生物工厂设备期末复习资料.doc

2010-2011年度生物工厂设备期末复习资料第一章1、灭菌的方法有化学灭菌、射线灭菌、干热灭菌、湿热灭菌、过滤灭菌。2、培养基实罐灭菌（分批灭菌或实消）：将培养基配制在发酵罐里，用饱和蒸汽直接加热，以达到预定灭菌温度并保温一段时间，然后再冷却到发酵温度。3、培养基的连续灭菌(连消)：将配好的培养基在向发酵罐等培养装置输送的同时进行加热、保温和冷却而进行的灭菌。4、发酵生产中，往往需要对培养基及其发酵设备进行灭菌，一般工业上常采用蒸汽湿热灭菌。5、灭菌程度和营养成分的破坏是灭菌工作中的主要矛盾，恰当掌握加热温度和时间是灭菌工作的关键。6、对数残留定律的概念：在灭菌过程中，活菌数逐渐减少，其减少量随活菌数的减少而递减，即微生物的死亡速率与任一瞬时残留的活菌数成正比，称之为对数残留定律，也即反映为一级化学反应动力学为：7、在发酵罐中进行实罐灭菌，是典型的分批灭菌：全过程包括升温、保温、降温三个过程8、计算题根据对数残留定律公式计算灭菌所需的时间 见书本P6 例1-19、（1）连消塔-喷淋冷却连续灭菌流程（写出设备名称及作用和流程顺序）设备名称及流程顺序见图连消塔 是培养液高温短时间连续灭菌设备，它与维持罐组成连续灭菌系统，分套管式和汽液混合式两类。维持罐 灭菌系统中的维持设备，主要是使加热后的培养基在维持设备中保温一段时间，以达到灭菌的目的，也称保温设备。冷却设备 常用喷淋冷却器和套管冷却器。 前者是将冷却水通过喷淋装置均匀的淋在水平的排管上，以冷却管内的培养基。 后者是一种内管走热培养基，内外管间的管隙中走冷却水的冷却器。（2）喷射加热-真空冷却流程喷射加热器 可使料液和蒸汽迅速接触，充分混合，加热是在瞬时内完成的。10、在发酵罐的实罐灭菌过程中，为什么要用“三路进气”和“三路排气”？该过程所采取的原则是什么？答：“三路进气”是指进蒸汽管道、排料管道和取料管道；“三路排气”是指排气管道、进料管道和接种管道。第二章1、空气的含菌量随环境的不同而有很大的差异。一般干燥寒冷的北方空气含菌量较少，而温暖潮湿的南方含量较多，人口稠密的城市比人口较少的农村含菌量多，地平面又比高空的含菌量多。2、无菌空气：是指通过除菌处理使空气中的含菌量降低到某一个水平，从而使污染的可能性降至极小。 103染菌率表示1000次培养所用的无菌空气只允许1次染菌。3、除菌方法包括静电吸附、介质过滤、辐射、热杀菌、化学药物杀菌。4、在过滤除菌机理中，什么叫惯性冲击滞留作用？什么叫拦截滞留作用？什么叫静电吸附作用机理？答：当微粒以一定的速度垂直纤维方向运动时，空气受阻即改变方向，绕过纤维前进。而微粒由于它的运动惯性较大，未能及时改变运动方向，直冲到纤维的表面，由于磨擦黏附，微粒就滞留在纤维表面上，这称为惯性冲击滞留作用。当微生物等微粒随低速气流流动慢慢靠近纤维时，微粒所在的主导气流流线受纤维所阻而改变流动方向，绕过纤维前进，并在纤维的周边形成一层边界滞流区。滞流区内的气流速度更慢，进入其中的微粒慢慢靠近和接触纤维而被黏附滞留。称为拦截滞留作用。干空气与非导体物质相对运动产生摩擦时，会产生诱导电荷，在纤维和树脂处理过的纤维表面，尤其是一些合成纤维中，这种现象更为明显。悬浮在空气中的微生物微粒大多带有不同的电荷，这些带电的微粒会受带异性电荷物体的吸引而沉降，此即为静电吸附作用机理。5、（1）两级冷却、分离、加热除菌流程（写出设备名称及作用和流程顺序）设备名称及流程顺序见图a、粗过滤器 （安装在压缩机前）其主要作用：捕集较大的灰尘颗粒，防止压缩机受损，同时也可减轻总过滤器负荷。b、空气压缩机分为离心式空气压缩机和往复式空气压缩机两种，它的作用是提供空气动力，除去水雾油雾。c、贮气罐的作用：（1）消除脉动，维持罐压的稳定。（2）使部分液滴在罐内沉降。（3）保温灭菌。 d、气液分离器可分为旋风分离器和丝网分离器。 旋风分离器的作用是分离较大直径的颗粒物质除去部分油水；丝网分离器的作用是分离较小直径的颗粒物质，除去大部分油水，分离效率高。e、空气冷却器可分为立式列管式热交换器、喷淋式热交换器和沉浸式热交换器。前一个冷却器的作用是把温度降至30，后一个的作用是把温度降至20，使空气湿度过饱和。 f、空气加热器的作用是吧空气湿度降至50-60，保持过滤介质的干燥，保证过滤器的正常运行。e、总过滤器：除尘、除菌。（2）利用热空气加热冷空气的流程 6空气预处理的主要目的：1提高压缩空气的洁净度，降低空气过滤器的负荷。 2去除压缩后空气中所带的油水，以合适的空气湿度和温度进入空气过滤器。7、无菌空气制备的整个过程包括两部分内容：一是对进入空气过滤器的空气进行预处理，达到合适的空气状态（温度、湿度），二是对空气进行过滤处理，以除去微生物颗粒，满足生物细胞培养需要。8、贮气罐的作用：（1）消除脉动，维持罐压的稳定。（2）使部分液滴在罐内沉降。（3）保温灭菌9、空气除菌过程中的气液分离器可分为旋风分离器和丝网分离器。第三章1、挡板的作用是什么？什么叫全挡板条件？答：挡板的作用：a、改变液流的方向;b、促使液体激烈翻动，增加溶解氧 ;c、防止搅拌过程中漩涡的产生。全挡板条件是指罐内加了挡板使旋涡基本消失，或者说是指达到消除液面旋涡的最低挡板条件。2、轴封的定义：运动部件与静止部件之间的密封叫作轴封。可分为填料函和端面轴封两种。端面式轴封又称机械轴封。密封作用是靠弹性元件的压力使垂直于轴线的动环和静环光滑表面紧密的相互贴合，并作相对转动而达到密封作用：使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封，防止泄漏和污染杂菌。3、（1）自吸式发酵罐的工作原理及各结构的名称充气原理： 自吸搅拌器和导轮，即转子和定子。转子转动时空气则由导气管吸入。转子的转速越大，旋转的线速度越大，则流体的动能也越大，流体离开转子时，由动能转变为压力能也越大，排出的风量也越大。（2）带升式发酵罐（气升式发酵罐）工作原理： 借空气喷嘴的作用而使空气气泡分割细碎，与上升管的发酵液密切接触。由于上升管内的发酵液轻，加上压缩空气的喷流动能，因此使上升管的液体上升，罐内液体下降而进入上升管，形成反复的循环，供给发酵液所耗的溶解气量。4、发酵罐的基本条件 利用机械搅拌器的作用，使空气和醪液充分混合，促使氧在醪液中溶解，以保证供给微生物生长、繁殖、发酵所需的氧气。第四章1、液固分离设备的分类 见书本P912、滤饼过滤和深层过滤的概念滤饼过滤过程：刚开始：有细小颗粒通过孔道，滤液混浊。开始后：迅速发生“架桥现象”，颗粒被拦截，滤液澄清。所以，在滤饼过滤时真正起过滤作用的是滤饼本身，而非过滤介质。 深层过滤过程：特点：颗粒(粒子)沉积于介质内部。 过滤对象：悬浮液中的固体颗粒小而少。 过滤介质：堆积较厚的粒状床层。 过滤原理：颗粒尺寸 介质通道尺寸，颗粒通过细长而弯曲的孔道，靠静电和分子的作用力附着在介质孔道上。 3、板框过滤机的工作原理及结构板框过滤机是典型的滤饼过滤，主要由若干块滤板和滤框间隔排列而成，板和框之间夹有滤布，当板框压紧之后，即形成若干滤室。板框压滤机的结构包括机架、压紧机构和过滤机构4、明流和暗流的概念及各自特点明流：在每个滤板的下方出液孔上装有水阀，滤液直观地从水阀里流出。 优点：一旦某个滤室的滤布失效，则该水阀流出的滤液不清，即关闭该水阀，停止该滤室的工作，而不影响其他滤室的正常工作。暗流：每块滤板的下方均设有出液通道孔，若干块滤板的出液孔连成一个出液通道，并由止推板下方的出液孔相连的管道排出。优点：滤液收集是封闭的，在无菌过滤、滤液易挥发或不宜暴露在空气中等要求时，则可选择暗流过滤。5、助滤剂的概念:有些滤渣具有可压缩性，有些则带有胶体粒子，因而易把滤布堵塞，影响过滤速度，此时可以在料液中加入一定量的助滤剂，以利过滤。 助滤剂由细小的、不可压缩的惰性颗粒组成，这种颗粒具有多孔不规则表面，质地轻而硬。常见的助滤剂如硅藻土、珠光岩粉、炉渣粉等。6、板框过滤机的型号的读法例：BMS 40/635-25B表示板框压滤机 M表示明流 S表示手动压紧 40过滤面积 635滤框规格 25框厚度7、6种过滤设备的灵活运用（板框过滤机、真空转鼓过滤器、三足式离心机、碟式离心机、管式离心机、螺旋卸料离心机）膜分离设备1、微滤(MF)的概念：又称微孔过滤，是以微滤膜作为过滤介质的膜分离技术。2、超滤(UF)：可截留溶液中溶解的大分子物质，而透过小分子物质。3、纳滤(NF)：纳滤膜主要用于截留粒径在210nm，分子量为1000左右的物质，可以使盐和小分子物质透过，操作压（0.51MPa）。 其被分离物质的尺寸介于反渗透膜和超滤膜之间，但与上述两种膜有所交叉。4、电渗析（ED）：在电场作用下，带电离子透过膜向两极移动，而达到分离的目的。5、透析：在一半透膜两侧的两种溶液中的小分子溶质或溶剂通过膜进行交换，而大分子被截留在各自的一侧的现象，称为透析。 第五章1、萃取的定义：溶质溶解于某种液体中的一种提取方法。萃取的原理：根据溶解度不同而分离。2、在溶剂萃取中，被处理的溶液称为料液，其中欲提取的物质称为溶质，用以进行萃取的溶剂称为萃取剂或溶媒。经混合-分离后，大部分溶质转移到萃取剂中，该液相