生物工程 通风搅拌反应器习题参考答案

1、第1，2章 通风搅拌反应器一、单项选择题1、好气性发酵工厂，在无菌空气进入发酵罐之前_C_，以确保安全。2、机械搅拌发酵罐中最下面一档搅拌器离罐底距离一般_A_反应器直径的高度，最上面一个搅拌器要在液层以下(大罐)。或等于一个 B.大于一个小于两个 D.等于两个 C.以上答案都不对3、塔式啤酒发酵罐换热的蛇管在发酵罐外，蛇管内用 B 与罐内的啤酒发酵醪进行热交换。A. 蒸气 B. 酒精 C. 冷凝水 D. 热水4、目前啤酒厂的圆筒锥底发酵罐内采用_C5、气升式发酵罐的优点是无需 B 。A. 空气过滤系统 B. 搅拌器 C. 空气喷嘴 D. 罐外上升管6机械搅拌通风发酵罐在装液灭菌冷却后，搅拌器

2、的输出功率应是：( A ) A通入无菌空气后比通入无菌空气前有所下降 B通入无菌空气后比通入无菌空气前有所上升 C与有无空气无关，输出功率在通风前后保持不变 D通入无菌空气后与通入无菌空气前相比，有时上升，有时下降7对于大通风比发酵过程来说，发酵罐内发酵液中的空气气泡直径：( C ) A与通风量有关，与空气喷嘴直径有关B与通风量无关，与空气喷嘴直径有关 C与通风量有关，与空气喷嘴直径无关 D与通风量无关，与空气喷嘴直径无关8.外循环空气带升式发酵罐的优点是无需_。二、多项选择题1、由于大生产中所使用的好气性发酵罐是受压容器，因此封头选用_ABC_封头。2、通用式机械搅拌发酵罐中挡板的作用是_A

3、CD_。A.提高醪液湍流程度，有利于传质 B.增加发酵罐罐壁的机械强度 C.改变液流方向，由径向流改变为轴向流 D.防止醪液在罐内旋转而产生旋涡，提高罐的利用率3、气升式发酵罐的特点有 BD A. 高径比(H/D)比机械搅拌通风发酵罐的小 B. 无需机械搅拌C. 无需空气压缩机 D. 溶氧速率较高4、圆筒锥底啤酒发酵罐的夹套内可用 ABC 与啤酒发酵醪进行热交换。A. 乙二醇 B. 乙醇 C. 氨 D. 冷凝水5、生产中使用的酒精发酵罐是受压容器，因此上下封头一般选用_ACD_封头。A. 锥形 B. 球形 C. 蝶形 D. 平板6. 喷射自吸式发酵罐的优点是 。A. 空气吸入量与液体循环量之比

4、较高 B. 无需搅拌传动系统 C. 气液固三相混合均匀 D. 适用好氧量较大的微生物发酵三、填空题1 、目前，常用的通风发酵设备有 、 、 和等，其中应用最多的是 。 2 、通风发酵罐的消泡装置有、 和 等。3 、通风发酵罐的主要结构有、 、 和 等。 4 、 嫌气发酵设备包括 和等，酒精发酵罐的全体积公式为 。 5、 通用式发酵罐是典型机械搅拌通风发酵罐，其罐的传热装置有 、和等几种。 6体外培养的动物细胞有两种类型,一种是_，来源于血液、淋巴组织的细胞，许多肿瘤细胞（包括杂交瘤细胞）和某些转化细胞属于这一类型，可采用类似微生物培养的方法进行悬浮培养。另一种是_，大多数动物细胞，包括非淋巴组

5、织的细胞和许多异倍体细胞属于这一类型，它们需要附着于带适量正电荷的固体或半固体表面上生长。 7. 植物细胞悬浮培养所用生物反应器主要有和 。 8、植物细胞培养反应器的固定化细胞培养反应器有 、 和 等类型。 四、判断题（）1、100 m3 通用式机械搅拌发酵罐一般搅拌转速在140-160 rpm 之间，所用变速装置为无极变速器，以调整搅拌转速。（）2、通用式机械搅拌发酵罐的高径比一般为1.7-2.5（）3、一个 10 吨左右的通用式机械搅拌发酵罐往往采用夹套作为传热装置。（）4、在发酵罐排气系统中安装的碟式消泡器的工作原理与离心分离机基本相同。（）5、用通用式机械搅拌发酵罐进行糖化酶（黑曲霉）

6、发酵时，在维持搅拌功率不变的前提下，减少搅拌器直径，增加其转速，有利于提高溶氧系数，因此在糖化酶（黑曲霉）发酵罐设计时，采用小高，对发酵有利。（）6、通用式机械搅拌发酵罐中搅拌器的作用是打碎泡沫,促使二氧化碳从醪液中排出。（）7、100 m3通用式机械搅拌发酵罐一般搅拌转速在140-160 rpm 之间,所用变速装置多为三角皮带轮变速。（）8、空气进罐的最后一个阀门往往采用安全阀，这是防止由于操作失误造成的发酵液倒流入空气过滤系统。（）9、比较涡轮式搅拌器的三种形式，以平叶式所消耗功率最小。 五、概念1. 搅拌器的轴功率是指搅拌器以既定的速度转动时,用以克服介质的阻力所需要的功率。2. 全挡板

7、条件是指在一定转数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： D-发酵罐直径，b-挡板宽度，n-挡板数3. 气体截留率在通风液体中由于充气而导致的体积增加率。通风前液体体积为 VL,通风时体积的增加量为 Vg,则气体截留率 六、问答题1. 以外循环为例来说明空气带升式(气升式)发酵罐的工作原理。答：在罐外装设上升管，与发酵罐构成一个循环系统，在上升管的下部有空气喷嘴，空气以250300米/秒的高速度喷入上升管，与上升管的发酵液密切接触，使上升管内的发酵液密度较低，加上压缩空气的喷流动能，因此上升管的液体上升入罐。罐内液体下降而进入上升管，形成反复循环，在上升管提供微

8、生物所需要的溶解氧，使发酵正常进行。2. 通用式机械搅拌发酵罐中的平直叶涡轮搅拌器为什么要安一个圆盘?答： 通用式机械搅拌发酵罐中的平直叶涡轮搅拌器如果没有圆盘，从搅拌器下方空气管进入的无菌空气气泡就会沿着轴部的叶片空隙上升，不能被搅拌叶片打碎，致使气泡的总表面积减少，溶氧系数降低。而安一个圆盘，大的气泡受到圆盘的阻挡，只能从圆盘中央流至其边缘，从而被圆盘周边的搅拌浆叶打碎、分散，提高了溶氧系数。啤酒发酵罐由于操作失误就可能造成罐内真空甚至被吸瘪，叙述造成上述事故的原因,以及预防和修复(被吸瘪)的方法。答：啤酒发酵罐出现真空主要是发酵罐在密闭条件下转罐或进行内部清洗时造成的。由于大型发酵罐在工

9、作完毕后放料的速度很快，有可能造成一定的负压。另外，即便罐内留存一部分CO 气体,在进行清洗时,由于清洗溶液中含有碱性物质,与CO2 进行中和反应,除去了CO2 也可能使罐内形成真空。如果不即时进气，在外界压力作用下发酵罐就会被压瘪。所以大型发酵罐应设防止真空装置，在罐顶安装一个真空安全阀。真空安全阀的作用是当罐内出现真空时，阀门开启，允许空气进入罐内，以建立罐内外压力的平衡。如果出现上述事故（发酵罐被吸瘪），可以用高压水涨法使其复圆。4. 什么是轴封？机械轴封与填料函轴封相比有什么优缺点？答：轴封是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漏。机

10、械轴封与填料函轴封相比优点是: 密封可靠，在一个较长的使用期中不会泄漏或很少泄漏。清洁，无死角，可以防止杂菌污染。使用寿命长，正确选择摩擦副和比压的机械密封可使用年，最长有用到年。.维修周期长，在正常工作的情况下，不需要维修。 轴或轴套不受磨损。 摩擦功率耗损少，一般约为填料函密封的1050机械轴封对轴的精度和光洁度没有填料函要求那么严格，对旋转轴的振摆和轴对壳体孔的偏斜不敏感，对轴的震动敏感性小。适用范围广，能用于低温、高温、高真空、高压、各种转速以及各种腐蚀性、磨蚀性、易燃、易爆、有毒介质的密封。其缺点是：结构复杂，需要一定的加工精度和安装技术。七、画图题画出通用式机械搅拌发酵罐(50 M

11、 以上)的示意图，并至少注明十个部件的名称。画出柠檬酸厂 5 M通用式机械搅拌种子发酵罐的示意图，并至少注明十个部件的名称。八、计算题（第1、2题可任选一题）1某味精厂需新建50M3种子罐,装料系数为60%,已计算出主发酵期生物合成热Q1105kj/h，搅拌热Q2104kj/h,查有关资料可知汽化热Q3=1104kj/h，醪液的比重为103kg/M3，发酵温度为32，冷却水进口温度为15，出水温度为26，冷却水的平均比热Cp=4.186kj/(kg.)，罐内采用不锈钢盘管冷却，其规格为 53/60 (mm),壁厚，其导热系数=188 kj/(Mh)，根据生产经验数据可取传热系数1和2分别为27

12、00 kj/(Mh)和10kj/(Mh)，另外管壁水垢层的热阻取 1/16750 Mh/kj，试求发酵罐冷却面积、盘管总长度和冷却水耗量。参考公式：；解: 1.总的热量Q=Q1+Q2-Q3=105+104-1104 =105(kJ/h)2.冷却水耗量3.对数平均温度差值的计算5.冷却面积6取整为38 M2。6.冷却蛇管总长度2某抗菌素厂需新建30M3种子罐，装料系数为60%，已计算出主发酵期生物合成热Q1105kj/h，搅拌热Q2104 kj/h，查有关资料可知汽化热Q3 =1104 kj/h，醪液的比重为103 kg/M3，发酵温度为32，冷却水进口温度为16，出水温度为25，冷却水的平均比

13、热Cp=4.186 kj/ (kg )， 罐内采用竖式蛇管冷却，蛇管为水煤管，其规格为 53/60 (mm)，壁厚3.5mm，其导热系数=188 kj/ (M h )，根据生产经验数据可取传热系数1和2分别为103 kj/(M2 h )和103kj/(M2 h )，另外管壁水垢层的热阻取 1/16750 M2 h /kj，试求发酵罐冷却面积、竖式蛇管总长度和冷却水耗量。 参考公式：；解:1.总的热量Q=Q1+Q2-Q3105104-1104 105(kJ/h)2.冷却水耗量104 (kg/h)3.对数平均温度差值的计算2103 kJ/(M2 h)5.冷却面积根据生产实际情况取整A=25M26.

14、竖式冷却蛇管总长度=1 (M)3有一50m3的发酵罐，装料系数为0.7,罐的直径为3m,采用三层六弯叶涡轮搅拌器进行搅拌,搅拌桨直径为1m,搅拌器转速为130转/分,罐内装有4块档板,通气量为25m3pa(表压),培养温度为2810-3Pas,密度为1050kg/m3,封头直边高度为0.04m,封头凸出高度为(1/4)D求:液柱高度HL及H/D?不通气时的搅拌功率为多少?通气时搅拌功率为多少?解：1） 求液柱高度HL及H/D从安全的角度，把50m3的发酵罐认为是公称容积计算是很安全的，但罐的使用效率不高，从准确和有效利用的角度，将50m3认定为全容积也是可行的，这里由于装料系数只有0.7,可以

15、看作是全容积.实际装料V=500.7=35m3下封头的体积为：3筒体装料高度 则液柱高度HL=4.414+0.04+0.75=5.2m故高径比H/D=6/3=22）求不通气时的搅拌功率由于具有4块档板，假定满足全档板条件，则104P=Kn3d5 K=NP对六弯叶涡轮，查表NP=5P= Kn3d5=5(130/60)315由于H/D=23需进行校正6对多层搅拌器(0.4+33) 求通气时的搅拌功率发酵液黏度及密度符合范围，采用Michel 法求解：采用通气准数法计算：通气准数 0.035时,aPg=(a0.12)第一章 培养原料预处理一般说来, 容器回转式混合器多为间歇式操作。锥形混合机是一种悬

16、臂螺旋混合器。双锥形混合机是一种容器固定型。植物性原料一般采用筛分原理分级机械设备。滚筒式分级机的进料端的筛孔最小。利用空气做工作介质的气流式粉碎机可以产生抵消粉碎发热的效应。球磨机由电动机通过固定在筒体上的大齿圈带动转动。球磨机是指借助于 运动 状态、具有 形状和尺寸 的研磨介质所产生的 冲击 、摩擦 、 剪切 、 研磨 等作用力使物料颗粒破碎的研磨粉碎机。其粉碎效果受磨介的 研磨介质的形状、尺寸、配比运动形式 、 物料充满系数 、 及原料的 原料粒度 影响。粉体物料混合设备，从运动方式上分有 容器固定式混合设备 和 容器回转式混合设备 两类形式。从操作方式上分有 间隙式混合设备 式和 连续

17、式混合设备 式两种。只有 容器固定 式混合设备才能实现连续操作 。10. 容器固定式粉体物料混合器采用 A 结构作混合件。 A. 11容器回转式粉体物料混合器 D 。 A. 混合均匀度易控制 B. 只能间歇操作 C. 可用真空进料D. A、B、和C 第二章 培养基制备与灭菌设备一、选择题1、连消工艺流程中，物料中的杂菌主要在哪个设备中被灭活（D ）A 连消塔 B喷射加热器 C 喷淋冷却器 D维持管 2 无论是种子罐或发酵罐，当培养基尚未进罐前对罐进行预先灭菌，称为空罐灭菌，对空罐灭菌的温度和时间的要求是（C ）A 高温瞬时（133，15s） B同实罐一样（115，815min）C 高温长时（1

18、27，45min） D间歇灭菌（100，30min，连灭三次）3、在连续蒸煮糖化流程中，真空系统的作用是（AC ）A 除去蒸煮醪多余的水分； B 进一步加热杀菌； C冷却蒸煮醪 D 维持整个系统真空度二、判断：（）1、高温瞬时灭菌对营养成分保存有利（ ）2、连消塔中蒸汽对培养基加热是直接加热。（ ）3、蒸煮设备中后熟器不再通入加热蒸汽。（ ）三、问答题1、在培养基的灭菌过程中是否能做到绝对无菌？为什么？发酵生产中对培养基灭菌的无菌程度是多少？答: 若要求灭菌后绝对无菌，即Ns=0，从上面公式可以看得出灭菌时间将等于无穷大，这对生产来说是不可能，所以培养基灭菌后，在培养液中必然还产残留一定的活菌

19、。工程上通常以Ns=10-3个/罐来进行计算，即杂菌污染降低到被处理的每1000罐中只残留一个活菌的程度，这就可以满足生产的要求了。2、分批灭菌为什么要“三路进气”，分别是那三路进气，实罐灭菌的进气和排气的原则是什么？答： 所谓发酵罐实罐灭菌的“三路进汽”就是在对培养基灭菌时，让蒸汽从空气进口、排料口、取样口进入罐内，使培养基均匀翻腾，达到培养基灭菌之目的。这是因为这三个管都是插入到发酵醪中，若不进蒸汽就会形成灭菌死角。实罐灭菌的进汽和排气原则是“非进即出”，就是说所有进入发酵罐的管道在灭菌过程中如果不进入蒸汽就一定要进行排气，使所有管道都被蒸汽（或二次蒸汽）通过，得以灭菌。不能有既不进汽也不

20、排汽的管道（死角）存在。3、试画出连消塔加热灭菌流程图，并简述其结构特点及培养基连续灭菌的优点。四、计算题1 一台连续灭菌设备，培养基流量 Q = 18 M3h，发酵罐装料容积 75 M3 ，培养基的原始污染程度为 105 个ml，发酵工艺要求因培养基灭菌原因引起的倒罐率为0.1%，即 Ns= 10-3个批，灭菌温度 T = 398 K，查图得此时的反应速度常数为 k=11分-1，维持段采用无缝钢管公称直径 Dg = 150 mm 。试求培养基连续灭菌过程中维持时间以及维持管的长度 L 约需多少。解: N0=75103103105=7.51012 代入对数残留定律：根据实际情况取 6 分钟。计

21、算维持管的体积：计算维持管的长度：第三章 分离设备一、选择1. 降低超滤过程中的浓差极化现象的手段可有 ABD A. 采用错流操作 B. 提高液体的湍流程度 C. 降低过滤液体流速 D.升高液体温度2. 超滤、反渗透两种膜分离技术的优点是 ACD A. 分离过程中不发生相变化,与有相变化的分离法和其他分离法相比，能耗要低。B. 膜使用方便，不需洗涤与后处理操作，节约时间。C. 由于只是用压力作为超滤和反渗透的推动力，因此分离装置简单，操作方便。D. 分离过程是在常温下进行的,因而特别适用于对热敏性物质的分离、浓缩。二、判断1（）板框式过滤机中，由滤布与滤板围成的空腔是容纳滤饼的空间。2 （）反

22、渗透中的浓差极化增加了溶质透过膜的阻力。3 （）连续逆流离心萃取机中，重液由转鼓中心进入，逐层向外流动，而轻液是由转鼓外缘进入，逐层向内流动，在鼓中心排出。4 （）板框式过滤机的过滤与洗涤液在设备内通过的路径一样。5 （）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，它与转速成正比。三、填空1在离心分离设备中膜分离设备有板式膜分离设备、管式膜分离设备、中空纤维管膜分离设备和螺旋卷式等几种形式。2离心分离因数表示离心机分离特性，是离心机离心加速度和重力加速度的比值。四、问答题1 工厂中要将奶油(酯)从新鲜牛奶中分离出来应该选用什么离心机？叙述该机分离奶油的原理。答: 在工厂

23、中要将奶油(酯)从新鲜牛奶中分离出来应该选用离心分离机，它能藉离心沉降速度的不同将互不溶解的两种液体分开。离心分离机机的转鼓内有数十只(50-80)形状和尺寸相同的碟片，碟片按一定间距)叠置起来组成碟片组，每只碟片在离开轴线一定距离的圆周上开有几个对称分布的圆孔，碟片叠置起来时，对应的圆孔就形成垂直的通道。（2分）两种不同重度液体的混合液进入离心分离机后，通过形成的垂直通道进入碟片间的隙道，并被带着高速旋转，由于互不溶解的两种液体重度不同，离心沉降速度也不同，重液（奶）的离心沉降速度大，就离开轴线向外运动，轻液（酯）的离心沉降速度小，则向轴线流动。这样，奶油(酯)和奶就在碟片间的隙道流动的过程

24、中被分开。2什么是超滤过程中的浓差极化现象，如何降低浓差极化现象？答：待分离液从膜面一侧流过时，靠近膜面的液体处于层流状态；同时，当水及小分子溶质透过膜面时，大分子的溶质在靠近膜面处被阻留。被阻留分子从膜面返回液体主体的速度受其通过层流区的扩散速度所控制，当这一速度低于被阻留分子在膜面聚集的速度，就必然会在膜面的一侧逐渐形成一高浓度的被阻留溶质层。这就是浓差极化。随着浓缩倍数的提高，浓差极化现象越来越严重，膜的透过通量也越来越低。错流操作，和提高被滤液体的雷诺准数，都可以减小层流区的厚度，增大被阻留分子返回液体主体的速度，这是削弱浓差极化的重要措施。其中后者在操作上常通过提高流速和提高液温来实

25、现。3离心机的分离因素其含义是什么？为什么高速离心机往往采用小直径高转速？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。f值越大，即离心力越大，越有利于分离，提高转速n比增大d对f有利得多4 叙述转筒真空过滤机的主要结构及工作过程。 见教材或课件5提高过滤速度的措施有那些？（不要求）6.简述碟片离心澄清机、碟片离心分离机的概念，两者结构有何差异？藉离心沉降速度的不同将悬浮液中的液、固相分开的离心机称作离心澄清机。藉离心沉降速度的不同将轻重不同或互不溶解的两种液体分开的离心机称作离心分离机。在碟片固定位置开孔并形成垂直方向的分离通道结构的离心分离设备，碟片不开孔为离心澄清机

26、。萃取与离子交换设备一、填空1. 超临界流体萃取的工艺流程有 ABD A. 变压法萃取 B. 变温法萃取 C. 逆流萃取 D. 吸附萃取2. 纯水的制备工艺中要用到下列哪些设备类型 ACD A. 膜分离设备 B. 连消设备 C. 离子交换设备 D过滤设备3离子交换设备中的反吸附离子交换罐，溶液流向是：( C ) A上下相向流动 B自上而下 C自下而上 D不在所选之列二、名称解释：萃取：分为液液萃取；固-液萃取以及超临界萃取，液-液萃取利用待萃取物（目标产物）在两个互不相溶的液相中溶解度的不同，从而达到分离的目的。三、简述：1固体物料间歇式CO2超临界萃取的工作原理及主要设备构成；超临界萃取：以

27、介质温度和压力略超过或靠近临界温度和临界压力，介于气体和液体之间的流体作为萃取剂，从固体或液体中萃取出某种高沸点或热敏性成分，再通过变温变压操作，萃取剂从超临界状态到气态，分离出目标产物。主要设备：萃取器、分离器、压缩机（加压泵）、换热器、过滤器等。2离子交换分离的机理及分离过程。参见课件3. 层析设备由哪几个部分组成？输液泵、进样器（阀）、色谱柱、检测器、分部收集器等组成。4. 层析柱的作用是什么？常见有哪些层析柱？充填层析介质（填料），实现分离过程。玻璃柱、护套柱、径向柱等、不锈钢柱。向吸附和反向吸附离子交换器有何差异？反吸附离子交换罐中液体的流速是如何考虑的？正向吸附为固定床，反向吸附为

28、流化床；结构上的差异比较：料液的流动方向的差异比较：液体的流速应使树脂沸腾但不能被带出浓缩、结晶及干燥设备一、单项选择题：1. 真空煮晶锅的结晶过程是下列哪种原理 C 。A. 采用降温来降低溶解度使溶液进入过饱和区结晶B. 采用调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. 以上皆不正确D_。A.物料进口处或出口处采用浮头管板 B.蒸发器壳体应有膨胀圈 C.物料在加热管内有足够的浓缩倍数，一般为七倍 D.加热的蒸气与物料之间有足够的温度差和传热强度。3.味精厂精制车间在真空煮晶锅中进行谷氨酸一钠盐的结晶，是用_C_使真空煮晶锅达到一定的真空度4. 水

29、分含量高的浆状物料的干燥可选用以下的哪种干燥设备CA气流干燥器B流化床干燥器C喷雾干燥器D固定床干燥器5. 冷冻升华干燥主要是升华_A_。A.游离水 B.结构水 C.冷凝水 D.气态水。6. 真空冷冻干燥器的干燥室中，操作参数（温度、压力）在水相图的 A A. 三相点之下 B. 三相点之上 C. 临界点之上 D. 临界点之下7.沸腾造粒干燥器中，为使不同大小颗粒能在床层中分级，其形状设计为：C A. 圆柱形 B. 圆锥形 C. 倒圆锥形 D. 长管状8热敏性的生物材料干燥最不适合的干燥设备是：( C ) A. 真空干燥设备 B. 冷冻干燥设备 C. 微波干燥设备 D. 喷雾干燥设备二、多项选择

30、题1. 下列哪些设备内部是负压 ACD A升膜式蒸发器 B机械搅拌通风发酵罐 C 离心泵 D 转鼓过滤设备2. 下列哪些设备或流程中，同时需要加热以及冷却装置的有： ABCD A 真空冷冻干燥设备 B 空气过滤系统 C 培养基的连消系统 D 淀粉质原料的糖化流程三、判断题：1（）结晶设备中的放料阀，为防止晶体堵塞多采用流线型直通式(Y形阀)，有时还加保温层。2. （）结晶时搅拌可使晶体与溶液产生相对运动而降低境界膜的厚度，促进溶质分子扩散来提高晶体长大速度，故搅拌速率越大越好。3.味精厂精制车间在真空煮晶锅中进行谷氨酸一钠盐的结晶，可用水力喷射泵使真空煮晶锅达到一定的真空度4.溶液在升膜式蒸发

31、器加热管中出现爬膜的最重要条件是物料进口处和出口处应采用浮头管板，或者蒸发器壳体应有膨胀圈。5.味精厂精制车间在真空煮晶锅中进行谷氨酸一钠盐的结晶，采用的是自然起晶法。四、名词解释：沸腾干燥沸腾干燥是利用流态化技术,即利用热的空气流体使孔板上的粒状物料呈流化沸腾状态，使粒子中的水分迅速汽化，达到干燥目的。2冷冻干燥冷冻干燥是将湿物料（或溶液）在较低温度下（-10-50）冻结成固态，然后在高度真空（1301.3Pa）下，将其中固态水分直接升华为气态而除去的干燥过程，也称升华干燥。冷冻干燥也是真空干燥的一种特例。五、问答题1. 蒸发过程的必要条件充足的加热热源，以维持溶液的沸腾和补充溶剂汽化所带走

32、的热量。保证溶剂蒸汽，即二次蒸汽的迅速排除。一定的热交换面积，以保证传热量。2. 简述冷冻干燥原理，实现真空冷冻干燥的必要条件是什么？根据热力学原理，当压力降到某一数值时，水的沸点与冰点相重合，固态冰就可以不经液态而直接转化为气态。这时的压力称为三相点压力，数值为609.3Pa，其相应的温度称为三相点温度，数值为+。如图所示，当压力低于三相点压力时，固态的冰经加热后直接转化为气态的水蒸汽。实现真空冷冻干燥的必要条件是干燥过程的压力应低于操作温度下冰的饱和蒸汽压。常控制在相应温度下冰的饱和蒸气压的。如 -40时干燥，操作压力应为2.76.7Pa。3简述沸腾干燥原理及特点、可能出现的不正常现象流化

33、床干燥（也称沸腾干燥）是利用流态化技术，即利用热空气流使置于筛板上的颗粒状湿物料呈沸腾状态的干燥过程。流化床干燥中，热空气的流速与颗粒的自由沉降速度相等，当压力降近似等于流动层单位面积的质量时，床层便由固定态变化流化态，床层开始膨胀，颗粒悬浮于气流中，并在气流中呈沸腾状翻动，但仍保持一个明确的床界面，颗粒不会被气流带走。干燥过程处在稳定的流态化阶段。1传热传质速率大。2干燥温度均匀，易于控制。3连续化、自动化操作。且设备结构简单，生产能力高，动力消耗小。(1)沟流和死床。 (2)腾涌； （3)层析现象 4喷雾干燥的特点（1）干燥速度快、时间短，一般为33Os，由于料液雾化成2060m的雾滴，其

34、表面积相应高达2005O00m2m3，物料水分极易汽化而干燥。（2）干燥温度较低。虽然采用较高温度的热空气，但由于雾滴中含有大量水分，其表面温度不会超过加热空气的湿球温度，一般为5O60，加之物料在干燥器内停留时间短，因此物料最终温度不会太高，非常适合于热敏性物料的干燥。3）制品具有良好的分散性和溶解性，成品纯度高。但喷雾干燥的容积干燥强度小，放干燥室体积大，热量消耗多，一般蒸发1kg水分约需6000kJ热量，相当于消耗2.5的蒸汽。5气流干燥的特点（1）干燥强度大。由于气体在干燥管内流速大，一般为1020m/s，气一固间存在一定的相对速度，因而固体物料与空气之间产生剧烈的相对运动，使物料表面

35、的气膜不断更新，大大降低了传热和传质的气膜阻力。一般干燥器全管平均体积传热系数为42001300kj/(m3h)。（2）干燥时间短。物料在干燥管内仅停留15s即可达到干燥要求。因此对于热敏性物料仍可采用较高的介质温度。如用140的热空气干燥赤霉素，130热空气干燥四环素均能获得优质产品。（3）适用性广。可使用于各种粉粒状、碎块状物料的干燥，粒径范围约为O.l10mm。湿含量可大至3O4O。（4）设备结构简单。占地面积小，生产能力大，能连续操作，可实现自动控制。气流干燥对物料有一定的磨损，因此不适合于对晶形有一定要求的物料，且热能利用程度较低，一般热利用率仅为3O左右。蒸馏设备习题简述蒸馏分离的

36、原理、蒸馏设备由哪些设备构成以及主要的蒸馏流程。第三篇第1章 空气预处理及除菌设备练习一、选择题1、空气过滤系统中旋风分离器的作用是_A_。A.分离油雾和水滴 B.分离全部杂菌 C.分离二氧化碳 D.分离部分杂菌2、空气过滤系统中空气加热器的作用是_B_。A.对空气加热灭菌 B.升高空气温度，以降低空气的相对湿度 C.对空气加热，蒸发除去空气中的部分水份 D.升高空气温度，杀灭不耐热的杂菌3、安装在空气压缩机前的过滤器主要作用是_D部分4、贮气罐的作用是_AC_。A.利用重力沉降作用分离部分油雾。 B.降低罐内空气温度。 C.防止由于往复式空压机所产生的脉冲而引起的压力波动。 D.升高罐内空气

37、温度，使相对湿度下降。5. 好气性发酵需要无菌空气，概括起来无菌空气在发酵生产中的作用是ABD_6、为了减轻空气过滤系统的负荷空气压缩机最好选用_B 7、空气过滤系统中丝网分离器的作用是分离_AC_。A.油污 B.全部杂菌 C.水滴 D.部分杂菌8. 某空气净化流程中空气流经下列各设备的顺序排列哪个正确：DA. 总过滤器-空压机-贮罐-一级冷却器-二级冷却器-旋风分离器-丝网分离器-加热器-粗过滤器B. 总过滤器-空压机-贮罐-一级冷却器-旋风分离器-二级冷却器-丝网分离器-加热器-粗过滤器C. 粗过滤器-空压机-一级冷却器-旋风分离器-二级冷却器-丝网分离器-加热器-贮罐-总过滤器D. 粗过

38、滤器-空压机-贮罐-一级冷却器-旋风分离器-二级冷却器-丝网分离器-加热器-总过滤器9 表面冷却器进行空气调节时，湿空气的变化将是：（D ）A 降温、等湿 B 降温、增湿 C降温、增湿或减湿 D降温、等湿或减湿 10 采用喷水室进行空气调节，空气调节过程是：（D ）A 等温减湿 B升温减湿 C升温增湿 D降温增湿二、是非判断题 1、安装在空气压缩机前的前置空气过滤器的主要作用是将空气过滤除菌，减轻总空气过滤器的过滤负荷。错2、空气过滤系统中空气加热器的作用是降低空气相对湿度。对3、空气压缩机出口的压缩空气温度一般是 187-198，大大高于空气的露点，因此进入贮气罐后，空气中的水分不会析出，空

39、气的相对湿度低，这样就保证了空气过滤介质不致受潮。错4、贮气罐的作用之一是防止下列情况：突然停电，致使空气压缩机停止工作，造成发酵罐内压力高于空气过滤器的压力，醪液倒流，污染空气过滤器。错5. 空气进罐的最后一个阀门采用安全阀，这是为防止由于操作失误造成发酵液倒流入空气过滤系统。错6. 设计空气预处理流程应考虑进总空气过滤器的相对湿度越大越好。错7.目前我国大多数味精厂常用的总过滤器为棉花活性炭过滤器。过滤器内的填装方法自下而上大致如下： 孔板 - 金属丝网 - 麻布织品 - 棉花 -麻布织品 -活性炭 -麻布织品 - 棉花 - 麻布织品 - 金属丝网 - 孔板。 对三、填空题1.空气过滤除菌

40、机理包括：惯性冲击 、直接拦截 、扩散 、 重力沉降 、 和 静电吸附 。2.空气过滤系统中贮气罐的作用是_利用重力沉降作用分离部分油雾、防止由于往复式空压机所产生的脉冲而引起的压力波动、_保温灭菌。3.空气过滤系统中旋风分离器的作用是分离空气中的油雾、水滴_。4.空气过滤系统中空气加热器的作用是_适当加热降低空气相对湿度。四、名称解释深层过滤的对数穿透定律采用相对介质过滤空气，进入滤层的微粒数与穿透滤层的微粒数之比的对数是滤层厚度的函数。五、问答1.空气介质除菌几种作用机理的相互关系是怎么样的？哪一种机理起主要作用呢？2. 什么是介质过滤除菌，在生物工程工厂中为什么要用介质过滤除菌？答题中应包含相对介质过滤、绝对介质过滤；空气过滤除菌（与培养基蒸汽灭菌相比）具有结构简单、操作方便、价格低廉、易于实现等特点。六、计算设计一台通风量为50M/min的棉花活性炭空气过滤器， 空气压力为 0.4 MPa(绝对压力)，已知棉花纤维直径 d=16 微米，填充系数= 8%，空气线速度为 0.1 M/sec，若进入空气过滤器的空气含菌量是 5