生物工程设备复习资料第一篇
(生物科技行业)生物工程设备各章节要点及三套题
生物工程设备各章节要点第一章绪论题库1、生物工程的定义生物工程是指利用生物体系，应用先进的生物学和工程学原理，通过加工（或不加工）底物原料为人类提供所需产品（或社会服务）的一种新型跨学科技术。
2、1857年微生物学的鼻祖、以“发酵学之父”美誉著称的法国人巴斯德首次证明了酒精发酵是由酵母菌引起的，发酵现象是由微生物所进行的化学反应，而且不同的发酵与不同微生物有关。
（列文虎克、弗洛里、钱恩）3、生物工程设备主要包括生物反应器和生物反应物料处理及产物分离纯化设备。
第二章原料处理及灭菌设备题库1、发酵工厂中的原料都含有很多种杂质，为了清楚各种杂质，利用物料与杂质在物理特性上的差异，可以采用一些机械方法和措施将杂质除去，目前常用方法有：筛选法、比重法、浮选法、磁选法。
2、振动筛的筛体包括筛框、筛面、吊杆、筛面清理装置、限振装置（不包括自衡振动器、）3、振动筛筛体内有有三个筛面，第一层是接料筛面，第二层是大杂筛面，第三层是小杂筛面。
（判断，填空）4、提高粉碎机效率的方法有：①采用密闭循环法②增加吸风装置，可以加速粉料离开筛孔③采用鳞状筛代替平筛5、生物产品发酵工厂中用到的输送设备按所输送的物料可分为固体物料的输送和液体物料的输送，输送固体物料可采用各种类型的输送机和气体输送装置，输送液体物料则采用各种类型的泵和空气压缩机。
6、根据卸料动力的不同，斗式提升机的卸料方法分为离心式、混合式和重力式7、培养基灭菌方式有两种：分批灭菌法和连续灭菌法（实消法和连消法）。
分批灭菌方法的优点是不需其他设备，操作简单，适于规模小的发酵罐使用或极易发泡或粘度很大的培养基的灭菌；缺点是加热和冷却所需时间较长，发酵罐利用率不高，培养基中营养成分会遭到一定程度的破坏。
培养基的连续灭菌，就是将配好的培养基在向发酵罐等培养装置输送的同时进行加热、保温和冷却而进行灭菌。
连续灭菌具有如下的优点：（1）提高产量。
与分批灭菌相比培养液受热时间短，可缩短发酵周期，同时培养基成分破坏较少。
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。
生物工程设备考试复习
第一章1、 维持系数：它是保持细胞一个有序状态，补偿系统中熵的产生、避免造成细胞死忙的平衡状态中花费的能量。
维持的定义2、Monod 方程μmax:特定基质下最大比生长速率Ks : 饱和常数，μ= μmax/2 时的基质浓度，是菌对基质亲和力的一种度量。
当基质浓度S ＞＞Ks 时， μ= μmax 。
K S 饱和常数；当基质浓度S>>K S , u=u max /2什么条件是对数生长期：当Ks 》S 时，u=u max3、多基质时的生长动力学曲线4、产物形成动力学的分类及其它们相应的特点：根据细胞生长与产物形成有否偶联进行分类：偶联型、非偶联型、混合型（1）偶联型发酵类型的特点：⏹ 微生物的生长和糖的利用与产物合成直接相关连。
⏹ 产物的形成与生长是平行的。
⏹ 产物合成速度与微生物生长速度呈线性关系，而且生长与营养物的消耗成准定量关系。
⏹ 方程：（2⏹ 生产与产物合成非偶联类型：多数次生代谢产物的发酵属这种类型，如各种抗生素和微生物毒素等物质的生产速率很难与生长相联系。
产物合成速度与碳源利用也不存在定量关系。
⏹ （3）生长混合型的特点： ⏹ 生长产物合成混合型：它是介于生长产物合成偶联型与生长产物合成非偶联之间的中间类型，产物的合成存在着与生长相联和不相联两个部分。
该类型的动力学产物合成比速率的最高时刻要迟于比生长速率最高时刻的到来。
第二章第一节：机械通风搅拌发酵罐的主要结构及其相应的功能：通用的机械搅拌通风发酵罐主要部件包括罐体、搅拌器、轴封、打泡器、联轴器、中间轴承、空气吹泡管（或空气喷射器）、挡板、冷却装置、消泡器、人孔以及视镜等1、罐体的功能：为了满足工艺要求，罐需承受一定温度和压力，通常要求耐受130℃和0.25 MPa (绝对大气压)。
2、搅拌器的功能其作用主要是打碎气泡，加速和提高溶氧。
涡轮式搅拌器的叶片有平叶式、弯叶式、箭叶式三种3、挡板的功能挡板的作用是防止液面中央产生漩涡，促使液体激烈翻动，提高溶解氧。
(高考生物)生物工程设备复习题
（生物科技行业）生物工程设施复习题生物工程设施复习题第一套一、填空1、水的杀菌是指杀灭水中的致病菌，当前常用、及。
2 、制冷系统最核心的设施是，常用的制冷剂有氨和几种。
3、生物工业容器常用的冲洗剂是溶液，膜的冲洗常用酶。
4、来去泵流量不连续，不适于输送腐化性物料，工业上常用泵和取代。
5、计算管径时，重点是的选择。
6、光学法测定空气中的微粒时，粒子的与讯号峰值有关，与讯号脉冲频率有关。
7、发酵罐的管壁厚度主要与发酵罐的和有关。
8、朝日罐的特色是利用回收酵母，联合罐设计的最大特色是在酵母层之上安装一个，可惹起啤酒的运动。
9、发酵工业最常用的压强检测仪是式压力表，温度计最常用。
10 、工业上常用的离心计有和离心计。
二、单项选择1 、气升式发酵罐的长处是无需。
A. 空气过滤系统B.搅拌器C.空气喷嘴D.罐外上涨管2.硅藻土的主要成分是。
A.Fe 2O 3B.CaOC.SiO 2D.MaO3、沸腾造粒干燥器中，为使不一样大小颗粒能在床层中分级，其形状设计为：A. 圆柱形B.圆锥形C.倒圆锥形D.长管状4、真空煮晶锅的结晶过程是以下哪一种原理A.采纳降温来降低溶解度使溶液进入过饱和区结晶B.采纳调 pH 到等电点来降低物料溶解度至过饱和区结晶C.蒸发溶剂，使浓缩溶液进入过饱和区起晶D.以上皆非5 、空气过滤系统中旋风分别器的作用是。
A. 分别油雾和水滴B.分别所有杂菌C.分别二氧化碳D.分别部分杂菌6、连消工艺流程中，物猜中的杂菌主要在哪个设施中被灭活A.连消塔B.保持罐C.喷淋冷却器D.发射加热器7、某空气净化流程中空气流经以下各设施的次序摆列哪个正确：A.总过滤器 -- 空压机 -- 贮罐 -- 一级冷却器 -- 二级冷却器 -- 旋风分别器 -- 丝网分别器 -- 加热器-- 粗过滤器B.总过滤器 -- 空压机 -- 贮罐 -- 一级冷却器 -- 旋风分别器 -- 二级冷却器 -- 丝网分别器 -- 加热器 -- 粗过滤器C.粗过滤器 -- 空压机 -- 一级冷却器 -- 旋风分别器 -- 二级冷却器 -- 丝网分别器 -- 加热器 --贮罐 -- 总过滤器D.粗过滤器 -- 空压机 -- 贮罐 -- 一级冷却器 -- 旋风分别器 -- 二级冷却器 -- 丝网分别器 -- 加热器-- 总过滤器8 、好气性发酵工厂，在无菌空气进入发酵罐以前，以保证安全。
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。
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。
●自吸式发酵罐根据吸气装置不同分类：机械搅拌自吸式、喷射自吸式、溢流喷射自吸式●自吸式发酵罐特点：优点：⑴节约设备（压缩机)投资，减少厂房面积。
⑵溶氧速率和溶氧效率高；能耗较低。
⑶生产效率高，经济效益好（酵母和醋酸的发酵）。
缺点：(1)由于罐压较低，对某些产品生产容易造成染菌。
(2)必须配备低阻力损失的高效空气过滤系统。
●自吸式发酵罐的主体结构包括：（1）罐体（2）自吸搅拌器及导轮；（3）轴封；（4）换热装置；（5）消泡器●机械搅拌自吸式发酵罐(1)构造：自吸式发酵罐的主要的构件是自吸搅拌器及导轮，简称为转子及定子。
转子由箱底向上升入的主轴带动。
当转子转动时，其框内的液体被甩出，形成局2●特点（无需搅拌器，定向循环流动，故有许多优点）：⑴反应溶液分布均匀；⑵有较高的溶氧速率和溶氧效率；⑶剪切力小，对生物细胞损伤小；⑷传热良好；⑸结构简单，易于加工制造。
⑹操作和维修方便。
●主要结构及操作参数1)主要结构参数：（1）反应器的高径比 h/D=5-9（2）导流筒径与罐径比 DE/D=0.6-0.8（3）空气喷嘴直径与反应器直径比D1/D以及导流筒上下面到罐顶及罐底的距离均对发酵液的混合和流动、溶氧等有重要作用2)操作特性(1)平均循环时间tm发酵液必须维持一定的环流速度以不断补充氧，使发酵液保持一定的溶氧浓度，适应微生物生命活动的需要。
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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生物工程设备复习资料第一篇第一篇生物反应器第一章通气发酵设备1、通风发酵罐的主要类型及其原理、优缺点或特点。
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；(4)生产能力高；(5)能耗低；(6)检测控制系统完善；(7)易放大；(8)生产安全主要类型：①机械搅拌通气发酵罐②气升式发酵罐③自吸式发酵罐④通气固相发酵设备①机械搅拌通气发酵罐：A.工作原理：利用机械搅拌器的作用，使空气和发酵液充分混合促使氧在发酵液中溶解，以保证供给微生物生长繁殖、发酵所需要的氧气。
②气升式发酵罐（类型：气升环流式、塔式、空气喷射式等。
）A.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。
B.特点：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③自吸式发酵罐A.工作原理：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。
B.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、经济效率高设备便于自动化、连续化。
C.缺点：较易产生杂菌污染，需配备低阻力损失低高效空气过滤系统，罐压较低，装料系数约为40％。
机械搅拌自吸式发酵罐原理：电机带动发酵罐底部空气转子高速运动将空气甩出，借助转子中心形成负压将空气吸入，同时由于转子旋转可起到搅拌器的作用，并将气泡破碎分散。
喷射自吸式发酵罐：利用文氏罐喷射吸气装置或溢流喷射吸气装置进行混合和溶氧传质。
2、机械搅拌通风发酵罐装配图、各部件作用及原理。
①罐体（壁厚计算）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。
为了满足工业要求，在一定压力和温度下操作，罐为一个受压耐温容器，通常要求耐受130℃和0.25MPa(绝对压力)。
②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，并使生物细胞悬浮于发酵体系中，以维持适当的气-液-固（细胞）三相的混合与质量传递，同时强化传热过程。
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。
③挡板作用：防止液面中央形成旋涡流动，增加其湍动和溶氧传质。
通常挡板宽度取(0.1～0.12)D，装设4~6块即可满足全挡板条件。
所谓“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：0.1~0.12Dn0.5bnDD④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端面式轴封又称机械轴封：密封作用是靠弹性元件（弹簧、波纹等）的压力使垂直轴线的动环和静环光滑表面紧密地相互贴合，并作相对转动而达到密封。
三部分：动环和静环、弹簧加荷装置、辅助密封元件⑤空气分布器空气分布器的作用：吹入无菌空气，并使空气均匀分布。
分布装置的形式有单管及环形管等，常用的分布装置有单管式。
空气由分布管喷出上升时，被搅拌器打碎成小气泡，并与发酵液充分混合，增加了气液传质效果。
⑥消泡装置消泡装置就是安装在发酵罐内转动轴的上部或安装在发酵罐排气系统上的，可将泡沫打破或将泡沫破碎分离成液态和气态两相的装置，从而达到消泡的目的。
两种消泡方法:(1)加入化学消泡剂；(2)使用机械消泡装置⑧轴承中型发酵罐一般在罐内装有底轴承；大型发酵罐装有中间轴承。
⑨冷却装置（竖式蛇管冷却和竖式列管冷却器可以起到档板的作用。
）第二章嫌气发酵设备1、酒精发酵罐和啤酒发酵罐的结构特点。
酒精发酵罐：罐体为圆柱体，底盖和顶盖均为蝶形或锥形。
采用封闭式。
罐体底部装有集水槽，采用管外列管式喷淋冷却，具有冷却发酵液均匀，冷却效率高的优点。
2.酒精发酵罐的计算发酵罐全容积按下列计算:VV0/式中V—发酵罐的代表容积（m3）；V0—进入发酵罐的发酵液量（m3）—装液系数，一般取=0.85~0.902带有锥形底、盖的圆柱形发酵罐全容积为:V罐体高度、底、盖高度和罐径的尺寸关系：hhπ2DH12433H1.1～1.5D,h10.1～0.14D,h20.05～0.1D对于间歇发酵，发酵罐罐数可按下式计算：Nnt/241传热总系数K冷却水耗量的计算K24.186A0.8D0.7D11.77RWQBCp(T2T1)3、啤酒发酵罐的计算及设计中涉及的问题（如压力、真空、发酵液混和及对流）等。
1）啤酒发酵罐的计算①前发酵槽的计算A.发酵槽数目的确定:Nnt或者N=nt/ZB.前发酵槽体积的确定:VZV0/0.80.85C.前发酵槽冷却面积计算：A②后发酵槽的计算(1)后发酵槽数目的确定：NV/VSVS为每个后发酵槽的有效体积(2)后发酵槽全体积的确定:VVS/0.90.952）大型锥罐设计中的问题：压力；真空；热交换及发酵液循环。
4、新型啤酒发酵设备的优缺点。
1）圆筒体锥底立式发酵罐（简称锥形罐）。
这种设备的优点在于能缩短发酵时间,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3）朝日罐优点：可加速啤酒的成熟。
后酵时罐的装量达96％，提高设备利用率，减少了排除酵母时发酵液的损失。
缺点：动力消耗大。
5、CIP在位清洗。
预冲洗→碱预洗→中间清洗→固定喷头喷洗→碱喷冲→清水冲洗→酸冲洗6、连续发酵与间歇发酵的优缺点。
间歇发酵：操作简单，发酵周期长，发酵罐数多，设备利用率低。
连续发酵：培养液浓度和代谢产物含量相对稳定，从而保证了产品质量和产量稳定的优点，同时发酵周期短，设备利用率和生产效率高，节省人力和物力以及生产管理稳定，易于自动化生产。
QnNtNntKTmZ3连续发酵存在的问题：（1）微生物的突变（2）污染杂菌（3）混合均匀度不理想（4）丝状菌的输送困难第三章动物细胞培养反应器1.动物细胞培养的特点1.细胞生长缓慢，易受微生物污染，培养时需要抗生素；2.动物细胞较微生物大得多，无细胞壁，机械强度低，适应环境能力差；3.培养过程需氧量少，且不耐受强力通风与搅拌；4.在机体中，细胞相互粘连以集群形式存在；5.培养过程产物分布于细胞内外，成本高，产品价格昂贵；6.大规模培养时，不可套用微生物反应的经验；7.原代培养细胞一般繁殖50代即退化死亡。
2、动物细胞培养反应器的分类。
1）机械搅拌式细胞培养反应器2）气升式细胞培养反应器优点：①没有移动部件；②完全密封；③便于无菌操作；④设计简单；⑤便于放大生产；⑥氧的转换率高。
3）中空纤维细胞培养反应器优点：①培养体积小，细胞高密度生长；②有浓缩产品的功能；③产物纯度高；④自动化程度高，细胞生长周期长缺点：中空纤维价格昂贵，生产成本高。
4）工业化水平的大载体细胞培养反应器优点：①操作控制简单，可随机取样检测；②人工增加附着细胞密度高；③消耗用品价格低廉，产物收率高；5）微载体细胞培养反应器优点：①比表面积大，单位体积培养培养基细胞产率高;②微载体悬浮于培养基中，细胞生长环境均一，简化了这些环境因素的检测和控制;③培养基的利用率高;④采样重演性好;⑤收获过程简单;⑥放大较容易;⑦劳动强度小，占用空间小。
6）转基因动物生物反应器动物乳腺生物反应器;动物膀胱生物反应器第四章植物细胞培养反应器1、植物细胞培养反应器的分类。
悬浮培养反应器：1.机械搅拌2.非机械搅拌3.组合式反应器4.光生物反应器固定化细胞培养反应器：1.填充床2.流化床3.膜反应器1）机械搅拌式反应器优点：混合性能好；传氧效率高；操作弹性大；可用于细胞高密度培养；缺点：剪切力大2）非机械搅拌式反应器非搅拌式反应器所产生的剪切力较小，结构简单。
其主要类型有鼓泡式反应器、气升式反应器等气体搅拌式反应器3）组合式反应器利用“优势互补”原则，将两种反应器结合起来研究出组合式反应器。
带有低速搅拌的4气升式发酵罐可弥补低气速时混合性差的弱点。
2、植物细胞培养与微生物培养的区别。
1)细胞的比微生物细胞大；2)细胞块的形状变化大；3)培养液的黏度大；4)需氧量小；5)Kla值比微生物培养的Kla值小得多；6）对剪切力敏感7)需CO2和光照植物细胞培养具有的优点：（1）代谢产物的生产完全在人工控制条件下进行，可以通过改变培养条件和选择优良培养体系得到超整株植物产量的代谢产物；（2）培养在无菌条件下进行，可排除病菌和虫害侵扰；（3）可以进行特定的生物转化反应；（4）可以探索新的合成路线和获得新的有用物质等。
第五章微藻生物反应器1、微藻细胞培养的特点及反应器种类。
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。
微藻培养反应器应有条件：（1）足够的光照；（2）合适的温度；（3）合适的无机碳源及其他无机营养物质；（4）合适的pH；（5）充分混合；（6）避免污染；（7）氧的析出。
分类：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。
第六章生物反应器的检测与控制生化工程用传感器应具有的要求：（1）传感器能经受高压蒸汽灭菌；（2）传感器及其二次仪表具有长期稳定性；（3）最好能在过程中随时校正；（4）探头材料不易老化，使用寿命长；（5）探头安装使用和维修方便；（6）解决探头敏感部位被物料（反应液）粘住、堵塞问题；（7）价格合理，便于推广使用。
1、生物传感器及其组成。
传感器：能感受(或响应)一种信息并变换成可测量信号(一般指电学量)的器件。
生物传感器：将生物体的成份（酶、抗原、抗体、激素）或生物体本身（细胞、细胞器、组织）固定化在一器件上作为敏感元件的传感器称为生物传感器。
生物传感器的特点：由选择性好的主体材料构成的分子——识别元件，一般不需进行样品的预处理；利用优异的选择性把样品中被测组分的分离和检测统一为一体；由于它的体积小、可以实现连续在位监测；响应快、样品用量少，且由于敏感材料是固定化的，可以反复多次使用。
传感器连同测定仪的成本远低于大型的分析仪器，因而便于推广普及。
组成：敏感元件（分子识别元件）和信号转换器件51）敏感元件（酶电极、微生物电极、免疫电极、）2)信号转换器（将分子识别元件进行识别时所产生的化学的或物理的变化转换成可用信号的装置）电化学电极可用作生物传感器的信号转换器的电化学电极一般可以分为两种类型。