生物工程设备复习资料
生物工程设备重点整理（终）
生物工程设备重点考试记得带铅笔、橡皮、尺子、计算器题型：1、名词解释：4x4’ / 5x4’（轴功率、全挡板条件）2、填空题：20x1’（设备名称、部件、小计算题）3、选择题：10x1’（均为单选）4、简答题：每个5分，5-6个（可能会有简单的计算、设计、画图）5、大计算题：3-4问，10分以上，重点在第六章和第八章第一章培养基准备与培养基灭菌的设备重点：连续灭菌工艺的优缺点、连续灭菌设备、塔式加热器、维持罐和喷淋冷却器的结构特点和功能作用 常用的灭菌方法（P4）：化学灭菌、射线灭菌、干热灭菌、湿热灭菌、过滤灭菌【填空】连续灭菌工艺的优缺点（P10）：优点：①采用高温、快速灭菌，物料受热时间短、营养成分破坏少，培养基连消后质量好，发酵单位高；②灭菌时间短，发酵罐的利用率高；③蒸汽负荷均衡，锅炉利用高；④适宜采用自动控制；⑤减低劳动强度；缺点：由于培养基采用了连续灭菌工艺，培养基的加热，保温灭菌，冷却都是在发酵罐外完成，因此，需要一套连续灭菌设备和较稳定的饱和蒸汽。
连续灭菌的设备（P10）【7个，图1-3考过填空】配料罐、送料泵、预热罐、连消泵、加热器、维持罐、冷却器塔式加热器（P11）：又称连消塔、加热器，设备的中央是蒸汽导入管，在其管壁上开有与管壁成45°夹角的小孔，孔径一般为5～8mm。
料液从塔的下部由连消泵打入，打料速度控制在使物料在蒸汽导入管与设备外壳的空隙间的流速为0.1m/s左右。
塔式加热器的有效高度为2～3m，物料在塔中停留的加热时间为20～30s。
维持罐（P13）：【看下图1-6】作用：保温灭菌培养基在维持罐中的停留时间就是连续灭菌工艺要求的保温时间或灭菌时间。
【去年考过】第二章发酵用压缩空气预处理及除菌设备【重点章节】重点：生物发酵用净化空气的质量标准；压缩空气的预处理原理，工艺流程设计、设备设计及控制要求；无菌空气制备工艺流程设计及其控制要求发酵用无菌空气的质量标准/指标（P19）：①压缩空气的压强控制在0.2～0.35MPa（表压）；②根据发酵工厂或发酵车间的总体发酵罐容积，确定应提供的压缩空气的流量；③一般控制进发酵罐压缩空气的温度比发酵温度高出10℃左右；④将进入总过滤器的压缩空气的相对湿度控制在60%～70%；⑤通过除菌处理后压缩空气中含菌量降低到零或达到洁净度100级。
生物工程设备复习资料
生 物 工 程 设 备（第一篇）第一章1，生长动力学公式： （X : 细胞在时间 t 时的浓度； : 细胞在开始时间时的浓度；t : 培养的时间；k : 细胞的特别生长速率。
）2，抑制动力学（米氏公式）： （V : 实际酶促反应速度；Vmax: 最大酶促反应速度；S : 底物浓度；Km : 米氏常数。
）3，致死动力学（阿氏公式）RT Ee A k -⋅=（K : 致死速率；A : 阿氏常数（Arrhenius ）E : 反应活化能；T : 体系的绝对温度；R : 理想气体常数。
）4，生物反应器设计要求：①反应器的物理传热传质特征②培养生物体的生理生化特征③生长要求④灭菌要求⑤其它要求5，生物反应器种类：①厌氧生物反应器：酒精发酵罐，沼气池②通气生物反应器：机械通风搅拌罐，气升罐，鼓泡罐，自吸罐③光照生物反应器④膜生物反应器6，剪切力对发酵的影响：①剪切力对质量和热量传递有较大影响,湍流传导与层流传导②对动物细胞和植物细胞培养影响很大③对放线菌和丝状真菌的影响7，机械搅拌通气发酵罐：机械搅拌通气式发酵罐又称通用式发酵罐，是工业上最常用的一种微生物反应器，这类发酵罐既具有机械搅拌又有压缩空气分布装置，搅拌器的主要作用是打碎空气气泡，增加气液接触界面，以提高气液间的传质速率，同时也是为了使发酵液充分混合，液体中的固形物料保持悬浮状态。
优点：充分的搅拌，高密度培养时其供氧能力和混合效果好缺点：剪切力大，对植物细胞或剪切力敏感菌株易造成较大损伤8，气升式生物反应器：气升式生物反应器是通过通气气流的上升带动流体混合的一类发酵罐。
优点：无需机械搅拌，因而动力消耗相对较小，且能够避免搅拌轴封所导致的微生物污染缺点：剪切力小导致的混合强度不足，不适应于高粘度的培养体系（第一篇）第二章1，机械搅拌通气发酵罐结构：罐体，搅拌器和挡板，换热装置，轴封装置，空气分布器，消泡装置，空气过滤系统（记结构图）2，气-液相间溶氧传质理论：气泡中的氧→气液界面→氧从气相侧转移到液相侧 →氧从液相侧转移到液相主体→氧从 液相主体转移至细胞表面→氧扩散至细胞内3，常用的涡轮搅拌器有平叶式、弯叶式和箭叶式三种4，空气净化除菌方法及原理：热杀菌, 辐射杀菌, 静电除菌, 过滤除菌5， 机械搅拌反应器的优点:操作弹性大，pH 值和温度易于控制；有较规范的工业放大方法；适合连续培养缺点:驱动功率大；内部结构复杂，难于彻底洗净,易造成污染；在丝状菌的培养中由于搅拌 器的剪切作用，细胞易损伤6，增加（培养基）中溶解氧供应的办法①加大通气②加大搅拌转速③改变叶轮形状和罐体 设计④加压发酵⑤富氧通风7，污染发生的原因：①空气过滤系统②密封系统③卫生死角......（液流的方向）8，一个150 m3的生物反应器在35 oC 条件下用糖蜜生产霉菌菌体。
安徽农业大学生物工程设备
培养基及其制备原料的预处理：除尘、除杂、筛选、分级；预处理的必要性、预处理的方法及意义原料的输送以及气流输送的基本流程：沉降速度、悬浮速度、气流的输送速度培养基及设备的灭菌培养基灭菌的目的、要求和方法；目的：使生化反应过程在没有杂菌污染的情况下进行方法：化学试剂灭菌法.电磁波、射线灭菌法.热灭菌法(干热、湿热和火焰灭菌法).过滤除菌法(阻留微生物，达到除菌的目的)湿热灭菌的理论基础：芽孢或孢子的热阻要比生长期营养细胞的热阻大得多，这是由于芽孢或孢子内吡啶二羧酸含量对热阻的增加有关。
另外，芽孢中蛋白质含水量较营养细胞低（特别是游离水分少），也是芽孢耐热强的一个原因。
对数死亡定律、利用阿累尼乌斯方程推导解释高温短时间的理论依据；微生物受热死亡的主要原因是高热能使蛋白质变性，这种反应可认为是单分子反应，死亡速率可视为一级反应，即反应（微生物死亡）速率与残存的微生物数量成正比：培养基间歇灭菌过程中应注意的问题；利用反复多次的流通蒸汽加热，杀灭所有微生物，包括芽孢。
方法同流通蒸汽灭菌法，但要重复3次以上，每次间歇是将要灭菌的物体放到37℃孵箱过夜，目的是使芽孢发育成繁殖体。
若被灭菌物不耐100℃高温，可将温度降至75℃～80℃，加热延长为30～60分钟，并增加次数。
适用于不耐高热的含糖或牛奶的培养基。
连续灭菌的基本流程；加热，保温，冷却连续灭菌与间歇灭菌的比较；影响灭菌的因素。
①培养基成分：培养基中脂肪、糖分和蛋白质的含量越多，微生物的热死速率越慢；②培养基的物理状态：固体培养基和液体培养基的导热方式不同；③培养基的pH：大多数微生物在酸性或碱性溶液中，比在中性溶液中容易受热死亡；④泡沫：泡沫具有隔热作用，传热很差；⑤搅拌：保持发酵罐中培养基均匀，不至于局部过热与局部温度过低。
空气除菌的工艺和设备空气中微生物的分布:空气中微生物的含量和种类，随地区、季节和空气中灰尘粒子多少，以及人们的活动情况而异。
一般：干燥寒冷的北方空气中的含菌量较少，而潮湿温暖的南方则含菌量较多；人口稠密的城市比人口少的农村含菌量多；地面又比高空的空气含菌量多。
生物工程设备期末复习
13级生物工程设备期末总复习提纲2013级生物工程游琳娜第二章1.空气除菌有几种方法？1)热杀菌:可用蒸汽或电来加热空气，以达到杀菌的目的；利用空气被压缩时所产生的热量对空气进行加热保温杀菌，在生产上具有重要意义。
2)辐射杀菌：α射线、X射线、β射线、γ射线、紫外线、超声波等从理论上讲都能起到杀菌作用。
但紫外线杀菌效率低，时间长。
一般要结合甲醛蒸汽或苯酚喷雾来保证无菌室的高度无菌。
3)静电杀菌：利用静电引力吸附带电粒子以达到除菌除尘目的。
4)介质过滤除菌法：采用定期灭菌的干燥介质来阻截流过空气所含的微生物，从而获得无菌空气。
2.请具体说明介质过滤除菌的机理（空气介质相对过滤除菌基本原理）。
微粒随空气流动通过过滤层时，滤层纤维所形成的网格阻碍气流的前进，使气流无数次改变运动速度和运动方向而绕过纤维前进，这些改变引起微粒对过滤层纤维产生惯性冲击、重力沉降、拦截、布朗扩散、静电吸附等作用把微粒滞留在纤维表面。
1)惯性冲击滞留作用机理：（气流速度较大时）由于微粒直冲到纤维表面，因摩擦粘附，微粒就滞留在纤维表面上，这称为惯性冲击滞留作用。
2)拦截滞留作用机理：（气流速度较小时）在滞流区的微粒慢慢靠近和接触纤维而被粘附滞留。
这就是拦截捕集作用。
3)布朗扩散作用机理在很慢的气流速度和较小的纤维间隙中，布朗扩散作用大大增加了微粒与纤维的接触机会，从而被捕集。
（直径很小的微粒在很慢的气流中能产生一种不规则的运动，称为布朗运动）4)重力沉降作用机理当微粒所受的重力大于气流对它的拖带力时，微粒就发生沉降现象（大颗粒比小颗粒作用显著）。
微粒的沉降作用提高了拦截捕集作用。
5)静电吸附作用机理干空气对某些非导体的物质——如纤维和树脂处理过的纤维，作相对运动摩擦时，会产生静电现象。
悬浮在空气中的微生物大多带有不同的电荷。
这些带电荷的微粒会被带相反电荷的介质所吸附。
第三章1.自吸式发酵罐自吸式发酵罐概念：自吸式发酵罐是一种不需另行通入压缩空气，而依靠特殊的吸气装置自行吸入无菌空气并同时完成液体和气体的混合对流实现溶氧传质的发酵罐。
生物工程设备知识点考点整理
生物工程设备知识考点整理●一、物料粉碎和液体培养基制备●1. 简述锤式粉碎机工作原理及优点。
●工作原理：●1、作用力主要为冲击力●2 、物料从料斗进入机内，受到高速旋转锤刀的强大冲击力而被击碎●3、小于弧形筛面筛孔直径的微粒，逐步被筛面筛分，落入出料口●4、大于筛孔直径的颗粒，在受到锤刀冲击后，由于惯性力的作用而高速四散、散落，有的撞击到棘板上被撞成碎块，小的逐渐被筛分，稍大颗粒再次弹起，又被高速旋转的下排锤刀所冲击，逐步使大颗粒变小●5、没有撞击到棘板上的颗粒，也会遇到后排锤刀的冲击●6、如此反复，直至将大块物料撞碎成细小颗粒后从筛孔落下进入出料口●优点：●构造简单、紧凑，物料适应性强，粉碎度大（粗、细粉碎皆可），生产能力高，运转可靠●2. 简述辊式粉碎机的工作原理、工作过程及适应何种性质物料的粉碎？●原理：●1、挤压、剪切（当两辊速不同时）●2、由2个直径相同的钢辊相向转动，把放在钢辊间的物料夹住啮入两辊之间，物料受到挤压力而被压碎●工作过程：●1、两辊的圆周速度一般在2.5~6m/s之间●2、许多粉碎机，将两个辊子的转速安排成有一定的转速差，一般可达2.5：1，或者是两只辊子的表面线速度具有5％~30％的速差，提高对物料的剪切力，增加破碎度●3、两个辊子中，一个是固定的，一个是可以前后移动的，用以调节两辊筒的间距，控制粉碎粒度●适用范围：●脆性、硬度较小物料的粉碎，如：麦芽、大米等●3.简述酒精厂淀粉质原料蒸煮糖化过程及目的。
●目的：●1、原料吸水后，借助于蒸煮时的高温高压作用，将原料的淀粉细胞膜和植物组织破裂，使其内容物流出，呈溶解状态变成可溶性淀粉●2、借助蒸汽的高温高压作用，把存在于原料中的大量微生物杀死，以保证发酵过程中原料无杂菌污染●3、部分糖化（组织破裂、糊化、灭菌、部分糖化）●流程：罐式、柱式、管道式●蒸煮（加热）、后熟（保温、最后一罐气液分离出二次蒸汽并使之降温）、冷却、糊化、冷却●4.以淀粉质原料为培养基时，多采用罐式连续蒸煮糖化流程来处理这些原料，该糖化流程中的蒸煮设备有那些，简述它们各自的作用及特征？●蒸煮罐●作用：●1、原料吸水后，借助于蒸煮时的高温高压作用，将淀粉细胞膜和植物组织破裂，使其内容物流出，呈溶解状态变成可溶性淀粉●2、借助蒸汽的高温高压作用，把存在于原料中的大量微生物杀死，以保证发酵过程中原料无杂菌污染●特征●1、长圆筒与球形或蝶形封头焊接而成●2、罐顶装有安全阀和压力表，顶部中心的加热醪出口管应伸入罐内300~400 mm，使罐顶部留有一定的自由空间●3、罐下侧有人孔，用于焊接罐体内部焊缝（该罐应采用双面焊接）和检修内部零件●4、在靠近加热位置的上方有温度计插口，以测试醪液加热温度●5、为避免过多的热量散失，蒸煮罐须包有保温层●6、直径不宜太大，直径过大，醪液从罐底中心进入后会发生返混，不能保证进罐醪液的先进先出，致使受热时间不均而造成部分醪液蒸煮不透就过早排出，而另有局部醪液过热而焦化●加热器：●作用：●器汽液接触均匀，加热比较全面，在很短的时间内可使粉浆达到规定的蒸煮温度●特征：●1、由三层直径不同的套管组成●2、内层和中层管壁上都钻有许多小孔，各层套管用法兰连接●3、粉浆流经中层管，高压加热蒸汽从内、外两层进入，穿过小孔向粉浆液流中喷射●后熟罐：●作用：●增加蒸煮时间，使过程连续。
生物工程设备复习资料第二篇
第二篇第一章生物反应物料处理设备1、固体物料的筛选除杂设备具体包括哪些。
谷物原料粗选设备：大麦粗选机、磁力除铁器大麦精选机：利用杂粒与大麦不同的特点进行分离谷物原料的精选设备：碟片式精选机：特点：工作面积大，转速高，产量大，碟片损坏可以更换。
滚筒精选机：优点：分离出来的杂粒中含大麦较少，缺点：袋孔利用系数低，产量低，且工作面磨损后不能恢复。
大麦的分级设备：平板分级筛：特点：分离效率高；占地面积小；能耗低；造价、维修困难圆筒分级筛：优点：设备简单、电动机传动比平板分级筛方便。
缺点：筛面利用率少，仅为整个筛面的1/5。
2、原料粉碎的方式，具体设备①干式粉碎：干物料送入粉碎机中。
粉碎机包在机壳之内，有一定的粉尘涌出来，如果不采取必要的除尘措施，车间内会布满灰尘。
设备：锤式粉碎机、对堒粉碎机、多堒粉碎机②湿式粉碎：将水和原料一起加入粉碎机中，从粉碎机出来时即成粉浆。
这种方法无原粉粉末飞扬，车间卫生好，缺点是粉浆必须随产随用，不宜储藏，且耗电量较多3、物料粉碎的力学分析挤压破碎、冲击破碎、研磨粉碎、剪切破碎、劈裂粉碎。
4、锤式粉碎机的工作原理。
工作原理：物料从上方料斗加入，在悬空状态下就被锤刀冲击力所破碎；小于弧形筛面筛孔直径的微粒，逐步被筛面筛分，落入出料口；大于筛孔直径的颗粒，在受到锤刀冲击后，由于惯性力的作用而高速四散、散落，有的撞击成碎块，小的逐渐被筛分，稍大颗粒再次弹起，又被高速旋转的下排锤刀所冲击，逐步使大颗粒变小。
没有撞击到的颗粒，也会遇到后排锤刀的冲击。
如此反复，直至将大块物料撞碎成细小颗粒后从筛孔落下进入出料口。
此外物料在机内还受到挤压和研磨的作用。
5、两辊式粉碎机的工作原理。
工作原理：由两个直径相同的钢辊相向转动，把放在钢辊间的物料夹住辊啮入两辊之间，物料受到挤压力而被破碎。
第二章液体培养基的制备及杀菌设备1、罐式连续蒸煮流程及蒸煮罐和后熟罐结构特点及作用。
粉浆罐→粉浆泵→蒸煮罐→后熟器→最后一个后熟器（气液分离器）→真空冷却器→连续糖化罐→液体曲贮罐→糖化醪泵→喷淋冷却器→混合冷凝器→蒸汽喷射器→热水箱蒸煮器：下进上出特点：蒸煮温度可高可低；节省能耗；设备简单，操作容易，制造方便后熟器：上进下出特点：后熟器不再加入蒸汽，保持温度，起到维持一定时间的后熟作用；最后一个后熟器：是主要起到气液分离的作用，使经加热、后熟的蒸煮醪分离出一部分二次蒸汽并使之降温。
生物工程设备复习题(完美打印版)
1、离子交换树脂的主要理化性能有：颗粒度、交换容量、机械强度、膨胀度、含水量、密度、孔结构等。
2、我们可以通过设计生物反应器来实现生物反应的三个目标：生产细胞、收集细胞的代谢产物、直接利用酶催化得到所需产物。
3、大型发酵罐设计主要考虑因素：罐的耐压要求、罐的内部清洗、罐内的对流与热交换。
4、常见的通风发酵罐类型：机械搅拌发酵罐、气升式发酵罐、自吸式发酵罐、伍式发酵罐、文氏管发酵罐。
5、按操作压强可将蒸发分为:加压、常压或减压（真空蒸发）。
6、真空干燥设备一般由哪三个部分组成：密闭干燥室、冷凝器和真空泵。
7、影响恒速干燥的主要因素：空气流速、空气湿度、空气温度等外部条件。
8、液-液萃取设备包括哪三个部分：混合设备、分离设备和溶剂回收设备。
9、固体物料粉碎按受力情况分类：挤压；冲击；磨碎；劈碎。
10、糖蜜利用之前如何处理：稀释、酸化、灭菌和增加营养盐。
11、啤酒发酵设备发展方向：向大型、室外、联合的方向发展。
12、影响传质推动力的主要因素：温度、溶液的性质、氧分压、发酵罐内液柱的高度二、名词解释题（共16分，每小题2分）1、富氧通风：向发酵罐中通入富氧空气或直接通入氧气，提高相应的饱和溶氧浓度。
2、离子交换法：是通过试样离子在离子交换剂（固相）和淋洗液（液相）之间的分配（离子交换）而达到分离的方法。
分配过程是一离子交换反应过程。
3、悬浮培养：是指细胞在培养器中自由悬浮生长的过程，主要用于非贴壁依赖性细胞培养，如杂交瘤细胞等。
4、液化：淀粉糊化后，如果提高温度至 130℃，由于支链淀粉的全部（几乎）溶解，网状结构彻底破坏，淀粉溶液的粘度迅速下降，变为流动性较好的醪液，此现象称为淀粉的溶解或液化。
6、过滤：以某种多孔物质为介质，在外力的作用下，使悬浮液中的液体通过介质的孔道，而固体颗粒被截留在介质上，从而实现固液分离的单元操作。
7、灭菌：采用强烈的理化因素使任何物体内外部的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的措施。
生物工程设备复习总结
一、名词解释1、离心分离因数：是指离心力与重力的比值，或离心加速度与重力加速度的比值。
即f=FP/mg=rn2/900或f=vT2/gr2、CIP清洗：就地清洗简称CIP，又称清洗定位或定位清洗。
就地清洗是指不用拆开或移动装置，即采用高温、高浓度的洗净液，对设备装置加以强力作用，把与食品的接触面洗净的方法。
3、对数穿透定律：表示进入滤层的空气微粒浓度与穿透滤层的微粒浓度之比的对数是滤层厚度的函数。
lg(N2/N1)=-K'L4、对数残留公式：2.303lgNo/Ns=kt lnNo/Ns=kt5、全挡板条件：是指在一定的转速下，再增加罐内附件，轴功率仍保持不变。
要达到全挡板条件必须满足下式要求：（b/D）n=（0.1-0.12）D/Dn=0.56、通气强度：每立方米发酵液每分钟通入的空气量7、溶氧传递速率：是指单位体积发酵液单位时间溶氧量。
OTR=Kla(c*-c) mol/(m3.h)8、浓差极化：当溶液从膜一侧流过时，溶剂及小分子溶质透过膜，大分子的溶质在靠近膜面处被截留。
并不断返回于溶液中，当这一返回速度低于大分子溶质在膜表面聚集的速度时，则会在膜的一侧形成高浓度的溶质层，这就是浓差极化。
9、溶氧传递系数（Kla）:10、贴壁培养：是一种让细胞贴附在某种基质上进行增殖的培养方式，主要适用于贴壁细胞，也适用于兼性贴壁细胞。
11、公称体积：是指罐的筒身（圆柱）体积和底封头体积之和。
12、连续发酵：连续不断地流加培养液，同时又连续不断地排除发酵液，使发酵罐中的微生物一直维持在生长加速期，（或静止期），从而缩短发酵周期。
二、填空题1、目前植物细胞培养主要采用悬浮培养和固定化细胞系统2、悬浮培养生物反应器主要包括机械搅拌式反应器和非机械搅拌式反应器3、固定化细胞生物反应器主要包括填充床反应器、流化床反应器和膜反应器4、生物反应器放大的目标是在大规模培养中能获得小规模条件下的研究结果5、植物组织培养反应器主要包括发状根大规模培养和小规模的大规模快速繁殖6、动物细胞培养方法有贴壁培养、悬浮培养和固定化培养7、深层培养可分为分批式、流加式、半连续式、连续式和灌注式8、分批培养过程中，细胞的生长可分为延迟期、对数生长期、减速期、平稳期和衰退期9、动物细胞大规模培养反应器包括机械搅拌式生物反应器、气升式生物反应器、中空纤维生物反应器、一次性生物反应器、空间生物反应器、大载体系统以及波浪反应器10、目前膜分离设备主要有4种形式：板式、管式、中空纤维式和螺旋卷式11、谷物原料粗选设备有大麦粗选机和磁力除铁器12、谷物原料精选设备有碟片式精选机和滚筒精选机13、谷物原料的分级设备有平板分级筛和圆筒分级筛14、谷物原料的粉碎方法有干式粉碎和湿式粉碎，其中，干式粉碎设备有锤式粉碎机和辊式粉碎机以及圆盘钢磨15、生物反应器的放大方法有理论方法、尝试法、半理论方法、因次分析法及经验规则16、机械搅拌通气发酵罐的经验放大法包括以体积溶氧系数Kla相等为基准的放大法、以Po/Vl相等的准则进行反应器放大、以搅拌叶尖线速度相等的准则进行放大和以混合时间相等的准则进行放大17、空气除菌方法主要包括热杀菌、辐射杀菌、静电除菌和过滤除菌法18、常用的干燥方法有对流干燥（固定床干燥、流化床干燥、气流干燥和喷雾干燥）、冷冻升华干燥、真空干燥等19、发酵罐的类型有机械搅拌通气发酵罐、气升式发酵罐、自吸式发酵罐，其中，自吸式发酵罐又包括机械搅拌自吸式发酵罐、喷射自吸式发酵罐和溢流喷射自吸式发酵罐20、通气发酵罐分为：机械搅拌式、气升环流式、鼓泡式、自吸式、喷射式、溢流式三、问答题1、机械搅拌自吸式发酵罐工作原理：转子启动前将液体浸没，转子启动后，流体被甩向边缘，中心处形成负压。
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通风发酵设备高效生物反应器的特点：(1) 传质和传热性能好；(2) 结构密封、防杂菌污染；(3) 设备简单、维修方便，能耗低; (4) 培养基流动与 混合良好；(5) 检测控制系统完善；(6) 易放大；(7)生产安全发酵罐的基本条件：具有适宜的径高比；能够承担一定压力；保证必需的溶解氧；具有足够的冷却面积；尽量减少死角，灭菌彻底，避免染菌；轴封严密。
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。
为了拆装方便，大型搅拌器可做成两半型，用螺栓联成整体。
2 3⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧通风固相发酵设备自吸式发酵罐气升环流发酵罐机械搅拌发酵罐常用通风发酵罐1－轴封 ； 2、20－人孔； 3－梯； 4－联轴节（器）； 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；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。
要达到全挡板条件必须满足下式要求：轴封作用：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（又称机械轴封）。
自吸式发酵罐： 不需空气压缩机提供加压空气，而依靠特设的机械吸气装置或液体喷射吸气装置吸入无菌空气，实现混合搅拌与溶氧传质的发酵罐。
优点：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；溶氧速率高，溶氧效率高，能耗较低；生产效率高、经济效率高；设备便于自动化、连续化。
缺点：较易产生杂菌污染，需配备低阻力损失的高效空气过滤系统，罐压较低，装料系数约为40％。
气升式发酵罐工作原理：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。
气升式发酵罐特点：反应溶液分布均匀；较高的溶氧速率和溶氧效率；剪切力小；传热良好；结构简单，易于加工制造；操作和维修方便，不易染菌，能耗小；易于放大设计和模拟原料的处理与粉碎设备粉碎：用机械力的方法克服固体物料内部凝聚力达到使之破碎的单元操作。
粉碎目的：固体物料经粉碎后，颗粒变小，原料的表面积显著增大，可加速蒸煮时的溶解过程。
节省蒸汽，减少能量消耗，提高淀粉利用率，并能减少输送管道的阻塞现象，便于连续化生产。
粉碎的方法湿式粉碎是将水和原料一起加入粉碎机中，从粉碎机出来时即成粉浆。
这种方法无原粉粉末飞扬，车间卫生好，缺点是粉浆必须随产随用，不宜储藏，且耗电量较多。
干式粉碎是将干物料送入粉碎机中。
粉碎机包在机壳之内，有一定的粉尘涌出来，如果不采取必要的除尘措施，车间内会布满灰尘。
粉碎原理固体物料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。
所选用粉碎机应有基本要求粉碎后的物料颗粒大小要均匀；已被粉碎的物块，应立即从轧压部位排除；操作应能自动化；易磨损的部位应容易更换；应产生极少的粉尘，以减少环境污染；在操作发生障碍时，应有保险装置能使自动停车；单位产品消耗能量要小。
粉碎设备1.锤式粉碎机优点：构造简单、紧凑、物料适应性强，粉碎度大（粗粉碎细粉碎皆可），生产能力高，运转可靠。
缺点：机械磨损较大。
2.辊式粉碎机 (对辊粉碎机)3.齿爪式粉碎机4.球磨机5.超微粉碎机 气流粉碎的特点1）粉碎粒度达到5微米以下，2）粗细粉粒可自动分级，3）可粉碎低熔点和热敏性物料，4）采用自磨原理，不会混入杂质，5）可实现联合作业 筛选目的：清除杂质杂物：纤维性较长的物质，如麻绳草屑、庄稼秸秆；颗粒状物质，如沙子、泥土块、小石块等；铁磁性物质，如铁钉、螺丝等。
精选设备：碟片式精选机，滚筒精选机，螺旋球度精选机培养基的灭菌方法及设备()5.012.0~1.0==⎪⎭⎫ ⎝⎛n DDn D b灭菌：指用物理或化学方法杀灭或除去物料及设备中所有有生命物质的技术或工艺过程。
常用的灭菌方法：(1) 化学试剂灭菌：常用试剂有甲醛、氯、高锰酸钾、环氧乙烷等；（2）射线灭菌：x -射线、 β-射线、 紫外线；（3）干热灭菌；（4）湿热灭菌；（5）过滤除菌灭菌分类：分批灭菌（实消）；空罐灭菌（空消）；连续灭菌（空消）；过滤器及管道灭菌实罐灭菌：将培养基置于发酵罐中用蒸汽加热，达到预定灭菌温度后，维持一定时间，再冷却到发酵温度，然后接种发酵，又称分批灭菌。
实罐灭菌特点：1）无需专门灭菌设备，操作简单，灭菌效果可靠。
2）灭菌时间长，降低了发酵罐利用率。
3）培养基部分成分遭到一定程度破坏。
连续灭菌：又称连消，是指培养基连续加热、维持和冷却后进入发酵罐。
培养基连续灭菌法优点：（1） 提高产量，设备利用率高。
（2）与分批灭菌比较，培养液受热时间短，培养基中营养成分破坏较少。
（3）产品质量较容易控制；蒸汽负荷均衡，操作方便。
（4）降低了劳动强度，适用于自动控制。
培养基热灭菌的动力学对数残留公式与理论灭菌时间例：有一发酵罐，内装培养基40m3，在121℃的温度下进行实罐灭菌。
设每毫升培养基含有耐热菌的芽孢2×107个，在121 ℃时的灭菌速率常数为0.0287s -1。
试求灭菌失败的机率为0.001所需的时间。
上题如果是：在131℃的温度下进行实罐灭菌真空冷却：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。
例题：已知从汽液分离器排除物料量为12000kg/h,其比热容为3.6kJ/（kg.K ）,温度为100℃，要求冷却至65℃，计算真空冷却器的基本尺寸。
解：（1）真空冷却器内产生的二次蒸汽量：查水蒸气表和二次蒸汽在65℃时的汽化潜热 r ＝2343.4kJ/kg,故真空冷却器内产生的二次蒸汽量为 ：SN N k0ln1=τ(min)9.23ln 1)(0287.0(001.0)(10810210400114760====⨯=⨯⨯⨯=-SS N N k t s k N N 个）个127.3614845lg +-=TK (min)7.2ln 1)(25.0(001.0)(10810210400114760====⨯=⨯⨯⨯=-S S N N k t sk N N 个）个()()h kJ Q /1512000651006.312000=-⨯=()h kg m /2.6454.23431512000==与65℃相对应的真空度为76.3kPa （572mmHg ）,在此温度下蒸汽的密度为0.1611kg/m3,则二次蒸汽的体积流量为：（2）真空冷却器的直径和高度：取器内二次蒸汽的上升速度不超过1m/s ，则真空冷却器的直径D ：一般真空冷却器的径高比为为：1：1.5～2，现取D ：H=1：1.5，则真空冷却器的圆柱部分高H ：（3）醪液下降管（排醪管）的直径：设糊化醪液密度＝1090kg/m3，取醪液在排醪管内下降为1m/s ，则醪液下降管管径D ：过滤、离心与膜分离设备常见的单元操作:1）固液分离：过滤、离心、沉降等。
2）分离纯化：萃取、蒸发浓缩、沉淀、膜分离等 3）精制成形：结晶、干燥。
过滤原理与方法过滤是在推动力（重力、压强、离心力）作用下，利用液固微粒或颗粒尺度的差异使悬浮液通过某种多孔性过滤介质，固体颗粒被截留，滤液则穿过过滤介质流出从而实现液固两相分离的过程。
发酵液的预处理目的：增大悬浮液中固体粒子的尺寸，除去高价无机离子和杂蛋白质，降低液体黏度，实现有效分离。
方法：1.加热2.凝聚和絮凝3.加入盐类4.调节pH5.加入助滤剂 过滤介质特性：所能截留的固体粒子的大小和对滤液的透过性。
常用过滤介质：1.织物介质(滤布)：由棉、毛、麻等织成的天然纤维滤布和合成纤维滤布；2.粒状介质：硅藻土、珍珠岩粉、细砂、活性碳、白土；3.多孔固体介质：多孔陶瓷、多孔玻璃、多孔塑料等。
板框压滤机特点1）结构简单、操作容易、故障少、保养方便，机器使用2）寿命长，所需辅助设备少3）对物料的适应性强，既能分离难以过滤的低浓度悬浮液和胶体悬浮液，又能分离料液黏度高和接近饱和状态的悬浮液4）过滤面积选择范围广，可在3-1250m 2间选用 5）滤饼含湿量较低、固相回收率高、滤液澄清度好 6）滤布的检查、洗涤、更换较方便7）过滤操作压力大，可达1 MPa ，过滤操作稳定 8）造价低、投资小9）间歇操作，辅助时间长，劳动强度大 常用板框式压滤机类型通常有BMS 、BAS 、BMY 、BAY 类型。
其中B 表示板框压滤机、M 表示明流、A 表示暗流、S 表示手动压紧、()hm q v /40051611.02.6453==()h kg /8.113542.64512000＝器内排出的醪液量为＝经真空冷却后，从冷却-()m v q D s2.13600400544V=⨯⨯==ππ()m D H 8.12.15.15.1=⨯==()m D 0607.01109036008.113544=⨯⨯⨯⨯=πY 表示液压压紧，代号后面的数字表示过滤面积、滤框规格及框的厚度。
BMS 40/635-25 板框式压滤机选型① 考察需要处理的悬浮液的特性（处理量、黏度、含固量、滤速等）、处理要求、采用何种材质的板框压滤机、明流还是暗流、压紧方式等。
确定大致的型号，原则：无菌过滤采用不锈钢；滤液不能暴露和易挥发的的用暗流；含固量高的用厚框；考虑操作劳动强度不选手动压紧方式 ② 计算板框压滤机的台数式中 V P ——板框压滤机的滤箱体积，m 3 ；V F ——发酵液体积，m 3 ；i ——其湿滤渣体积与发酵液体积之比；K ——滤箱的填充系数 ③ 评估过滤时间 式中 n ——滤框数目；A ——滤框的过滤面积；k ——滤框滤速例：现有发酵液30m 3，经考察知其含固量为15%，滤速为0.018m 3/m 2h 。
假定板框充填系数为 0.75，现有BMY60/800-30U,请确定板框台数，并预测过滤时间。
解：从表查得，BMY60/800-30U 的过滤面积A=60m 2,滤框容量V P =902L=0.902m 3。
沉降是利用液固间密度差异，在重力场或离心力场中的速度差实现液固分离的过程。
密度差越大越有利于分离，重力场或离心力场越大越有利于分离。
评价离心力大小的是离心分离因素，其定义是对象所离心力与重力的比值或在离心力场中的离心加速度与重力加速度的比值，以F 表示F ﹤3000，常速离心机F 在3000-50000，中速离心机 离心分离设备分类F ≥50000，高速离心机F 在200000-6000000，超速离心机膜分离：利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动力，由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。