生物工程设备 2

1、生物工程设备期末复习一.名词解释1.过滤效率：过滤效率就是滤层所滤去的微粒数与原来微粒数的比值，它是衡量过滤设备的过滤能力的指标；=（N1-N2）/N1=1-N2/N1。2.热泵蒸发：是指用机械泵或用蒸汽喷射泵将低压蒸汽压缩成较高压力的蒸汽，重新利用加热蒸汽的办法3.实罐灭菌：将培养基置于发酵罐中用蒸汽加热，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，这叫做实罐灭菌，又称分批灭菌。4.CIP：CIP:Clean In Place, 意即内部清洗系统，在不拆卸设备零部件的条件下，设备内部和管道的清洗方法。5.搅拌雷诺准数ReM ：6冷冻干燥：冷冻干燥是将湿物料（或溶液）在较

2、低温度下（-10-50）冻结成固态，然后在高度真空（1300.1Pa）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。7.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。8.对数穿透定律：表示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；公式为：lg（N2/N1）=-KL9.过滤效率：过滤效率就是滤层所滤去的微粒数与原来微粒数的比值，它是衡量过滤设备的过滤能力的指标 ；=（N1-N2)/N1=1-N2/N110.介质过滤除菌：使空气通过经高温灭菌的介质过

3、滤层，将空气中的微生物等颗粒阻截在介质层中，而达到除菌的目的。11.境界膜：处于晶核附近的不稳定高能质点，受到晶体质点的引力，放出能量，排列到晶核上以后，晶体周围的溶液就是一些溶质质点比较稳定的溶液，这些溶液好象一层膜一样包围着晶核，通常称这层膜为境界膜。12.热泵蒸发：用机械泵或用蒸汽喷射泵将低压蒸汽压缩成较高压力的蒸汽，重新利用加热蒸汽的办法。13多效蒸发：将高能二次蒸汽用作加热介质去蒸发另外的物料而本身也被冷凝。14热敏性物料：对热过程敏感，受热后会引起产物发生化学变化或物理变化而影响产品质量的物料。15超过滤（ Ultrafiltration ）：用超滤膜对溶液中大小不同的溶质分子进行

4、过滤分离的操作称为超过滤（ Ultrafiltration ）。16.浓差极化：当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，水及小分子溶质透过膜，大分子溶质则被膜阻留。被阻留分子从膜面返回液体主流的速度，受分子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，就逐渐在膜面上，高浓度的被阻留的溶质分子层。随着浓差极化愈来愈严重，膜的滤出速度也 愈来愈低。17离心分离机：借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。18.离心澄清机：借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19.滤饼比阻力：滤液通过 1m 厚

5、的均匀滤饼层的助力。20.公称容积：是指罐的筒身（圆柱）体积和底封头体积之和。21.装液系数：发酵罐的装液量 v 与发酵罐的公称体积 v 0 之比 , 即 =v/v 022.搅拌器轴功率：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。二.填空题1.要达到全挡板条件必须满足 （D-发酵罐直径，b-挡板宽度，n-挡板数。）2、空气过滤除菌机理包括惯性冲击滞留机理、拦截滞留机理、布朗扩散机理、重力沉降滞留机理和静电吸附机理。3.液液萃取设备由混合设备 、分离设备 和 溶剂回收设备三部分组成。4.轴封的作用是使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封，防止染菌和泄漏，大型发酵罐常用的轴封为

6、双端面机械轴封。4.影响 KL的主要因素为操作条件、发酵罐的结构及几何参数、物料的物化性能 5.计算空气过滤除菌设备的滤层厚度时，需用对数穿透 定侓，公式为lg（N2/N1）=-KL。6.空气过滤系统中，汽液分离器作用为将空气中被冷凝成雾状的水雾和油雾粒子除去的设备；一般常用的有旋风式和填料式。7.影响空气过滤效率的因素有微粒大小 、过滤介质的种类和规格 、介质的填充密度 、 过滤介质层厚度 、以及所通过的空气气流速度 。8.空气除菌方法有热杀菌、 辐射杀菌、 静电除菌和过滤除菌法。计算空气过滤除菌设备的滤层厚度时, 需用对数穿透定侓 , 公式为lg（N2/N1）=-KL。9.降膜式蒸发器的分

7、配器的结构有齿形溢流口、导流棒、螺纹导流管和切线进料旋流器10.薄膜蒸发器的种类有管式薄膜蒸发器、降膜式蒸发器和刮板式蒸发器。11.按操作压力的不同，蒸发设备的种类有常压蒸发设备和真空蒸发设备。12.蒸发设备一般由_热交换器（汽鼓）、蒸发室、冷凝器和抽气泵等组成。13.动物细胞大规模培养反应器有通气搅拌式细胞培养反应器、气升式动物细胞培养反应器、中空纤维细胞培养反应器、微囊培养系统、大载体系统和微载体培养系统。14.动物细胞培养方法有贴壁培养和悬浮培养和固定化培养；细胞培养的操作方式分批式操作、流加式操作、半连续式操作、连续操作和灌注培养。15.通风发酵罐的消泡装置有耙式消泡器、涡轮消泡器、旋

8、风离心消泡器、碟片式消泡器和刮板式消泡器。16通常发酵罐的空气分布器主要有环形管式和单管式。17轴封的作用使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封，防止染菌和泄漏，通常发酵罐采用的轴封有填料函轴封、单端面机械轴封和双端面机械轴封。18.机械搅拌通风发酵罐中搅拌器的主要作用是混合和传质；挡板的作用是改变液流方向，由径向流改变为轴向流，防止液面中央形成漩涡流动，增强液体湍动和溶氧传质。19.机械搅拌通风发酵罐的主要部件有罐体、搅拌器、挡板、轴封、空气分布器、传动装置、冷却管（或夹套）、消泡器、人孔、视镜 。20.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的热量。保证溶剂蒸汽，

9、即二次蒸汽的迅速排除。一定的热交换面积，以保证传热量。三.单选1.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2.机械搅拌通风发酵罐在装液灭菌冷却后,搅拌器的输出功率应是：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3.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4.直接向空气中喷100蒸汽，此过程对湿空气来说将近似是B A等湿升温 B等温加湿 C加

10、湿升温 D等温等湿 5.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 6.垂直管中颗粒物料气流输送的流体力学条件是：( A ) . 气流速度大于悬浮速度 B. 气流速度小于悬浮速度 C. 气流速度等于悬浮速度 D. 不能确定 7.自吸式发酵罐实现混合搅拌与溶氧传质是由 ( B ) 实现的。A.由空气压缩机提供加压空气B. 通过特设的机械吸气装置或液体喷射吸气装置吸入无菌空气C. 直接通入无菌空气 D.通入蒸汽8.生物反应器放大的核心问题是 A 。 A. 传递过程 B. 热力学过程 C. 微观动力学过程 D.

11、反应动力学过程9.发酵罐及产品分离纯化等设备、管道的材料通常选用 B 。 A.塑料 B.1Cr18Ni9Ti C.铝合金 D.含铅不锈钢10.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，我们称为空罐灭菌，此时对灭菌温度和灭菌时间的要求是_C_，只有这样才既合理经济，又能杀灭设备中各死角残存的杂菌或芽孢。 A. 高温瞬时(133，15秒钟) B. 同实罐灭菌一样(115，8-15分钟)C. 高温长时(121，1小时) D. 间歇灭菌(100，30分钟，连灭三次)11.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。 A. 应该安装截止阀 B. 应该安装安全阀 C. 应该

12、安装止逆阀 D. 不应该安任何阀门12.把干玉米原料从多处集中送到一处，原则上应选择（D ）。A、带式输送机 B、压送式气力输送装置 C、斗式提升机 D、吸送式气力输送装置13.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：D A. 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15.

13、水分含量高的浆状物料的干燥可选用以下的哪种干燥设备C 。 A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16.连消工艺流程中，物料中的杂菌主要在哪个设备中被灭活B A. 连消塔B. 维持罐C.喷淋冷却器D.喷射加热器17.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18.目前啤酒厂的圆筒锥底发酵罐内采用C。 A. 圆盘平直叶涡轮搅拌器 B. 螺旋浆式搅拌器 C. 无搅拌器 D. 锚式搅拌器19.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

14、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. 以上皆非20.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21.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22.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23.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. 空气嘴 D. 罐外上升管24.自吸

15、式发酵罐的搅拌轴是从罐下方进罐的，因此C 轴封。A. 应该用填料函 B. 应该用单端面机械 、 C. 应该用双端面机械 D. 无需25. 机械轴封的动环的硬度比静环B 。 A. 大，不锈钢，铸铁 B. 大，不锈钢，浸渍石墨 C. 小，铸铁，不锈钢；D. 小，浸渍石墨，不锈钢。26.通用式机械搅拌发酵罐中挡板的作用是 C。A. 改变液流方向，由轴向流改变为径向流 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. 在设备维修时供维修人员攀登，起安全防护作用27.圆筒锥底啤酒发酵罐由于操作失误而被吸瘪了，常用 C使其复原。A. 人工敲打 B. 气割重焊 C. 压力水涨法

16、D. 高压气涨法四.多选28、微藻大规模培养的特点是 ABCD。A.需要足够的光照； B.需要供应大量的 CO2 和排放大量的 O2 ；C.混合均匀，防止细胞沉降，且使细胞受光均匀；D.微藻的培养基多采用海水配制，除淡水藻外。29.提高发酵罐的KL途径有ABCD 。 A.增加搅拌器转速 B.加大通气量 C.提高罐内操作压力 D. 通入纯氧30.由于大型生产中所使用的好气性发酵罐是受压容器，因此封头选用 BC 封头。 A.锥形 B.椭圆 C.蝶形 D.球形31、计算通用式机械搅拌发酵罐的轴功率，是为 ABCD提供依据。 A. 选择电机 B. 确定溶解氧 C. 比拟放大 D. 确定轴径圆筒32.细

17、胞培养的操作方式有 ABCDE。 A.分批式操作 B.流加式操作 C.半连续式操作 D.连续操作 E.灌注培养33.目前生物发酵工厂所用的好氧生物发酵反应器应用的经验放大方法的放大准则有ABCD A.以P0/V相同的原则放大 B.以kL相同的原则放大 C.以搅拌器叶尖线速度相同的原则放大D.以培养液溶氧浓度相同的原则放大34.下列电极属于生物传感器的为 ACD。 A.酶电极 B.溶氧电极 C.微生物电极 D.免疫酶电极35.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36.超滤、反渗透两种膜分离技术的优点

18、是ABC 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. 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。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. 膜使用方便，不需洗涤与后处理操作，节约时间37.降低超滤过程中的浓差极化现象的手段可有AB A. 采用错流操作 B. 提高液体的湍流程度 C. 升高液体温度 D. 降低液体流速38.喷射自吸式发酵罐的优点是ABC。 A. 空气吸入量与液体循环量之比较高 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39.生产中使用的酒精发酵罐

19、是受压容器，因此上下封头一般选ACD封头。A. 锥形 B. 球形 C. 蝶形 D. 平板40.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. 升高罐内空气温度，使相对湿度下降。41.纯水的制备工艺中要用到下列哪些设备类型ABC A. 膜分离设备 B. 过滤设备 C. 离子交换设备 D.连消设备42.下列哪些设备或流程中，同时需要加热以及冷却装置有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43下列哪些设备内部是负压 BCD 。A 机械搅拌通风发酵罐

20、 B 升膜式蒸发器 C 自吸式发酵罐 D 喷雾干燥器44.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45.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BC封头。A. 锥形 B. 椭圆 C. 蝶形 D. 球形46.计算通用式机械搅拌发酵罐的轴功率，是为ABCD提供依据。A. 选择电机B. 确定溶解氧 C. 比拟放大 D. 确定轴径47.通用式机械搅拌发酵罐的搅拌轴主要受扭剪应力，要求其材料扭剪强度要高，因此材质一般选用CD钢。 A. A3 B. A 3F C. 45# D. 1Cr18Ni9Ti48.好气性发酵需要无菌

21、空气，概括起来无菌空气在发酵生产中的作用是 ABD。A. 给培养微生物提供氧气B. 也能起一定的搅拌作用，促进菌体在培养基中不断混合，加快生长繁殖速度C. 打碎泡沫，防止逃液 D. 保持发酵过程的正压操作五.正误判断1.离心分离因数是指离心力与重力的比值。 T ）2.使水分迅速汽化达到干燥目的。（T）3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T3.外循环空气带升式发酵罐的优点之一是无需空气过滤净化系统。（F）4.升膜式蒸发器正常操作的关键是让液体物料在管壁上形成连续不断的液膜。（ T ）5.喷射自吸式发酵罐既不用空压机，又不用机械搅拌吸气转子。（ T ）6.

22、 机械搅拌式反应器应用于植物细胞培养存在的主要问题是植物细胞的细胞壁对剪切的耐受力差。（ T ）7.转筒真空过滤机的过滤区中，固体粒子被吸附在滤布的表面形成滤层，滤液被吸入筒内并经导管和分配头排至滤液贮罐。（ T ）8.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。（F ）9.空气过滤系统中丝网分离器的作用是分离油水雾。（T ）10.灭菌结束时，先关闭蒸汽进口阀，然后关闭所有排污阀及排气阀，并打开无菌空气进口阀，以保证罐内压力。（F ）11.安装在空气压缩机前的前置空气过滤器，可以提高压缩前空气洁净度，减轻总空气过滤器的过滤负荷。（T ）12.空气的增湿或减湿过程是空

23、气与水两相间传热和传质同时进行的过程。（T ）13.对生物反应过程和反应器系统进行检测和控制是为了使生产稳产高产，降低原材料消耗，节约能量和劳动力，防止事故发生，实现安全生产。（ T ）14.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。F15.气流干燥设备中，干燥管可做成脉冲形，是为了延长物料停留时间。F16升膜式蒸发器中，蒸发效果最好的状态是溶液从爬膜到出现喷雾流之间的状态。T17.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。F18.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。

24、T19.形成双水相的必要条件是要有两种高聚物，其水溶液混合后，由于二者分子间的排斥作用而分相。F20.有机溶剂萃取中，小分子酸性物质如青霉素的萃取应调节系统pH为碱性。T21.VVM的含意是在发酵温度时罐内压力为0.2 MPa(绝对)下，每单位液体体积的气体体积流量T22.离心喷雾干燥工段的排风机比送风机的功率大，目的是使离心喷雾干燥塔内形成负压。T23.100 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。T24.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。F25.自吸式发酵罐的转子的作用之一是吸入连续灭菌后

25、的培养基。F26.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F27.板框式过滤机的过滤与洗涤液在设备内通过的路径一样。F28.真空冷冻干燥设备的最大生产能力往往由冷凝器的最大负霜量来决定。T29.喷雾干燥器中塔径尺寸应大于物料的喷距。T30.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。F31.高温瞬时灭菌对营养成份保存较有利。T32.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。T33.目前啤酒厂糊化锅中不用搅拌器而是靠锅内形成的密度梯度进行自然循环。F34.反渗透中的浓差极化增加

26、了溶质透过膜的阻力。T35.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。F36.在-淀粉酶发酵生产中，发酵罐内使用的是单管式空气分布器，空气气泡的直径与通风量有关，而与管口直径无关。T37.棉花活性炭空气过滤器中所用的棉花为灭菌的脱脂棉。F38.一个 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。F39.通用式机械搅拌发酵罐的高径比一般为 1.7-3.5 。T40.通用式机械搅拌发酵罐的搅拌轴主要受拉伸应力作用，因此在设计轴直径时应该用拉伸强度来计算。F41.外循环空气带升式发酵罐的优点之一是无需空气过滤净化系统。F42.100 M 3通

27、用式机械搅拌发酵罐一般搅拌转速在 90-110 rpm 之间，所用变速装置为无极变速器，以调整搅拌转速。F43.气升式发酵罐 ( 空气带升式发酵罐 ) 是用多孔环管将空气引入发酵罐。F44.通用式机械搅拌发酵罐中搅拌器的作用是防止醪液在罐内旋转而产生旋涡，提高罐的利用率F45.进行管道的清洗与杀菌的目的是防止设备或管道污垢的生成，保持管道的洁净和卫生要求T六.问答题1.实罐灭菌的进汽和排气原则是什么? 发酵罐实罐灭菌为什么要“三路进汽”?答: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

28、菌。 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。由于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。2.提高过虑速度的方法都有那些？有两方面的措施： （1）改变发酵液的性质，如通过增加发酵液的温度、调节pH、加入絮凝剂、加入某些盐类。（2）改变过滤条件，如增加过滤压力，加入助滤剂，改变液体流向等。3.设计一个生物工厂常用的空气过滤除菌流程，并说明此流程的优缺点。(流程示意图可用文字表达)。两级冷却、分离、加热的空气除菌流程： 设备名称：1.粗过滤器 2- 空压机 3- 贮罐 4、6- 冷却器

29、5- 旋风分离器 7- 丝网分离器 8- 加热器 9- 过滤器 该流程优点：可节约冷却用水，油和水雾分离除去比较完全，保证干过滤，减少油膜污染对传热的影响。4.简述升膜式蒸发器的成膜机理和设计要点。升膜式蒸发器的成膜机理：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。 设计要点：对于加热管子直径、长度选择要适当，管径不宜过大， 一般在2528毫米之间，管长与管径之比一般为100150，这样才能使加热面供应足够成膜的汽速。5.简述机械搅拌通风发酵罐（TRC）的工作

30、原理并列出其主要部件（至少10个）。TRC的工作原理：依靠通入的压缩空气和搅拌器叶轮实现发酵液的混合、溶氧传质； 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。 同时强化热量传递。 主要部件有：罐体、搅拌器、挡板、轴封、空气分布器、传动装置、冷却管（或夹套）、消泡器、人孔、视镜。6.简述膜分离的特点，膜分离设备的类型有哪几种？膜分离的特点：（1）膜分离过程不发生相变化，能耗低。（2）膜分离过程在常温下进行。（3）不仅适用于有机物，无机物和病毒、细菌分离，还适用于一些共沸物近沸物的分离。膜分离设备的类型有：板式膜过滤器、管式膜过滤器

31、、中空纤维式膜分离器和螺旋卷式膜分离器。7.设计一种培养基连续灭菌流程，画出工艺草图，并说明各设备的作用。流程草图： 1料液罐：暂贮待灭菌的料液； 2连消泵：将待灭菌料液输送到连消塔底端；3连消塔：料液在此被加热蒸汽立即加热到灭菌温度338403K；4维持罐：使液料在灭菌温度下保持57min，达到灭菌效果；5喷淋冷却器：使料液降温到4050，然后送入已灭菌的发酵罐。8.什么是喷雾干燥，叙述喷雾干燥的原理，举例说明喷雾干燥的应用。喷雾干燥原理：喷雾干燥是利用不同的喷雾器，将悬浮液和粘滞的液体喷成雾状，形成具有较大表面积的分散微粒同热空气发生强烈的热交换，迅速排除本身的水分，在几秒至几十秒内获得干

32、燥。 应用：特别适用于不能借结晶方法得到固体产品的生物制品生产中，如酵母、核苷酸和某些抗生素药物的干燥。9.叙述碟式分离机分离固液或两种不同重度液体的原理。当悬浮液在动压头的作用下，经中心管流入高速旋转的蝶片之间的间隙时，便产生了惯性离心力，其中密度较大的固体颗粒在离心力作用下向上层蝶片的下表面运动，而后沿蝶片下表面向转子周围下滑，液体则沿转子中心上升，从套管中排出，达到分离的目的。对两种不同重度液体的液体而言，轻液沿中心向上流动，重液沿周围向下流动而得到分离。10.叙述气升式发酵罐的工作原理，列举几种常见的气升式发酵罐。工作原理：把无菌空气通过喷嘴或喷孔喷射进入发酵液中，通过气液混合物的湍流

33、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故向上运动，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。 常见的气升式发酵罐：气升环流式、塔式、空气喷射式。11.生物产品干燥的目的是什么？与其他化工产品比较，有什么特殊性？答：减少体积，便于贮存和运输；降低水分，保持生物产品的生物活性。要求干燥温度低，干燥时间短，以保持其生物活性。12.生物制药行业常用的干燥设备有哪些？答：冷冻干燥器、真空干燥器、喷雾干燥器、气流干燥器、沸腾干燥器。13.蒸发设备节能的手段有哪些？答：多效蒸发；二次蒸汽利用；提高设备传热效果；选择合适的操作条件。14生物产品蒸发浓缩为何采用膜式蒸发器？答

34、：生物产品大多是热敏性物质，要求蒸发浓缩操作低温快速，要快速达到较高浓缩比，必须使料液在操作中有较大的比表面积，膜式蒸发器符合。15.强化簿膜蒸发浓缩操作的要点是什么？答：（1） 料液接近于沸点温度进料；（2） 蒸发器中的温差不能太大；（3） 汽液分离效果好；（4） 足够的冷凝能力；（5） 足够和合适的真空度。16.反吸附离子交换罐中液体的流速是如何考虑的？答：液体的流速应使树脂沸腾但不能被带出。17.离子交换罐的设计放大的原则是什么？答：离子交换罐放大设计应在实验数据上进行，固定床设计放大方法，通常是根据单位树脂床体积中所通过溶液的体积流量即体积流量法（交换负荷相同放大法）；单位树脂床截面积

35、上所通过溶液的体积流量相同的原则进行即线速度相同放大法。18.离子交换罐的设计主要确定哪些参数？答：一是离子交换罐的结构尺寸，二是离子交换树脂的装量。19.生物制药工业中分段式萃取设备有哪两部分组成？各有哪些设备？答：混合设备及分离设备； 混合设备：混合罐、混合管、混合泵、 喷射器分离设备：管式离心机、碟片式离心机、螺旋式离心机20生物制药工业，溶媒萃取单元操作，对设备有哪些要求？答：混合充分、混合分离要迅速。21.膜分离技术有哪些优点？ 答：干净、效率高、投资小、易验证、连续操作、易于放大；膜分离一般在常温下操作，整个过程完全是物理变化，这对处理热敏物质，特别如基因工程所表达的蛋白质药物等热

36、敏产品尤其具有优势。22.离心机的用途有哪些？其分离原理是什么？答：萃取液液分离、液固分离，或工程菌收集、结晶与母液分离等。液液或液固间密度的不同。23.为什么高速离心机往往都采用小直径高转速？答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。24.离心分离操作强度的特性指标是什么？ 答：离心分离因素。25.从工程角度考虑，怎样防止染菌？答：培养基灭菌要彻底；发酵罐无死角、无渗漏且灭菌彻底；无菌空气制备应达到要求；补料系统无死角、无渗漏且灭菌彻底；种子制备严格按无菌要求操作，确保生产种子没有杂菌； 生产区域保持清洁卫生；严格按规范进行操作：灭菌、接种、取样.26.工业上通

37、气式发酵罐为何通常使用园盘涡轮式搅拌器？答：避免气泡在阻力较小的搅拌器中心部分沿着搅拌轴上升。27.从工程水平考虑，怎样提高供氧速率？ 答：提高空气流量；改变搅拌桨形式；提高搅拌转速和桨径；提高氧分压；改造培养基性质。28.生物反应器换热面积设计计算设计的依据是什么？为什么？ 答：发酵罐传热面积的确定一般按某个生产品种的发酵过程中某个时刻的最大发酵热作为设计计算的依据。但对一些发酵热并不大的生产品种，应根据反应的发酵热及培养基灭菌时的冷却方法、冷却条件要求来综合考虑确定。29.空气除菌采用热灭菌是否可行？对设备有何要求？答：可行；要求设备耐更高的温度、压力，冷却量增加。30.发酵用的无菌空气的

38、制备对空气的相对湿度有一定的要求，相对湿度是否是越低越好？为什么？ 答：不是；相对湿度控制在60%是保证空气过滤器的过滤效率及过滤器的使用寿命，相对湿度过低空气预处理能耗大，并且在发酵培养过程中蒸发带出的水分也越多。32.维持罐的工作原理是什么？ 答：由连消塔打入维持罐的高温物料，在维持罐内自下而上的层流，排出后进入冷却器。这个层流的过程就是物料保温灭菌的维持过程。33.连消塔的工作原理是什么？如何保证连消过程中温度平稳？流速均匀？答：连消塔只起到给物料加热升温的作用；总蒸汽压力要稳定在0.4Mpa，并减少波动；打料泵无泄漏，泵的出口压力应稳定在0.5-0.6Mpa；打料泵前的筛板过滤器无堵塞

39、；连消塔，维持罐应定期清理焦化物，防止堵塞。34.连续消毒灭菌特点是什么？答：连续性强，快速灭菌消毒，培养基营养成分破坏少，适用于大容积发酵罐物料的连续灭菌消毒。但由于附加设备多，操作环节多，因此染菌机会增加，染菌涉及面广。35.实罐消毒灭菌操作过程的要点？答（1）发酵罐及附属阀门无泄漏，无死角，无堵塞；（2）灭菌时罐内蛇管和夹层冷却部位的冷水彻底排除干净；（3）液面以下与培养基接触的管道都要进蒸汽；（4）液面以上不与培养基接触的管道都要排汽。36.从工程上分析影响培养基湿热灭菌的因素有哪些？答：培养基成分、起泡程度、培养基颗粒大小、罐内空气排除、搅拌混合均匀等。37.为什么工业发酵培养基灭菌

40、采用湿热灭菌法？答：湿热灭菌是利用高温饱和蒸汽将物料的温度升高使微生物体内的蛋白质变性进行灭菌的一种方法。工业发酵培养基灭菌的特点是数量多；含有很多固体物质；灭菌后要有利生产菌的生长；方便易行及价格便宜。由于蒸汽冷凝时会放出大量潜热，并具有很强的穿透力，灭菌效果好；蒸汽来源及控制操作条件方便，适用于工业发酵培养基的灭菌。38.简述冷冻干燥原理，实现真空冷冻干燥的必要条件是什么？由水的相图可知，当压力降到某一数值时，水的沸点与冰点相重合，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+0.0098。当压力低于三相点压力时，固态的冰经加热后直接升华为气态的水蒸气

41、，这就是冻干的原理。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1/21/4。39.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。在工厂中要将奶油(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(0.5-1.2mm)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。两种不同重度液体的混合液进入离心

42、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中被分开。40.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的灭菌的无菌程度是多少？由公式：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。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

43、残留一个活菌的程度，这就可以满足生产的要求了。41.叙述溢流喷射自吸式发酵罐的工作原理。 答:溢流喷射自吸式发酵罐的工作原理是用泵将发酵液从发酵罐的底部提升到罐顶的溢流口，液体由于自重通过溢流管向发酵罐跌落，形成抛射流，由于液体表面层作用，使靠近流体表面的无菌空气气体边界层具有一定的速率，从而形成气体的流动和自吸作用，吸入空气被高速流动的液体打碎、分散,与液体均匀混合,使氧溶解在发酵液中的，这是溶氧阶段。发酵液进入发酵罐后，微生物耗氧，同时将代谢产生的二氧化碳和其它气体不断地从发酵液中分离并排出，发酵液的比重变大向发酵罐底部循环，待发酵液中的溶解氧即将耗竭时，发酵液又从发酵罐底部被泵打入循环管

44、，开始下一个循环。42.叙述机械搅拌自吸式发酵罐的工作原理。自吸式发酵罐的主要构件是自吸搅拌器(转子)和导轮(定子)。在转子启动前,先用液体将转子浸没,然后启动马达使转子转动,由于转子高速旋转,液体或空气在离心力的作用下,被甩向叶轮外缘,在转子中心处形成负压，由于转子的空膛用管子与大气相通，因此空气不断地被吸入，甩向叶轮的外缘，通过定子而使气液均匀分布甩出。 同时由于转子的搅拌作用，气液在叶轮的外缘形成强烈的混合流（湍流），使刚刚离开叶轮的空气立即在不断循环的发酵液中分裂成细微的气泡，并在湍流状态下混合、翻腾、扩散到整个罐中。因此转子同时具有搅拌和充气两个作用。43.什么是超滤过程中的浓差极化

45、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现。44.实罐灭菌的进汽和排气原则是什

46、么? 发酵罐实罐灭菌为什么要“三路进汽”?答：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。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。由于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。45.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?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

47、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。46.简述蒸汽灭菌可能出现的问题与对策。答： 发酵设备灭菌出现的两类问题：灭菌设备或管路在灭菌过程未达到设定温度；发酵过程发现染菌。 对于第一类问题，或是整个加热灭菌系统均未达到所要求的温度，或是局部未达到规定的温度。 一、全系统未达到要求的温度，需检测： a) 加热蒸汽压强是否达到 0.15MPa 以上； b) 检查蒸汽调节器或蒸汽过滤器是否堵塞； c) 若只有一个温度计，则应检测此温度计是否正常和准确； d) 检查蒸汽总阀是否已全开启

48、。 二、 部分未达到要求的温度，可能存在的问题： 1) 蒸汽阀门开启失灵或损坏。 2) 汽水阀门失灵或损坏。 3) 温度计（热电偶）失效故温度指示不准。 4) 过滤器安装不当，导致冷凝水堵塞。 5) 没有绝热层的管路因靠近空调机或风扇等而降温太多，此时应加设绝热保温层。 三、发现杂菌污染时，所采取对策： 1) 发酵系统的蒸汽灭菌处理是否正常，有否出现灭菌温度不足或时间不够长？ 2) 上批发酵放罐排料后，空置时间是否延长，若空置太久，则下一批的灭菌时间必须延长，以保证生长繁殖的杂菌的彻底杀灭。 3) 重新进行气密性测试，最好能进行 24h 的检漏测试，以查出渗漏的所在，并进行维修。维修后再检测直

49、至无渗漏为止。 4) 重点检验阀门的隔膜、阀座等是否符合质量要求，检测所有 O 型密封圈等密封件。50.在设计中如何确保发酵罐实罐灭菌蒸汽灭菌的高效、安全 ?答：（ 1 ） 管道应有一定的斜度，通常取 1/100 或更大；（ 2 ）凹陷低点安装排污阀；（ 3 ）管路有足够的支撑点；（ 4 ）尽可能减少和简化管路，尽可能少用弯头管件和阀门；（ 5 ）尽可能减少最高与最低点，且在每个最高点装设蒸汽进管，在最低点均装冷水阀；（ 6 ）每个罐及管道尽可能分开灭菌。这样才能保证蒸汽杀菌的严密性与稳定安全性。51.保证管道彻底灭菌的设计要求。答：（ 1 ） 管道应有一定的斜度，通常取 1/100 或更大；

50、（ 2 ）凹陷低点安装排污阀；（ 3 ）管路有足够的支撑点；（ 4 ）尽可能减少和简化管路，尽可能少用弯头管件和阀门；（ 5 ）尽可能减少最高与最低点，且在每个最高点装设蒸汽进管，在最低点均装冷水阀；（ 6 ）每个罐及管道尽可能分开灭菌。这样才能保证蒸汽杀菌的严密性与稳定安全性。52简述发酵罐及容器的蒸汽加热灭菌过程。答：（ 1 ）容器的气密性试验，打开所有的冷凝水排除阀，开启进蒸汽阀。（ 2 ）一定压强后，打开排空气阀，把容器中原有的空气排除干净。（ 3 ）当罐内压强升至 0.1MPa( 121 ) ，计灭菌时间，杀菌过程中不断排除蒸汽管路及罐内的蒸汽冷凝水。（ 4 ）结束灭菌操作时，先关闭

51、所有排污阀及排气阀，然后关蒸汽进口阀，打开无菌空气进口阀，以确保罐内压强。53.为什么要进行管道的清洗与杀菌 ?答： 1 污染危险降至最小；（ 2 ）防止设备或管道污垢的生成；（ 3 ）保证一定的卫生要求。54.提高过滤效率的措施有哪些？答： 1. 减少进口空气的含菌数。可以从以下几个方面着手： (1) 加强生产环境的卫生管理，减少环境空气中的含菌量； (2) 提高空气进口位置（高空采风），减少空气进口含量； (3) 加强压缩前的空气预过滤。 2. 设计和安装合理的空气过滤器。 3. 降低进入总过滤器空气的相对湿度。主要从以下几个方面入手： (1) 采用无油润滑空压机； (2) 加强空气的冷却

52、，去油水；(3) 提高进入总过滤器的空气温度，降低其相对湿度。56.简述喷雾干燥的原理，特点。雾化方法有哪几种 ?答： 喷雾干燥原理： 喷雾干燥是利用不同的喷雾器，将悬浮液和粘滞的液体喷成雾状，形成具有较大表面积的分散微粒同热空气发生强烈的热交换，迅速排除本身的水分，在几秒至几十秒内获得干燥。喷雾干燥特点：1. 干燥速率快、时间短；2. 干燥温度低；3. 制品具有良好的分散性和溶解性，成品纯度高。喷雾方式 ： 压力式喷雾、气流式喷雾和离心式喷雾。57.简述 沸腾干燥原理、特点及种类。答：原理： 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，使水分迅速汽化达到干

53、燥目的。沸腾造粒干燥 是利用流化介质与料液间很高的相对气速，使溶液带进流化床就迅速雾化，这时液滴与原来在沸腾床内的晶体结合，就进行沸腾干燥。特点 : 传热传质速率高。干燥温度均匀，控制容易。结构简单。可连续化、自动化生产。种类： 沸腾干燥器有单层，多层。单层的分单室、多室和有干燥室冷却室的二段沸腾干燥，其次还有沸腾造粒干燥。58.生物工业产品干燥有何特点 ? 热敏性生物产品干燥设备有哪几种 ? 其选择原则有哪些 ?答： 特点 ： a. 快速高效，加热温度不宜过高； b. 产品与干燥介质的接触时间不能太长；c. 干燥产品应保持一定的纯度，在干燥过程中不得有杂质混入。热敏性生物产品干燥设备 通常采

54、用喷雾干燥、气流干燥、沸腾干燥和冷冻干燥。选型原则 ： 产品的质量要求、产品的纯度、物料的特性和产量及劳动条件59.简述连续结晶应满足的要求。答： 连续结晶应满足的要求为：1)不形成结垢。2)设备内各部位溶液浓度均匀。3)避免促使晶核形成的刺激。4)连续结晶过程中同时具有各种大小粒子的晶体。5)及时清除影响结晶的杂质。6)设备内溶液的循环速度要恰当。60.说明结晶设备设计要注意的条件。答： 应考虑溶液的性质、黏度、杂质的影响，结晶温度，结晶体的大小、形状及结晶长大速率特性等条件，以保证结晶良好，结晶速率快。搅拌速度和搅拌器的形式应选择得当，若速度太快，则会因刺激过剧烈而自然起晶，也可能使已长大了的晶体破碎，功率消耗也增大；太慢则晶核会沉积太慢则晶核会沉积。故搅拌器的形式与速度要视溶液的性质和晶体大小而定。当晶体颗粒比较小，容易沉积时，为了防止堵塞，排料阀要采用流线形直通式，同时加大出口，以减少阻力，必要时安装保温夹层，防止突然冷却而结块。为防止搅拌轴的断裂，应安装保险装置，如保险连轴鞘等。遇结块堵塞，阻力增大时，保障鞘即折断，防止断轴，烧坏马达或减速装置等严重事故。其他如排气装置、管道等应适当加大或严格保温，以防止结晶的堵塞。62.简述升膜式蒸发器的成膜机理和设计要点。答： 升膜式蒸发器的成膜机理 ： 物料从加热器下