1、生物工程設(shè)備教案生物科學(xué)與工程學(xué)院2021年9月課時(shí)分配表章節(jié)第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章 第一|-一章第十二章第十三章合計(jì)內(nèi)容課時(shí)1534764363333 51緒論 物料處理和輸送設(shè)備空氣凈化除菌設(shè)備培養(yǎng)基的制備設(shè)備通風(fēng)發(fā)酵設(shè)備厭氧發(fā)酵設(shè)備 植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞反應(yīng)器生物反應(yīng)器的比擬放大過濾、離心、膜分離設(shè)備離子交換 分離原理和設(shè)備蒸發(fā)與結(jié)晶設(shè)備干燥設(shè)備蒸馀設(shè)備第一章緒論【教學(xué)目的與要求】了解課程的目的和任務(wù)，掌握生化反應(yīng)的目的，掌握生化反應(yīng)器 的分類，了解生化反應(yīng)器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)內(nèi)容。【教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)】生化反應(yīng)的目的，生化反應(yīng)器的分類，設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。【教學(xué)方法】 講授

2、。【教學(xué)時(shí)數(shù)】1學(xué)時(shí)一、課程介紹 生物工程設(shè)備則是生物工程技術(shù)和化學(xué)工程與設(shè)備交叉的結(jié)合體 生物反應(yīng)過程的組成，課程的內(nèi)容按各種設(shè)備的共性，密切結(jié)合發(fā)酵生產(chǎn)的特征，重點(diǎn)闡述設(shè)備的結(jié)構(gòu)、原理、特點(diǎn)、 設(shè)計(jì)計(jì)算、選型及保養(yǎng)。包括整個(gè)發(fā)酵生產(chǎn)過程中所需要用到的物料的處理和輸送設(shè)備， 培養(yǎng)基的制備設(shè)備，無菌空氣系統(tǒng)，生物反應(yīng)器，過濾、結(jié)晶、干燥、蒸帽及冷卻設(shè)備。課程目的和任務(wù)：了解生物工程設(shè)備掌握常用生物工程設(shè)備的類型、性能、設(shè)備二、 生化反應(yīng)的目的重點(diǎn) 生化反應(yīng)的目的：1.生產(chǎn)細(xì)胞：2.細(xì)胞的代謝產(chǎn)物：3.直接用酶催化的產(chǎn)物。三、生化反應(yīng)器的分類重點(diǎn)根據(jù)細(xì)胞或組織生長代謝的要求可分為：.厭氧生物反應(yīng)

3、器、通風(fēng)生物反應(yīng)器、 光照生物反應(yīng)器、膜生物反應(yīng)器。其他分類方式：根據(jù)反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)、物料的混合方式。四、生化反應(yīng)器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)內(nèi)容：細(xì)胞動(dòng)力學(xué) （菌體生長規(guī)律、產(chǎn)物代謝的規(guī)律、基質(zhì)濃度產(chǎn)物濃度對發(fā)酵的影響等）、質(zhì)量傳遞（氣-液傳質(zhì)、液體-微生物）、能量傳遞、環(huán)境對發(fā)醉的影響、剪切力的影響等總之，生化反應(yīng)器的設(shè)計(jì)是以生物體的代謝為核心，除考慮傳質(zhì)、傳熱的因素外，還 需要考慮對環(huán)境條件的要求，確保這些條件的落實(shí)。同時(shí)為提高傳質(zhì)和傳熱的效率需配置 攪拌裝置，同時(shí)需考慮剪切力對菌體生長的影響。發(fā)酵過程純種培養(yǎng)，無菌條件的要求。【思考題】1.生化反應(yīng)的目的？ 2.生化反應(yīng)器的分類？【作業(yè)】生化反應(yīng)器的分類方

4、式【參考書目】生物工程設(shè)備梁世中主編，中國輕工業(yè)出版社2002年【教學(xué)效果追記】本章內(nèi)容中有反應(yīng)器的分類等簡單的總體知識，要求學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上加以掌握。【預(yù)習(xí)】第二章物料處理和輸送設(shè)備第二章物料處理和輸送設(shè)備【教學(xué)目的與要求】了解發(fā)酵工廠物料處理和輸送的方法，掌握機(jī)械輸送設(shè)備的特點(diǎn) 及選型：掌握氣力輸送的原理和流程及簡單管道的計(jì)算。【教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)】掌握機(jī)械輸送設(shè)備和氣力輸送設(shè)備的特點(diǎn)及選型，氣力輸送流程 的比較和管道計(jì)算。【教學(xué)方法】講授、自學(xué)與多媒體等直觀教學(xué)手段相結(jié)合。【教學(xué)時(shí)數(shù)】5學(xué)時(shí)第一節(jié)固體物料的處理與粉碎設(shè)備一、固體物料的篩選除雜設(shè)備雜物分三類：纖維性較長的物質(zhì)顆粒狀的鐵磁性物

5、質(zhì)啤酒廠生產(chǎn)過程：大麥粗選精選分級浸泡發(fā)芽干燥粉碎糖化過濾煮沸冷卻分離沉淀前發(fā)酵后發(fā)酵過濾灌裝殺菌冷卻成品1.谷物原料的粗選設(shè)備大麥粗選機(jī)（平搖振動(dòng)篩）結(jié)構(gòu)圖磁力除鐵器a固定形磁鋼裝置圖b永磁滾筒CXY-25型永磁滾筒的結(jié)構(gòu)圖2.大麥的精選及分級設(shè)備目的:精選目的除去圓形雜粒,特別是半粒大麥和草籽。分級目的為了在浸漬和發(fā)芽過程保持均勻一致，提高麥芽質(zhì)量和出芽率。大麥精 選機(jī)a滾筒精選機(jī)結(jié)構(gòu)圖講解操作過程b碟片式精選機(jī)結(jié)構(gòu)圖講解操作過程 大麥分級設(shè)備a平板分級篩 結(jié)構(gòu)圖 講解操作過程b圓筒分級篩 結(jié)構(gòu)圖 講解操作過程二、 固體物料的粉碎設(shè)備1.物料粉碎的力學(xué)分析重點(diǎn)擠壓破碎、沖擊破碎、研磨破碎、

6、剪切破碎、劈裂破碎，分別舉例說明2.物料的粉 碎度（粉碎比）粉碎比：重點(diǎn)物料粉碎前后平均粒徑之比。以x表示x=D1/D2DI D2粉碎前、后物料的平均粒徑mm粉碎比選擇應(yīng)恰當(dāng)合理，如：山東某酒精廠，原來采用一級粉碎，電機(jī)功率為17KW, 后改為二級粉碎，在原電機(jī)前加粗粉碎，新增電機(jī)2.8KW,產(chǎn)量增加1倍。3.粉碎機(jī)械錘式粉碎機(jī)：用于原料的中碎和細(xì)碎a結(jié)構(gòu)如圖 講授粉碎過程。錘式粉碎機(jī)作用力主要是沖擊力b.錘式粉碎機(jī)的生產(chǎn)能力圓孔篩：一個(gè)圓篩孔排出產(chǎn)品容量V。(m3)Vo=0. 785. Do2. d. U (m3)式中：Do一篩孔直徑,m d產(chǎn)品粒度m U一排料不均勻系數(shù)每h排出的產(chǎn) 品量體

7、積V：V=60X 0. 785. Do2. d. U . Z. k. n . ( m3/h ) Z 一 篩孔總數(shù) k-錘刀排數(shù)n-轉(zhuǎn)速r/min每h排出的產(chǎn)品量(質(zhì)量)QQ=V. Y =15 nr Do2. d. Z. k. n . y (t/h)對于方孔篩：每h排出的產(chǎn)品量體積V：V=60L. c. d. U . Z. k. n (m3/h )Z 篩孔總數(shù)k錘刀排數(shù)n 一轉(zhuǎn)速r/min每h排出的產(chǎn)品量(質(zhì)量)Q:Q二V. 丫二 60L. c. d. U. Z. k. n. Y (t/h)也可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：Q=k. DI L. P (kg/h)式中：DI 一轉(zhuǎn)子的I：作直徑mL 一轉(zhuǎn)子的軸向

8、長度m P -粉碎產(chǎn)品的密度kg/m3k 一系數(shù)，大米瓜干大麥取80100c.粉碎機(jī)的功耗N：按經(jīng)驗(yàn)公式估算：N=k. D12 L. n (kW) L一轉(zhuǎn)子的軸向長度m n一轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)r/ mink一系數(shù)，與原料的性質(zhì)和粉碎度有關(guān)k約為0.r0.2 ,粉碎比大時(shí)取大值對輯粉碎機(jī)a對輻粉碎機(jī)的構(gòu)造原理 操作的參數(shù)及過程主要作用力是擠壓力常用兩輯、四輯、五輻、六輯。結(jié)構(gòu)圖b.輯式生產(chǎn)能力：理論生產(chǎn)能力Q=60 n DI. n. b. L. P 4> (kg/h)中一松散系數(shù)大麥芽取0.50.7,與物料性質(zhì)和操作均勻度有關(guān)。軋輻長度100mm 每小時(shí)粉碎大麥芽：雙輯粉碎機(jī) 150200kg/h四輻式200300kg c功率估算：經(jīng)驗(yàn)公式：N=0. 735kG/