东华大学生物过程与设备总结
生物设备实验报告总结(3篇)
第1篇一、实验背景随着生物技术的快速发展，生物设备在生物学研究、医学诊断和治疗等领域发挥着越来越重要的作用。
为了深入了解生物设备的工作原理和应用，我们开展了本次生物设备实验，旨在通过实际操作，掌握生物设备的操作方法、功能特点以及在实际应用中的注意事项。
二、实验目的1. 了解生物设备的基本结构和工作原理。
2. 掌握生物设备的操作方法和注意事项。
3. 熟悉生物设备在实际应用中的功能和作用。
4. 分析生物设备在实验过程中可能出现的问题及解决方法。
三、实验设备与材料1. 实验设备：PCR仪、荧光显微镜、凝胶成像系统、细胞培养箱等。
2. 实验材料：DNA模板、引物、荧光染料、细胞样本等。
四、实验步骤1. PCR仪操作（1）准备PCR反应体系，包括DNA模板、引物、dNTPs、缓冲液和Taq酶等。
（2）将PCR反应体系加入PCR仪的样品管中。
（3）设置PCR程序，包括变性、退火和延伸等步骤。
（4）启动PCR仪，进行扩增反应。
（5）观察PCR反应结果，分析扩增效果。
2. 荧光显微镜操作（1）准备待观察的细胞样本。
（2）将细胞样本涂片，固定并染色。
（3）将涂片置于荧光显微镜载物台上。
（4）调整显微镜焦距和光源，观察细胞形态和荧光信号。
（5）拍照记录观察结果。
3. 凝胶成像系统操作（1）准备待检测的PCR产物或电泳胶。
（2）将凝胶置于凝胶成像系统上。
（3）打开凝胶成像系统，调整曝光参数。
（4）拍照记录凝胶图像。
（5）分析凝胶图像，判断PCR产物或电泳结果。
4. 细胞培养箱操作（1）准备细胞培养容器，如培养皿、培养瓶等。
（2）将细胞接种于培养容器中。
（3）将培养容器放入细胞培养箱，设置适宜的温湿度、CO2浓度等参数。
（4）定期观察细胞生长情况，记录实验数据。
（5）进行细胞实验，如细胞凋亡检测、细胞增殖实验等。
五、实验结果与分析1. PCR仪扩增效果良好，产物大小与预期相符。
2. 荧光显微镜观察结果显示细胞形态正常，荧光信号清晰。
生物工程设备-总结
第一章生物质原料预处理设备1.固体物料的粉碎有可能受那些力作用引起的？挤压粉碎、冲击粉碎、磨碎、剪碎、劈碎2.锤式粉碎机有哪些部件构成？它是如何粉碎物料的？工作原理：物料从上方料斗加入，在悬空状态下就被锤的冲击力所破碎。
然后物料被抛至冲击板上，再次被击碎。
此外物料在机内还受到挤压和研磨的作用。
（1）锤片是粉碎机的主要工作部件。
基本形状有8种，其中以矩形最多。
锤片的形状由被粉碎物料而定，锤片菱角多，粉碎力强，耐磨性差，尖角适合粉碎纤维性物料，环形锤片磨损均匀。
锤片长度一般不超过200mm。
(2）筛板筛板是锤式粉碎机的排料装置，一般用1-1.5mm厚的优质刚板冲孔制成。
通常设在转子的下半周的位置，为了提高粉碎机的排料能力，可使筛板占整个粉碎室内周面积的3/4以上，或者是将筛板置于粉碎室侧面。
筛孔的形状和尺寸是决定粉料粒度的主要因素，对机器的排料能力也有很大的影响。
筛孔的形状一般是圆孔或长孔。
直径分四个等级：小孔1-2mm，中孔3-4mm，粗孔5-6mm，大孔 8mm以上。
3.辊式粉碎机是如何粉碎物料？它有几类？原理：主要工作机构为两个相对旋转的平行装置的圆柱形辊筒，装在两辊之间的物料通过辊筒对其的摩擦作用而被拖入两辊的间隙中被粉碎。
两辊式、四辊式、五辊式、六辊式4.简述湿法粉碎的优点.1.消除了粉尘危害，改善了劳动环境，降低了原料消耗；2.粉碎过程中，淀粉已开始吸水膨胀，提高了蒸煮效果；3.粉碎后经预热，提高了蒸汽的利用率；4.机器零件的磨损减少，节省了设备维修费用。
5.按筛面的运动规律不同，摇动筛可分为哪三种？直线摇动筛、平面摇晃筛和差动筛6.影响筛分效率的因素有哪些？（1）筛面上物料层厚度（2）筛下颗粒百分含量、颗粒级配和形状（3）物料含水量此外，筛孔形状、筛面种类、筛分机械的运动方式、加料量的多少及均匀程度也直接影响筛分效率。
7.球磨机粉碎时，粒度，研磨体的尺寸，装填量之间有什么样的关系？在粒度较大物料研磨时，研磨体的尺寸要大些，装填量少些，使冲力作用加强；反之，研磨体尺寸小些，装填量多些，则有利于小粒物料的研磨。
生物工程设备作业题总结
1.在工业化生产中，发现溶氧速率偏低，造成产品质量降低，试问有哪些方法可以提升溶氧速率，进而提升产品的质量？答1 增加搅拌转速；2 增加通气量；3 通入纯氧；4 增加罐压力；5 加入促进氧气溶解的试剂6 减少装液量或减少发酵罐体积2.试解释为什么生物反应器体积增加，传质效率降低？答：生物反应器的传质效率主要用T f对流传递时间常数，值等于L/V；T d 为扩散传递时间常数L/k2；T C 等于基质消耗时间常数。
随着生物反应器的增加，T f 和T d急剧增加，因为L 增加。
T C值不随体积增加而改变，这就造成营养物质供应速率随体积增加而急剧减小，营养物质消耗速率不变，结果是物质供应相对于营养需求不足，总的表象就是传质性能差，所以要求大幅度提升传质性能，强化传质。
3.气升式生物反应器是如何强化传质的？答 1 高茎比较大，增加气体溶解效率，同时减少对径向传质的需求。
2 底部较大的通气量，强化轴向传质4.气升式生物反应器的优缺点是什么？答：优点：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，对生物细胞的损伤小4 传热良好；5 结构简单，易于加工制造；6 操作和维修方便。
缺点：1空气吞吐量大2有机体、营养物质、溶氧混合控制难度高3 不适于颗粒和粘度大的培养基1 某个企业从高校研究室购买一株亚油酸高产菌株，在20 L发酵罐内验收的指标都达到企业购买合同中对菌株实验室的性能要求，企业在合同中没有涉及工业化生产的要求，企业在工业化生产时发现，在20 m3发酵罐中的产量远低于实验室水平，企业以菌株不合格为由，把高校诉讼到法院，你认为谁会胜诉，说明原因。
答企业败诉，因为合同仅仅要求实验室规模的产品质量，对工业化生产产品的质量没有要求。
实验室规模产品质量与工业化生产产品质量有很大的可能性存在巨大差异。
因为，随着发酵体积增加，对流传递时间常数和扩散传递时间急剧增加，而基质消耗时间不变，所以工业化生产往往存在溶氧工业不足或营养物质供应不足，温度或酸度控制不均匀或不灵敏的问题，这就造成产品质量或产量急剧下降。
生物反应工程期末总结
绪论1.生物技术产品的生产过程主要由哪四个部分组成？（1）原材料的预处理；（2）生物催化剂的制备；（3）生化反应器及其反应条件的选择和监控；（4）产物的分离纯化。
2.什么是生化反应工程,生化反应工程的研究的主要内容是什么?定义：以生化反应动力学为基础，运用传递过程原理及工程学原理与方法，进行生化反应过程的工程技术分析、开发以及生化反应器的设计、放大、操作控制等综合边缘学科。
主要内容：生物反应动力学和生物反应器的设计，优化和放大3. 生物反应过程的主要特点是什么？1.采用生物催化剂，反应过程在常温常压下进行，可用DNA重组及原生质体融合技术制备和改造2.采用可再生资源3.设备简单，能耗低4.专一性强，转化率高，制备酶成本高，发酵过程成本低，应用广，但反应机理复杂，较难控制，反应液杂质较多，给提取纯化带来困难。
4. 研究方法经验模型法、半经验模型法、数学模型法；多尺度关联分析模型法（因次分析法）和计算流体力学研究法。
第1章1. 酶作为生物催化剂具有那些催化剂的共性和其独特的催化特性？谈谈酶反应专一性的机制。
催化共性:降低反应的活化能，加快生化反应的速率；反应前后状态不变.催化特性:高效的催化活性;高度的专一性;酶反应需要辅因子的参与;酶的催化活性可被调控;酶易变性与失活。
机制：锁钥学说；诱导契合学说2. 什么叫抑制剂？某些物质，它们并不引起酶蛋白变性，但能与酶分子上的某些必需基团（主要是指活性中心上的一些基团）发生化学反应，因而引起酶活力下降，甚至丧失，致使酶反应速率降低，能引起这种抑制作用的物质称为抑制剂。
3. 简单酶催化反应动力学（重点之重点）4．酶动力学参数的求取方法(L-B法、E-H法、H-W法和积分法)L-B法: E-H法：H-W法：积分法：抑制百分数：竞争性抑制：非竞争性抑制：反竞争性抑制：kd 可称为衰变常数。
kd 的倒数称为时间常数td 。
t1/2称为半衰期第2章得率系数对底物的细胞得率系数：消耗1g 基质生成细胞的克数称为细胞得率或称生长得率Yx/s非结构模型：把细胞视为单组分，不考虑细胞内部结构，则环境变化对细胞组成的影响可忽略，在此基础上建立的模型。
第一篇 生物工程设备总结
上篇小结第一章物料输送设备1、生物工业生产常用物料类型及主要输送设备特点A、物料类型：固体物料、液体物料、气体物料三类B、固体物料输送有机械输送：带式输送、螺旋输送均为水平或倾斜方向，斗式提升机为垂直方向；气力输送：真空~、压力~、压力真空~。
风机是气力输送的唯一动力设备，真空输送风机在物料的后面，压力输送风机在物料的前面。
液体、酱体物料输送多用离心泵、往复泵以及螺杆泵，使用最多的是离心泵和往复泵。
气体输送：气体加压后在圆形或方形管道中实现输送。
2、三种机械输送的原理A、带式输送机[皮带运输机]：水平或倾斜方向结构原理：利用一根封闭的环形带，绕在相距一定距离的滚轮上，由滚轮带动运行，物料放在带上，靠摩擦力随带前进，到带的另一端靠自重卸下B\斗式提升机:垂直方向提升结构原理：胶带或链条作牵引件，将若干料斗固定在牵引件上，牵引件由上下转鼓张紧并运行，料从下部装入料斗提升至上部绕过转鼓从斗内卸出。
C、螺旋输送机(绞龙)：水平或倾斜方向用于粉状、小颗粒状输送、加料及料水混合等。
原理：由外壳和一个旋转的螺旋料槽和传动装置构成，当轴旋转时，物料因受重力和摩擦力作用，螺旋将物料沿轴向推进，一般用于水平或少倾斜方向物料输送。
3、气流输送：气流输送是指在输送管道中，空气以高速流动，借助空气的动能，使物料在气流中被悬浮输送到指定地点的输送方式。
4、混合比：是指气流输送系统中，单位时间输送的物料质量G物与单位时间所需的空气质量G气的比值，即每1kg空气所能提升的物料质量。
μ＝ G物/ G气5、输料管布置原则•2个以上时，料量大的靠近风机；•尽量缩短水平段；•先沿垂直管提升至所需高度，再水平运至卸料点；•物料易停滞或易堵塞处，预设吹气口或易拆件；•弯头：曲率半径应取输料管的5~10倍,减少90度弯•弯头外壁易磨损，可采用加厚或做更换管件。
6、重力式卸料器气-固分离的原理：带物料气流进入一个较大空间，速度降低，物料因自身重力而沉降，气体经过滤后排出。
生物工程设备知识点总结
体积溶氧系数kLa：单位时间单位体积溶液所吸收的气体。
影响kLa的因素：物系的性质——粘度，扩散系数，表面张力操作条件——温度，压力，通气量，搅拌转数反应器的结构——反应器的结构型式，搅拌器结构，搅拌方式剪切力的作用1、增加质量与热量传递速率2、对微生物，动植物细胞的培养造成影响机械搅拌通风发酵罐的搅拌与流变特性1、搅拌叶轮尺寸与类型●叶轮尺寸与罐直径比Di/D=0.33~0.45选用较大的叶轮或Di/D：多糖发酵，动物细胞培养；●叶轮类型的选择功率准数、混合特性，产生的液流作用力的大小2、搅拌叶尖速度与剪应力●细胞与剪切作用损害程度：细胞特性、搅拌力的性质、强度、作用时间；定性关系：球状和杆状细胞：耐受力强，丝状、动物细胞：耐受力弱；●关于搅拌剪切的反应器设计准则以搅拌叶尖线速度v为基准：v≤7.5m/s3、发酵液的流变特性液体流变特性的影响：传质、传热、混合；发酵罐设计与运转；●发酵液流变特性的类型：（1）牛顿型流体黏度不随搅拌剪切速率和剪应力而改变（粘性定律）；剪应力与剪切速率的关系：τ=F/A=μ(du/dy)=μγτ为剪应力，Pa或N/m2；F为切向力，A 为流体面积；μ为流体黏度Pa·s，γ为剪切速率（速度梯度，s－1 )；非牛顿型流体（2）宾汉塑性流体τ=τ0+μsγτ0为屈服应力，Pa;μs为表观黏度,Pa·s;如黑曲霉发酵液；（3）拟塑性和涨塑性流体τ=KγnK：均匀系数，稠度系数，Pa·sn；n：流体状态特性指数，拟塑性：0﹤n﹤1涨塑性：n﹥1如丝状菌（青霉素）、液体曲、多糖；机械搅拌通风发酵罐的的热量传递1、发酵过程的热量计算●生物反应热的计算Q发酵=Q生物+Q搅拌－Q散Q搅拌：与搅拌功率Pg有关，η功热转化率，取η=0.92；Q散发：Q蒸发、Q显、Q辐射，Q散发=0.2 Q生物；●冷却水带出的热量计算发酵过程的最大放热：Q发酵=[Wc(T2－T1)]/ VL [kJ/(m3·℃)]W:冷却水流量，kg/h；c：水的比热容，kJ/(kg·℃)；T1、T2:冷却水进出口温度，℃；VL：发酵液体积，m3;●发酵液温升测量计算旺盛期，先使罐温恒定，关闭冷却水，30min后测定发酵液的温度：Q发酵=[ (w1c1+w2c2) △T]/VL [kJ/(m3·℃)]w1、w2：发酵液和发酵罐的质量，kg；c1、c2：发酵液和发酵罐的比热容，kJ/(kg·℃)；△T：30min内发酵液的温升，℃；2、发酵罐的换热装置●换热夹套换热系数低：400~600 kJ/(m3·h·℃)；适应：5m3发酵罐；●竖式蛇管4~6组换热系数高：1200~4000 kJ/(m3·h·℃)；要求水温较低；●竖式列（排）管传热推动力大，用水量大；机械搅拌通风发酵罐的几何尺寸及体积标准发酵罐的几何尺寸H/D=1.7~4d/D=1/2~1/3W/D=1/8~1/12B/D=0.8~1.0(s/d)2=1~5H0/D=2●公称体积指罐的筒身（圆柱）体积与底封头体积之和。
生物工程设备考点总结
九1常压蒸发设备类型及结构特点。
夹套加热式和内置加热式(加热器位于锅体内)2循环式蒸发设备类型及结构特点●中央循环管式：结构紧凑、制造方便、传热较好及操作可靠等，应用十分广泛。
循环速度较低溶液粘度大、沸点高，有效温度差小。
设备的清洗和维修也不够方便。
●悬框式：加热室可由顶部取出进行清洗、检修或更换，而且热损失也较小。
结构复杂，单位传热面积的金属消耗较。
●列文式（外循环）：循环速度快，总传热系数亦较大。
液柱静压头效应引起的温度差损失较大，要求加热蒸汽有较高的压力。
设备庞大，消耗的材料多，需要高大的厂房。
●外热式：采用了长加热管，且液体下降管不再受热●强制循环式：循环速度大可用于蒸发粘度大，易结晶结垢的物料；传热系数较大。
能耗大。
3非循环式发设备类型及结构特点真空蒸发主要设备由于减压，沸点降低，有利于溶液汽化。
蒸发器的热损失较少。
适用于热敏性溶液和不耐高温的溶液；可利用二次蒸汽作为加热热源；需要有抽真空装置，保持真空度，消耗额外能量。
4升膜式蒸发设备的工作原理物料从加热器下部进入，在加热管内被加热蒸发拉成液膜，浓度液在二次蒸汽带动下一起上升，从加热器上端沿汽液分离器筒体的切线方向进入分离器，浓缩液从分离器底部排出，二次蒸汽进入冷凝器。
5常用结晶设备类型及结构特点按操作方式①间歇结晶设备：简单、方便②连续结晶设备：复杂、晶体小、不采用改变溶液浓度方法分①冷却结晶设备结晶箱②浓缩结晶设备煮晶锅③其他结晶设备等电点结晶设备十1.列举生物工业常用干燥方法空气干燥真空干燥冷冻干燥微波干燥2.常压干燥设备有哪些类型？麦芽干燥塔箱式干燥箱烘房滚筒干燥器（双滚筒干燥器）红外线干燥器转筒干燥器洞道式干燥器3.真空干燥设备有哪些类型？真空箱式干燥器带式真空干燥器耙式真空干燥器4.绝热干燥设备有哪些类型？气流干燥设备喷雾干燥设备流化床干燥设备5.长管气流干燥的关键设备是什么？脉冲式干燥管6.喷雾干燥的原理与特点利用不同的喷雾器，将悬浮液或黏滞的液体喷成雾状，与热空气之间发生热量和质量传递而进行干燥的过程。
生物工程与设备复习总结
17、计算题：如何计算机械搅拌式发酵罐的搅拌功率？ 嫌气发酵设备 1、 大型的圆筒锥底发酵罐安装真空安全阀的目的是什么？ 答：真空安全阀的作用是允许空气进入罐内，以建立罐内外压力的平衡。 2、 新型啤酒发酵设备主要有哪些？其基本结构是怎样的？ 答：圆筒体锥底罐、联合罐、朝日罐 3、 什么是 CIP 清洗系统？ 答：所谓 CIP (Clean In Place)清洗系统，是指设备（罐体、管道、泵、过滤器等）及整个生产线在无需人工 拆开或打开的前提下，在一个预定时间内，将一定温度的清洁液通过密闭的管道流速对设备进行喷淋循环而达到清 洗目的设备装置。特别适合卫生要求较高的生物制药、乳品饮料、啤酒等行业系统清洗。 第四章 动植物细胞发酵设备 1、 植物细胞培养常用哪些方式？其中固定化细胞培养反应器有哪几种？固定化反应器的优势是什么？ （1）植物细胞培养反应器：悬浮培养生物反应器（机械搅拌式生物反应器和非机械搅拌式生物反应器） 固定化细胞生物反应器（填充床反应器、流化床反应器和膜反应器） （2）优势：有助于克服植物细胞的遗传和生理不稳定；细胞包埋于支持物内，使其免受剪切力的影响；利于连续 发酵。 2、 动物细胞的大规模培养主要有哪些方式？ 贴壁培养、悬浮培养、固定化培养 3、 采用机械搅拌式反应器培养植物细胞的优缺点分别是什么？主要问题是什么？ （1）优点：容易满足植物培养的好氧需求； （2）缺点：植物细胞对剪切力耐受差，需合理设计搅拌叶轮形状（桨形板搅拌器） ，减小剪切力；由于大多数 植物细胞并不需要太高的溶氧系数， 而在较低的 kLa 值时机械搅拌式反应器单位体积的消耗功率比非机械搅拌反应 器高；机械搅拌器的搅拌轴给无菌密封带来困难 主要问题是：植物细胞的细胞壁对剪切的耐受力差。 4、 气升式反应器用于动物细胞的悬浮培养，其特点是什么？ 罐内液体流动温和均匀，产生剪切力小，对细胞损伤较小；可直接喷射空气供氧，因而氧传递率较高；液体循 环量大，细胞和养分都能均匀分布于培养液中；结构简单，利于密封并降低了造价。 5、 中空纤维细胞培养反应器用于动物细胞培养，其特点是什么？ 占地空间少；细胞产量高，细胞密度可达 109 数量级；生产成本低，且细胞培养维持时间长，适用于长期分泌 的细胞。用途较广，既可用于悬浮细胞的培养，又可用于贴壁细胞的培养。 6、 微载体培养系统用于动物细胞培养，其特点是什么？ 表面积/体积（S/V）大，因此单位体积培养液的细胞产率高；把悬浮培养和贴壁培养融合在一起，兼有两者的 优点； 可用简单的显微镜观察细胞在微珠表面的生长情况； 简化了细胞生长各种环境因素的检测和控制， 重现性好； 培养基利用率较高；放大容易；细胞收获过程不复杂；培养系统占地面积和空间小 7、 动物细胞培养的操作方式有哪些？其主要特点是什么？ 分批式：操作简单，培养周期短，染菌和细胞突变的风险小；直观反映细胞生长代谢的过程；可直接放大 流加式：避免某种营养成分的初始浓度过高而出现底物抑制现象；能防止某些限制性营养成分在培养过程中被 耗尽而影响细胞的生长和产物的形成；整个过程中反应体积是变化的 半连续式：在细胞增长和产物形成过程中，每间隔一段时间，从中取出部分培养物，再用新的培养液补足到原
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重点总结
学 பைடு நூலகம்：
东华大学
学 院： 化学化工与生物工程学院
姓 名：
郭宇婷
班 级：
应化 1502
学 号：
151020201
2018 年 6 月 16 日
生物过程与设备
重点整理
第三章 生物反应器
一、微生物反应器——发酵罐
1. 好氧发酵设备：机械搅拌通气（通用式、自吸式、强制循环发酵） 空气搅拌（喷射式、循环式）
部分产生的下凹漩涡。 ·全挡板：罐内加了挡板后使漩涡基本消失，或指达到了消除液面漩涡的最低
挡板条件。
W
满足全挡板条件的挡板数及宽度：D·mb = 0.4
W—挡板宽度（m）；D—罐直径（m）；mb—挡板块数 一般：4 块、（1/8-1/12D）即可满足全挡板条件
（4） 传热装置
2
生物过程与设备
重点整理
2. 自吸式发酵罐：不需要压缩空气，利用改进搅拌器结构，在搅拌过程中自行 吸入空气的发酵罐。 ·搅拌转速比通用式：高 ·关键部件：带有中央吸气口的搅拌装置（叶轮、导轮）
二、通用式机械搅拌反应器的结构
1. 公称容积：V0 = 筒体容积 + 底封头容积 = Vc + Vb
π·D2
π·D2
π·D2 D
V0 = 4 ·H + 4 ·hb + 6 ·4
匀。 b．产生强烈湍动，使液体、气体、固体微团尺寸减小。 有利于混合传热和传质，对氧的溶解有重要意义。 ·搅拌流型：径向、轴向（更重要） ·搅拌器型式：旋桨式（轴向流）、涡轮式（径向流） --径向流：在涡轮搅拌器中，液体出口的绝对速度很大，桨叶外缘附近造成
激烈的漩涡运动和很大的剪切力，气体的分散首先在桨叶背面形 成稳定的气穴，气穴在尾部破裂，形成富含小气泡的分散区，并 随液体的流动分散至罐内其他区域。 ·为避免气体沿轴上升，在搅拌器中央设有圆盘。 ·为了更好的溶解氧，采用涡轮式搅拌器（气体分散为小尺度混合），可 以将气体分散的更细，提高溶氧传质系数 --轴向流：旋桨式搅拌器使液体做轴向和切向运动，液体离开旋桨后作螺旋 线运动，轴向分速度使液体沿轴向下流动，流至罐底在沿壁折 回，返入旋桨入口，形成循环总体流动。 ·旋桨式搅拌器循环量大，适用于要求容器上下均匀的场合。 ·径向流动：流体流动方向垂直于搅拌轴，沿径向流动，碰到容器壁面分成二 股流体分别向上、向下流动，再回到叶端，不穿过叶片，形成上、下二个循环 流动。 ·轴向运动：流体流动方向平行于搅拌轴，流体由桨叶推动，使流体向下流 动，遇到容器底面再向上翻，形成上下循环流。 ·切向流：是无挡板的容器内，流体绕轴作旋转运动，流速高时液体表面会形 成漩涡，混合效果很差
计算方法：生物合成热计算法 冷却水带出热量计算法 发酵液温升测量计算法
·传热系数 K Q发酵·VL
K= F·∆tm
F:发酵罐的传热面积（m2）； Δtm：发酵液与冷却水间的平均温度差（K）
（5） 机械消泡装置 ·原因：发酵液中含有大量蛋白质等发泡物质，强烈通气和搅拌下会产生大量
泡沫，导致发酵液外溢，增加染菌机会，导致装料系数降低。 ·加入消沫剂或机械装置破碎泡沫 ·机械装饰：耙式、蛇形栅条
三、搅拌功率的计算
1. 相关参数 搅拌桨直径：d（m）；搅拌转速：n（/s）；液体密度：ρ（kg·s2/m4） 重力加速度：g（m/s2）；罐径 D（m）；液柱高度 HL（m）
2. 不通气单层搅拌功率
( ) ( ) P
n·d2·ρ x n2·d y
n3·d5·ρ = K μ
g
n·d2·ρ
·搅拌雷诺准数：Rem = μ
（2） 轴封装置 ·采用下伸搅拌轴的发酵罐，重心降低，轴长度缩短，稳定性提高。噪音小， 罐顶空间可加装消泡器及其他装置。 ·上伸轴：机械单端面轴封；下伸轴：双端面轴封，无菌空气防漏及冷却。 ·流动作用方式：起密封和润滑作用，能带走搅拌产生的热量。
静止作用方式：仅起密封盒润滑作用。
（3） 挡板 ·作用：改变被搅拌流体的流动方向，使之产生纵向运动，从而消除液面中央
P = K·μ·n2·d3 P
NP = K = n3·d5·ρ
P = K·ρ·n3·d5
·过渡流：查表得 NP
3. 搅拌功率的修正 ·以上公式使用范围：D/d=3；HL/d=3；W/D=1/10，若与此不符，则需修正。 （1） 几何条件及液层高度
( ) ( ) 1 D HL
f=3 d· d
P ∗ = P·f
V0
=
π·D2
4 ·H +
π·D2
4 ·hb
+
0.13D3
2. 结构比例尺寸
·H：发酵罐筒身高（m）；D：发酵罐内径（m）；d：搅拌器直径（m）；
·W：挡板宽度（m）；HL：液位高度（m）；S：两搅拌器间距（m）；
·S1：上层搅拌器与液面间距（m）；B：下搅拌器距底间距（m）
H
D = 1.7~3
B
d = 0.8~1
·类型：夹套、内蛇管、外盘管
·传热计算：
Q 发酵热 = Q 生物热 + Q 搅拌热 + Q 空气带走 + Q 辐射热
QF = Q 发酵热·VL
QF
冷却或加热水量：W = CP·∆t
·发酵热测定：
W·C·(t2 ‒ t1)
Q发酵 =
VL
W—冷却水流量(kg/h);t1,t2—冷却水进出口温度；VL—发酵液体积（m3）
（2） 桨叶数量:叶片数为 m
( )m 0.8
2＜m＜6：β = 6
P ∗ = P·f·β
( )m 0.7
6＜m＜12：β = 6
P ∗ = P·f·β
（3） 不通气多层搅拌
Pm = P(0.4 + 0.6m) 条件：S = 1.5 - 2.0d；S1 = 1.0 - 1.5d
P
·功率准数：NP = n3·d5·ρ
n2·d
·弗鲁特准数：Frm = g
NP = K(Rem)x(Frm)y
·全挡板条件下，y=0
NP = K(Rem)x
3
生物过程与设备
·Rem＜10 x=-1，滞流
NP
=
K(Rem)x
=
K·μ n·d2·ρ
=
P n3·d5·ρ
重点整理
·Rem＞104 x=0，滞流
d 11
D = 2~3
S
d = 1.5~2.5
W 11
D = 8~12
S1
d = 1~2
3. 全容积：V = 筒体容积 + 底封头容积 + 上封头容积 = Vc + 2Vb V = Vc + 2Vb = π4D2·H + 2Vb
VL
装料系数：η = V0
4. 各部件及功能
1
生物过程与设备
重点整理
（1） 搅拌装置 ·作用：a. 产生强大的总体流动，将流体均匀分布于容器各处，以达到宏观均