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生物工程机械与设备问答题答案
第一章通风发酵罐
1、简述自吸式发酵罐的特点。
答:1)不必配空压机及附属设备节省投资,减少厂房面积。
2)溶氧速率高、效率高、能耗低。
3)用于酵母和醋酸发酵效率高、经济效益高。
但:发酵系统不能保持正压易染菌。
2、简述机械搅拌自吸式发酵罐各构件的作用及其工作过程。
答题要点:罐体:提供无菌的密闭发酵空间;
转子:旋转吸入空气并搅碎;
定子:配合转子破碎空气泡;
进风管:送入无菌空气;
灭菌后的培养基送入发酵罐内,打开无菌空气阀门,启动电机当转子高速转动时,转子框内液体被甩出形成局部真空而吸入空气,通过叶轮均匀分布甩出,并使空气在发酵液中分裂成细碎的气泡,在叶轮及气泡上升的拖拽下,发酵液上下循环,如此不断循环完成发酵。
3、简述自吸式发酵罐工作原理
答:工作原理:当发酵罐内有液体时,启动电机当转子高速转动时,转子框内液体被甩出形成局部真空而吸入空气,通过叶轮均匀分布甩出,并使空气在发酵液中分裂成细碎的气泡,从而实现传氧目的,同时转子高速转动使发酵液实现径向及轴向循环,而实现传质。2分
4、简述气升式发酵罐及机械通风搅拌发酵罐的工作原理。
答题要点: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发酵液中,通过气液混合物的喘流作用使空气泡分割细碎,同时由于形成的气液混合物密度降低故向上运动,而气含率低的发酵液则下沉,形成循环流动。
机械通风搅拌发酵罐的工作原理:利用快速转动的搅拌器叶轮将无菌空气的气泡分割细碎并使发酵液上下循环实现传质与传热。
5、机械通风搅拌发酵罐中搅拌器及冷却方式主要有哪些?并介绍每一种搅拌器的特点及每一种冷却方式的适用范围。
答题要点:六直叶平叶涡轮:液体径向流动强烈,搅拌能力最弱,消耗功率大,粉碎气泡能力最强;
六弯叶涡轮:混合要求特别高时用该种,消耗功率较小,粉碎气泡能力次之;
六箭叶涡轮:液体轴向流动更强烈,搅拌能力最强,消耗功率最小,粉碎气泡能力
最弱。
也可回答其他任三种搅拌器。
夹套式:用于小罐;
竖式蛇管换热装置:用于大罐,但效果差;
竖式列管式:效果优于蛇管,但耗水大,传热系数低;
竖式列管式及罐壁半圆管:用于大罐;
罐外热交换及无菌空气冷却:用于特大罐,但易染菌。
6、简述气升式发酵罐的特点。
答:结构简单、冷却面积小;
无搅拌传动设备;
省动力、省钢材、料液充满系数高,不需加消泡剂;
维修、操作及清洗简便,减少杂菌感染;
7、气升式发酵罐的工作原理是什么?介绍该设备的主要构件。
答题要点:结构:罐体、空气喷嘴、循环管等。1分
原理:把无菌空气通过喷嘴或喷孔喷射进发酵液中,通过气液混合物的喘流作用使空气泡分割细碎,同时由于形成的气液混合物密度降低故向上运动,而气含率低的发酵液则下沉,形成循环流动,实现混合和溶氧传质。4分
8 画出机械通风搅拌发酵罐的结构简图,并介绍各构件作用。
答题要点:可画简图。
罐体:盛装物料;冷却管:冷却物料;
搅拌轴:带动搅拌器旋转;
搅拌器作用:使气泡分割细碎、使气、固、液混合及传质传热;
挡板作用:防止液面中央形成旋涡、增加湍动和溶氧传质;
消泡器作用:防止泡沫外溢而跑料、染菌;
空气分布器作用:吹入无菌空气,使空气分布均匀;
轴封作用:防止渗漏、