1、體積溶氧系數kLa：單位時間單位體積溶液所吸收的氣體。 影響kLa的因素：物系的性質粘度，擴散系數，表面張力 操作條件溫度，壓力，通氣量，攪拌轉數 反應器的結構反應器的結構型式，攪拌器結構，攪拌方式剪切力的作用 1、增加質量與熱量傳遞速率 2、對微生物，動植物細胞的培養造成影響機械攪拌通風發酵罐的攪拌與流變特性1、攪拌葉輪尺寸與類型葉輪尺寸與罐直徑比 Di/D=0.330.45 選用較大的葉輪或Di/D： 多糖發酵， 動物細胞培養；葉輪類型的選擇 功率準數、混合特性， 產生的液流作用力的大小2、攪拌葉尖速度與剪應力細胞與剪切作用 損害程度： 細胞特性、攪拌力的性質、強度、作用時間； 定性關系：

2、 球狀和桿狀細胞：耐受力強， 絲狀、動物細胞：耐受力弱；關于攪拌剪切的反應器設計準則 以攪拌葉尖線速度v為基準： v7.5m/s3、發酵液的流變特性 液體流變特性的影響： 傳質、傳熱、混合； 發酵罐設計與運轉；發酵液流變特性的類型：（1）牛頓型流體 黏度不隨攪拌剪切速率和剪應力而改變（粘性定律）； 剪應力與剪切速率的關系： =F/A=(du/dy)= 為剪應力，Pa或N/m2； F為切向力，A 為流體面積； 為流體黏度Pa·s，為剪切速率（速度梯度，s1 )；非牛頓型流體（2）賓漢塑性流體 =0+s0為屈服應力，Pa;s為表觀黏度,Pa·s; 如黑曲霉發酵液；（3）擬塑性和

3、漲塑性流體 =KnK：均勻系數，稠度系數， Pa·sn；n：流體狀態特性指數， 擬塑性： 0n1 漲塑性： n1 如絲狀菌（青霉素）、液體曲、多糖；機械攪拌通風發酵罐的的熱量傳遞1、發酵過程的熱量計算生物反應熱的計算 Q發酵=Q生物+Q攪拌Q散Q攪拌： 與攪拌功率Pg有關， 功熱轉化率，取=0.92；Q散發：Q蒸發、Q顯、Q輻射， Q散發=0.2 Q生物；冷卻水帶出的熱量計算 發酵過程的最大放熱： Q發酵=Wc(T2T1)/ VL kJ/(m3·)W:冷卻水流量，kg/h；c：水的比熱容， kJ/(kg·)；T1、T2:冷卻水進出口溫度，；VL：發酵液體積，m3;

4、發酵液溫升測量計算 旺盛期，先使罐溫恒定，關閉冷卻水， 30min后測定發酵液的溫度： Q發酵= (w1c1+w2c2) T/VL kJ/(m3·)w1、w2：發酵液和發酵罐的質量，kg；c1、c2：發酵液和發酵罐的比熱容， kJ/(kg·)；T： 30min內發酵液的溫升，；2、發酵罐的換熱裝置換熱夾套 換熱系數低：400600 kJ/(m3·h·)； 適應：5m3發酵罐；豎式蛇管 46組 換熱系數高：12004000 kJ/(m3·h·)； 要求水溫較低；豎式列（排）管 傳熱推動力大，用水量大；機械攪拌通風發酵罐的幾何尺寸及體積標

5、準發酵罐的幾何尺寸 H/D=1.74 d/D=1/21/3 W/D=1/81/12 B/D=0.81.0 (s/d)2=15 H0/D=2公稱體積 指罐的筒身（圓柱）體積與底封頭體積之和。 橢圓形封頭體積： V1=D2hb/4+D2ha/6ha：橢圓封頭的直邊高度，m；hb：橢圓短半軸長度，標準橢圓hb=D/4； 罐的全體積： V0=D2(H0+2(hb+D/6)/4 D2 /4+0.15D3 （m3）氣升式發酵罐(ALR)工作原理：把無菌空氣通過噴嘴或噴孔以250300m/s的速度噴射進發酵液中，通過氣液混合物的湍流作用使氣泡碎裂，同時形成的氣液混合物由于密度較低向上運動，而氣含率小的發酵液

6、則向下運動，形成循環流動，實現混合與傳質。優缺點：結構簡單，冷卻面積小；無攪拌傳動設備，節約動了約50，節約鋼材；操作無噪音；料液可充滿達8090，而不需加消泡劑；維修、操作及清洗簡便，減少雜菌感染。不能代替好氣量較小的發酵罐，對于粘度大的發酵液溶氧系數較低；類型：氣升環流式、鼓泡式、空氣噴射式；氣升環流式反應器的特點發酵液分布均勻：基質均勻分散；避免液面形成穩定的泡沫層；使淀粉類易沉降的物料懸浮分散；較高的溶氧速率和溶氧效率剪切力小，對細胞損傷小：適合植物細胞和組織培養；傳熱良好：液體綜合循環速率高；便于在外循環管路上進行換熱；結果簡單，易于加工制造：無攪拌器，不需安裝結構復雜的攪拌系統；容

7、易保證密封；加工制造方便，設備投資較低；易于放大制造大型反應器；操作維修方便自吸式發酵罐 原理：不需要空氣壓縮機提供壓縮空氣，依靠特設的機械攪拌吸氣裝置或液體噴射吸氣裝置吸入無菌空氣，同時實現混合攪拌與氧傳質的發酵罐。 特點：節約空壓機及其附屬設備冷卻器、油水分離器、空氣貯罐、過濾器等，減少占地面積，減少設備投資約30左右；  溶氧效率高，能耗低；設備便于自動化、連續化，用于酵母和醋酸生產具有生產效率高優點；缺點：由于罐壓較低，對某些產品生產容易造成染菌。 自吸式發酵罐的構件主要是自吸攪拌器和導輪，又稱轉子及定子；噴射自吸式發酵罐原理：發酵液通過文氏管或液體噴射裝置時，在收

8、縮段流速增加，形成真空將空氣吸入，并使氣泡分散與液體均勻混合，實現氧傳質。類型：（1）文氏管自吸式發酵罐；（2）液體噴射自吸式發酵罐。主要用于酵母培養溢流噴射自吸式發酵罐原理：液體溢流通過溢流噴射器形成拋射流，液體表面層與相鄰的氣體進行動量傳遞，使邊界層的氣體具有一定的速率，從而帶動氣體進入發酵罐；溢流噴射自吸式發酵罐類型：單層、雙層。主要用于酵母培養其他類型的通風發酵設備：固定床生物反應器，臥式轉盤反應器，中空纖維生物反應器，機械攪拌光照發酵罐 嫌氣發酵設備傳統酒精發酵罐采用圓柱形筒體，蝶形或錐形封頭溫度控制：中小型罐采用罐外噴淋冷卻；大型罐采用罐內蛇管或與罐外噴淋相結合的冷卻方式清洗方式：

9、人工清洗、機械清洗水力清洗裝置：噴水管兩頭彎成一定的弧度并裝有噴嘴，管上開有小孔，當噴嘴以一定的速度噴出水時，反作用力使噴水管旋轉，從而達到對罐內各個部位水力洗滌的目的。缺點是水壓不大時，水力噴射強度和均勻度都不理想。可在原有水力噴射裝置的基礎上，安裝一根直立的噴水管，管上鉆有小孔洗滌效果可大大提高。新型大容量酒精發酵罐采用斜底或錐底，頂部為錐頂，夾套冷卻由于罐太大，中心部位降溫和底部循環困難。可采用兩種不同的措施：1、采用中心降溫水柱對罐中心醪液進行降溫，或采用罐外螺旋板換熱器循環來降溫； 2、側攪拌或連通器加泵循環來改善混合和滯留問題； 酒精發酵罐的計算（一）發酵罐結構尺寸的確定 容積：V

10、=V0/ V0進入發酵罐的發酵液量（m3） 裝液系數，取0.85-0.9 若采用錐形封頭，則： V= D2（H+h1/3+h2/3）/4 （m3） H圓柱部分高度（m） D罐的直徑（m） h1 封底高度（m） h2 封頂高度（m） 尺寸關系：H =1.1-1.5D h1 =0.1-0.14D h2 =0.05-0.1D(二) 罐數的確定 N=nt/24+1 (個) n 每24小時內進行加料的發酵罐個數 t 一次發酵周期所需時間（h）(三) 發酵罐冷卻面積計算 F=Q / K tm (m2)1、總的發酵熱Q = Q1 -（ Q2 + Q3 ） Q1：生物合成熱、 Q2：蒸發熱損失、 Q3：罐壁向

11、周圍的散熱。 （1） Q1計算有兩種計算方法 a、按發酵旺盛期糖度下降的百分值計算： Q1=GSq q=418600J/kgb、根據冷卻水來計算： Q1= WCp（t2-t1） （2） 蒸發熱Q2 Q2=5%-6% Q1 （3）罐壁向周圍散熱Q3 Q3 =Fc(tW-tB) tW罐壁最高溫度 tB所在地區夏季平均溫度2、對數平均溫度差tm 的計算 tm= t1、t2分別為冷卻水進出口溫度 tF 主發酵時的發酵溫度（四）、冷卻水耗量的計算 W= QB / Cp (t2-t1) (kg/h) Cp 冷卻水的比熱J/(kg ) t2、t1分別為冷卻水進出口溫度 QB冷卻水帶走的熱量(J/h)代謝終產

12、物抑制消除方法：真空發酵、萃取發酵、吸附法發酵、二氧化碳氣提發酵等1、真空發酵： 原理：發酵過程中保持一定的真空度，發酵液處于沸騰狀態，酒精被蒸餾出來。 主要設備有發酵罐、發酵蒸發器、總凝器、分凝器、收集器、真空泵。 優點：糖濃 度提高3倍，發酵時間縮短1/3；酒糟、水、蒸汽都有減少；生產能力、設備利用率提高；酒精濃度可達33%。 缺點：能耗大、費用高、真空操作負荷大、容易引起雜菌污染。2、萃取發酵： 具有能耗低、操作簡便易行的優點。 發酵和萃取在同 一反應器中進行：采用固定化細胞技術，選擇合適的萃取劑。 發酵和萃取分開進行： （1）膜萃取：將發酵液取出，三聚磷酸丁酯為萃取相，在中空纖維膜反應

13、器中萃取。 （2）二氧化碳超臨界萃取：發酵液逆向通過超臨界二氧化碳萃取柱，富含酒精的超臨界流體通過活性炭柱吸附分離酒精。3、吸附法 將吸附劑直接加到發酵液中或讓發酵液循環通過一個疏水性的分子篩吸附柱來吸附酒精。 一般可采用疏水性硅沸石作為吸附劑，采用這種方法發酵時間可縮短30%。4、透析膜法 采用對酒精有選擇性透過的多孔性膜，分離發酵液中的酒精來降低發酵液中的酒精濃度。 5、二氧化碳氣提法 利用發酵過程中產生的二氧化碳，通過循環壓縮機加壓后，送回發酵罐氣提發酵產生的酒精，在0冷卻飽和了酒精和水蒸氣的二氧化碳，再由活性炭填充柱吸附酒精，纖維素填充柱吸附水。生產能力提高27%。啤酒發酵設備：趨于向

14、大型化、露天化、聯合的方向發展。（一）前發酵設備 前發酵槽為方形開口式或密閉式設備，均置于室內，材料內涂保護層。 冷卻方式：蛇管或排管冷卻，冷卻面積0.2m2/m3發酵液，0-2冰水冷卻。 密閉式: 具有回收二氧化碳、減少前發酵室內耗冷量及減少雜菌污染機會的優點。室內采用空調制冷，實施冷風再循環。 開口式：室內裝二氧化碳排除裝置，排管冷卻，補充10%新鮮空氣的再循環方式。 發酵室：四周墻壁和頂棚采用較好的絕熱材料，地面有一定的坡度，頂棚應建成傾斜或光滑弧面，空間不應太高。（三）后發酵設備 貯酒罐主要完成嫩啤酒的繼續發酵，并飽和二氧化碳，促進啤酒穩定、澄清和成熟。 后發酵溫和，產生熱量少，無須裝

15、冷卻裝置，熱量借室內低溫帶走。 金屬的圓筒形密閉容器，有臥式和立式兩種。由于罐內需飽和二氧化碳，故應制成耐壓容器。新型啤酒發酵設備（一）圓筒體錐底發酵罐 用于上面及下面啤酒發酵，前后酵可合并在該罐內進行。室外放置，節省投資。 優點：能縮短發酵時間，生產靈活。 長圓筒形，H/D=4，上部是碟形封頭，下部是錐形底。 封頭上有：壓力安全閥、真空安全閥、二氧化碳回收，排氣、CIP共用一個進口，由一根管道通到操作間再分支。 錐底有：取樣管、啤酒出口、二氧化碳通氣管。 筒體上有冷卻帶、溫度探頭，外包保溫層。冷媒采用乙二醇、酒精溶液或液氨。 罐的容量與糖化能力相匹配，以12-15小時內滿罐為宜。 由于后酵要

16、進行二氧化碳飽和，因此應做成耐壓罐，利用壓力及真空安全閥來保證安全受壓。 壓力過大是由于麥汁進罐時未將排氣口打開，導致罐內氣體排不出去；發酵過程中產生大量的二氧化碳也排不出去。 真空產生的原因：放罐時未開排氣閥； CIP清洗時，罐內二氧化碳與清洗劑NaOH反應，造成罐內真空；清洗后罐內溫度太高，蒸汽較多，突然采用冷水清洗，蒸汽冷凝，造成罐內真空。 利用發酵過程中產生的二氧化碳以及不同高度上的溫度差，可引起罐內液體的對流和熱交換。 錐形罐的冷卻夾套分為2-4段，當酵母沉降性能差時，錐底部分也應有冷卻夾套 夾套有多種形式：扣槽鋼、扣角鋼、扣半管、蜂窩夾套、環行冷卻帶等。 1、圓筒錐底發酵罐優點：縮

17、短發酵時間；較大靈活性；適合各種類型啤酒生產；冷卻介質：乙二醇、酒精、液氨；使用夾套冷卻，分為24段；2、聯合罐 一種具有較淺錐底大直徑發酵罐，H/D=1.1-1.3，罐內設置有機械攪拌，并具有冷卻裝置。 由薄層豎直圓筒體、拱形頂和有足夠斜度以除去酵母的錐底組成。多數用不銹鋼制作。特殊的基礎保證經受10級地震。 冷卻帶采用一段位于罐中上部的雙層冷卻板，罐外用聚尼烷作保溫層。3、朝日罐 由不銹鋼制作的斜底圓柱形發酵罐，H/D=1-2。外設冷卻夾套包圍罐身和罐底。內設帶轉軸的可移動排液管，可保證酒液中二氧化碳均一。特點：利用離心機回收酵母，利用薄板冷卻器降溫，利用循環泵將發酵液抽出再送回。這樣可縮

18、短發酵時間，解決酵母沉降慢的缺點，提高設備利用率，酒損可減小，但動力消耗大。CIP清洗系統 原位清洗，不分解生產設備，又可用簡單操作方法安全自動的清洗系統。不僅能清洗機器，而且還能控制微生物 固定式CIP系統由清水罐、酸罐、堿罐、廢堿罐、泵、加熱器組成。 通過罐頂的CIP噴頭噴出高壓水柱來對罐內進行清洗。有固定式和旋轉式。 主要步驟有：CO2回收、水沖、通空氣、接入CIP系統、水洗、廢堿洗、堿洗、水洗、酸洗、水洗、殺菌水沖。酒精連續發酵 1、九罐連續糖蜜發酵工藝： 酒母和糖蜜同時加入第一個罐，并依次流入各罐，最后從第九個罐流出。在第一個罐中通入空氣，并維持第一罐中一定的酵母數。二氧化碳氣體由各

19、罐頂部進總匯集管，到綜合利用車間。連續發酵周期可達20天，發酵只需32小時，酒精濃度達9-10%。2、印度Biostil連續發酵工藝：用一個發酵罐，六臺酵母離心機，酵母回流發酵罐，但從粗餾塔出來的醪液沒有回流發酵罐，而是全部直接排放(廢液用來制沼氣)3、真空連續多級發酵：在多級發酵流程中，設置了多個發酵罐及發酵蒸發器，并公用表面濃縮器、酒精捕集器、真空泵，形成了酒精的多級真空提取。 多級真空發酵設備配置能夠提高發酵液的起始濃度達6573干物，并得到設計濃度的酒精和成熟的發酵液。因此，這種發酵生產能力與濃度為3640一級真空發酵相比增加了30，同時，釀造用水和能耗都有所降低。啤酒連續發酵 1、塔

20、式連續發酵：啟動時，加入無菌麥汁及酵母，麥汁在塔內一邊上升，一邊發酵，直至滿塔。經培養達到要求的酵母濃度梯度后，以低速泵入麥汁，一周后全速操作，并經常通入二氧化碳來疏松酵母柱。流出的嫩啤酒經酵母分離器和薄板換熱器后送入貯酒罐，充入二氧化碳，貯存4天即可包裝。 定期排除部分老酵母，減少酵母自溶。塔體采用三段夾套或盤管冷卻，塔頂的圓柱體膨大部分是沉降酵母的離析器裝置，減少酵母流失，保持塔內酵母濃度梯度。2、多罐式連續發酵 三罐式連續發酵流程：麥汁通過柱式供氧器，流向兩個帶有攪拌器發酵罐的第一個，控制三分之二的糖在第一個罐中發酵，溫度21，再借位差溢流入第二罐。第二個罐中發酵溫度24。再流入第三個酵

21、母分離罐，罐內被冷卻到5，也可用酵母離心機代替酵母分離罐，成熟啤酒溢流到貯酒罐。 四罐式連續發酵流程：在三罐式的基礎上最前面增加一個酵母繁殖罐，即為四罐式。 多罐式連續發酵的特點：帶有攪拌裝置，能耗大，同時酵母易被帶走，無法保持發酵罐內的酵母濃度。 植物細胞（組織）和動物細胞培養反應器植物細胞（組織）培養反應器1、植物細胞培養液的性質：植物細胞比微生物細胞要大很多；細胞培養時，細胞形態將發生明顯變化；培養液黏度隨細胞濃度增加而顯著上升2、植物細胞培養采用：懸浮培養機械攪拌反應器、非機械攪拌反應器 固定化細胞培養系填充床反應器、流化床反應器、膜反應器（1）機械攪拌式反應器：混合性能好、傳氧效率高

22、、操作彈性大、可用于細胞高密度培養、但剪切力大（2）非機械攪拌反應器：產生的剪切力較小，結構簡單。其主要類型有鼓泡式反應器、氣升式反應器等氣體攪拌式反應器 固定化植物細胞培養的優點：1）可克服植物細胞培養中細胞遺傳和生理的高度不穩定性2）防止因為細胞間的不一致性，而造成的在培養過程中的高產細胞系出現的低產率和產生其他代謝產物的情況3）有利于消除和減弱流質流動所引起的切變力4）細胞在一個限定的范圍內生長可導致一定程度的分化發育，促進次級代謝產物的產生（1）填充床反應器 細胞固定于支持物表面和內部，支持物顆粒堆疊成床，培養基在床層中流動。床中單位體積細胞較多，混合效果不好；床內氧的傳遞，氣體排出，

23、溫度和PH控制較為困難；支持物顆粒破碎還易使填充床堵塞（2）流化床反應器 利用流體（液體或氣體）的能量使支持物顆粒處于懸浮狀態混合效果好但流體的切變力和固定化顆粒的碰撞常使支持物顆粒破碎，流體動力學的復雜使其放大困難（3）膜反應器采用一定孔徑和選擇透性的膜固定植物細胞動物細胞（組織）培養反應器一、非貼壁依賴性細胞： 來源于血液。淋巴組織的細胞，腫瘤細胞和某些轉化細胞二、貼壁依賴型細胞： 大多數動物細胞，非淋巴組織的細胞，異倍體的細胞 貼壁依賴性細胞：需要附著于帶適量正電荷的固體或半固體表面上才能正常生長1、貼壁培養：成纖維細胞和上皮細胞 培養方式：滾瓶系統，微載體系統2、懸浮培養： 非貼壁依賴

24、性細胞：雜交瘤細胞等 細胞在培養器中自由懸浮生長 培養方式：轉瓶或滾瓶培養，發酵罐3。固定化培養：適合于兩種細胞， 非貼壁依賴性細胞用海藻酸鈣包埋。貼壁依賴性細胞用膠原包埋 優點：細胞生長密度大、抗剪切力、抗污染能力強深層培養：分批式，流加式，半連續式，灌注式1、分批式操作：將細胞和培養液一次裝入反應器內培養，細胞不斷生長，產物不斷形成，經過一段時間反應后，將整個系統取出。 A、在分批式發酵過程中細胞生長的環境在不斷變化； B、細胞所處環境并非最優2、流加式培養：將一定量的培養液裝入反應器，在適宜條件下接種細胞，進行培養，細胞不斷生長，產物也不斷形成，隨著細胞對營養物質的不斷消耗，新的營養成分

25、不斷補充至反應器內，使細胞進一步代謝。到反應終止時取出整個反應系。無反饋控制流加、有反饋控制流加 能夠調節環境中營養物質的濃度：1）避免某種營養成分初始濃度過高而出現的底物抑制現象；2）能防止限制性營養成分被消耗而影響細胞的生長和產物的形成 由于新鮮培養液的加入，整個過程中反應體積是變化的。3、半連續式流加：反復分批式培養或換液培養，在分批培養的基礎上，不全部取出反應系，剩余部分重新補充新的營養成分，再按分批式操作的方式進行培養特點：反應器內培養液的總體積保持不變適用于基因工程動物細胞分泌有用產物和病毒培養4、 灌注培養 ：細胞接種后，一方面新鮮培養液不斷加入反應器，另一方面反應液連續不斷的取

26、出，但細胞留在反應器內，使細胞處于一種不斷的營養狀態 大大提高細胞密度，有助于產物的表達和純化。連續操作：適用于培養非貼壁依賴性細胞 將細胞種子和培養液一起加入反應器中進行培養。一方面新鮮培養液不斷加入反應器中。另一方面將反應液連續不斷的取出，使反應條件處于一種恒定狀態 優點：細胞所處環境狀態可長期保持穩定、可研究細胞生理和代謝規律、能連續不斷的收獲產物、且提高細胞密度動物細胞培養反應器1、通氣攪拌式細胞培養反應器 一般常用籠式通氣攪拌器 特點：可避免向培養基中通氣時氣泡直接損傷細胞 采用微載體系統時，微載體不會被通氣所產生的泡沫滯留在氣液界面中2、 氣升式動物細胞培養反應器：湍動溫和而均勻、

27、剪切力小、反應器內無機械運動部位，細胞損傷率低、直接噴射空氣傳氧，氧傳遞速率高、反應器內液體循環量大，細胞和營養成分分布均勻 在氣升式反應器內，溶氧可通過自動調節通入空氣的速率來實現pH可通過加入二氧化碳或氫氧化鈉來控制 在氣升式反應器內從底部中央內管通入的氣體：1）一部分從頂部溢出2）一部分沿培養器內緣下降，到培養器底部和新吸入的氣體混合再度上升3、中空纖維細胞培養反應器：可用于貼壁依賴和非依賴性細胞的培養 特點：1)讓每根纖維的管內成為內室，灌注無血清培養液 2）管與管之間的間隙為外室，細胞黏附在外室管壁上 3）細胞從內室獲得營養物，并從外室獲得血清 4）血清和胞外產物停留在外室 5）代謝

28、廢物為小分子量物質能滲入內室可從內室排出4、微囊培養系統：1）細胞密度大2）產物單位體積濃度高3）分離純化操作經濟簡便4）抗體活性，純度好5、大載體系統：將海藻酸鈉滴入鈣溶液中形成 優點： 操作控制簡單，可隨機取樣檢測； 人工增加附著細胞密度高； 消耗用品價格低廉，產物收率高；6、 微載體培養系統 利用固體小顆粒為載體，細胞在載體的表面附著，通過連續攪拌懸浮于培養液中，并形成單層生長，繁殖微藻生物技術： 特點：富含蛋白質等營養物質和多種生理活性成分；具有抗腫瘤，抗真菌，防止心血管等疾病 三種藻類： 螺旋藻，小球藻，杜氏藻 優點：1）光能利用率高；2)是非微管植物，無復雜的生殖器官，生物量易收獲

29、加工利；3）經誘導后能產生高濃度有商業化價值的化合物；4）無有性生殖，只有簡單的細胞分裂周期，能在很短的時間內完成細胞循環 微藻大規模培養的特點：1）要有足夠的光照；2）培養過程中必須提供大量的二氧化碳，并將氧氣及時排出；3)培養基的混合要滿足氣液傳遞，液固傳遞，防止細胞沉降，且細胞在反應器的表面垂直方向上要能充分混合；4）培養機多用海水配置微藻培養反應器須滿足的條件： 1）足夠光照2）合適溫度。3）合適的無機碳源（即其它無機營養物質）4）合適的pH5）充分混合6）避免污染）7）氧的析出和供給 類型：敞開式培養反應器、封閉式光培養反應器、 管道式光培養反應器、 淺層溢流光培養反應器 生物反應器

30、的放大過程比擬放大：把小型設備中進行科學實驗所獲得的成果在大生產設備中予以再現的手段，它不是等比例放大，而是以相似論的方法進行放大放大的方法：經驗放大法、因次分析法、時間常數法、數學模擬法 因次分析放大：放大過程中，維持生物發酵系統參數構成的無因次數群（準數）恒定不變的放大方法。 生物質原料處理設備1、生物質原料篩選與分級設備1.1磁力除鐵器1.2 精選機 精選目的：除雜粒，除去傷殘粒，因為大麥發芽時傷粒易生霉。精選機適用于顆粒狀物料，按顆粒長度分級。 精選機理：利用帶有袋孔（窩眼）的工作面來分離雜粒物料，袋孔中嵌入長度不同的顆粒，帶升高度不同而分離。 類型：碟片精選機（一組同軸安裝的圓環形鑄

31、鐵碟片）、滾筒式精選機（表面開有袋孔的旋轉圓筒）1.3 篩選分級設備：振動篩和轉筒篩2、生物質原料的粉碎 粉碎：大塊固體物料破碎成小塊物料，或小塊物料進一步破碎成粉末狀物料。 粉碎的必要性：溶解、混合和反應 機械粉碎的5種形式（5種粉碎力）：擠壓、沖擊、研磨、劈力和剪切。 粉碎設備：錘式粉碎機、盤磨機、球磨機 、超微粉碎機械（超微粉碎振動磨、膠體磨、沖擊式超微粉碎機）3. 生物質原料固體間的混合 固體混合依靠機械作用，粒狀成分在混合的同時，因為性質差別，同時伴以分離過程，所以，這種混合只能達到總體的均勻而不能達到局部的均勻性。（1） 固體混合的機理對流混合：固體粒子的循環流。剪切混合：粒子間相

32、互滑動和撞擊產生。擴散混合：存在狀態不同而產生的局部混合作用。（2）混合設備：回轉型混合機（V型混合機）、固定型混合機（攪拌槽式混合機、 回轉圓盤型混合機、錐形混合機、）物料輸送設備分類1. 原材料狀態：固體、氣體和液體輸送2. 輸送方式：氣力和機械輸送一、 液體輸送機械為了將液體從一處送到另一處，不論是提高其位置高度或增加其壓強，還是克服管路的沿程阻力，都需要向液體施加外部機械能。液體體輸送機械就是向流體作功以提高其機械能的裝置。為液體提供能量的輸送機械稱為泵，如離心泵、往復泵、旋渦泵等。其工作原理，泵分為：(1)動力式：利用高速旋轉的葉輪使流體的機械能增加，典型的是離心式、軸流式輸送機械：

33、離心泵(2)容積式：利用活塞或轉子運動改變工作室容積而對流體作功。典型的是往復式、旋轉式輸送機械：往復泵、旋轉泵(3)其它類型：如利用另外一種流體作用的噴射式等。離心泵由于其適用范圍廣、操作方便，便于實現自動調節和控制而在化工生產中應用最為普遍。離心泵1 離心泵裝置及其結構離心泵主要泵、吸入系統和派出系統組成。泵由葉輪、泵殼等組成，由若干彎曲葉片組成的葉輪緊固在泵軸上安裝在蝸殼形的泵內。泵殼中央的吸入口與吸入管路相連，側旁的排出口與排出管路連接。2 離心泵工作原理：離心泵啟動前應在泵殼內灌滿所輸送的液體，當電機帶動泵軸旋轉時，葉輪亦隨之高速旋轉。葉輪的旋轉迫使葉片間的液體在隨葉輪作等角速旋轉的

34、同時，使受離心力的作用的液體向葉輪外緣作徑向運動。在被甩出的過程中，流體通過葉輪獲得了能量，并以1525m/s的速度進入泵殼。在蝸殼中由于流道的逐漸擴大，又將大部分動能轉變為靜壓強，使壓強進一步提高，最終以較高的壓強沿切向進入排出管道，實現輸送的目的。 當液體由葉輪中心流向外緣時，在葉輪中心處形成真空。在液面壓強與泵內壓強差的作用下，液體經吸入管路進入泵的葉輪內，以填補被排除液體的位置。只要葉輪旋轉不停，液體就被源源不斷地吸入和排出。3 離心泵的主要性能參數：轉速、流量、壓頭、軸功率和效率4. 離心泵特性曲線 離心泵的主要性能參數壓頭H，軸功率N和效率與流量Q之間是有一定聯系并有內部規律的。通

35、常把表示泵的主要性能參數間的內部規律的曲線稱為離心泵的特征曲線，由泵的生產部門提出，以便于設計、使用部門選擇和操作時參考。在一定轉速下，離心泵的壓頭、功率、效率隨流量的變化關系稱為特性曲線。它反映泵的基本性能的變化規律，可做為選泵和用泵的依據。5.氣蝕：工作時在葉輪入口處形成低壓，當該處壓強小于或等于輸送溫度下液體的飽和蒸汽壓時，液體將部分汽化，形成大量的蒸汽泡。這些氣泡隨液體進入葉輪后，由于壓強的升高將受壓破裂而急劇凝結，氣泡消失產生的局部真空，使周圍的液體以極高的速度涌向原氣泡處，產生相當大的沖擊力，致使金屬表面腐蝕疲勞而受到破壞。由于氣泡產生、凝結而使泵體、葉輪腐蝕損壞加快的現象，稱為氣

36、蝕。氣蝕會對泵造成嚴重損害。 為了防止氣蝕現象，就要求泵的安裝高度不超過某一定值，使泵入口處e的壓力Pe應高于液體的飽和蒸汽壓Pv 。即氣蝕余量h大于泵剛好發生氣蝕時的最小氣蝕余量hmin 往復泵 容積式輸送機械。 主要部件：泵缸、活塞、活塞桿、吸入閥和排出閥(均為單向閥)。活塞桿與傳動機械相連，帶動活塞在泵缸內作往復運動。活塞與閥門間的空間稱為工作室。分為單動泵和雙動泵。隔膜泵 結構特點是借彈性薄膜將被輸送液體與活柱隔開，從而使得活柱和泵缸得以保護。 隔膜左側與液體接觸的部分均由耐腐蝕材料制造或涂一層耐腐蝕物質；隔膜右側充滿水或油。當柱塞作往復運動時，迫使隔膜交替地向兩側彎曲，將被輸送液體吸

37、入或排出。彈性薄膜采用耐腐蝕橡膠或金屬薄片制成。 適于：定量輸送劇毒、易燃、易爆、腐蝕性液體和懸浮液。齒輪泵 齒輪泵也是正位移泵。泵殼內的兩個齒相互嚙合。 在泵的吸入口，兩個齒輪的齒向兩側撥開，形成低壓將液體吸入。齒輪旋轉時，液體封閉于齒穴和泵殼體之間，被強行壓至排出端。在排出端兩齒輪的齒相互合攏，形成高壓將液體排出。齒輪泵產生較高的壓頭但流量小，用于輸送粘稠液體及膏狀物，但不能輸送含固體顆粒的懸浮液。螺桿泵 由泵殼和一根或幾根螺桿構成。 一根螺桿：螺桿和泵殼形成的空隙排送液體。 兩根螺桿：與齒輪泵類似，利用互相嚙合的螺桿排送液體。 特點：壓頭高，效率效率高，噪音小。 適于在高壓下輸送粘稠性液

38、體。 流量調節時用旁路(回流裝置)調節。旋渦泵 主要由葉輪和泵體組成。葉輪是一個圓盤，四周由凹槽構成的葉片呈輻射狀排列(圖b)。葉輪旋轉過程中泵內液體隨之旋轉，且在徑向環隙的作用下多次進入葉片并獲得能量。因而液體在旋渦泵內流動與在多級離心泵中流動相類似。泵的吸入口和排出口由與葉輪間隙極小的間壁分開。二、氣體輸送機械 常用的氣體輸送設備：低壓空氣壓縮機、通風機和鼓風機等 結構與工作原理分：離心式、往復式、選擇式、流體力學作用式 按p2和x分：通風機、鼓風機、壓縮機、真空泵三、固體輸送設備1、斗式提升機（斗式運輸機）：用膠帶或鏈條做牽引件，將料斗用螺釘固定在牽引件上，牽引件再由鼓輪張緊并帶動運行。垂直提升物料；適用物料：松散型、小顆粒物料。 裝料方式有喂入式和掏取式兩種。卸料方式主要為重力卸料和離心力卸料兩種2、 帶式輸送機（皮帶運輸機）：由繞在兩個鼓輪（主動輪和從動輪）上的封閉環形組成的運輸系統，主動輪靠摩擦力帶動環形帶運轉，環形