
5、非牛顿型流体，三级发酵。
三、设计项目、要求
（1）确定工艺参数几何尺寸，以及主要设备工作部件尺寸的设计，如：罐体封头的壁厚、冷却面积及用水量、搅拌轴功率等。
（2）对整个设计方案进行分析、拟定
（3）一定情况下结合具体的图形来解释说明
（4）考虑压力，温度，腐蚀因素，选择罐体材料，确定罐体外形、罐体和封头的壁厚
（5）对整个发酵罐的设计进行总结，得出规范的说明书
目录
1设计条件（设计方案的分析） (5)
2机械通风发酵罐设计 (6)
2.1夹套反应釜的总体结构 (6)
2.2几何尺寸的确定 (6)
2.3主要部件尺寸的设计计算 (8)
(8)
(8)
(9)
2.4挡板 (9)
2.5搅拌器 (10)
2.6人孔和视镜 (10)
2.7接口管 (11)
2.8冷却装置设计 (12)
(12)
(12)
(13)
2.9搅拌轴功率的计算 (14)
(14)
(15)
3设计小结 (18)
4参考文献 (18)
摘要此为我设计的发酵罐说明书，我设计的是一台503M的机械搅拌通风发酵罐，发酵生产红霉素，发酵罐主要由罐体和冷却蛇管，以及搅拌装置，传动装置,轴封装置，人孔和其它的一些附件组成。这次设计就是要对机械搅拌通风发酵罐的几何尺寸进行计算，再确定主要设备工作部件尺寸的设计，如：罐体封头的壁厚、冷却面积及用水量、搅拌轴功率。本说明书结合了个人所学知识绘制出装配图，让机械搅拌通风发酵罐具体形象的展现在眼前，一目了然。通过精细的计算和设计绘制，使此次设计的发酵罐能达到生产最优标准，应用并服务于生产实践。
关键词机械搅拌通风发酵罐红霉素设计绘制生产
第一章设计方案的分析、拟定
我设计的是一台50M3机械搅拌通风发酵罐,发酵生产红霉素。经查阅资料得知生产红霉素的菌种有红色链霉菌、红霉素链霉菌、红色糖多孢菌，综合最适发酵温度、PH、等因素选择红霉素链霉菌，该菌种最适发酵温度为31℃，pH为6.6~7.2，培养基为发酵培养基，主要成分为淀粉10%、黄豆饼粉5%、硫酸铵0.5%、磷酸二氢钾0.2%、碳酸钙2%。
发酵罐主要由罐体和冷却蛇管，以及搅拌装置，传动装置,轴封装置，人孔和其它的一些附件组成。这次设计就是要对机械搅拌通风发酵罐的几何尺寸进行计算；考虑压力，温度，腐蚀因素，选择罐体材料，确定罐体外形、罐体和封头的壁厚；根据发酵微生物产生的发酵热、发酵罐的装液量、冷却方式等进行冷却装置的设计、计算；根据上面的一系列计算选择适合的搅拌装置，传动装置，和人孔等一些附件的确定,完成整个装备图，完成这次设计。
这次设计包括一套图样，主要是装配图，还有一份说明书。而绘制装配图是生物工程设备的机械设计核心内容，绘制装配图要有合理的选择基本视图，和各种表达方式，有合理的选择比例，大小，和合理的安排幅面。说明书就是要写清楚设计的思路和步骤。
压力P——除注明外，压力均指表压力，单位用MPa表示。
工作压力——指在正常情况下，容器顶部可能达到的最高压力。
设计压力——指设定的容器顶部的最高压力。它与设计温度一起作为设计载荷条件，其值不小于工作压力。
一般在装有安全阀时Pd=(1.05~1.1)Pw
当无安全阀时，Pd=(1.0~1.05)
*1、设计压力
容器的设计压力是指相应的设计压温度下，用以确定壳体厚度的压力，其值不得小于最高工作压力。容器的最高工作压力是指在正常操作情况下，容器顶部可能出现的最高表压力。
*2、设计温度
设计温度是指容器在正常操作情况，在相应的设计压力下设定的受压元件的金属温度（沿元件金属截面的温度平均值）。当元件的金属温度大于等于0℃时设计温度不得低于元件金属可能达到的最高温度，当元件金属温度低于0℃时设计温度不得高于元件金属可能达到的最低温度。
表1-1?发酵罐主要设计条件
步
骤
项目及代号参数及结果备注
1 发酵菌种红色链霉菌由工艺条件
确定
2 工作压力0—0.1MPa 由工艺条件
确定
3 设计压力0.2—0.3MPa 由工艺条件
确定
4 发酵温度31℃根据参考文
献“现代工艺级生
物学”选取
5 设计温度温度
100~140℃
由工艺条件确定
6 冷却方式蛇管冷却由工艺条件
确定
7 培养基发酵培养基，
主要成分为淀粉
10%、黄豆饼粉
5%、硫酸铵0.5%、
磷酸二氢钾0.2%、
碳酸钙2%
根据参考文献“现代工艺级生物学”选取
第二章机械通风发酵罐设计
2.1夹套反应釜的总体结构
夹套反应釜主要由搅拌容器，搅拌装置，传动装置，轴封装置，支座，人孔，工艺接管和一些附件组成。搅拌容器分罐体和夹套两部分，主要由封头和筒
体组成，多为中、低压压力容器；搅拌装置由搅拌器和搅拌轴组成，其形式通常由工艺设计而定；传动装置是为为带动搅拌装置设置的，主要由电机，减速器，联轴器和传动轴等组成；轴封装置为动密封，
一般采用机械密封或填料密封；它们与支
座，人孔，工艺接管等附件一起，构成完
整的夹套反应釜。
2.2几何尺寸的确定
根据工艺参数和高径比确定各部几何尺寸； 高径比H/D=2
初步设计：设计条件给出的是发酵罐的公 称体积。
公称体积－－罐的筒身（圆柱）体积和 底封头体积之和。
1、全体积－－公称体积和上封头体积之和： H/D=1.7~3.5 Di/D=1/2~1/3 B/D=1/8~1/12 C/Di=0.8~1.0 S/Di=2~5
0H /D=2 Di －搅拌叶直径 D －罐体直径
0H －罐体直筒部位高度 B －挡板宽度
ha －椭圆封头短半轴长度 S －搅拌叶间距
C －底搅拌叶至底封头高度 hb －椭圆封头的直边高度
设H/D=2.3，且公称体积为503m Di=1/3DHo=2D B=0.1Dha=0.25DS=3DiC=Di
由图得D D
D D h H H h a b 025.0225.023.220=--=--=
则??? ??
+-?????
???? ??++=-D h D D h H D V V b b 61461242210ππ
=()b h H D +24π =
()D D D 025.03.24
2+π
=50
得D=3.015m
查表得当公称体积为503m 时D=3000mm 所以取D=3m 则H=2.3D=6.9m Di=1/3D=1m Ho=2D=6m B=0.1D=0.3m ha=0.25D=0.75m S=3Di=3m
C=Di=1m 全体积??? ??
+?+=?????
???? ??++=
D D D D D h H D V b 31025.023.246124220ππ
=33
36.5712
315.81215.8m D =??=ππ 表2-150m3发酵罐的几何尺寸
步骤 项目及代号 参数及计算结果 备注 1 公称体积 503m 设计条件 2 全体积 57.63m
3 D 3m
4 6m 查表
5 B 0.3m B=0.1D
6 S 3m S=3Di=D
7 C 1m C=Di=D/3 8
ha
0.75m
ha=0.25D
2.3主要部件尺寸的设计计算
发酵罐材料可以选用碳钢、不锈钢、合金钢等。相对其他工业来说，发酵液对钢材的腐蚀不大，但必须能耐受一定的压力和温度，通常要求耐受130－150℃的温度和0.3MPa 的压力。 例如：腐蚀性不大的发酵液，如酶制剂发酵可以选用16MnR 钢；
柠檬酸为弱酸，对罐体使用A3钢会有腐蚀，使用不锈钢成本较高。考虑使用A3钢为材料，内涂环氧树脂防腐。即可达到要求，又降低成本。
综合各因素，该发酵罐发酵生产红霉素，由于发酵液腐蚀性不大，我们选择不锈钢16MnR 钢
2.3.2罐体壁厚：取决于罐径及罐压的大小
取D=3m,p=0.3MPa,双面焊缝φ=0.8，[]σ=137MPa,C=3mm
则mm 1.7310
3.08.010********
103.06
661=+?-?????=δ D －罐体直径（mm ） p －耐受压强(设计压力)
φ－焊缝系数，双面焊取0.8，无缝焊取1.0
[σ]－罐体金属材料在设计温度下的许用应力(不锈钢焊接压力容器许用应力为150℃，137MPa) C －腐蚀裕度，当δ－C<10mm 时，C ＝3mm
压力容器设计规范和制造技术标准
全国压力容器标准化技术委员会：
GB150《钢制压力容器》在1989年3月第一版，1998年第二版 JB4732《钢制压力容器-分析设计标准》1995年 JB/T4735《钢制焊接常压容器》1989年 JB/T4700-4707《压力容器法兰》2000年
钢材的使用上限不超过GB150-1999的各许用应力表的各钢号所对应的上限温度。
2.3.3封头壁厚计算：常大于罐体壁厚
已知：取双面焊φ=0.8、D=3000mm 、P=0.3MPa 、K=2.3、[]MPa 137=σ、t=1 求得：mm t d 45.1233
.05.08.013723000
3.03.2=+?-????=
D －罐体直径（mm ） p －耐受压强(取0.3MPa) K －开孔系数，取2.3
φ－焊缝系数，双面焊取0.8，无缝焊取1.0
[σ]－设计温度下的许用应力（不锈钢焊接压力容器许用应力为150℃，137MPa ） C －腐蚀裕度，当δ－C<10mm 时，C ＝3mm
2.4挡板
通常挡板宽度b 取(0.1～0.12)D ，装设4~6块即可满足全挡板条件。根据下式计算挡板数n ： 取b=0.1D,得出挡板数n=5块 式中b ——挡板宽度，mm ；
D ——罐内径，mm ； n ——挡板数，mm 。
2.5搅拌器
采用涡轮式搅拌器，选择搅拌器种类和搅拌器层数，根据d 确定h 和b 的值
尺寸：六平叶涡轮式搅拌器已标准化，称为标准型搅拌器；搅动液体的循环量大，搅拌功率消耗也大；
叶径:d=(0.3～0.4)D 盘径:di=0.75d 叶高:h=0.3d 叶长:b=0.25d
根据D=3m,得叶径d=0.35D=1.05m 所以：盘径:di=0.75d=0.7875m 叶高:h=0.3d=0.315m 叶长:b=0.25d=0.2625m
2.6人孔和视镜
人孔的设置是为了安装、拆卸、清洗和检修设备内部的装置。
本次设计只设置了1个人孔，标准号为：HG21515－1995人孔（R·A－2707）450，开在顶封头上，位置：角度
75。
视镜用于观察发酵罐内部的情况。本次设计只设置了2个视镜，开在顶封头上，位置：角度 60
30、。
2.7接口管
管道接口：
进料口：采用法兰接口，法兰型号：PN0.6,DN50,HG20592-1997，接口管直径3.5mm，开在封头上，位置：角度45度；
排料口：采用法兰接口，法兰型号：PN0.6,DN50,HG20592-1997，接口管直径4.2mm，开在罐底；进气口：3.2mm，开在封头上，位置：角度75度；
排气口：3.6mm，开在封头上，位置：角60度；
冷取水进、出口：采用法兰接口，法兰型号：PN0.6,DN25,HG20592-1997，接口管直径30mm，开在罐身圆柱体上；
补料口：3.0mm，开在封头上；
取样口：3.5mm，开在封头上；
仪表接口：
液位计：采用标准：HG5—1368型号：R—61法兰型号：××；
φmm，开在罐身上；
直径：5.3
57?
温度计：Pt100型，D=100mm
压力表：弹簧管压力表（径向表),d1=20mm,精度2.5，型号Y-250Z,开在封头上
溶氧探头：SE-N-DO-F
pH探头：PHS-2型
法兰的标准
国家标准（GB91112～9131-88）《钢制管法兰》
《管法兰》（HG5001～5028-58）
《压力容器法兰标准》（JB1157～1164-82）
表2-2?发酵罐主要部件尺寸的设计计算结果
步骤项目及代号参数及结果备注
1 罐体材料16MnR钢由工艺条件确定
2 罐体壁厚7.1mm 计算
3 人孔Φ700 查阅文献得
4 封头壁厚12.45mm 计算
5 挡板宽度0.3m 计算
6 挡板数5个计算
7 搅拌器种类 6-6-6箭叶 查阅文献得 8 搅拌器层数 3 查阅文献得 9
搅拌器直径 1m 计算
2.8冷却装置的设计
（1）冷却方式：
发酵罐容量大，罐体的比表面积小。夹套不能满足冷却要求，使用列管或蛇管冷却，使用水作冷却介质。
（2）装料量
发酵罐装料系数：60%
发酵罐装料液体积：v1=全体积×装料系数=57.6×60%=34.563m 不计算下封头时的装液体积：
下封头体积柱-=1V V =??? ??+-
D h D V b 61421π
=??? ?
?
?+??-3613025.03456.342π=30.53m 则：装液高度：2
1785.0D V h ?=
柱
=4.32m
（3）单位时间传热量
单位时间传热量＝发酵热×装料量,查得红霉素发酵热为26300kJ/m3*h
即：337
1/48.2521048.25256.343600
1063.2m kJ V Q Q =?=??=
?=发 查阅文献得各类发酵液的发酵热 （4）冷却水用
量（W ） 已知Q=252.48kJ/m3,201=t ℃,282=t ℃
得：()12t t Cp Q W -=
=
()
kg 54.72028186.448
.252=-/s 注：Q －单位时间传热量
Cp －冷却水的平均比热，取4.186kJ/(kg ·℃)
12t t -－冷却水进出口温度差
发酵液
发酵热kJ/m3*h 青霉素丝状菌 23000 青霉素球状菌
13800 链霉素
18800 四环素 25100 红霉素 26300 谷氨酸 29300 赖氨酸 33400 柠檬酸 11700
酶制剂
14700-18800
已知F t =31℃,201=t ℃,282=t ℃
对数平均温差()()2121lg 303.2t t t t t t t t t F F F F
m -----=
?=()()
156.628
3120
31lg
303.228312031=-----℃
注：t1－冷却水进口温度
t2－冷却水出口温度 t 发－发酵温度 （5）冷却面积（A ）
已知：Q=252.48kJ/m3,156.6=?m t ℃,取K=3100.2?kJ/(m2·h ·℃)
m t K Q A ?=
=2
38.73156
.6100.2360048.252m =???
注：△m t ——对数平均温度差
K ——传热总系数，取1.6－2.1×103kJ/(m2·h ·℃) 根据生产情况取整则A=75m2
不同的冷却蛇管的K 值不同，发酵温度低的发酵液选择K 值大（传热效率高）的冷却蛇管 冷却面积(2m )
dL A π=
查表得蛇管规格5.357?φmm,所以d=57—3.5*2=50mm 冷却蛇管总长度(m)d A
L π=
=
m 5.47705
.075=?π 根据生产实际情况取整L=480M ，如果分为6组，则每组为80M 。 每圈蛇管长度：设Dp=2.8m,hp=0.15m
()22P P h D l +=
π=()m 8.815.08.222=+?π
注：D －蛇管圈直径
hp －蛇管圈之间的距离
每组蛇管总圈数：l
L N P 每组总长度
==477.5/8.8=54圈
每组蛇管总高度：()p P h N H 1-==（54-1）*0.15=7.95m
表2-3?503m 发酵罐冷却装置设计计算结果
参数 项目及代号
参数及结果 备注
1 发酵罐装料系数 60% 由工艺条件确定
2 装料量
34.563m
v1=全体积×装料系数
3
单位时间传热量
252.48kg/m3*Q=Q 发*V1
s
4 冷却水耗量（W ） 7.45kg/s
5 冷却面积（2
m ） 73.82
m 6 冷却蛇管规格（mm ）
查阅文献 7 冷却蛇管总长度(m) 477.5m 8
冷却蛇管高度（m)
7.95m
2.9搅拌器轴功率的计算（单只搅拌桨）
鲁士顿(RushtonJ.H.)公式：
注：P0－无通气搅拌输入的功率（W ）；
NP －功率准数，是搅拌雷诺数ReM 的函数； ω－涡轮转速（r/min ）；
ρL －液体密度（kg/m3）因发酵液
不同而不同，一般取800－1650kg/m3； Di －涡轮直径（m ）； 圆盘六平直叶涡轮Np ≈6
圆盘六弯叶涡轮Np ≈4.7 圆盘六箭叶涡轮Np ≈3.7
已知：Np ≈3.7，查得ω=135r/min,Di=125mm
取液体密度3
/1200m kg L =ρ
得：()w P 5
53
105.3125.012001357.3?=???= 由于一般发酵罐中D/d ≠3,3≠L
H
因此搅拌功率可用下式校正：fP P =*
f 为校正系数，它由下式来确定：
*
*31??
?
????? ??=
d H d D f L
注：发酵罐直径（D ）、搅拌器直径(d)、液柱高度(L H ) 已知：D=3m,d=1000mm=1m,m H L 32.4=
所以：2.1132.41331=??
? ????? ??=
*
*f 所以：
w fP P 551025.5105.32.1?=??==*
对于多层搅拌器的轴功率可按下估算：
()m P P m 6.04.0+==51025.5?*(0.4+0.6*3)=610155.1?w
注：m-------搅拌器层数，查阅得m=3。 注：P0－无通气搅拌输入的功率（W ） ω－涡轮转速（r/min ） Di －涡轮直径（m ）
Q －通气量（m3/min ），取1－6m3/min ，通气量的大小取决于菌种需氧量及发酵液粘度大小 已知：P0=5105.3?w,ω=135r/min,Di=125mm,取Q=5m3/min
求得：(
)
39
.008.03
2
53
5125.0135105.31025.2???
?
?
?????=-g P =26.8w
根据搅拌功率选用电动机时，应考虑传动装置的机械效率。 注：Pg －搅拌轴功率
T P －轴封摩擦损失功率，一般为1%Pg
η－传动机构效率
三角皮带的效率是0.92，滚动轴承的效率是0.99，滑动轴承的效率是0.98 已知：Pg=26.8w,查表得为三角皮带，则η=0.92，T P =1%Pg=0.268w
求得：w P 4.2992
.0268
.08.26=+= 机械搅拌发酵罐的结构
1－轴封；
2、20－人孔； 3－梯； 4－联轴； 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； 2
3
19－取样口；
21－进料口；
22－补料口；
23－排气口；
24－回流口；
25－视镜；
图2.1大型发酵罐结构图
查阅文献知：机械传动的效率
传动机械
?η，%
三角皮带90~95
伞齿轮90~95
正齿轮90~95
涡轮（三线或四线）70~90
涡轮（双线）60~80
搅拌轴直径的确定
（1）轴径应同时满足强度、刚度、临界转速等条件。
（2）在确定轴的结构尺寸时，还应考虑轴上键槽及开孔所引起的局部削弱，轴径应适当增大。（3）轴径应圆整到标准公称轴径系列，如φ30、φ40、φ50、φ65、φ80、φ95、φ110等。d=A×(p/n)(1/3)
系数A可以取97-149(根据所选轴的材料确定），P为功率（单位Kw），n为转速（单位转/分）
表2-4?发酵罐搅拌功率的设计计算结果
步骤项目及代号参数及结果备注
计算
1 不通气条件下的轴功率P,kW
5
.5?w
10
25
2 通气条件下的轴功率P,kW 26.8w 计算
3 轴转数n,r/min 200 有工艺条件决定
4 多层搅拌器的轴功率6
10
.1?w计算
155
5 电动机功率29.4w 计算
查表
6 电动机选择Y280M—8
75kw
730r/min
7 轴径125mm 查表
8 传动装置三角皮带查表
第三章设计小结
在此次课程设计中，我设计了机械通风发酵罐，该反应器利用红霉素链霉菌进行红霉素的发酵生产，发酵温度为31℃。反应器的材料为16MnR钢；几何尺寸:公称体积为503
m，全体积为57.63m，D=3m,H0=6m,B=0.3m,S=3m,C=1mha=0.75m；采用6-6-6箭叶式3层搅拌器，利用75kw的Y280M —8型号电动机通过125mm的轴驱动；采用的冷却方式为蛇管冷却，冷却蛇管总长为480m，分为6组。总体设计都是为了达到更好的工业效益。
通过这次设计，我学会怎么设计机械通风反应器，并学会一些基本的设计的步骤，以及认真的态度。这次我的设计是由最开始的计算到数据的整理在到画图，以及在后来的说明书的的拟订。在整个设计过程之中都是我自己一个人的劳动成果，虽然是困难重重，但我们每一个人都是认真的作好每一个环节，才会按时完成我的设计。完成整个设计后，我深刻体会到了工业生产的艰难，给予我学习的动力，为以后埋下扎实的基础。
在设计计算过程中，我了解了确定几何尺寸的基本步骤，并能初步确定机械搅拌通风发酵罐主要部件的尺寸，能设计冷却装置，能选择其冷却方式并计算出其冷却面积和冷却水用量，最后计算出发酵罐的搅拌轴功率，完成整个发酵罐的设计。通过咨询老师、翻阅书本、文献以及各种资料，我能初步了解发酵罐设计的整个流程，并且对各个流程都熟悉了解，每步都要求做到更好。
参考文献
[1]杨汝德编，《现代工业级生物学》，华南理工大学出版社
[2]陈坚、李寅编着，《发酵过程优化原理与实践》，化学工业出版社，2002
[3]潘红良、郝俊文主编，《过程设备机械设计》华东理工大学出版社
[4]厉玉鸣主编，《化工仪表及自动化》，化学工业出版社
[5]梁世中主编，《生物工程设备》，中国轻工业出版社，2008
[6]叶勤编着，《发酵过程原理》，化学工业出版社
[7]《原理与实践》，化学工业出版社
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。
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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。
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：
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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
发酵工程设备设计
精心整理发酵罐设计说明书 题目：设计生产红霉素机械搅拌通风发酵罐 2009年5月 任务书 一、题目 题目：机械搅拌通风发酵罐的设计 二、设计依据、条件 1、应用基因工程菌株发酵生产红霉素，此产物是次级代谢产物。 2、发酵罐体积：503M 3、高径比为2，南方某地，蛇管冷却。 4、初始水温20℃，出水温度28℃。 5、非牛顿型流体，三级发酵。 三、设计项目、要求 （1）确定工艺参数几何尺寸，以及主要设备工作部件尺寸的设计，如：罐体封头的壁厚、冷却面积及用水量、搅拌轴功率等。 （2）对整个设计方案进行分析、拟定 （3）一定情况下结合具体的图形来解释说明 （4）考虑压力，温度，腐蚀因素，选择罐体材料，确定罐体外形、罐体和封头的壁厚
（5）对整个发酵罐的设计进行总结，得出规范的说明书 目录 1设计条件（设计方案的分析） (5) 2机械通风发酵罐设计 (6) 2.1夹套反应釜的总体结构 (6) 2.2几何尺寸的确定 (6) 2.3主要部件尺寸的设计计算 (8) (8) (8) (9) 2.4挡板 (9) 2.5搅拌器 (10) 2.6人孔和视镜 (10) 2.7接口管 (11) 2.8冷却装置设计 (12) (12) (12) (13) 2.9搅拌轴功率的计算 (14) (14) (15) 3设计小结 (18) 4参考文献 (18)
摘要此为我设计的发酵罐说明书，我设计的是一台503M的机械搅拌通风发酵罐，发酵生产红霉素，发酵罐主要由罐体和冷却蛇管，以及搅拌装置，传动装置,轴封装置，人孔和其它的一些附件组成。这次设计就是要对机械搅拌通风发酵罐的几何尺寸进行计算，再确定主要设备工作部件尺寸的设计，如：罐体封头的壁厚、冷却面积及用水量、搅拌轴功率。本说明书结合了个人所学知识绘制出装配图，让机械搅拌通风发酵罐具体形象的展现在眼前，一目了然。通过精细的计算和设计绘制，使此次设计的发酵罐能达到生产最优标准，应用并服务于生产实践。 关键词机械搅拌通风发酵罐红霉素设计绘制生产 第一章设计方案的分析、拟定 我设计的是一台50M3机械搅拌通风发酵罐,发酵生产红霉素。经查阅资料得知生产红霉素的菌种有红色链霉菌、红霉素链霉菌、红色糖多孢菌，综合最适发酵温度、PH、等因素选择红霉素链霉菌，该菌种最适发酵温度为31℃，pH为6.6~7.2，培养基为发酵培养基，主要成分为淀粉10%、黄豆饼粉5%、硫酸铵0.5%、磷酸二氢钾0.2%、碳酸钙2%。 发酵罐主要由罐体和冷却蛇管，以及搅拌装置，传动装置,轴封装置，人孔和其它的一些附件组成。这次设计就是要对机械搅拌通风发酵罐的几何尺寸进行计算；考虑压力，温度，腐蚀因素，选择罐体材料，确定罐体外形、罐体和封头的壁厚；根据发酵微生物产生的发酵热、发酵罐的装液量、冷却方式等进行冷却装置的设计、计算；根据上面的一系列计算选择适合的搅拌装置，传动装置，和人孔等一些附件的确定,完成整个装备图，完成这次设计。 这次设计包括一套图样，主要是装配图，还有一份说明书。而绘制装配图是生物工程设备的机械设计核心内容，绘制装配图要有合理的选择基本视图，和各种表达方式，有合理的选择比例，大小，和合理的安排幅面。说明书就是要写清楚设计的思路和步骤。 压力P——除注明外，压力均指表压力，单位用MPa表示。 工作压力——指在正常情况下，容器顶部可能达到的最高压力。 设计压力——指设定的容器顶部的最高压力。它与设计温度一起作为设计载荷条件，其值不小于工作压力。 一般在装有安全阀时Pd=(1.05~1.1)Pw 当无安全阀时，Pd=(1.0~1.05) *1、设计压力 容器的设计压力是指相应的设计压温度下，用以确定壳体厚度的压力，其值不得小于最高工作压力。容器的最高工作压力是指在正常操作情况下，容器顶部可能出现的最高表压力。 *2、设计温度
发酵工程设备题库
发酵工程设备题库 第一章通风发酵设备 一、选择题 1、好气性发酵需要无菌空气,概括起来无菌空气在发酵生产中得作用就是ABD 。 A、给培养微生物提供氧气 B、能起一定得搅拌作用,促进菌体在培养基中不断混合,加快生长繁殖速度 C、打碎泡沫,防止逃液 D、保持发酵过程得正压操作 2、气升式发酵罐得优点就是无需 B 。 A、空气过滤系统 B、搅拌器 C、空气喷嘴 D、罐外上升管 3、喷射自吸式发酵罐得优点就是ABC 。 A、空气吸入量与液体循环量之比较高 B、无需搅拌传动系统 C、气液固三相混合均匀 D、适用好氧量较大得微生物发酵 4、气升式发酵罐得特点有BD 。
A、高径比(H/D)比机械搅拌通风发酵罐得小 B、无需机械搅拌 C、无需空气压缩机 D、溶氧速率较高 5、自吸式发酵罐得搅拌轴就是从罐下方进罐得,因此 C 轴封。 A、应该用填料函 B、应该用单端面机械 C、应该用双端面机械 D、无需 6、一个优良得生物反应器应具有ABCD 。 A、良好得传质、传热与混合得性能 B、结构严密,内壁光滑,易清洗,检修维护方便 C、有可靠得检测及控制仪表 D、搅拌及勇气所消耗得动力少 7、发酵罐得罐顶可装设得管路有ABD 。 A、进料管 B、排气管 C、冷却水进出管 D、压力表接管 8、发酵罐得罐身可装设得管路有ABCD 。 A、取样管 B、冷却水进出管 C、空气进管 D、检测仪表接口管 9、涡轮式搅拌器得特点有ABC 。 A、结构简单 B、溶氧速率高 C、剪切力大 D、气泡
破碎程度低 10、某发酵罐直径为5m,下列组合可达到全挡板条件得有AD 。 A、挡板宽度为0、5m,挡板数为4 B、挡板宽度为0、4m,挡板数为6 C、挡板宽度为0、5m,挡板数为6 D、挡板宽度为0、4m,挡板数为5 11、双端面机械轴封得主要部件有ABCD 。 A、动环 B、静环 C、弹簧加荷装置 D、辅助密封元件 12、耙式消泡器通常安装在发酵罐得 C 。 A、内壁上 B、马达上 C、搅拌轴上 D、搅拌器上 13、下列ACD 可提高氧传递推动力,从而增加溶氧速率。 A、降低培养液黏度 B、机械搅拌 C、通入富氧空气 D、提高通气压强 14、在发酵过程中,发酵罐罐顶压强(表压)一般为 C MPa。 A、0、01 B、0、03 C、0、05 D、0、07 15、有导流筒结构得发酵罐就是 B 。 A、机械搅拌通风发酵罐 B、气升式发酵罐
发酵工程原理与技术应用
发酵复习资料 1, 发酵工程原理与技术应用： 2, 发酵工业的特点： 1．一步生产：微生物发酵是由一系列极其复杂的生化反应组成，反应所需的各 种酶均包含在微生物细胞内。 2.反应条件温和 3.原料纯度要求低：常以农副产品作原料，如薯干、麸皮等。原料来源丰富，价 格低廉。 4.设备的通用性高:对微生物发酵来说，无论好氧发酵还是厌氧发酵，它们的 发酵设备都大同小异，即好氧的一般都用搅拌式发酵罐加空气过滤系统。厌氧 发酵都用密封式发酵罐。 5.对环境的污染相对较小：发酵所用的原料是农副产品，废水中虽然生物需氧量 （BOD）、化学需氧量（COD）较高，但有毒物质少。 6.生产受自然条件限制小 3，工业发酵的类型： 按微生物对氧的需求可分为需氧发酵、厌氧发酵以及兼性厌氧发酵。 按培养基物理性状可分为液体发酵和固体发酵。 按工艺流程分为分批发酵、连续发酵（又分为单级恒化器连续发酵、多 级恒化器连续发酵及带有细胞再循环的单级恒化器连续发酵））和补料 发酵。 4，发酵生产的工艺流程： ○1用作种子扩大培养及发酵生产的各种培养基的配制； ○2培养基、发酵罐及其附属设备的灭菌 ○3扩大培养有活性的适量纯种，以一定比例将菌种接入发酵罐中； ○4控制量适的发酵条件使微生物生长并形成大量的代谢产物； ○5将产物提取并精制，以得到合格的产品； ○6回收或处理发酵过程中所产生的三废物质。 5，发酵工业菌种品种： 细菌 枯草芽孢杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、短杆菌等 放线菌 链霉菌属、小单胞菌属 酵母 啤酒酵母、假丝酵母、类酵母等 霉菌 根霉、毛霉、犁头霉、红曲霉、曲霉及青霉等 未培养微生物 6，发酵工业对菌种的要求： 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，有关合成产物的途径尽可能地简单，或者说菌种改造的可操作要强 3，遗传性能要相对稳定 4，不易感染它种微生物或噬菌体
湖北自考发酵工程与设备真题 2
发酵工程与设备试题答案及评分参考（B卷） （课程代号：06708） 一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1分，共20分） 1. 土壤经风干，过24目筛，分装入安瓿瓶中，灭菌后加入10滴置备好的细胞或者孢子悬液，然后再干燥器中吸干水分，再密封管口，在室温或低温下可保藏数年，这种保藏方法属于： A．穿刺保藏法 B．沙土保藏法 C．冷冻干燥保藏法 D．麸皮保藏法 2. 在实际生产中设计空气过虑系统时，一般要求的染菌机率为 A.10-1 B.10-2 C.10-3 D.10-4 3. 关于培养基灭菌，下列哪种说法是正确的 A.培养基中盐类的浓度越高，微生物的热死亡速率就越慢 B.固体培养基的灭菌时间要比液体培养基长 C. 微生物细胞水分含量越高就越耐热 D. 年老细胞要比年幼细胞更容易被杀死 4.能够准确全面描述发酵概念的是 A.发酵是指酿酒过程中产生二氧化碳而引起的冒泡现象 B.发酵是指酵母菌在无氧条件下的呼吸过程 C.发酵是指微生物为获得能量而进行的有氧呼吸过程 D.发酵是指微生物为获得能量而进行的氧化还原反应 5. 一般当气流速度小于临界速度时，过滤除菌起主要作用的机理是 A.惯性撞击截留作用 B.拦截截留和布朗扩散作用 C.静电吸附作用 D.重力沉降作用 6．下列哪类物质是不能用作发酵工业的消泡剂的 A.天然油脂类 B.高级醇类 C.聚醚类 D.无机盐类 7. 发酵罐的公称容积是指 A.罐的筒身（圆柱）体积 B.罐的筒身（圆柱）体积和底封头体积之和 C.罐的筒身（圆柱）体积、顶封头体积和底封头体积之和 D.发酵时实际可装入培养基的体积 8. 酒精蒸馏系统中，粗馏塔的作用是 A.将酒精成分从发酵醪中提取出来 B.将水分蒸出使酒精浓缩 C.将发酵液中酵母菌体分离出来 D.将发酵液中未利用完的培养基分离出来 9. 下列过滤介质中效率最好的是 A.硅硼玻璃纤维 B.棉花 C.石棉滤板 D. 活性碳 10. 利用热空气将微生物体内的蛋白质氧化进行灭菌的方法称为 A 火焰灭菌法 B 湿热灭菌法 C 干热灭菌法 D 射线灭菌法 11. 属于微生物次级代谢产物的是 A.赖氨酸 B.柠檬酸 C.维生素 D.青霉素 12. 酒精发酵采用的酵母是 A.假丝酵母 B.啤酒酵母 C.毕赤酵母 D.红酵母
发酵工程与设备习题问题详解
第一章 1．简述发酵工程的概念及其主要容。 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。 2.什么叫次级代产物？次级代产物是微生物在哪些生长时期形成的？其与初级代产物有什么关系？ 以初级代产物为原料通过次级代合成的，对自身无明确生理作用的代产物叫次级代产物。关系：先产生初级代产物，后产生次级代产物；初级代是次级代的基础；次级代是初级代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
发酵工程与设备复习题
发酵工程与设备 1.怎么利用目标特性来分离发酵工程菌种？（14-15） 通过两种方法：（一）液体富集培养，（二）固体富集培养 （一）液体富集培养通常在摇瓶中进行。从环境中所取的样品中含有多种微生物，由于目标菌种的生长会改变培养基的条件，从而改变选择压力，使那些不需要的微生物不能生长。再将经过富集的培养物转接种到相同的新鲜培养基上，选择压力又重新确立。经过几次这样的转接培养后，将少量的富集培养液涂布到平板上。 （二）固体富集培养：固体培养基常用于一些酶产生菌的分离，这些技术通常包括选择性培养基，这种培养基含有这种酶的底物，酶作用底物后刺激产生菌的生长。或利用鉴别培养基原理或其他途径，把原先肉眼无法观察的生理性状或产量性状转化为可见的形态性状。 2.发酵工程菌株的选育及改造有哪几种方法？（18-20） 一、诱变育种诱变育种是利用物理或化学等诱变剂处理均匀分散的微生 物细胞群，使其突变率大幅度提高，然后采用简便、快速和高效的筛选方法，从中挑选出少量符合育种目的的突变株，以供生产实践和科研用。 二、杂交育种杂交育种是指两个基因型不同的菌株通过接合，使遗传物质重新组合，从中分离和筛选具有新性状的菌株。一般是指人为利用真核微生物的有性或准性生殖，或原核微生物的接合、F因子转导、转化等过程，促使两个具有不同遗传性状的菌株发生基因重组，获得优良的生产菌株。 三、原生质体融合是指先用酶分别酶解两个出发菌株的细胞壁，在高渗环境中释放出原生质，将它们混合，在助融剂或电场的作用下，使它们互相融合，促使两套基因组之间的接触、交换、遗传重组，在适宜的条件下使细胞壁再生，在再生的细胞中获得重组体。 四、基因工程育种是运用体外DNA各种操作或修改手法获得目的基因，再借助于病毒、细菌质粒或其他载体，将目的基因转移至新的宿主细胞并使其在新的宿主细胞系统内进行复制和表达，或者通过细胞间的相互作用，使一个细胞的优秀性状经其遗传物质的交换而转移给另一个细胞的方法。 3.什么是营养缺陷性？什么是代谢的反馈调节机制？（21） 营养缺陷性：指微生物等不能在无机盐类和碳源组成的合成培养基中增殖，必须补充一种或二种以上的营养物质才能生长。 代谢的反馈调节机制： 反馈抑制：是生物化学途径的末端产物抑制反应途径中某个催化酶的活性（通常是第一个反应）的现象。 反馈阻遏：是生物化学途径的末端产物阻止反应途径中某个催化酶的合成。 4.怎样选育代谢调节突变株 1、细胞膜渗透性的改造通过生物素水平的调节，改变其细胞膜渗透性。 2、不能产生反馈抑制或阻遏的突变株的筛选利用营养缺陷型突变株可以 获得高浓度的产物，这类菌株可以通过降低或消除末端产物浓度，在代谢控制中解除反馈抑制或阻遏，而使代谢途径中间产物或分支合成途径中末端产物积累。 3、不能识别抑制和阻遏现象的突变株的筛选可以通过将菌株变异来实