发酵工程设备复习重点

种子制备种子扩大培养:将保存在砂土管、冷冻干燥管中处于休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养而获得一定数量和质量的纯种过程。这些纯种培养物称为种子。种子罐级数:各种种子在种子罐中逐级扩大培养的次数。接种龄:种子罐中培养的菌丝体开始移入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间。双种法:采用二只种子罐接一只发酵罐。倒种法:以适宜的发酵液倒出适量给另一发酵罐作种子。实消:分批灭菌将培养基置于反应器中用蒸汽加热，达到预定灭菌温度后维持一定时间，再冷却到发酵温度，然后接种发酵，这叫分批灭菌。连消:连续灭菌将培养基在向发酵罐等培养装置输送的同时进行加热、保温和冷却的灭菌方法就是连续灭菌。发酵工业用种子需要满足什么条件？①菌种细胞的生长活力强，移种至发酵罐后能迅速生长，迟缓期短；②生理性状稳定；③菌体总量及浓度能满足大容量发酵罐的要求；④无杂菌污染；⑤保持稳定的生产能力。影响种子质量的因素有哪些？①原材料质量，水质，培养基pH；简述发酵工业常用的灭菌方法。②灭菌条件；③接种量；④培养室温度、湿度、通风；⑤培养时间；⑥有害气体或挥发物（培养室内不要安紫外灯）；⑦冷藏条件。连续灭菌的基本设备有哪些？（1）配料预热罐；（2）连消塔；（3）维持罐；（4）冷却管影响灭菌的因素有哪些？培养基成分、物理状态、微生物数量、氢离子浓度、微生物细胞中水分、微生物细胞菌龄、空气排除情况、搅拌过程、泡沫发酵工程设备总体包括：生物反应器、生物反应物料处理、产物的分离纯化设备、辅助系统设备微生物反应器微生物反应器设计的基本要求有哪些？避免将需蒸汽灭菌的部件与其它部件连接，因为即使阀门关闭，细菌也可在阀门内生长；（2）尽量减少法兰连接，因为设备震动和热膨胀会引起连接处的移位，导致染菌。如有可能，应采用全部焊接结构；（3）防止死角、裂缝等一类情况，以避免固体物质在此堆积，形成使杂菌获得热抗性的环境；（4）发酵罐系统的某些部分应能单独灭菌；（5）与反应器相通的任何连接都应采用蒸汽加以密封，如取样口在不取样时也要一直通蒸汽；（）所6有阀门要易清洗、易使用、易灭菌；（7）反应器应始终保持正压以排除渗漏；（8）为了便于清洗，反应器主体应尽量简单。机械搅拌通风发酵罐主要由哪些结构组成，其功能分别是什么？（a）罐体（b）搅拌器和挡板①搅拌器作用：打碎空气气泡，增加气－液接触界面，以提高气－液间的传质速率。其次是为了使发酵液充分混和，液体中的固形物料保持悬浮状态。②挡板作用：加强搅拌强度，防止液面中央形成漩涡流动，促使液体上下翻动，增强溶氧传质。气升式发酵罐包括哪些类型，其工作原理是什么？（1）气升环流式、鼓泡式、空气喷射式（2）无菌空气通过喷嘴或喷孔喷射进发酵液中，通过气液混合物的湍流作用而使空气泡分割细碎，同时由于形成的气液混合物密度降低向上运动，而气含率小的发酵液则下沉，形成循环流动，实现混合与溶氧传质。简述自吸式发酵罐的充气原理。搅拌器由罐底向上伸入的主轴带动。叶轮旋转时叶片不断排开周围的液体使其背侧形成真空，由导气管吸入罐外空气。吸入的空气与发酵液充分混合后在叶轮末端排出，并立即通过导轮向罐壁分散，经挡板折流涌向液面，均匀分布。动物细胞培养反应器有哪几种形式，举出一个例子加以说明。动物细胞微载体悬浮培养反应器用微珠做载体，使单层动物细胞生长于微珠表面，并在培养液中进行悬浮培养。这种培养方式是将单层培养与悬浮培养相结合，这是大规模动物细胞培养最有前途的方法。动植物细胞培养和微生物培养的区别1.动物细胞没有细胞壁，大多数哺乳动物细胞需要附壁生长；2.对培养基的营养要求相当苛刻，要求含有多种氨基酸、维生素、无机盐、血清等物料；3.对培养环境十分敏感，对温度、pH、溶氧浓度等条件都比微生物培养要严格得多；4.动物细胞对流体剪切力十分敏感，强烈的机械与通风鼓泡所引起的过大剪切力会损伤细胞，使细胞破裂。植物细胞虽然有细胞壁，但对流体剪切力的耐受程度也要比微生物差；5.由于动植物细胞的生长要比微生物缓慢得多，一般只有在高细胞密度下，才能得到一定浓度的产物；6.生长慢，又非常容易染菌，因此需要严格的无菌防范措施。植物和动物细胞培养反应器比较植物、动物、微生物细胞的结构和生理特点。性质动物细胞植物细胞微生物细胞大小10-100um比微生物细胞大10um代谢调节方式内部和激素内部和激素内部营养要求很苛刻苛刻宽松可利用多种底物生长速率倍增时间一般为12-60h倍增时间一般为0.5-2h机械强度最差，缺乏保护性细胞壁差差，抗剪能力弱

较好环境适应性很差差好粘附性贴壁生长细胞团形式悬浮分离描述植物细胞、动物细胞生物反应器的共性。各有何优缺点。都需要满足动植物细胞抗剪切力弱，营养要求苛刻，培养条件严格，要求较高传质效率的特性；悬浮培养生物反应器反应器优点缺点机械搅拌式反应器（悬浮式）能够获得较高的溶氧系数剪切力大通气搅拌式反应器（悬浮式）避免向培养基直接通气时气泡损伤细胞，没有移动部件，密封好，氧转换率较高，便于放大氧传递系数小，气路系统不能就地灭菌气升式培养反应器（悬浮式）湍流温和均匀剪应力小，完全密封，便于无菌操作，氧的转换率高，便于放大生产填充床生物反应器（固定化）单位体积固定细胞量大混合效果差，使溶氧、pH、温度控制、气体的排出较难流化床生物反应器（固定化）小颗粒传质特性良好剪切力和颗粒碰撞会损坏固定化细胞膜式（中空纤维）反应器（固定化）良好的传质性能，满足细胞贴壁生长的特性；培养器体积小，细胞密度高；产物纯度高；自动化程度高；可重复使用成本高微载体悬浮培养系统比表面积大；生长条件易控制且易放大，兼贴壁与悬浮培养的优势，取样方便；易于分离微囊培养系统小颗粒传质特性良好；科技含量较高结构复杂固体物料运输固态物料输送设备：斗式提升机带式输送机螺旋输送机气体输送系统一、斗式提升机：用胶带或链条做牵引件，将一个个料斗用螺钉固定在牵引件上，牵引件再由鼓轮张紧并带动运行；垂直提升物料适用物料：松散型、小颗粒物料。如大麦、小麦、大米、玉米等粮食。料斗：深斗深度大，装料多；排料难干燥、易撒落物料浅斗深度小，斗口宽；易排料潮湿、较黏物料尖角形斗中和前两者料斗带：钢质链条适用于高生产率，较高高度和较重物料的运输。装料：掏取式和喂入式卸料：离心式卸料和重力式卸料可加导轮、导槽卸料带式输送机：由绕在两个鼓轮上的封闭环形组成的运输系统，两鼓轮一个为主动轮，一个为从动轮，主动轮靠摩擦力带动环形带运转，环形带再靠摩擦力带动上面的物料，达到运输的目的；水平或斜向上提升物料适用物料：松散状干湿物料及成件制品带：有橡胶带、塑料带、钢带等几种。

（2）托辊：可限制承载重物的带下垂。分上、下托辊，上托辊有直形和槽形两种，下托辊只有直形一种。

（3）鼓轮：卸料端为主动轮，上料端为从动轮，其作用是拉紧胶带和转向胶带（4）传动装置和张紧装置：传动装置主要包括电动机和减速机，张紧装置的作用是给胶带一定张力，防止胶带在鼓轮上打滑。常用的张紧装置有重锤式和螺丝拉紧式两种。（5）加料装置和卸料装置：常用矩形漏斗式为好，加料较均匀。物料可在输送带末端自由落下，不需卸料器；中途卸料可用挡板。三、螺旋输送机：主要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，螺旋把物料沿料槽推动，在运动中物料以滑动形式沿着槽移动。螺旋输送机的作用：既可输送物料，又起到混合物料和加料的作用适用物料：适用于松散的粉状或小颗粒物料、粘稠物料能量消耗较大；用于短距离的水平输送，或是倾角不大于20°情况下的输送。四、气力输送系统：是借助空气在密闭管道内的高速流动，物料在气流中被悬浮输送到目的地必须保证足够的气流速度，但是速度过大，会造成很大的输送阻力和较大的磨损输送流程的比较风机位置管道内压力输送管道加、卸料器输送方式吸入式流程尾部负压较粗不需加料器封闭好排料器多到一压送式流程前段正压较细封闭好的加料器，不需排料器，自动卸料一到多混合式流程中间前负压后正压加料器和卸料器多点吸入和压送至较远较高地方优点：①系统密闭②在输送过程中，可同时进行对输送物料的加热、冷却、混合、粉碎、干燥和分级除尘等操作③设备简单，操作方便，容易实现自动化④占地面积小⑤可实现多点取料或者多点供料。不足：动力消耗较大；管道和供料器磨损过快；输送的物料有限制，不易输送潮湿易黏结和怕碎的物料。进料装置（吸嘴）：单管吸嘴：管内无空气或仅进入少量空气而达不到输送物料的气流量。(容易堵塞)b.带二次进风口的单管吸嘴：有二次空气的进风口。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二次空气通道。d.固定型吸嘴e.闭风器（关风器）防止与外界大气连接，避免空气的泄漏；压送式系统配合加料，吸入式系统配合卸料用。加料装置：叶轮旋转，物料从料斗或容器下落到叶片间，随叶片旋转至下端，物料排出。分离装置：物料分离效率高，性能稳定，连续运转，连续排出分离的物料，且要经久耐用，维修方便，费用要低等要求。重力分离器重力沉降物料气流进入分离器后，气速大大降低，物料由于自身的重力沉降，气体从上部排出旋风分离器离心力沉降物料气流沿内壁旋转运动下降，圆锥底部旋转直径减小，旋转速度增加，粒子受到大离心力分离下落；气流到底部附近开始反转，沿中心部旋转上升，从上出口排出。除尘装置:1、回收粉状物料2、净化排放空气3、防尘粒进入真空泵旋风分离器10μm以上的粒子，小粒子效率不高布袋滤尘器细小干燥的工业粉尘，净化效率98%以上湿式除尘器利用水捕集气流中的粉尘固体物料处理固体物料处理:物料的除杂设备、物料的筛选/精选设备、固体物料的粉碎设备杂物：a.铁磁性物质：铁钉、螺丝等b.纤维性较长的物质：麻绳、庄稼秸秆等c.颗粒状：沙子、泥土块、小石块等磁铁分离器:a平板式磁铁分离器固定形磁钢装置数块磁钢一排，同极一边，在磁铁间用薄木片或纸板阻隔。除杂效果差，人工清理b旋转式磁铁分离器永磁滚筒磁铁滚筒由转动的外筒和固定磁铁芯组成。外筒转动，物料经过磁铁时，谷物下落，金属杂质被吸住，留在外筒表面，随外筒带到磁场作用外，落入盛铁盒大麦粗选机:原料→料斗→进口吸风道去轻杂→第一层筛面去大杂→第二层筛面去中杂→第三层筛面去小杂→出口吸风道去轻杂→洁净大麦大麦精选机：利用杂粒（荞子、燕麦、豌豆等）与大麦长度不同的特点进行分离除去半粒大麦(伤麦)和草籽，防止发霉和不良味道碟片式精选机当碟片在粮堆中转动时，短粒物料嵌入袋孔被带到较高位置，由于孔底逐步向下倾斜，短粒物料受本身重力作用再从袋孔中倒出，落入收集槽；长粒物料则因其长度较袋孔长，虽有可能进入袋孔，但其重心在袋孔之外，当碟片还未带到一定高度，即从袋中滑落特点：工作面积大，转速高，产量比滚筒式精选机大，碟片损坏可以更换b.滚筒式精选机袋孔的旋转圆筒，长粒物料不能进入袋孔，在进料压力和滚筒倾斜的影响下向滚筒另一端移动流出；短粒物料嵌入袋孔被带到较高位置，落入中央收集槽中，由螺旋输送机送出从而得到分离特点：分离的杂粒含大麦少，但袋孔的利用系数低，产量也低，且磨损后不能修复。物料分级设备：利用大麦粒本身的腹径大小不同进行分离。使麦粒保持一致，提高麦芽质量和精选大麦的出芽率平板分级筛筛面作往复运动，筛孔从上到下依次减小，从上部连续进料，分别从不同的筛面出不同级别的物料圆筒分级筛倾斜滚筒筒壁上的筛孔大小呈梯度分布特点：设备简单、电动机传动比平板分级筛方便；但是筛面利用率小，仅为整个筛面的1/5粉碎设备：固体原料粉碎后，颗粒度变小，表面积显著增大，可加速蒸煮时的溶解过程，节省蒸汽，减少能量消耗，提高淀粉利用率，并可减少输送管道的阻塞现象，便于连续化生产干式粉碎的力学分析：（1）挤压、冲击、研磨、劈力和剪切力（2）物料在粉碎时，无论是哪一种作用力在起作用，都需稍超过物料的破碎强度，物料才能被破碎。（3）选择粉碎方法必须根据物料的物性、大小和所要求的粉碎程度等而定：a对坚硬的和脆性的物料，挤压和冲击很有效。b对韧性物料，剪切力的作用较好。c对方向性物料则以劈碎为宜。粉碎度：物料粉碎前后平均粒径之比，称为粉碎度或粉碎比，X=D1/D2合理的选用粉碎比可减少用电消耗粉碎机的要求：（1）粉碎后的物料颗粒大小要均匀；（2）已被粉碎的物块，应立即从轧压部位排除；（3）操作应能自动化，如能不断地自动卸料等；（4）易磨损的部件应容易更换；（5）极少粉尘，减少环境污染及保障工人身心健康；（6）操作发生障碍时，应有保险装置使能自动停车；（7）单位产品消耗的能量要小锤式粉碎机：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，最终成为细小颗粒，出料口出来适用范围：中等硬度、脆性物料，粉碎效果最高；其他粉碎机难于粉碎的物料(韧性、软性纤维长物料)；不适用于粘性物料。锤刀：可拆换，可摆动避开硬物；高碳钢和锰钢，可两头调换使用。优点：构造简单、紧凑、物料适应性强，粉碎度大，生产能力高，运转可靠；缺点：机械磨损较大。盘磨机：优点:结构简单,紧凑,操作维修方便,能耗低,体积小,生产能力大。注意事项：粉碎前要除杂,以免损坏锤力,损坏筛网；不能粉碎潮湿物料,易堵筛网,含水量应小于15%；要有备用机作用力：研磨和剪切力作用对象：玉米，大米，大豆球磨机：作用力：冲击力和研磨力适用对象：搪瓷厂,陶瓷厂磨石头用,粉碎硬性物料,球材质硬,粉碎后风选辊式粉碎机：两个相对旋转的圆柱形辊筒，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。调节两辊间隙及对超载荷起保险作用的压缩弹簧辊筒：有的表面光滑，有的表面有齿、有的表面有凸棱或凹槽作用力：挤压、剪切和研磨（等速转动，有转速差）。应用范围：大麦芽，大米辊式粉碎机广泛用于颗粒物料的中碎和细碎。我国啤酒厂大麦芽的粉碎，大米的粉碎都是采用辊式粉碎机。五辊式粉碎机：前三个辊为光辊，后两个为丝辊。即先挤压破碎，可以使生物质原料的皮壳不致粉碎的太细而影响后序工作，最后挤压研磨粉碎成细粒细粉湿式粉碎优点：（1）消除粉尘危害，改善了劳动环境，降低原料消耗；（2）粉碎过程中，淀粉开始吸水膨胀，提高了蒸煮效果；（3）粉碎后经预热，提高了蒸气的利用率；（4）由于粉碎在有水的情况下运转，使机器零件（特别是刀片）的磨损减少，节省了设备维修费用。固态发酵依据固态发酵过程中是否能实现限定微生物纯种培养，分为传统固态发酵与现代固态发酵按照使用的微生物的情况和形成的产品条件不同，固态发酵可分为自然富集固态发酵、强化微生物混合固态发酵、限定微生物混合固态发酵和单菌固态纯种发酵按固态发酵固相的性质分类：①以农作物(如麸皮、豆饼等)为底物的固态发酵方式②以惰性固态载体为固态发酵过程固态发酵反应器考虑因素：①接种技术；②灭菌方式；③发酵基质的特性；④供气手段；⑤参数的测量和控制；⑥取样分析技术；⑦结构简单，操作方便。静态固态发酵反应器优缺点：优点：①系统简单，廉价，操作方便；⑦克服固态发酵无法用摇瓶法作大量基础研究的缺点，同时可作多条件的平行实验并且温度、湿度等条件均一；③系统易灭菌。缺点：①无法准确控制气体和物料的湿度，只能供饱和湿空气；①无法取样分析；③放大过程中难以消除床径扩大的影响。静态固态发酵反应器无论体积、高径比如何变化，其基本形式是不变的．但供气、保温、控温系统却是千差万别的。完善的固态发酵供气、保温、控温系统应有以下持点：①测量并控制进气组成、湿度及温度；⑦测量尾气组成并反馈调节进气组成、湿度和温度；③在较大规模应用时采用循环供气；④完善的气体过滤设备。具体应用时，应根据研究目的加以简化，以求经济节约固态发酵研究取得的主要进展1由敞开式发酵到封闭式发酵2从经验发酵到控制发酵3从浅盘式发酵到机械化发酵4从固态单菌发酵到固态混合发酵5从堆积发酵到流化态发酵6从上游过程和下游过程分别操作到组合操作固态发酵难以实现工业化的主要原因：通风散热困难；易染茵；基质利用率低；缺少固态发酵反应器设计和放大的统一标准；缺少完善的传质、传热数学模型；检测手段不完备等固态发酵与液态发酵的对比：固态发酵液态发酵培养基中没有游离水的流动，谁是培养基中较低的组分培养基中始终有游离水的流动，水是培养基中主要组分微生物从湿的固态基质吸收营养物，营养物浓度存在梯度微生物从溶解水中吸收营养物，营养物浓度始终不存在梯度培养体系涉及到气、液、固三相，气相是连续相，而液相不是连续相培养体系大多涉及到气液两相，而固相所占比例低，是悬浮在液相中，液相为连续相接种比比较大，大于百分之十接种比比较小，小于百分之十微生物所需氧主要来于气相，只需少量无菌空气，能耗低微生物所需氧来自于溶解氧，需要消耗较大能耗用于微生物溶解氧需求气体循环和通气不仅可以提供氧气和排除挥发性产物，而且也排除代谢热量气体循环和通气仅仅提供氧气和排除挥发性产物，代谢热量需要冷却水排除微生物吸附于固态底物的表面生长或渗透到固态底物内生长微生物均匀分布在培养体系中发酵结束时，培养基是湿物料状态，产物浓度高发酵结束时，培养基是液体状态，产物浓度低使用浓缩的培养基和较小的固态发酵生物反应器，因此生产率高，而得率和生长率低使用稀释的培养基和较大体积的生物反应器，因此生产率较低高底物浓度可以产生高的产物浓度高底物浓度产生非牛顿流体问题，需要补料系统由于系统压力低，所需通气的压力低由于需要克服液位差和气体从气相到液相的阻力，系统需要较高气源压力颗粒内的混合难以实验，且微生物生长受营养扩散的限制可实现有效混合，营养扩散通常不受限制有效去除代谢热困难，易出现过热问题高水含量使发酵温度控制容易，发酵设别庞大发酵不均匀，菌体的生长、对营养物的吸收和代谢产物的分泌在各处都是不均匀发酵均匀由于缺乏有效在线测量手段，过程控制比较困难许多在线传感器的成熟，可以实现发酵过程控制由于产物高，提取工艺简单可控，因此没有大量有机废液产生，但提取物含有底物成分需要去除大量有机物废液，分离设备的体积常很庞大，费用高，而产物纯化比较容易一般可以使用固体原料，在发酵过程中，糖化与发酵过程同时进行，简化操作工序，节约能耗一般发酵原料需要经过复杂的加工，能耗大在需要大量供氧过程中，空气通过固体层的阻力较小，能耗少，固态发酵中固态颗粒提供的液体表面积比深层液态发酵中气泡提供的界面高得多在好氧发酵中，需要克服静液层阻力才能将供氧的通过深的液层，消耗的能量大固体培养基的水活度在0.99以下，适宜于水活度在0.93~0.98的微生物生长，限制了应用范围，同时也限制了某些杂菌的生长适用于大多数微生物的生长代谢热驱除比较困难，主要依靠通气蒸发冷却，已造成局部水分缺乏代谢热驱除比较容易通过冷却水控制，不存在通气造成水分缺乏固态发酵微环境利于微生物分化，特别是丝状真菌分化代谢液态发酵环境抑制微生物分化代谢，不利于次生代谢产物产生所需设备不完善，缺乏在线传感仪器，机械化程度低，产品不稳定，重复性差所需设备完善，自动化程度高，技术比较成熟模拟自然生长环境，使微生物保持与自然界相似的生长状态，微生物是在接近于自然状态下的生长，有可能产生一些通常液体发酵中不产生的酶和其他代谢产物，如霉菌毒素、分生孢子等在人工液体培养基中均匀生长动态固态反应器优缺点：动态固态反应器优缺点反应类型优点缺点转鼓式强化传热、传氧；自动化程度高；微生物生长均一；取样容易机械部件多，易染菌；对菌丝体的损伤大；易导致固体培养及成团搅动式有利于传热、传氧、易于保持固体培养物的均一性；易于分散添加的营养盐等物质对菌丝体的损伤大；易导致固体培养及成团；死角不可避免流体床式传氧、传热良好；在培养基内不会存在局部过热问题无菌空气用量大，能耗高；难于工程放大白酒生产技术白酒按香型分为哪几种？代表酒是哪些？(1)酱香型茅台酒(2)浓香型泸州特曲酒(3)清香型汾酒(3)米香型桂林三花酒(4)兼香型西凤酒、董酒2.固态法白酒生产特点是什么？(1)低温双边发酵:采用较低的温度，让糖化作用和发酵作用同时进行(2)配醅蓄浆发酵:减少一部分酒糟，增加一部分新料，配醅蓄桨继续发酵，反复多次(3)多菌种混合发酵(3)固态蒸馏(4)界面效应:同一微生物在同一相中的生长代谢与在不同界面上的代谢不同3.混蒸续渣法有哪些优点？（1）原料经过多次发酵（一般在三次以上），原料淀粉利用充分，出酒率高。

（2）在多次发酵过程中，有利于积累香味物质，特别容易形成以己酸乙酯为主的窖底香，有利生产泸型大曲酒。

（3）如采用混蒸混烧，热能利用率高，成本低。

4..白酒为什么要进行贮存和勾兑？①新蒸馏出的白酒有刺激味和辛辣味，口感不醇和，必须经过半年以上时间的贮存，才能饮用②不同季节、不同班组生产出的酒质量有所差异。5.白酒降度后回出现什么问题？如何解决？问题：口味淡薄，后味短混浊（棕搁酸乙酯、油酸乙酯和豆油酸乙酯）措施：降度去浊：⑴冷冻过滤法⑵吸附法⑶离子交换柱吸附过滤法⑷膜过滤勾兑和调味6..什么是大曲？中温曲和高温曲在生产上有什么区别？大曲:以小麦或大麦和豌豆为主要原料，将其粉碎、加水、压制成砖状的曲胚，在一定温度和湿度下使自然界的微生物进行富集和扩大培养，再经风干而制成的含有多种菌的一种糖化发酵剂中温曲和高温曲的区别中温曲高温曲原料大麦和豌豆小麦最高温度不超过50℃60℃以上曲胚处理复杂：入房排列→长霉→晾霉→起潮火→大火阶段→后火阶段→养曲→出室→贮曲简单：堆曲、盖草和洒水、翻曲、拆曲、贮曲液体培养基的制备液体培养基的制备：a.糖蜜的稀释和澄清b.淀粉质原料的处理（酒精发酵）3.麦芽汁的制备（啤酒酿造）糖蜜(molasses)：制糖工业的副产品，是一种粘稠、黑褐色、呈半流动的物体，其中主要含有大量可发酵糖(主要是蔗糖)，因而是很好的发酵原料尤其是制造酒精的良好原料糖蜜产量较大的有甜菜糖蜜、甘蔗糖蜜、葡萄糖蜜糖蜜的营养性：主要成分为糖类，矿物质含量较高，含少量粗蛋白质浓度大，糖分高，产酸细菌多，灰分与胶体物质多，酵母无法直接利用发酵预处理：包括稀释、酸化、灭菌、澄清和添加营养盐等过程糖蜜间歇式稀释器：敞口容器，内安有搅拌装置或通风代替搅拌，使糖蜜与水达到均匀稀释连续稀释器：a水平式糖蜜稀释器圆筒形水平管，内沿管长管内装有隔板和筛板，分成若干空段。隔板上有孔上下交错配置，改善糖液流动形式，每隔板固定在两根水平杆上；无搅拌器，同时加营养盐等b.立式糖蜜稀释器圆筒形立管，下部有3个连接管，下方有热水和糖蜜进口。糖蜜和热水进入后流过下边的一个中心有圆形孔的隔板，又与刚进入的冷水混合。圆筒中有半圆形缺口的隔板交替配置，使液体交错湍流运动，糖蜜和水更好的混合。我国开发的稀释器：错板式连续稀释器：挡板上下交错排列，倾斜安装减少流动阻力，液体自上而下流动，经挡板可改变方向，混合糖蜜和水。膨缩式连续稀释器：中间几次突然收缩的中空圆筒；水和糖蜜从器身底部进入，由于器径的改变，糖液流速改变，使得糖液混合均匀变管径式连续稀释器：几种不同管径的直管段连接而成，原理与胀缩式稀释器相同糖蜜的酸化、灭菌、澄清和添加营养盐间歇稀释操作法则是逐项进行；酒精厂多采用连续稀释热酸法澄清处理糖蜜，各项同时进行酸化：防止杂菌繁殖，加速灰分与胶体物质沉淀，调整稀糖液的酸度，适于酵母的生长。灭菌：加热灭菌通蒸汽加热到80-90℃，维持1h；有利于澄清作用；药物防腐（常用防腐剂有漂白粉，甲醛，氟化钠，五氯代苯酚钠）营养盐添加：氮源：(NH4)2SO4，铵易被酵母消化，用量每吨糖蜜添加0.1—0.12%；磷酸盐：采用过磷酸钙，用量为糖蜜的0.25-0.3%；镁盐：硫酸镁，用量为糖蜜的0.04—0.05%；生长素：必需生长素维生素B1、维生素B2、与肌醇、生物素及泛酸等。淀粉质原料的处理淀粉在发酵工业中被普通使用，它可克服葡萄糖代谢过快的弊病，同时淀粉来源丰富，价格也比较低廉蒸煮：原料吸水细胞膜和植物组织破裂，淀粉受热、吸水膨胀，颗粒外皮破裂，破坏晶状结构成为凝胶状态即糊化液化：加液化酶，长链淀粉转化为糊精、低聚糖。糊化和液化常同时进行糖化：加糖化酶将糊精、低聚糖转化为可发酵性糖粉浆罐一→二次蒸汽预热至50～60℃一→粉浆泵一→蒸煮罐/锅一→蒸汽加热至130℃一→后熟器一→最后一个后熟器(120℃)一→真空冷却器(60℃)一→糖化罐一→加曲糖化连续蒸煮设备a.蒸煮罐：长圆筒，粉浆下端进，正对蒸汽入口，糊化醪上端出；罐直径不宜太大，防止过大的返混运动，培养基先进先出b.蒸煮锅：①时间长,蒸汽耗量大,设备利用率低.②操作不稳定,高温蒸汽突然遇冷,振动大③蒸汽与料混合不匀,易发生焦化与夹生,降低出酒率.④锥形锅加工难度大,圆锥部分很易磨损c.加热器：①结构：三层直径不同的套管组成，内、中层；管壁上钻有小孔，套管用法兰连接②工作原理：粉浆流径中层管，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③特点：气液接触均匀，加热比较全面；在很短时间内可使粉浆达到规定的蒸煮温度。d.后熟器：前三个下进料上出料，不进蒸汽加热，只保温，构造与蒸煮罐相同，由多个组成，保证保温时间。最后一个后熟器(气液分离器)侧上部进料下出料不加热，分离二次蒸汽降温，蒸汽上部出以供粉浆罐预热。真空冷却设备蒸煮过的高温糊化醪，100℃左右，将要进行糖化的温度60℃左右，需快速降温真空冷却器：圆筒锥底，器内真空，料液切线进入，料液自蒸发，产生二次蒸汽；醪液离心沿壁落下，锥底排出，二次蒸汽入冷凝器冷凝器：二次蒸汽与水直接接触冷凝，不凝气体真空泵或蒸汽喷射器抽走，器内真空，醪液降至60-65℃糖化锅/罐：作用：真空冷却装置得到的60-62℃的糊化醪，与糖化醪液混合，60℃维持30-45min，流动状态，淀粉变为可溶性糖构造：圆筒形、底部球形或罐形，常压操作，密闭，内设蛇形冷凝管（当降温不够时用）；液面控制装置、灭菌蒸汽进口、连续出料口、搅拌器１～２组麦芽汁的制备（1）糊化锅：锅身为圆柱形；锅底为弧形或球形，蒸汽夹套、保温层；弧形顶盖；环形洗水管升气筒；旋浆式搅拌器；观察孔、下粉筒（2）糖化锅：与糊化锅大致相同，体积一般比糊化锅大一倍，平底或球底带蒸汽夹套搅拌器（3）麦芽煮沸锅：a.蒸发多余水分b.浓缩c.煮啤酒花d.凝固蛋白质e.灭菌（4）糖化醪过滤槽：需快速将麦汁和麦糟分离，获得澄清麦汁上半部分与糊化锅相同，下半部分分三层，水平筛板、麦汁收集底和保温夹底分离纯化分离纯化过程的特点培养液(或发酵液)是复杂的多相系统，含有细胞、代谢产物和末用完的培养基等培养液中所欲提取的生物物质浓度很低，但杂质含量却很高，特别是利用基因工程方法产生的蛋白质常常伴有大量性质相近的杂质蛋白质。欲提取的生物物质通常很不稳定，遇热、极端pH、有机溶剂会引起失活或分解发酵或培养都是分批操作、生物变异性大，各批发酵液不尽相同，要求下游加工有一定的弹性分离纯化技术传统：离心、过滤、蒸馏、萃取、结晶、吸附、蒸发和干燥新近：细胞破碎、膜分离和色层分离、离子交换过程分离纯化工艺过程培养液(发酵液)的预处理和固液分离，目的是除去发酵液中的菌体细胞初步纯化(提取)，目的是除去与产物性质差异较大的杂质，为后道精制工序创造有利条件；高度纯化(精制)，目的是去除与产物的物理化学性质比较接近的杂质成品加工。据最终用途决定。悬浮液分离方法离心分离：过滤前处理、难以过滤的悬浮液过滤分离：常压过滤、加压过滤、真空过滤膜分离：固液分离、浓缩及纯化发酵液预处理加热：蛋白质变性凝固，溶解度降低，发酵液黏度降低凝聚和絮凝常用于细小菌体且黏度较大的发酵液预处理中凝聚：在电解质作用下，由于胶粒之间双电层排斥电位的降低，电位下降，而使胶体体系不稳定的过程硫酸铝、氯化铝、三氯化铁、硫酸亚铁、石灰、硫酸锌、碳酸镁絮凝：在某些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，使胶粒形成较大絮凝团的过程聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、聚胺衍生物、氯化钙、磷酸氢二钠加入盐类：去除高价金属离子草酸盐、三聚磷酸盐可去镁、钙离子黄血盐去铁离子调节pH等电点沉淀、变性凝固、改变絮凝剂的电离度加入助滤剂改变滤饼结构，降低滤饼可压缩性，减小过滤阻力硅藻土、珍珠岩粉、活性炭、石英砂、石棉粉、纤维素、白土等。发酵液的分离设备板框压滤机优点：板框压滤机的过滤面积大；过滤推动力(压力差)能较大幅度地进行调整，并能耐受较高的压力差；结构简单，价格低，动力消耗少缺点：不能连续操作，设备笨重，劳动强度大，卫生条件差，非生产的辅助时间长鼓式真空过滤机圆筒分为过滤区、洗涤及脱水区，卸渣及再生区3个区域特点：生产能力大，劳动强度小，但辅助设备多，投资大，且由于真空过滤，推动力小，压差较小离心分离因数（f）：离心力与重力的比值转鼓直径制约f管式离心机：GF液-液分离GQ液-固分离--澄清膜分离半透膜设备简单、节约能源、分离效率高、容易控制等优点。一般可除去1μm以下的固体粒子推动力：浓度差、压力差、电位差常见的膜分离过程：渗透、透析、电渗析、反渗透、微过滤、超滤、气体透过良好的膜分离设备应具备的条件：①膜面切向速度快，以减少浓差极化。②单位体积中所含膜面积比较大。③容易拆洗和更换新膜。④保留体积小，且无死角。⑤具有可靠的膜支撑装置。膜分离设备主要形式：板式、管式、中空纤维式和螺旋卷式。纳米膜过滤技术（NF）纳米过滤是介于超滤与反渗透之间，以压力差为推动力的膜分离过程特点：①集浓缩与透析为一体；②操作压力低；③具有良好地热稳定性、pH稳定性、对有机溶剂的稳定性萃取与色谱分离分离程度高、选择性好、传质快、能耗低且生产能力大、周期短、便于连续操作和自动控制萃取法分为：溶剂萃取、反胶团萃取、双水相萃取萃取操作步骤:①混合②分离③溶剂回收溶剂萃取方法按操作方式可分为：单级萃取、多级萃取（错流、逆流、错流+逆流）用于生物分离的双水相体系通常有：聚乙二醇(PEG)-葡萄糖 聚乙二醇-无机盐(磷酸盐、硫酸盐等)离子交换法：基于一种合成的离子交换剂作为吸附剂，以吸附溶液中需要分离的离子离子交换树脂分子两部分组成：惰性骨架，活性离子离子交换法的特点：无毒、成本低、设备简单、操作方便，周期长、pH变化范围大离子交换设备根据离子交换的操作方式不同，可分为静态和动态交换设备两大类，动态可分为间歇操作的固定床和连续操作的流动床两类吸附法优点:操作简便、安全，设备简单、pH变化小、有机溶剂用量少缺点：选择性差，收率低，无机吸附剂性能不稳定，不能连续操作，劳动强度大色谱分离原理：当流动相流过固定相时，由于物质在两相间的分配情况不同，使易分配于固定相中的物质移动速度慢，而易分配于流动相中的物质移动速度快，从而达到逐步分离的目的依分离机理，色谱法可分为：吸附色谱法、分配色谱法、离子交换色谱法、凝胶色谱法依固定相的形状不同，可分为：柱色谱法、纸色谱法、薄层色谱法、凝胶色谱法液态物料运输原理：使用泵提高液体物料的压强输送物料；要求：粘稠状悬浮物、耐腐蚀、耐一定的温度、连续性安全易维修常用设备：离心泵、往复泵和螺杆泵离心泵：原理：电动机带动，开动前，输送物料灌满泵，开动，叶轮旋转，叶片间的液体随之旋转产生离心力，液体被离心力甩到叶轮外围，从排出口入排出管路，叶轮内形成真空低压，压强作用将液体经吸入管路进入泵，如此往复。离心泵是应用最广泛的一种液体输送机械，由泵、吸入系统和排出系统三部分组成往复泵：活塞在泵筒内的活动引起压强变化并使阀门有秩序开合，最终依靠压强差吸入和压出液体双动往复泵：活塞每往复一次，有两次吸、排液，流量均匀效率高旋转泵-齿轮泵：齿轮转动使进口处产生低压，并将吸入的液体推出排液口流量较小，压头较高在生产上常用来输送黏稠性液体和作为板框压滤机的加料泵旋转泵-螺杆泵：与齿轮泵相似，一个螺杆带动另一个螺杆转动，液体被拦截在啮合室内，并沿着杆轴方向推进，然后被挤向中央室并排出效率高，无噪音，适用于高压下输送黏稠性液体。旋涡泵：结构：泵壳和叶轮，叶轮上有许多径向的叶片，叶片间有凹槽，吸入口和压出口由隔板隔开原理：当叶轮以高速旋转时，由于离心力的作用，叶片凹槽内的液体以很高的速度甩向流道，由于流道截面较宽，液体流速减慢，一部分动能就转变成静压能而被压入管道隔膜泵：与往复泵相似将活塞换为可以形变的隔膜设备清洗杀菌什么是CIP清洗系统？其主要构成设备有哪些，叙述其技术流程。CIP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卸或打开的前提下，在一个预定时间内，将一定温度的清洁液通过密闭的管道对设备内表面进行喷淋循环而达到清洗的目的，特称CIP清洗系统（cleaninginplace）CIP原位清洗系统主要构成:单个或多个清洗液贮罐及管道、分布器、增压泵、回流泵、气动控制阀、酸碱计量泵、板式换热器、温度控制仪、电导率检测仪、液位控制仪、PLC触摸屏及控制柜等部件组成。CIP清洗技术流程:根据设置程序配制清洗液经气动控制阀与增压泵、回流泵来完成清洗液的输送及回流循环清洗、排放、回收等整个清洗过程控制系统保证自动在线清洗的进行，并对相关技术参数进行自动校对，确保清洗液温度和浓度在相应清洗过程中恒定对每一道清洗过程记录，简述：生物工业常用的清洗剂的种类，设备杀菌的基本要求。(一)常用清洗剂碱或酸：烧碱、盐酸等分散剂：硅酸钠、磷酸三钠、EDTA和葡萄糖酸钠表面活性剂：阳离子型、阴离子型及两性型螯合剂：三聚磷酸钠（Na5P3O10）、EDTA其它：酶(二)蒸汽杀菌要求(1)设备的所有部件均能耐受130℃的高温。(2)尽可能采用焊接并把焊缝打磨光滑。(3)避免死角和缝隙，若死端无可避免，要保证死端长度不大于管径的6倍，且应装蒸汽阀以用蒸汽灭菌。(4)避免在灭菌和非灭菌空间连接处只装一个阀门保证安全。(5)所有阀门均应利于清洗、维护和杀菌，常用隔膜阀。(6)设备各部分均可分开灭菌，且需有独自蒸汽进口阀。(7)保证所提供的灭菌用是饱和蒸汽的且不带冷凝水，不含微粒或其他气体。(8)蒸汽进口在设备高位点，在最低处装排冷凝阀。(9)管路应彻底排冷凝水，管路需一定斜度和装排污阀门。3.简述小型发酵罐灭菌过程。发酵灭菌过程：开启搅拌设定温度为零，后夹层进水，设定培养温度和时间，设定初始通气量打开排气阀，装上夹套，打开蒸汽阀启动灭菌模式，开始灭菌供水与制冷用水质量分级：工业用水一般分为4级，普通水（非生产用