生物工程设备 第一章绪论1

第一篇：生物工程设备 第一章绪论1

《生物工程设备》复习

任课老师：蒋介石、法海、黄晓明

第一章 绪论

一、生物工程 1.生物技术

生物技术（又称生物工艺学或生物工程）是应用自然科学及工程学的原理，依靠生物催化剂将物料进行加工，以提供产品或为社会服务的技术。

★生物技术与其他学科的关系

2.生物技术的四大支柱

3.发酵工程（微生物工程）

发酵工程指利用微生物的特定性状，通过现代工程技术，在生物反应器中生产有用物质的一种技术。发酵对象包括传统的天然微生物和动物、植物细胞、重组细胞及基因工程菌等。

微生物发酵：把借助微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体本身，或其初级代谢产物或次级代谢产物的过程统称为发酵。根据耗氧情况分为厌氧发酵（酒精、乳酸、甘油、丙酸、丁酸等）或有氧发酵（如抗生素、氨基酸、核苷酸、酶制剂等）。

发酵工程在生物技术中的地位

1）基因工程与发酵工程

基因工程主要原理（基因重组技术）

人为分离生物遗传物质（DNA）,并在体外进行切割、拼接和重组，然后导入某宿主细胞或个体内，从而改变它们的遗传品性或使新的遗传信息大量表达，获得相应基因产物（多肽或蛋白质），这种改造生物赋予其特殊功能的过程就称为基因工程。

（基因工程操作基本步骤→）发酵工程应用——微生物基因工程育种 外源目的基因 工程菌

如：胰岛素、干扰素和乙肝疫苗等药 2）细胞工程与发酵工程

细胞工程是应用细胞生物学和分子生物学方法，借助工程学的试验方法或技术，在细胞水平上研究改造生物遗传特性和生物学特性，以获得特定的细胞、细胞产品或新生物体的有关理论和技术方法的学科。根据研究对象不同可分为动物细胞工程、植物细胞工程和微生物细胞工程

3）酶工程与发酵工程

酶工程是利用酶、细胞器所具有的特异催化功能，或对酶进行修饰改造，并借助生物反应器和工艺过程生产产品的一项技术。发酵工程的地位意义

细胞工程最后必须经过酶工程，酶工程所需的酶几乎来自发酵工程。所以，发酵工程是生物技术产业化的基础和归宿，是生物工程四大支 柱的核心，无论传统发酵产品，如抗生素、氨基酸等，还是现代基因 工程产品，如疫苗、人体蛋白质等，都需要通过发酵技术进行生产。发酵工程中的应用（微生物工业产品类型）

以微生物细胞、酶（淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等胞内外酶）、代谢产物（初级、次级及异源产物）、生物转化或修饰化合物为产物及微生物特殊机能的利用（如湿法冶金、除境污染）。

二、生物反应过程 1.生物反应过程

利用生物催化剂从事生物技术产品的生产过程。

组成部分：

（1）原料的预处理及培养基的制备（2）生物催化剂的制备（3）生物反应器及反应条件的选择（4）产品的分离与纯化

辅助部分：生物催化剂——酶（酶反应过程）和细胞（发酵过程）实验过程：菌种筛选→摇瓶试验→发酵罐试验 2.生物反应过程的特点 略

3生物工艺过程的共性 略

三、生物工程设备 按生产流程可分为：

1.原料前处理设备：如除杂、粉碎、输送、培养基制备（灭菌、液化、糖化）；

2.生物反应器：种子罐、发酵罐；

3.后处理设备：过滤、浓缩、干燥、结晶、蒸馏、离交、脱色、萃取等；

4.辅助生产设备：无菌空气系统、冷冻系统、水处理系统、蒸汽系统；

按专业性质也可以分为：

1.专业设备（如：发酵罐、种子罐等生物反应器）； 2.通用设备（如：泵、风机等）；

3.非标准设备：根据实际工艺需要定做的，无统一标准。★

生物工程设备特点 a.常温、常压或低压操作

一般发，25-45℃之，灭菌一般在121-135 ℃，30分钟；压力3 kg/m2 b.无菌操作，除死角

c.工艺要求，如：通气、搅拌、条件控制、补料 d.耐受酸碱腐蚀，如可采用A3钢，内衬。生物工程设备基本要求

在满足工艺要求、保证产品质量和收得率的前提下，生产成本最低： a、强度和刚度；

b、加工费用、运行费用； c、生产能力； d、设备利用率。

四、连续生产优点

同分批生产相比：操作简单，生产能力大，设备利用率高，生产质量稳定，易实现自动化。

注：实验通过实践操作检验某种科学理论或假设的正确性；而试验是通过使用、试用来检验已经存在事物，察看其结果或性能。实验具有目的性，试验具有尝试性。试验是实验的一种。生物工程都是其他自然学科的结合应用，多是试验。

悟天 于内蒙古科技大学腾飞楼

平平中仄 仄平平仄 仄仄平仄平平中中中仄平平仄仄平平平仄 仄仄平平中仄 仄平中平仄 仄仄中、平仄平平

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平仄平平仄中平仄 仄仄仄、中仄平平仄仄平平仄

雨霖铃

第二篇：生物工程设备提纲

1．1生物反应器设计基础

1、发酵罐数的确定。1．2通风发酵罐

1、通风发酵罐的主要类型及其原理、优缺点或特点。

2、机械搅拌通风发酵罐装配图、各部件作用及原理。

3、机械搅拌通风发酵罐轴功率的计算（非通气状态和通气状态注意参数单位）。1．3嫌气发酵罐

1、酒精发酵罐和啤酒发酵罐的结构特点。

2、酒精发酵罐的计算。

3、啤酒发酵罐的计算及设计中涉及的问题（如压力、真空、发酵液混和及对流）等。

4、新型啤酒发酵设备的优缺点。

5、CIP在位清洗。

6、连续发酵与间歇发酵的优缺点。1．4．1动物细胞培养反应器

1、动物细胞培养的特点。

2、动物细胞培养反应器的分类。1．2．2植物细胞培养反应器

1、植物细胞培养反应器的分类。

2、植物细胞培养与微生物培养的区别。1．2．3微藻细胞培养反应器

1、微藻细胞培养的特点及反应器种类。1．5生物反应器的检测与控制

1、生物工程对传感器的要求。

2、生物传感器及其组成。

3、生化过程各参数控制图的绘制。

4、PID控制。

1．6生物反应器的比拟放大

1、生物反应器放大的目的。

2、放大的内容。

3、经验放大中常用的两种方法。2．1．1生物反应物料处理设备

1、固体物料的筛选除杂设备具体包括哪些。

2、原料粉碎的方式，具体设备。

3、物料粉碎的力学分析。

4、锤式粉碎机的工作原理。

5、两辊式粉碎机的工作原理。

2．1．2液体培养基的制备及杀菌设备

1、罐式连续蒸煮流程及蒸煮罐和后熟罐结构特点及作用。

2、真空冷却装置设备图及原理。

3、啤酒厂麦汁制备的四器组合。

4、液体培养基的灭菌方法及工业常用的方法。

5、对数残留公式及理论灭菌时间。

6、实罐灭菌、连续灭菌及灭菌时间的计算。2．2．1过滤、离心与膜分离设备

1、常压、加压和真空过滤具体设备。

2、离心分离因数。

3、常用的膜分离设备。2．2．2离子交换分离、色谱原理及设备

1、离子交换的原理。

2、常用的离子交换罐（具有多孔支持板的离子交换罐）结构图。

2．3萃取分离设备

1、溶剂萃取的方法。

2、双水相体系及常用于生物分离的双水相体系。2．4蒸发与结晶设备

1、常压蒸发设备。

2、真空蒸发的优点及设备。

3、升膜式蒸发器工作原理、降膜式蒸发器工作原理。

4、蒸发过程节能的方法。

5、真空煮晶设备结构。2．5干燥设备

1、气流干燥原理。

2、气流干燥流程中脉冲管的工作原理。

3、喷雾干燥原理及几种喷雾器的形式。

4、冻干的原理及特点。2．6蒸馏设备

1、洒精蒸馏挥发系数与精馏系数。

2、分子蒸馏技术。

3、水蒸汽蒸馏原理。

3．1空气净化除菌与空气调节

1、生物工业生产中对空气质量的要求。

2、空气除菌的一般方法，生物工业常用的除菌方法。

3、介质过滤除菌机理及常用介质。

4、两级冷却、分离、加热的空气除菌流程（各设备的结构及作用）。

5、对数穿透定律。过滤器的种类。

6、焓湿图及状态变化过程。3．2设备与管道的清洗与杀菌

1、保证管道彻底灭菌的设计要求。

2、空罐灭菌。

3、设备材料及加工要求。3．3生物反应物料输送设备

1、机械输送设备种类。

2、如何选择输送方式。

3、气流输送。

4、旋风分离器原理结构。

5、离心泵原理及气蚀现象。

3．4生物工程供水与制冷系统及设备

1、水处理的三个阶段及设备。

2、发酵工厂洁净蒸汽的工艺要求。3.5生物工程压力容器

1、压力容器零部件的标准化（公称直径、公称压力）

2、压力容器用钢的类型。

3、内压薄壁容器定义及设计。

4、壁厚设计；最小壁厚。

5、压力试验。

第三篇：生物工程设备复习总结

1．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：

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。

2、如何操作避免维持罐存在的死角？

答：由于物料流速和设备容积决定了维持时间，所以维持罐在打料过程中要严格控制打料速度，以防止维持时间短而染菌。另外，在消毒塔打料的开始，维持罐内是空罐，所以要严格控制开泵后五分钟内的打料速度，避免低温物料进入维持罐而造成染菌。

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，使粒子中的水分迅速汽化，达到干燥目的。

4．离子交换树脂按活性基团的性质和解离度的大小可分为：强酸性阳离子交换树脂、弱酸性阳离子交换树脂、强碱性阴离子交换树脂、弱碱性阴离子交换树脂。

10.得率系数：在分批发酵过程中，营养物逐渐消耗，而微生物数量和代谢产物数量得到增加，这种转化过程的效率可用得率系数表示。

11.蒸发设备节能的手段有：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。

12.离心澄清机：藉离心沉降速度的不同将固液两相分开的离心机称作离心澄清机。

13.高效空气膜过滤器消毒灭菌时应注意什么？怎样操作？

空气膜过滤器滤芯材质为聚四氟乙烯膜，它的耐热能力差，在消毒灭菌时应注意以下操作：（1）进蒸汽前，需排放蒸汽管道内的凝水；（2）灭菌用工业蒸汽要经过蒸汽过滤器过滤后才能通入；（3）进蒸汽要缓慢，切忌迅速升压；（4）消毒时控制灭菌蒸汽压力（灭菌温度）、灭菌时间。灭菌温度、灭菌时间与过滤介质及过滤器结构材质有关；（5）灭菌结束时，要缓慢通入空气，防止膜变形。14.气流输送流程的形式：

17.生物工程产品生产的一般工艺流程及常用设备：一般的工艺流程（以味精生产为例）： 大米出杂浸泡粉碎双酶法 液化、糖化 连消 进罐发酵 过滤 等电点结晶过滤 中和脱色 浓缩 干燥包装从工艺流程中，常用设备有：

1）原料前处理设备：如出杂、粉碎、输送、培养基制备（灭菌、液化、糖化）； 2）生物反应器：种子罐、发酵罐；

3）后处理设备：过滤、浓缩、干燥、结晶、蒸馏、离交、脱色、萃取等； 4）辅助生产设备：无菌空气系统、冷冻系统、水处理系统、蒸汽系统。

18.实罐消毒灭菌过程中的温度与压力不对应，产生的原因气流速度大于湿物料的沉降速度时，湿物料将会在干燥器内是什么？ 处于悬浮状态，高温空气将包围整个湿物料颗粒，能快速的答：在实罐消毒过程中，热传递的对流进行的不迅速，不充将湿物料的水分蒸发掉，这种干燥设备称为流态化干燥器或分,即升温的时间很短,物料没有达到均匀的灭菌温度；罐内流化床干燥器。及物料内的低温气体又没有充分排出，并且还在继续产生。

20.强化簿膜蒸发浓缩操作的要点：

19．流化床干燥器的工作原理：在干燥器内部有一层筛板，（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湿物料加在筛板上，筛板下部通入高温空气。当通过筛孔的根据设备组合情况不同，气流输送的流程可分为真空输送、压力输送和真空压力输送三种形式。1）真空输送（吸引式气流输送）

管道内呈负压状态，空气和物料被吸入输送管，送到指定地点后，经卸料装置使物料与空气分离，再经闭风阀卸出，空气经净化后排放。

特征：动力装置来源于真空泵或引风机，并放置在流程的后部。2）压力输送

动力输送装置为鼓风机或空压机，放置于流程的最前端，使系统压力前端高于后端。物料由加料器加入后，输送到指定地点，分离后卸出。3)真空压力输送

动力输送装置放置于流程的中部，使得前半部为真空输送，而后半部为压力输送。能集中两者的优点。15.重力沉降分离器进行气—固分离的原理及适用范围：

当一定流速的悬浮气体由管道进入到重力沉降器时，因管道和沉降器的直径变化很大，使得气流的速度发生很大的变化。对于气流中悬浮的固体颗粒的沉降速度大于气流速度，固体颗粒就会从气流中沉降下来，由沉降器底部排出；而对于固体颗粒的沉降速度小于气流速度，它就会被气流带走，在过滤网处被拦截。其适用于气体中含有固体颗粒的气固分离或含有液滴的气液分离。

16.在空气除菌流程中若使用了往复式空气压缩机，就需要进行除油处理，油雾给空气过滤带来的危害： 油雾给空气过滤带来的危害：（1）在冷却器内和加热器内的换热面上形成一层油

膜，降低了传热系数，影响了空气换热的效果。（2）黏附在过滤介质上，降低了介质的强度，增大

了空气流过介质的阻力，并为微生物通过过滤介质提供了通道。

足够和合适的真空度。

21．比较蒸发结晶与真空结晶的相同点与不同点：相同点：都是通过蒸发溶剂来保持料液处在介稳区；都需要真空系统来保持一定的真空度；

不同点：蒸发结晶的真空度不高，而真空结晶需要较高的真空度才能进行；蒸发结晶需要通过不断的补充外加的热源才能保证溶剂汽化所需要的热量，而真空结晶溶剂汽化所需要的热量来自物料的显热及结晶热；蒸发结晶过程中料液温度保持不变，而真空结晶料液温度逐渐降低。

22．结晶设备中搅拌器的作用：

消泡方法：化学消泡和机械消泡。

29.流化床干燥操作过程中可能出现的几种不正常现象及原因：(1)沟流和死床气速虽然已超过临界流速，但床层仍不流化，某些部分被气流吹成一条“沟道”，气体由此穿过床层，这种现象称为“沟流”，未流化部分称为“死床”。也有可能出现局部沟流和局部死床。产生沟流时，床层压力降低于Δp，其差值正好表明沟流的严重程度。气—固接触不良，使传热传质过程不能很好进行，降低产品质量和设备的生产效能；而死床部分容易产生产品的“烧结”现象。

研究表明，颗粒性质、床层高度、设备结构、气体流速等因素，都会导致沟流的产生，例如，床层很薄；颗粒很细、太湿、易粘合成团块、（1）保持晶体在溶液中处于悬浮状态；（2）保证良好的传质和传热；（3）减薄境界膜，保证结晶的顺利进行。

23．强化簿膜蒸发浓缩操作的要点：（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。24.旋风分离器、重力分离器、布袋除尘器用于气固的分离，板框压滤机、离心澄清机、旋液分离器用于固液的分离，离心分离机用于固液和液液的分离，超滤用于分子量大于1000小于0.05微米的物质的分离，离子交换用于可离解的电解质的分离。

25.在连续灭菌系统流程设计中，加热塔的蒸汽进口压力，料泵的输送压力为何不能相差太大？

保证加热塔处于稳定工作状态，确保连续灭菌可靠性。26.临界含水率：干燥时，恒速干燥阶段和减速干燥阶段交点处的含水率称为临界含水率。

27什么是轴封？机械轴封与填料函轴封相比有什么优缺点？

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。机械轴封与填料函轴封相比优点是:a.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。b.使用寿命长，正确选择摩擦副和比压的机械密封可使用２～５年，最长有用到9年。c.维修周期长，在正常工作的情况下，不需要维修。d.轴或轴套不受磨损。e.摩擦功率耗损少，一般约为填料函密封的10～50％。f.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。g.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。28．通风发酵罐中泡沫产生的原因、危害及消泡方法：产生的原因： 1强制通风及搅拌形成了大量的气泡，带来了大量的泡沫； 2发酵过程中要产生二氧化碳，其在从发酵液中逸出时产生泡沫； 3培养基营养成分丰富时，或液化不彻底产生的糊精，容易引起泡沫； 4菌体的自溶，使胞内营养成分进入到发酵液中，引起泡沫。泡沫的危害：

1减少发酵罐有效容积25%-30%； 2造成大量发酵液逃逸； 3渗漏后容易引起染菌； 4影响通气和搅拌的效果；

5抑制微生物的呼吸，使代谢不正常，导致菌体自溶；

物料颗粒带静电，易产生“抱团”；气速过低或气流分布不均匀；分布板结构不合理，如开孔率大小不合适，床内构件阻碍气体流动等。消除沟流与死床的办法有：加大气速；若物料太湿，可进行预先干燥；分布板开孔率大小不合适时，可应用小型试验进行检验确定。(2)腾涌流化床内的气泡汇合长大，当其直径接近床层直径时，把以上的颗粒物料像活塞一样向上托起，达到一定高度以后崩裂，颗粒被抛出很高，然后纷纷落下。这种现象称为“腾涌”，又称活塞流等。产生腾涌时，床层压降剧烈波动。此时床层极不均匀，传质传热很难进行，固体颗粒严重磨损和带出，设备零件被冲击而损坏。

颗粒性质、床层高度和气速等，都会引发腾涌产生，例如，床高H0与床径D之比值H0/D较大时，大颗粒比小颗粒更易产生腾涌；H0/D较大而气速又较高，也易产生此现象，一般当H0/D<

1、设备比较大(D>1m)以及床层内加设内部构件等，均可防止腾涌。

(3)层析现象在气固系统中，往往因为固体颗粒大小相差较大或密度不同，在操作过程中会产生层析现象。如卧式沸腾干燥箱的操作过程中，细颗粒或粉末状的物料被气体带出，一般中等颗粒的物料能逐渐向卸料口接近而卸出，而大颗粒的物料由于层析现象沉降于床层底部，造成无法流化或结疤现象。在生产中经常有此现象，最后用人工取出。装有往复推料器时能全部自动出料，避免了此现象的发生。

30.生物产品生产中，常用于收集菌体（细胞）设备有：管

式离心机、台式离心机、立式离心机或生物体分离离心机。31．生物制药行业常用的干燥设备有：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。

32．结晶操作的起晶方法：自然起晶、刺激起晶、晶种起晶。33.连续消毒灭菌操作的关键是什么？

1连消设备无泄漏，无堵塞，无死角，保证在管路消毒过程中总管，支

管灭菌彻底；

2打料过程中严格控制打料流速及打料温度，严格控制开冷却水时间 3打料结束后避免物料长时间在管路中滞留，要及时压出或及时接种。

34．介绍离心机的时候讲了很多优缺点，有什么用？

离心机是重要的分离设备，用于液液、液固分离。离心机中有管式离心机、螺旋斜料离心机、碟片式离心机、三足式离心机、台式离心机、落地式离心机等。各种离心机各有特点，适用于不同的物料和场合。比较其优缺点，目的是为了选用。选用的原则是根据物料的特性如含固量、黏度、分离要求、热敏性等，从分利用设备的优点，同时容忍设备的缺点。

35.回复突变：突变体经过第二次突变又完全地或部份地恢复为原来的基因型和表型。

第四篇：第二篇生物工程设备总结

第二篇 总结

第一章过滤 离心 膜分离设备

一、发酵液预处理的方法

1、加热：最常用，可使蛋白质变性，粘度低

2、凝聚和絮凝：加凝/絮剂破坏胶体稳定性.凝聚用于细小菌体且较高粘度发酵液，在中性盐作用下双电层排斥，电位降低，使胶体不稳定；

絮凝用高分子聚合物，通过静电引力、分子间力或氢键作用，吸附在胶粒表面，形成架桥，常用聚丙烯酰胺，用量由试验确定。聚合铝盐、聚合铁盐或天然有机高分子海藻酸钠、明胶、骨胶、壳聚糖。

3、加入盐类：用某些盐可除去高价无机离子.除Ca2+可用草酸钠；三聚磷酸钠除Mg2+、Ca2+、黄血盐可除Fe3+；

4、调节发酵液的pH值：Pr属两性物质,pH等电点Pr析出。

5、加入助滤剂：活性炭、纤维素改变滤饼结构,有利于过滤

二、固液分离的方法。

过滤：依靠介质进行过滤；

离心：分离心沉降、离心过滤；

重力沉降：在沉降槽中利用重力作用沉降固体颗粒；

浮选：在浮选罐中鼓入气泡，颗粒附于气泡表面而除去；

悬液分离：悬浮液以高速切线进入悬液分离器，因离心力大小不同而离固体颗粒。

三、过滤设备类型及选择

按推动力分：常压～、加压～、真空～。

常压（重力式）：啤酒生产的过滤槽；

加压式~：硅藻土过滤机、板框压滤机等

真空式~：真空带式~、转鼓~、水平翻盘式~、圆盘式~、叶片式的~等。

1、按滤饼形成特性、固形物含量及沉淀特性将过滤液分五类：

A】固形物含量＞20%，数秒内可形成50mm滤饼，且搅拌器也不能使其保持悬浮，可用内部给料式真空转鼓过滤机、带式过滤机、水平翻斗式~；

B】固形物10~20%：能在30s形成50mm滤饼，可用真空转鼓~、水平翻盘式、圆盘式、叶片式过滤机.C】固形物1 ~10%：在5min内形成3mm滤饼，可用转鼓~、叶片机、板框~ D】固形物0.1 ~1%：不能连续排除滤渣，可用预涂助滤剂的间歇过滤设备eg硅藻土过滤机

E】固形物＜0.1%：属于澄清过滤（添加固体作过滤层或截留、吸附固体颗粒）。

2、生产规模：规模大用连续式，规模小用间歇

3、操作条件、要求以及设备材质要求。

四、离心分离设备原理、离心分离因数

离心分离有离心沉降和离心分离两种，沉降原理是在高速旋转的转鼓中，藉惯性离心力的作用，澄清悬浮液；离心过滤是利用滤布作过滤介质截留固体颗粒。

离心分离因数指离心力与重力的比值或离心加速度与重力～的比值。它是反映离心机分离能力的重要指标。

f=Fp/mg=（mrn2/90）/mg=n2r/900

五、膜分离设备特点及类型。

 设备简单、能耗低、效率高、不涉及相变化，易控制等优点，能除去1μ以下的粒子，尤其适于热敏性物质

 膜分离的实质：小分子物质透过膜，大分子物质或固体粒子被阻挡。分离推动力：浓度差、压力差、电位差等多种。

 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或近沸物的分离。

 4.能耗低，效率高，设备简单。

类型：微滤、超滤、纳滤、反渗透，其中反渗透膜孔径最小，但能耗也最大。使用最广的形式螺旋卷绕式。

六、浓差极化及消除方法？

 浓差极化现象：料液透过膜后，被截流的溶质在膜一侧积累，呈凝胶层，阻碍溶剂向膜表面扩散。使通量下降到一个恒定数值。

加大压力解决渗透压问题，例反渗透；

搅拌、震动过滤或错流、加大流速、切向流解决浓差极化；升高温度、降低粘度；定期清洗膜表面。

第二章萃取与离交吸附色谱分离设备

根据被萃取的原料，萃取分溶剂萃取法：化学工业广泛用于小分子物质的提取；

双水相萃取法：常用于蛋白质等大分子物质提取

3、萃取有关计算[理论萃取率]

多级错流萃取理论收率： 1－ Ø n =｛ [E＋1]n－1 ｝/[E＋1]n

多级逆流萃取理理论收率：1－ Ø＝[En+1－E]/[En+1－1]

萃取因数E ：在萃取相中的溶质数量与在萃余相中的溶质数量的比值 ； 分配系数K：即萃取相中溶质浓度与萃余相中溶质浓度的比值。

即多级错流萃取比单级优越，同级逆流萃取比错流萃取优越，逆流萃取具有使用萃取剂量少，萃余液浓度高，更经济适用。多级逆流萃取，与相同级数的错流萃取相比，在使用相同的萃取剂条件下，多级逆流萃取可获得更高的收得率。

4、影响萃取操作的因素。

A】温度：降低系统的温度可提高效率，分离度相应提高，但易导致μ大，扩散系数小，多维持在室温或稍低。

B】pH的影响：影响选择性及分配系数。酸性产物在酸性条件下萃取到萃取剂中；反之亦然

C】溶媒比（料液量与萃取量之比）：溶媒比大，整个萃取分离效率提高，对要求达到一定分离程度的料液，其分离级数可减少，而级数不变时，可提高产物收得率。

D】盐析、带溶剂、去乳化作用：

盐析剂：硫酸铵、氯化钠等可使产物在水溶液中溶解度降低，有利于产物萃取到萃取剂中。

带溶剂：水溶性强、在有机萃取剂中溶解度小的产物，可加入带溶剂和产物形成复合物，再提取分离。

去乳化：〔一种液体分散在另一种不相混合的液体中〕

方法：过滤、离心分离、加热、稀释、加电解质、吸附等可破坏乳化。

5、离子树脂交换：同性等当量进行交换。例某产物带正电荷，只能采用阳离子交换树脂提取。

1、下游加工工艺过程以及主要设备；

第五篇：生物工程设备及工厂设计实习报告

生物工程设备及工厂设计

实习报告

指导老师；杨天佑

实习地点：新乡市封丘县寒山啤酒有限公司 院系：生命科技学院 班级：生物工程102 姓名：李丹丹 学号：20100124228

2012年11月29日，在杨老师的带领下，我们参观了位于新乡市封丘县寒山啤酒有限公司。现将此次实习总结如下：

一、实习目的

实习是理工科大学培养学生综合能力及素质，提高分析问题解决问题的能力，做到理论联系实际，使知识完整化的关键环节，是本科生教学计划的重要组成部分，通过生产实习，接触生产一线技术人员、管理人员和操作工人，对加强精神文明建设、培养学生的劳动热情、高尚情操与职业道德具有重工的实际意义。

实习也是学生获取生产实际知识、经营管理、企业改革、人际关系等综合能力的重要课程，是培养社会主义建设人才和事业接班人的必经环节。

本次实习的主要目的是：要求学生通过实习，能将课堂所学的有关理论知识与工程实际紧密结合，加深对本专业的感性知识；通过实习使学生加深对专业领域的认识，使学生掌握本专业有关的生产工艺，生产设备、性能、配置及其工作原理，生产中各项经济技术指标的分析与计算，生产的组织与管理。这次实习是在完成相关基础知识的学习后所进行的实践环节。通过到工厂生产环节的实习和观摩，我们进一步巩固加深课堂所学过的理论知识，将理论和生产实践结合，使我们对生物工程企业有一个初步的了解。

二、实习内容

1、实习单位简介

新乡市寒山啤酒有限公司坐落于环境优美、交通方便的封丘县工业园区，是一家集啤酒生产、天然产物科研与开发为一体的专业化公

司。公司占地面积160余亩。固定资产6100万元，年产啤酒10万吨。公司现有员工680人，其中大中专以上学历200多人，各种专业技术人员60多人。公司自成立以来，积极贯彻“敬人敬业、学习创新、高效务实、拼搏超越”的企业精神，运用科学的管理方法，通过ISO9001—2000国际质量体系认证。2005年公司销售收入为8100万元，利润为668万元，资产总额为9089万，产品销售率达到98%，实现产值利税连年翻番，连年被新乡市政府评为“重合同守信用”企业，被封丘县委、县政府评为“固定资产投资第一名”、“重点保护企业”，同时被银行评为“AAA”级信用企业，是当地的主要经济支柱企业之一。公司产品为寒山系列啤酒和金银花啤酒。

2、寒山啤酒生产工艺流程

啤酒生产工艺流程可以分为制麦、糖化、发酵、包装四个工序。具体流程图如下所示：

3、主要工艺介绍

以下是按照本次实习的参观流程介绍各工艺的。（1）灌装

新乡寒山啤酒厂的灌装是在全自动灌装车间里面完成的。工艺流程：

CO2↓ ↓瓶盖 ↓商标

卸箱机→啤酒瓶→选瓶→洗瓶机→验瓶→灌装机→压盖机→验酒→杀菌机→验酒→贴标机

↑滤清啤酒 →装箱机→瓶装熟啤酒

回收的酒瓶经过洗瓶机、双端洗瓶机、射线自动验瓶机后成为干净的瓶子，再用二氧化氯制备的无菌水消毒后就可以灌装滤酒车间输送来的生啤了。灌装机采用的是二次抽真空二次补充二氧化碳的灌装方法，同时加盖瓶盖。装瓶后的啤酒经传送带送入杀菌机（巴氏灭菌或瞬时高温灭菌）灭菌得到熟啤酒，随后进入商标机、纸包机进行瓶肩、瓶身的贴商标及包装，最后成箱的啤酒经分选进入仓库。在包装的整个过程中需要有人时刻检测，挑出不合格的产品。检测目的是防止酒瓶爆裂，造成人员伤亡。（2）发酵

新乡寒山啤酒厂采用的是 立式圆筒锥底发酵设备 简称锥形罐，已广泛用于上面和下面发酵啤酒生产

锥形罐可单独用于前发酵和后发酵，也可将前后发酵合并在一起进行。优点在于缩短发酵时间，而且具有生产上的灵活性，即可在室内进行，也可在室外进行。

这里着重强调：发酵罐用的钢材是食品级钢材，绝对耐压耐高温，不含任何对人体有害的化学成分。以前主要防好氧菌，现在主要防厌

氧菌。（3）糖化

糖化工段我们主要参观了三锅两槽设备。及糖化锅、糊化锅、麦汁煮沸锅；过滤槽、回旋沉淀槽。

麦汁制造即糖化，包括麦芽和大米的粉碎，糖化制成麦汁，麦糟分离，麦汁煮沸并添加酒花和麦汁冷却并除去固形物等阶段。粉碎后的大米加入糊化锅，使淀粉糊化和液化。粉碎后的大麦芽加入糖化锅，使用双醪煮出糖化法，使麦芽淀粉及蛋白质分解，并使辅料醪液糖化，以制备麦芽汁。糖化后的麦糟通过过滤槽过滤，使麦汁与麦糟分开，得到清亮的麦芽汁，此时要进行浊度检测。麦芽汁进入麦汁煮沸锅并加入酒花，使酒花成分溶入并使麦汁达到一定浓度。随后热麦汁流入漩涡沉淀槽沉淀出热固形物即酒花糟，酒花糟可以重复使用。（4）化验室

化验室是对原材料、麦芽汁、主发酵液、清酒和成品酒相关项目的检测。

1、原料

原料主要检测的项目有大米、麦芽、水、酒花、煤、空气

2、麦芽汁

麦芽汁的检测项目有：麦汁浓度、氨基氮含量、色度、浸出率、PH值、总酸、库值等。

3、发酵

发酵液的检测项目有色度、总酸、双乙酰、杂菌、酵母数、厌/好氧

菌、浓度等。

4、清酒

清酒的检测项目有：浊度、总酸、清亮度、色度、厌氧菌数。

5、成品酒

成品酒的检测项目有：浓度、色度、双乙酰、总酸、二氧化碳、泡持性。

三、实习总结

此次寒山啤酒厂实习虽然只有短短的两天多，但在领队老师的合理安排和组织下，在啤酒厂各负责人认真细致的讲解下，我收获颇多也思考颇多。

最基本的，通过此次实习，我对课上学的有关发酵的理论知识有了具体而感性的认识，加深了对知识的理解。同时，我体会到理论与实践之间存在着诸多差异。理论是用来指导实践的，但实际工厂化生产中存在着诸多可变因素，任一个因素控制不好就会影响生产。任何科学理论和技术的产业化道路是漫长而坎坷的，需要付出几代人的努力。这让我意识到我们大学生在校期间不仅要把理论知识学扎实，更要有勇于创新的意识和精神，关注自己所学专业的产业化动向，用自己的聪明才智去将科技转化为生产力，造福于人类。

说到创新，说到科学技术是第一生产力。本次实习对我感触最深的就是工厂用于啤酒生产各个环节的生产设备。它们的存在大大减少了劳动力的用量和工作量，提高了生产效率，增加了公司的效益。看到一个个机械手灵活而又迅速地完成啤酒的包装，我真的被科技的魅力所折服。但当听到工作人员说该厂的糖化设备及包装设备都是从德、美等国引进的后，我又意识到我国自主创新能力的薄弱。庆幸的是，我国近年来已经意识到此问题，大力实施了科教兴国战略和建设创新型国家的战略。作为大学生，我们应该弄潮时代的浪头，努力学习科学文化知识，培养创新能力，成长为推动国家发展的主力军。

马克思在他的著作中曾作出科学技术是第一生产力的判断，事实也证明确实如此。但随着社会的发展，管理在提高生产力中发挥的作用也越来越大。燕京啤酒厂科学严谨的管理模式和方法保证了生产的安全和顺利进行，并最大程度的释放工人和生产设备的能量。而管理方法能否得到贯彻执行，关键是看工人职业素养的高低，责任心强专业能力扎实的工人才能为企业创造源源不断的利润。

由于本次实习是以观摩和听取为主，所以在参观过程中，就我个人而言，我认为应注意做到以下几点：一.应提前对所学理论知识有所温习,对实习工厂有所了解,以便在参观时更能掌握主动。二.保持一个清醒的头脑,不要走马观花似的,这样才能发现问题。