生物工程设备教案

1、生物工程设备教案生物科学与工程学院2021年9月课时分配表章节第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章 第一|-一章第十二章第十三章合计内容课时1534764363333 51绪论 物料处理和输送设备空气净化除菌设备培养基的制备设备通风发酵设备厌氧发酵设备 植物细胞和动物细胞反应器生物反应器的比拟放大过滤、离心、膜分离设备离子交换 分离原理和设备蒸发与结晶设备干燥设备蒸馀设备第一章绪论【教学目的与要求】了解课程的目的和任务，掌握生化反应的目的，掌握生化反应器 的分类，了解生化反应器设计基础内容。【教学重点与难点】生化反应的目的，生化反应器的分类，设计基础。【教学方法】 讲授

2、。【教学时数】1学时一、课程介绍 生物工程设备则是生物工程技术和化学工程与设备交叉的结合体 生物反应过程的组成，课程的内容按各种设备的共性，密切结合发酵生产的特征，重点阐述设备的结构、原理、特点、 设计计算、选型及保养。包括整个发酵生产过程中所需要用到的物料的处理和输送设备， 培养基的制备设备，无菌空气系统，生物反应器，过滤、结晶、干燥、蒸帽及冷却设备。课程目的和任务：了解生物工程设备掌握常用生物工程设备的类型、性能、设备二、 生化反应的目的重点 生化反应的目的：1.生产细胞：2.细胞的代谢产物：3.直接用酶催化的产物。三、生化反应器的分类重点根据细胞或组织生长代谢的要求可分为：.厌氧生物反应

3、器、通风生物反应器、 光照生物反应器、膜生物反应器。其他分类方式：根据反应器的结构、物料的混合方式。四、生化反应器设计基础内容：细胞动力学 （菌体生长规律、产物代谢的规律、基质浓度产物浓度对发酵的影响等）、质量传递（气-液传质、液体-微生物）、能量传递、环境对发醉的影响、剪切力的影响等总之，生化反应器的设计是以生物体的代谢为核心，除考虑传质、传热的因素外，还 需要考虑对环境条件的要求，确保这些条件的落实。同时为提高传质和传热的效率需配置 搅拌装置，同时需考虑剪切力对菌体生长的影响。发酵过程纯种培养，无菌条件的要求。【思考题】1.生化反应的目的？ 2.生化反应器的分类？【作业】生化反应器的分类方

4、式【参考书目】生物工程设备梁世中主编，中国轻工业出版社2002年【教学效果追记】本章内容中有反应器的分类等简单的总体知识，要求学生在理解的基础上加以掌握。【预习】第二章物料处理和输送设备第二章物料处理和输送设备【教学目的与要求】了解发酵工厂物料处理和输送的方法，掌握机械输送设备的特点 及选型：掌握气力输送的原理和流程及简单管道的计算。【教学重点与难点】掌握机械输送设备和气力输送设备的特点及选型，气力输送流程 的比较和管道计算。【教学方法】讲授、自学与多媒体等直观教学手段相结合。【教学时数】5学时第一节固体物料的处理与粉碎设备一、固体物料的筛选除杂设备杂物分三类：纤维性较长的物质颗粒状的铁磁性物

5、质啤酒厂生产过程：大麦粗选精选分级浸泡发芽干燥粉碎糖化过滤煮沸冷却分离沉淀前发酵后发酵过滤灌装杀菌冷却成品1.谷物原料的粗选设备大麦粗选机（平摇振动筛）结构图磁力除铁器a固定形磁钢装置图b永磁滚筒CXY-25型永磁滚筒的结构图2.大麦的精选及分级设备目的:精选目的除去圆形杂粒,特别是半粒大麦和草籽。分级目的为了在浸渍和发芽过程保持均匀一致，提高麦芽质量和出芽率。大麦精 选机a滚筒精选机结构图讲解操作过程b碟片式精选机结构图讲解操作过程 大麦分级设备a平板分级筛 结构图 讲解操作过程b圆筒分级筛 结构图 讲解操作过程二、 固体物料的粉碎设备1.物料粉碎的力学分析重点挤压破碎、冲击破碎、研磨破碎、

6、剪切破碎、劈裂破碎，分别举例说明2.物料的粉 碎度（粉碎比）粉碎比：重点物料粉碎前后平均粒径之比。以x表示x=D1/D2DI D2粉碎前、后物料的平均粒径mm粉碎比选择应恰当合理，如：山东某酒精厂，原来采用一级粉碎，电机功率为17KW, 后改为二级粉碎，在原电机前加粗粉碎，新增电机2.8KW,产量增加1倍。3.粉碎机械锤式粉碎机：用于原料的中碎和细碎a结构如图 讲授粉碎过程。锤式粉碎机作用力主要是冲击力b.锤式粉碎机的生产能力圆孔筛：一个圆筛孔排出产品容量V。(m3)Vo=0. 785. Do2. d. U (m3)式中：Do一筛孔直径,m d产品粒度m U一排料不均匀系数每h排出的产 品量体

7、积V：V=60X 0. 785. Do2. d. U . Z. k. n . ( m3/h ) Z 一 筛孔总数 k-锤刀排数n-转速r/min每h排出的产品量(质量)QQ=V. Y =15 nr Do2. d. Z. k. n . y (t/h)对于方孔筛：每h排出的产品量体积V：V=60L. c. d. U . Z. k. n (m3/h )Z 筛孔总数k锤刀排数n 一转速r/min每h排出的产品量(质量)Q:Q二V. 丫二 60L. c. d. U. Z. k. n. Y (t/h)也可按经验公式计算：Q=k. DI L. P (kg/h)式中：DI 一转子的I：作直径mL 一转子的轴向

8、长度m P -粉碎产品的密度kg/m3k 一系数，大米瓜干大麦取80100c.粉碎机的功耗N：按经验公式估算：N=k. D12 L. n (kW) L一转子的轴向长度m n一转子的转数r/ mink一系数，与原料的性质和粉碎度有关k约为0.r0.2 ,粉碎比大时取大值对辑粉碎机a对辐粉碎机的构造原理 操作的参数及过程主要作用力是挤压力常用两辑、四辑、五辐、六辑。结构图b.辑式生产能力：理论生产能力Q=60 n DI. n. b. L. P 4> (kg/h)中一松散系数大麦芽取0.50.7,与物料性质和操作均匀度有关。轧辐长度100mm 每小时粉碎大麦芽：双辑粉碎机 150200kg/h四辐式200300kg c功率估算：经验公式：N=0. 735kG/