(完整版)生物工程设备知识点总结
生物工程机械与设备重点
单位时间内单位菌体消耗底物或者形成产物(菌体)的量称为菌体的比生长速率：单位分量的菌体瞬时增量 μ= (dx/dt ) /x ；单位为 1/h ，其中 x —菌体浓度(g/L ) 底物的消耗比速:单位时间内单位菌体消耗基质的量 σ= (ds/dt ) /x ；单位为 1/h ，其中 s —底物浓度(g/L ) 产物的形成比速：单位时间内单位菌体形成产物(菌体)的量 π= (dp/dt ) /x,；单位为 1/h ，其中 p —产物浓度(g/L )当培养基中不存在抑制细胞生长的物质时，细胞的生长速率与基质浓度关系(Monod 方程 式)如下：μ=μmax · S/(Ks+S)μ：菌体的生长比速. S ：限制性基质浓度. Ks ：半饱和常数. μmax: 最大比生长速度 Monod 方程的参数求解(双倒数法)：将 Monod 方程取倒数可得： 1/μ=1/μmax+ Ks/μmax S 或者 S/μ= S/μmax+ Ks/μmax这样通过测定不同限制性基质浓度下，微生物的比生长速度，就可以通过回归分析计算出 Monod 方程的两个参数。
延迟期： dx/dt=0 指数生长期： μ=μmax 减速期： dμ/dt<0静止期： dx/dt=0 X=X max 衰亡期： dx/dt<0传统的啤酒发酵设备是由分别设在发酵间的发酵池和贮酒间内的贮酒罐组成的。
加速发酵， C.C.T 发酵和传统发酵相比，由于发酵基质(麦汁)和酵母对流获得强化，可加速发酵；厂房投资节省；冷耗节省；C.C.T 发酵可依赖CIP 自动程序清洗消毒，工艺卫生更易得到保证。
由于罐体比较高，酵母沉降层厚度大，酵母泥使用代数普通比传统低(只能使用5~6 代)；贮酒时，澄清比较艰难(特殊在使用非凝结性酵母)，过滤必须强化；若采用单酿发酵，罐壁温度和罐中心温度一致，普通要5~7d 以上，短期贮酒不能保证温度一致。
机械搅拌发酵罐：它是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。
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。
生物工程设备知识点总结
生物工程设备知识点总结生物工程设备是生物工程领域中所使用的各种工具和设备的总称。
这些设备涵盖了从实验室规模到工业生产规模的所有范围，用于生物制药、生物材料、基因工程等领域的研究和生产。
下面是对生物工程设备的一些常见知识点的总结。
一、发酵设备：1.发酵罐：用于培养微生物或细胞系的设备，以产生目标产品。
发酵罐通常包括搅拌装置、温控系统、pH调节系统、通气装置等。
2.培养皿：用于小规模培养细胞系或微生物的设备，可以是培养瓶、培养皿、微孔板等。
3.生物反应器：一种能够控制温度、氧气分压、pH值等参数的设备，用于工业规模的生物制药或发酵过程。
二、分离与纯化设备：1.超高速离心机：用于将混合物中的固体颗粒或细胞沉降至底部，以分离出清液。
2.过滤设备：包括膜过滤器、离心过滤器等，用于将混合物中的颗粒、细胞或溶质分离出来。
3.色谱仪：用于分离混合物中的不同成分，包括气相色谱仪、液相色谱仪等。
4.蒸馏设备：用于分离混合物中的挥发性成分，包括蒸发器、蒸馏塔等。
三、分析与检测设备：1.光谱仪：包括紫外-可见光谱仪、红外光谱仪等，用于分析样品中的化学成分或物理性质。
2.质谱仪：用于分析样品中的化学成分，并确定其分子结构。
3.核磁共振仪：用于分析样品中的原子核的化学环境和结构。
4.电化学分析仪：用于分析样品中的电化学性质，包括pH计、电位计等。
四、生物成像设备：1.激光共聚焦显微镜：用于观察生物样品的高分辨率图像。
2.荧光显微镜：通过激发生物样品中的荧光染料来观察样品的显微图像。
3.电子显微镜：利用电子束来观察生物样品的超高分辨率图像。
五、生物反应器：1.生物化学反应器：用于进行生物化学反应，如酶反应、酶促反应等。
2.细胞培养反应器：用于细胞的生长、分化和扩增，包括培养皿、生物反应器等。
3.基因工程反应器：用于进行基因工程研究和生产，包括DNA合成反应器、基因转染设备等。
六、其他设备：1.冻干机：用于将液体样品冻结并在低真空下去除溶剂，以得到干燥的样品。
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。
生物工程设备重点
生物工程设备重点一、名词解释公称容积：是指罐的圆柱部分和底封头容积之和。
膜蒸发：让溶液在蒸发器加热表面以很薄的液层流过，溶液很快受热升温、汽化、浓缩，浓缩液迅速离开加热表面。
间歇发酵：微生物在一个罐内完成4个阶段的培养过程。
连续发酵：在发酵罐内不断流加培养液，又不断排出发酵液，使发酵罐中的微生物一直维持在生长加速期。
同时又降低代谢产物的积累，这样就缩短了发酵周期，提高了设备利用率。
贴壁培养：是指必须贴附在固体介质表成上生长的细胞培养。
一罐法：主发酵和后发酵阶段在一个发酵罐内完成两罐法：两罐法发酵又分两种，一种是主发酵在发酵罐中进行，而后发酵和贮酒阶段在贮酒罐中完成，另一种是主发酵和后发酵在一个发酵罐中进行，而在贮酒罐中完成。
二、填空题非机械搅拌的形式：气升式、自吸式、鼓泡式气升环流式发酵罐的几种类型：1）外循环2）内循环3）内外循环机械搅拌罐的优缺点优点：物料混合均匀、传质速度高、溶氧量高缺点：驱动功率较高管式薄膜蒸发器:（液体流动方式）升膜式、降膜式、升降膜式煮出糖化的四个过程：糊化、糖化、煮沸、过滤粉碎方法：1）湿粉碎2）干粉碎干粉碎分为：a、挤压b、冲击c、磨碎d、剪切e、劈碎常用离心机：碟片式、管式、螺旋式三、问答题1、机械搅拌通风发酵罐的基本条件发酵罐应具有适宜的径高比。
罐身越高，氧的利用率较高。
发酵罐能承受一定的压力。
要保证发酵液必须的溶解氧。
发酵罐应具有足够的冷却面积。
发酵罐内应尽量减少死角，避免藏垢积污，灭菌能彻底，避免染菌。
搅拌器的轴封应严密，防染菌和减少泄漏。
2、轴封的定义，机械轴封和填料轴封的比较。
安装在旋转轴与设备之间的部件，它的作用是阻止工作介质（液体、气体）沿转动轴伸出设备之处泄露。
机械轴封的密封效果好，泄漏量很小，寿命长，但价格贵，加工安装维修保养比一般密封要求高。
适用于输送石油及化工介质，可用于各种不同粘度、强腐蚀性和含颗粒的介质。
填料轴封结构简单、价格便宜、维修方便。
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。
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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。
椭圆形封头体积：V1=πD2hb/4+πD2ha/6ha：椭圆封头的直边高度，m；hb：椭圆短半轴长度，标准椭圆hb=D/4；罐的全体积：V0=πD2[(H0+2(hb+D/6)]/4≈πD2 /4+0.15D3 （m3）气升式发酵罐(ALR)●工作原理：把无菌空气通过喷嘴或喷孔以250～300m/s的速度喷射进发酵液中，通过气液混合物的湍流作用使气泡碎裂，同时形成的气液混合物由于密度较低向上运动，而气含率小的发酵液则向下运动，形成循环流动，实现混合与传质。
●优缺点：结构简单，冷却面积小；无搅拌传动设备，节约动了约50％，节约钢材；操作无噪音；料液可充满达80～90％，而不需加消泡剂；维修、操作及清洗简便，减少杂菌感染。
不能代替好气量较小的发酵罐，对于粘度大的发酵液溶氧系数较低；●类型：气升环流式、鼓泡式、空气喷射式；气升环流式反应器的特点●发酵液分布均匀：基质均匀分散；避免液面形成稳定的泡沫层；使淀粉类易沉降的物料悬浮分散；●较高的溶氧速率和溶氧效率●剪切力小，对细胞损伤小：适合植物细胞和组织培养；●传热良好：液体综合循环速率高；便于在外循环管路上进行换热；●结果简单，易于加工制造：无搅拌器，不需安装结构复杂的搅拌系统；容易保证密封；加工制造方便，设备投资较低；易于放大制造大型反应器；●操作维修方便自吸式发酵罐●原理：不需要空气压缩机提供压缩空气，依靠特设的机械搅拌吸气装置或液体喷射吸气装置吸入无菌空气，同时实现混合搅拌与氧传质的发酵罐。
●特点：①节约空压机及其附属设备冷却器、油水分离器、空气贮罐、过滤器等，减少占地面积，减少设备投资约30％左右；②溶氧效率高，能耗低；③设备便于自动化、连续化，用于酵母和醋酸生产具有生产效率高优点；缺点：由于罐压较低，对某些产品生产容易造成染菌。
●自吸式发酵罐的构件主要是自吸搅拌器和导轮，又称转子及定子；喷射自吸式发酵罐●原理：发酵液通过文氏管或液体喷射装置时，在收缩段流速增加，形成真空将空气吸入，并使气泡分散与液体均匀混合，实现氧传质。
●类型：（1）文氏管自吸式发酵罐；（2）液体喷射自吸式发酵罐。
主要用于酵母培养溢流喷射自吸式发酵罐●原理：液体溢流通过溢流喷射器形成抛射流，液体表面层与相邻的气体进行动量传递，使边界层的气体具有一定的速率，从而带动气体进入发酵罐；●溢流喷射自吸式发酵罐类型：单层、双层。
主要用于酵母培养其他类型的通风发酵设备：固定床生物反应器，卧式转盘反应器，中空纤维生物反应器，机械搅拌光照发酵罐嫌气发酵设备传统酒精发酵罐●采用圆柱形筒体，蝶形或锥形封头●温度控制：中小型罐采用罐外喷淋冷却；大型罐采用罐内蛇管或与罐外喷淋相结合的冷却方式●清洗方式：人工清洗、机械清洗●水力清洗装置：喷水管两头弯成一定的弧度并装有喷嘴，管上开有小孔，当喷嘴以一定的速度喷出水时，反作用力使喷水管旋转，从而达到对罐内各个部位水力洗涤的目的。
缺点是水压不大时，水力喷射强度和均匀度都不理想。
可在原有水力喷射装置的基础上，安装一根直立的喷水管，管上钻有小孔洗涤效果可大大提高。
新型大容量酒精发酵罐●采用斜底或锥底，顶部为锥顶，夹套冷却●由于罐太大，中心部位降温和底部循环困难。
可采用两种不同的措施：1、采用中心降温水柱对罐中心醪液进行降温，或采用罐外螺旋板换热器循环来降温；2、侧搅拌或连通器加泵循环来改善混合和滞留问题；酒精发酵罐的计算（一）发酵罐结构尺寸的确定容积：V=V0/φV0—进入发酵罐的发酵液量（m3）φ—装液系数，取0.85-0.9若采用锥形封头，则：V=πD2（H+h1/3+h2/3）/4 （m3）H—圆柱部分高度（m）D—罐的直径（m）h1 —封底高度（m）h2 —封顶高度（m）尺寸关系：H =1.1-1.5D h1 =0.1-0.14Dh2 =0.05-0.1D(二) 罐数的确定N=nt/24+1 (个)n —每24小时内进行加料的发酵罐个数t —一次发酵周期所需时间（h）(三) 发酵罐冷却面积计算F=Q / K Δtm (m2)1、总的发酵热Q = Q1 -（Q2 + Q3 ）Q1：生物合成热、Q2：蒸发热损失、Q3：罐壁向周围的散热。
（1）Q1计算有两种计算方法a、按发酵旺盛期糖度下降的百分值计算：Q1=GSq q=418600J/kgb、根据冷却水来计算：Q1= WCp（t2-t1）（2）蒸发热Q2Q2=5%-6% Q1（3）罐壁向周围散热Q3Q3 =Fαc(tW-tB)tW—罐壁最高温度tB—所在地区夏季平均温度2、对数平均温度差Δtm 的计算Δtm=t1、t2—分别为冷却水进出口温度tF —主发酵时的发酵温度（四）、冷却水耗量的计算W= QB / Cp (t2-t1) (kg/h)Cp —冷却水的比热[J/(kg ℃)] t2、t1—分别为冷却水进出口温度QB—冷却水带走的热量(J/h)代谢终产物抑制消除方法：真空发酵、萃取发酵、吸附法发酵、二氧化碳气提发酵等1、真空发酵：原理：发酵过程中保持一定的真空度，发酵液处于沸腾状态，酒精被蒸馏出来。
主要设备有发酵罐、发酵蒸发器、总凝器、分凝器、收集器、真空泵。
优点：糖浓度提高3倍，发酵时间缩短1/3；酒糟、水、蒸汽都有减少；生产能力、设备利用率提高；酒精浓度可达33%。
缺点：能耗大、费用高、真空操作负荷大、容易引起杂菌污染。
2、萃取发酵：具有能耗低、操作简便易行的优点。
发酵和萃取在同一反应器中进行：采用固定化细胞技术，选择合适的萃取剂。
发酵和萃取分开进行：（1）膜萃取：将发酵液取出，三聚磷酸丁酯为萃取相，在中空纤维膜反应器中萃取。
（2）二氧化碳超临界萃取：发酵液逆向通过超临界二氧化碳萃取柱，富含酒精的超临界流体通过活性炭柱吸附分离酒精。
3、吸附法将吸附剂直接加到发酵液中或让发酵液循环通过一个疏水性的分子筛吸附柱来吸附酒精。
一般可采用疏水性硅沸石作为吸附剂，采用这种方法发酵时间可缩短30%。
4、透析膜法采用对酒精有选择性透过的多孔性膜，分离发酵液中的酒精来降低发酵液中的酒精浓度。
5、二氧化碳气提法利用发酵过程中产生的二氧化碳，通过循环压缩机加压后，送回发酵罐气提发酵产生的酒精，在0℃冷却饱和了酒精和水蒸气的二氧化碳，再由活性炭填充柱吸附酒精，纤维素填充柱吸附水。
生产能力提高27%。
啤酒发酵设备：趋于向大型化、露天化、联合的方向发展。
（一）前发酵设备前发酵槽为方形开口式或密闭式设备，均置于室内，材料内涂保护层。
冷却方式：蛇管或排管冷却，冷却面积0.2m2/m3发酵液，0-2℃冰水冷却。
密闭式: 具有回收二氧化碳、减少前发酵室内耗冷量及减少杂菌污染机会的优点。
室内采用空调制冷，实施冷风再循环。
开口式：室内装二氧化碳排除装置，排管冷却，补充10%新鲜空气的再循环方式。
发酵室：四周墙壁和顶棚采用较好的绝热材料，地面有一定的坡度，顶棚应建成倾斜或光滑弧面，空间不应太高。
（三）后发酵设备贮酒罐主要完成嫩啤酒的继续发酵，并饱和二氧化碳，促进啤酒稳定、澄清和成熟。
后发酵温和，产生热量少，无须装冷却装置，热量借室内低温带走。
金属的圆筒形密闭容器，有卧式和立式两种。
由于罐内需饱和二氧化碳，故应制成耐压容器。
新型啤酒发酵设备（一）圆筒体锥底发酵罐用于上面及下面啤酒发酵，前后酵可合并在该罐内进行。
室外放置，节省投资。
优点：能缩短发酵时间，生产灵活。
长圆筒形，H/D=4，上部是碟形封头，下部是锥形底。
封头上有：压力安全阀、真空安全阀、二氧化碳回收，排气、CIP共用一个进口，由一根管道通到操作间再分支。
锥底有：取样管、啤酒出口、二氧化碳通气管。