生物工程设备考试题目教学教材

生物工程设备考试题

目

生物工程设备作业（1-4章）

绪论

1 为提高生产效应或降低生产成本，生物工程设备发展的趋势是什么？（1）、设备材料越用越好：地缸、木桶——水泥池——碳钢、低合金钢——优质合金钢。

（2）、发酵设备容积逐渐增大：由传统的木桶200-400L逐渐发展到现在:啤酒320m3、谷氨酸 700m3、单细胞蛋白1500m3、喷雾干燥塔由蒸发能力50kg/h发展到5000kg/h。

（3）、自动化程度越来越高：由手动及人工看罐，发展到温度、搅拌、风量、风压、PH、溶氧、消泡、补料全部可以进行自控，应用微机管理。

（4）、设备趋于标准化：由自行设计、加工发展到厂家可提供标准图纸及可订购加工。

（5）、工艺流程更简单化：设备的整合使得单元操作合并，缩短了工艺流程；先进设备的应用，完全改变了原有复杂的工艺流程。

（6）、由分批生产向连续化生产过渡：连续化生产同分批生产相比较，具有优点：操作简单、生产能力大、设备利用率高（灭菌）、生产质量稳定、易实现自动化。目前，液化、糖化、连消、发酵、浓缩、干燥、结晶等单元操作都可进行连续操作。

2 为适应现代工业化生产的要求，生物工程设备技术改进的方向是什么？

3 生物工业化的生产，对生物工程设备的要求是什么？

掌握生物工程生产设备结构及工作原理。主要设备的设计计算及选型。掌握生物反应器发酵罐的设计。了解国内外生物工程与设备的新技术、新设备及

发展动向。初步具有独立分析和解决试验研究及工业生产上的工程设备问题的能力。

物料输送

1 在进行输送物料设备的选型时，一般考虑的主要因素是什么？

2 斗式提升机的料斗类型和各自输送的对象是什么？

深斗：深度大、装料多，较难卸料，适用于干燥、易撒落的颗粒物料。

浅斗：深度小，斗口宽，易卸料，可用于较湿和较黏物料的输送。

尖角形斗：侧壁延伸至板外成挡板，安装无间隙，侧壁相连成导槽，不易侧滚。

3 斗式提升机的喂料和卸料方式有哪些，分别适用那种类型的物料？

喂料——掏取式：干燥松散的小颗粒、粉状物料，带速较高

喂入式：潮湿易结团或大颗粒物料，带速较低

卸料——离心式：适用干燥松散且磨损小的物料

重力式：适用黏度较大或较重不易甩出的物料

4 带式输送机的基本机构和输送的对象是什么？

组成：输送带、托辊、鼓轮、传动装置、张紧装置、加料装置、卸料装置

水平或倾斜输送粉状、颗粒状、块状、整件物料

5 螺旋输送机输送的特点？

优点：构造简单，密封好，便于在若干位置进行中间装载或卸载。同时进行物料输送和混合

缺点：动力消耗较大，物料易受损伤，螺旋叶及料槽也易磨损，输送距离短。

6 风力输送的方式有哪些？各自的输送特点是什么？

1.吸引式输送特点：多点吸料送到一点、负压状态，物料不会泄漏、风机

在运行时不会污染物料、加料装置简单、物料造成风机磨损，输送动力

有限，输送距离短，输送量小

2.压力输送特点：一点加料送到多点、输送动力大，输送距离长，输送量

大、风机工作环境较好、需要特殊加料装置；正压输送，粉料易泄漏；

风机污染物料

3.混合式气流特点：多点到多点送料、提高了风机的工作效率、结构复杂

7 风力输送的加料装置有哪些，各自的特点是什么？

A.单管吸嘴：结构简单，应用较多B带二次进风口的单管吸嘴：补充进气量C 喇叭型双筒吸嘴：吸料口做成喇叭形，外筒和内筒的环隙是进气通道D固定型吸嘴：用于水平输送系统、物料通过料斗进入输料管中，由滑板调节进料量、空气进口应装有铁丝网，防止异物吸入

8 旋风式分离器的结构，工作原理？旋风式分离器对微粒的分离取决于那些因素？

原理：利用离心力来分离物料

受物料种类，物料颗粒大小，气流速度，气密性及分离器结构等诸多因素的影响

9 能输送液体的泵有那些类型？能输送气体的泵有那些类型？能输送含有颗粒物料的液体的泵有那些？

离心泵、往复泵、旋转泵；旋片式真空泵、旋转真空泵、水循环真空泵；螺杆泵

10 往复泵和螺旋泵的工作特点是什么？

当活塞向右运动时，工作室的容积增大，形成负压，将液体经吸入阀吸入工作室；

当活塞向左运动时，工作室的容积缩小，形成高压，将液体经排出阀排出工作室

能均匀连续地输送物料，流量和压力脉动小；运转平稳，无振动和噪声；能自吸，改变转速可改变流量；排出压力与螺杆长度有关（螺杆越长，螺距越多，压头升高就越大）。

螺杆的螺旋面加工要求高。适用含固体颗粒和高粘度料液

物料预处理

1 对于谷物类物料，在生物工业化生产中一般要经过那些预处理工艺？

粗选机（除石、草、土块、小草籽、沙石和灰尘等）

磁铁分离器（除磁性金属、铁钉、铁屑、铁丝等）

精选机（除圆形杂粒、半粒及分级等）

分级筛（平板分级筛、圆筒分级筛）

2 能去除谷物类原料中较大杂质的设备有那些？

大麦粗选机、旋转式磁分离器

3 干法粉碎和湿法粉碎的特点是什么？

◆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。但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，有一定的粉尘涌出来，如果不采取

必要的除尘措施，车间内会充满灰尘。

4 干法粉碎设备有那些？各自主要的粉碎原理是什么？

锤式粉碎机，工作原理：物料从上方加入，在悬空状态下被高速旋转的锤刀产生的冲击力所破碎；物料被抛至冲击板上，再次被击碎；物料在粉碎机内还受到挤压和研磨的作用

辊式粉碎机，工作原理：主要工作机构为两个相对旋转的圆柱形辊筒；物料通过辊筒对其的摩擦作用而被拖入两辊的间隙中被挤压粉碎

圆盘钢磨,原理：1.单转盘构造：两个带沟槽的圆盘，一个固定，一个转动；进料口在圆盘中心；圆盘缝隙可调。物料进入后受离心力作用，在缝隙间向外甩出，并受到圆盘沟槽的研磨和剪切作用而被粉碎。2.双转盘圆盘钢磨：两盘都旋转，方向相反，剪切作用大，效率更高。

钢片式磨粉机，原理：当主轴转动时，带动粉碎齿轮、风扇叶片、动磨盘一起转动，物料由进料口不断被吸入，并被粉碎齿轮和齿套初步粉碎。经过初粉碎的物料被吸入动、静磨盘的间隙中，受离心力的作用，通过此间隙向外运动，都到高速旋转的磨盘所产生的剪切力的作用，被研磨成一定细度的粉粒

5 湿法粉碎设备有那些？各自的粉碎原理是什么？

砂轮磨，操作时先加水再开机。砂轮磨片采用上静下动式结构，借固定的碟形上磨片和旋转的平行下磨片对物料进行粉碎。

高压均质机，通过机械作用或流体力学效应造成高压、挤压冲击、失压等，使物料在高压下挤研，强冲击下发生剪切，失压下膨胀，在这三重作用下达到细化和混合均质的目的。

胶体磨，利用高速旋转的转子与定子之间的可调节的狭缝，使物料受到强大的剪切摩擦及高频振动等作用，有效地粉碎、乳化、均质，从而获得满意的精细加工。

6 糊化锅的结构及各个主要部件的作用？看PPT图

构造：锅身为圆柱形；锅底为弧形或球形，蒸汽夹套（同时4个进口）、保温层；弧形顶盖；

环形洗水管，升气筒（1/30~1/50截面积/液面积），环形污水槽、筒形风帽；旋浆式搅拌器（电机在下部）；人孔（观察孔），下粉筒（粉、水等混合和同时加）

7 过滤槽的结构及各个主要部件的作用？看PPT图

1－醪液进口 2－麦糟暂存箱 3－耕糟机 4－清洗环管 5－照明 6－人孔 7－排气管 8－调节阀 9－视镜 10－假底清洗管 11－过滤泵 12－耕糟机的升降和驱动装置

8 啤酒生产中煮沸锅的作用，结构及各个部件的作用？看PPT图

作用：蒸发多余水分、煮啤酒花、凝固蛋白质、灭菌

结构：与糊化锅相同，但需容纳包括滤清汁在内的全部麦汁，体积较大。具外加热器的麦汁煮沸锅内有列管加热的麦汁煮沸锅

9 糖蜜稀释器的结构是什么？看PPT图

水平式糖蜜稀释器，结构：圆柱型水平管，出口端向下倾斜安装；中部有两根横杆。若干隔板和筛板，形成若干空段，孔径保证糖液处在湍流；隔板上的孔上下交错地配置，使交错流动无须搅拌；若干空段根据工艺需要加入水及其它物质。

立式糖蜜稀释器，结构：下部有两个连接管，一个进糖蜜，另一个进热水，流过最下边的一个中心有圆形孔的隔板后，糖液又与冷水混合。里面有7-8块具有半圆形缺口的隔板交错配置，这样液体呈湍流运动，使糖蜜和水更好地混合。

空气净化除菌

1、生物发酵工厂需要的无菌空气用什么方法来制备？

辐射杀菌、热杀菌、静电除菌、过滤除菌、化学药品。

其中辐射杀菌、化学药品杀菌、热杀菌等都是将有机体蛋白质变性而破坏其活力，从而杀灭空气中的微生物；而介质过滤和静电吸附则是利用分离方法将微生物粒子除去。

2、空气除菌中要除去水雾和油雾的原因是什么?

保持过滤器有比较高的过滤效率，维持一定的气流速度和不受油水的干扰，满足工业生产的需要。否则：（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。

3、分析过滤除菌过程中可能存在的过滤机理，并简述其各作用机制。

过滤介质的孔隙（20～50μm），要除去微生物颗粒（0.5～2μm），利用惯性碰撞、拦截、布朗运动、重力沉降和静电吸引等作用除菌。

（1）惯性冲击滞留作用机理，原理：当微生物等颗粒随空气流动进入过滤介质，气流碰到滤层纤维时，空气就改变运动方向绕过纤维继续前进。微生物等

颗粒由于具有一定的质量，在以一定速度运动时而有惯性，在惯性力作用下穿过气流层碰到纤维，由于摩擦、粘附作用，被滞留在纤维表面上。

（2）拦截滞留作用机理，当气流速度低于临界速度时，颗粒不会因惯性碰撞而被滞留。在气流绕过纤维时，颗粒随之改变方向，气流在纤维周边形成一层边界滞留区，在滞留区内气流速度更慢，颗粒缓慢接近纤维，并与之接触，由于摩擦、粘着作用而被滞留。

（3）布朗扩散作用机理，很小的颗粒在流动速度很低的气流中能产生一种不规则直线运动，称为布朗运动。因布朗运动性碰撞介质纤维而被滞留，这种作用称为布朗扩散作用。布朗扩散运动使较小微粒凝聚为较大微粒，随即可能产生重力沉降或被过滤介质截留。与微粒和纤维的直径有关，并与流速成反比。（4）重力沉降作用机理，当气流对微粒的拖带力小于微粒的重力时，微粒就沉降。对于小颗粒，只有当气流速度很低时才起作用，在空气的介质过滤除菌方面，这一作用很小

（5）静电吸附作用机理，许多微生物都带有电荷。枯草杆菌芽孢有20%以上带正电荷，15%以上带负电荷。当具有一定速度的气流通过介质滤层时，由于摩擦作用而产生诱导电荷，特别是用树脂处理的纤维表面产生电荷更明显。当菌体所带的电荷与介质的电荷相反时，就发生静电吸引作用。

4、列出提高过滤除菌效率的措施。

（1）.减少进口空气的含菌数。可以从以下几个方面着手： (1)加强生产环境的卫生管理，减少环境空气中的含菌量； (2)提高空气进口位置（高空采风），减少空气进口含量； (3)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：(1)采用无油润滑空压机； (2)加强空气的冷却，去油水；(3)提高进入总过滤器的空气温度，降低其相对湿度。

5、空气过滤除菌的设备主要有哪些？各自作用是什么？

粗过滤器，作用：捕集较大的灰尘颗粒，防止压缩机受损，同时也可减轻总过滤器负荷。

空气压缩机，提供动力，克服设备阻力。

空气贮罐，作用：（1）消除脉动维持罐压的稳（2）使部分液滴在罐内沉降（3）保温灭菌

气液分离器，作用：将空气中被冷凝成雾状的水雾和油雾粒子除去的设备。

空气冷却器，热交换。

空气过滤器，深层过滤除菌。

6 空气过滤除菌的一般流程和所有设备是什么？

流程：1.空气压缩冷却过滤流程2.一次冷却、分离、加热空气过滤除菌流程3.两级冷却、分离、加热的空气除菌流程4.前置高效过滤除菌流程5.冷热空气直接混合的空气除菌流程6.冷热空气间接混合的空气除菌流程。（工艺流程一般是将吸入的空气先经前过滤；再进空气压缩机，从压缩机出来的空气先冷却至适当的温度，经分离除去油水再加热至适当的温度，使其相对湿度为50%～60%（一般用相对湿度在60%的压缩空气进行过滤除菌，不会将过滤器打湿而影响过滤效果）；再通过空气过滤器除菌，达到合乎要求的无菌空气。）

设备：1. 粗过滤器：油浴洗涤、水雾除尘2.空气压缩机3.空气贮罐 4.气液分离器：旋风分离器、丝网分离器5.空气冷却器：列管式、沉浸式、喷淋式、