2023/8/102023/8/102023/8/12023/8/11生物化工技術(shù)主講教師：李愛勤2023/8/10生物化工技術(shù)主講教師：李愛勤2023/8/122023/8/102023/8/13課程的性質(zhì)、地位和任務(wù)一、本課程的性質(zhì)、地位和任務(wù)培養(yǎng)具有食品發(fā)酵及農(nóng)牧業(yè)相關(guān)發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)、檢測、銷售及推廣知識和技能的高素質(zhì)技能型專門人才。微生物專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)學(xué)生就業(yè)崗位分析職業(yè)崗位群菌種擴(kuò)培員發(fā)酵工藝控制員生產(chǎn)管理員質(zhì)檢員分離純化工藝控制員營銷員2023/8/10課程的性質(zhì)、地位和任務(wù)一、本課程的性質(zhì)、地位和任務(wù)培養(yǎng)具有食4微生物專業(yè)課程體系設(shè)置職業(yè)道德與職業(yè)素質(zhì)訓(xùn)導(dǎo)菌種擴(kuò)培技術(shù)菌種選育技術(shù)菌種保藏技術(shù)關(guān)鍵職業(yè)技能發(fā)酵工藝控制技術(shù)、發(fā)酵工程實(shí)驗技術(shù)分離純化技術(shù)工業(yè)發(fā)酵分析技術(shù)生產(chǎn)管理技能生物化工技術(shù)，生物工程下游技術(shù)，生物化學(xué)技術(shù)★發(fā)酵工程實(shí)驗技術(shù)，發(fā)酵工程與設(shè)備，釀酒技術(shù)，酶制劑技術(shù)，發(fā)酵食品技術(shù)，微生態(tài)制劑技術(shù)，生物化工新產(chǎn)品，生物統(tǒng)計學(xué)，電子電工★微生物技術(shù)菌種培養(yǎng)★普通化學(xué)，化學(xué)實(shí)驗技術(shù)，儀器及發(fā)酵分析技術(shù)發(fā)酵分離純化檢測銷售市場營銷技能★新知識新技術(shù)，食品質(zhì)量安全與HACCP，GMP規(guī)程★市場營銷專業(yè)課程體系設(shè)置2023/8/10微生物專業(yè)課程體系設(shè)置職業(yè)道德與職業(yè)素質(zhì)訓(xùn)導(dǎo)菌種擴(kuò)培技術(shù)菌5本課程在專業(yè)中的位置微生物制品生產(chǎn)流程：菌種培養(yǎng)發(fā)酵分離純化檢測銷售微生物技術(shù)發(fā)酵食品技術(shù)釀酒技術(shù)等生物工程下游技術(shù)生物化工技術(shù)等儀器及發(fā)酵分析技術(shù)化學(xué)應(yīng)用技術(shù)等市場營銷2023/8/10本課程在專業(yè)中的位置微生物制品生產(chǎn)流程：菌種培養(yǎng)發(fā)酵分離純化6教學(xué)內(nèi)容設(shè)計三、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計遵循原則1.針對崗位工作必需夠用；2.以掌握概念、強(qiáng)化應(yīng)用、培養(yǎng)技能為教學(xué)重點(diǎn)；3.符合高職教育特點(diǎn)；4.支撐后續(xù)課程。2023/8/10教學(xué)內(nèi)容設(shè)計三、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計遵1.針對崗位工作必需夠用；207教材分析與教材處理普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材網(wǎng)絡(luò)資源2023/8/10教材分析與教材處理普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材網(wǎng)絡(luò)資8本教材充分體現(xiàn)了高等職業(yè)教育的應(yīng)用特色和能力本位；強(qiáng)調(diào)新世紀(jì)人才必須具備的文化基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)；突出了人才的創(chuàng)新素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。教材處理:根據(jù)專業(yè)需求和學(xué)時安排刪除了部分內(nèi)容，自成體系。化工原理課程特點(diǎn)：多學(xué)時課堂教學(xué)。2023/8/10本教材充分體現(xiàn)了高等職業(yè)教育的應(yīng)用特色和能力本位；強(qiáng)9通過一個與本門課程有關(guān)的例子來說明理論學(xué)習(xí)的重要性。

專科教育以應(yīng)用為目的，在理論學(xué)習(xí)上以夠用為度；

這個例子說明，我們感覺到了的事物，不能立刻理解它，但我們理解了的事物，卻能深刻地感覺到它。經(jīng)驗只能解決現(xiàn)象問題，理論才能解決本質(zhì)問題。例如:虹吸現(xiàn)象，大家都知道水往低處流，但在虹吸中水先往高處流，越過一個高點(diǎn)后才往低處流。這只有用流體動力學(xué)的理論才能作出解釋。2023/8/10通過一個與本門課程有關(guān)的例子來說明理論學(xué)習(xí)的重要性。10教學(xué)計劃1.課堂講授：圍繞教學(xué)大綱進(jìn)行講授，以教材為藍(lán)本，但對教材中的內(nèi)容有所增減，自成體系。2.習(xí)題課：根據(jù)同學(xué)學(xué)習(xí)需要安排習(xí)題課，復(fù)習(xí)所學(xué)內(nèi)容及示范解題技能和技巧。作業(yè)中的普遍性問題在作業(yè)發(fā)回時解答。3.實(shí)驗教學(xué)：以實(shí)驗安排為準(zhǔn)，通過驗證性實(shí)驗來幫助學(xué)生理解所學(xué)理論。每周4學(xué)時，上課時間：1~12周，總45學(xué)時2023/8/10教學(xué)計劃1.課堂講授：圍繞教學(xué)大綱進(jìn)行講授，以教材為藍(lán)本114．輔導(dǎo)答疑

課間、課后、考前5．作業(yè)

每章交一次。6．考核

（1）

考勤20%（2）作業(yè) 40%

（3）考試 40%2023/8/104．輔導(dǎo)答疑課間、課后、考前2023/8/112學(xué)習(xí)要求1．課前一定預(yù)習(xí)2．認(rèn)真聽課、做好筆記3．即時復(fù)習(xí)4．獨(dú)立完成作業(yè)5.有疑問及時問老師2023/8/10學(xué)習(xí)要求1．課前一定預(yù)習(xí)2023/8/113緒論一、本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容和任務(wù)二、單元操作分類、特點(diǎn)及其進(jìn)行的方式三、基本概念與方法四、單位制與單位換算2023/8/10緒論一、本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容和任務(wù)2023/8/114一、本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容和任務(wù)內(nèi)容：任務(wù)：什么是單元操作？化工生產(chǎn)過程（從原料到成品的生產(chǎn)程序）中常見的單元操作過程及設(shè)備。學(xué)習(xí)各單元操作的基本原理、典型設(shè)備的構(gòu)造和性能及計算方法。首先了解幾個常見的化工生產(chǎn)過程：2023/8/10一、本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容和任務(wù)內(nèi)容：任務(wù)：什么是單元操作？化工生15味精的生產(chǎn)過程示意圖化學(xué)或生化反應(yīng)在發(fā)酵罐中進(jìn)行

淀粉發(fā)酵預(yù)熱蒸發(fā)味精結(jié)晶干燥中和生化反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)流體輸送傳熱（物理變化過程）傳質(zhì)傳質(zhì)和傳熱2023/8/10味精的生產(chǎn)過程示意圖化學(xué)或生化反應(yīng)淀粉發(fā)酵預(yù)熱蒸發(fā)味精結(jié)晶干16濕法磷酸生產(chǎn)工藝流程磷礦石

破碎

球磨

酸解反應(yīng)

過濾

濃縮

精制

磷酸（化肥、飼料用）

磷酸（醫(yī)藥、食品用）

硫酸HF氣體（回收）

過濾

水

濾渣石膏

洗液

加工成鹽

2023/8/10濕法磷酸生產(chǎn)工藝流程磷礦石破碎球磨酸解反應(yīng)過17檸檬酸生產(chǎn)工藝流程

白薯干

粉碎

發(fā)酵反應(yīng)

過濾

中和過濾

酸解過濾產(chǎn)品檸檬酸

石灰乳CaCO3

粗鹽液

凈化

H2SO4

廢糖液

濃縮

結(jié)晶

離心

干燥

菌體、殘渣

化工生產(chǎn)的兩大部分

化學(xué)反應(yīng)過程

核心部分輔助部分

化工生產(chǎn)所不可缺少

前、后處理過程

2023/8/10檸檬酸生產(chǎn)工藝流程白薯干粉碎發(fā)酵反應(yīng)過濾中18一個化工產(chǎn)品生產(chǎn)要經(jīng)過很多步驟：2023/8/10一個化工產(chǎn)品生產(chǎn)要經(jīng)過很多步驟：2023/8/119單元操作一切化工生產(chǎn)過程不論生產(chǎn)規(guī)模大小，除化學(xué)反應(yīng)外，其它均可分解為一系列的物理加工過程。單元操作：具有共同物理變化特點(diǎn)的化工基本操作。2023/8/10單元操作一切化工生產(chǎn)過程不論生產(chǎn)規(guī)模大小，除化學(xué)反應(yīng)外，其它20蒸發(fā)：制糖工業(yè)——糖水的濃縮；制堿工業(yè)——苛性鈉溶液的濃縮；甘油和生物膠水溶液的濃縮；牛奶和橘汁的濃縮。精餾：釀酒，石油精制。膜分離：海水淡化，血液透析（人工腎），水的凈化。單元操作作用于不同的化工過程時，基本原理相同、設(shè)備通用,只是不同的化工生產(chǎn)中所包含的單操作數(shù)目、名稱與排列順序不同。2023/8/10蒸發(fā)：制糖工業(yè)——糖水的濃縮；精餾：釀酒，石油精制。膜分離：21常見的單元操作流體輸送：流體通過管道的阻力損失，輸送設(shè)備過濾：液固混合物的分離沉降：液固或氣固混合物的分離（重力、離心）攪拌：液液或液固體系的混合固體流態(tài)化：強(qiáng)化氣（液）固兩相間的接觸氣力輸送：固體微粒的管道輸送加熱冷卻：增加或降低特定物質(zhì)的溫度蒸發(fā)：對含有固體溶質(zhì)的溶液進(jìn)行濃縮制取固體產(chǎn)品蒸餾：液體混合物的分離（組分揮發(fā)度的差異）吸收：氣體混合物的分離（組分在吸收液中的溶解度）吸附：氣體混合物的分離（組分在固體表面的吸附能力）萃取：從液體混合物中分離有用組分（濕法冶金）干燥：從固體產(chǎn)品中去除濕分結(jié)晶：從液體混合物中得到純的固體產(chǎn)品動量傳遞質(zhì)量傳遞傳遞熱量2023/8/10常見的單元操作流體輸送：流體通過管道的阻力損失，輸送設(shè)備動量22板式精餾塔

2023/8/10板式精餾塔2023/8/123列管式換熱器2023/8/10列管式換熱器2023/8/124單元操作的研究內(nèi)容與方向單元操作的基本原理；單元操作典型設(shè)備的結(jié)構(gòu)；單元操作設(shè)備選型設(shè)計計算。研究內(nèi)容高效率、低能耗、環(huán)保；開發(fā)新的單元操作單元操作集成工藝與技術(shù)。研究方向2023/8/10單元操作的研究內(nèi)容與方向單元操作的基本原理；研究內(nèi)容25二、單元操作分類、特點(diǎn)及其進(jìn)行的方式1）單元操作的分類1.動量傳遞過程研究流體流動的基本規(guī)律及主要受這些規(guī)律支配的單元操作。包括流體輸送、沉降、過濾、物料混合（攪拌）。2.熱量傳遞過程

研究傳熱的基本規(guī)律及主要受這些規(guī)律支配的單元操作。包括傳熱、蒸發(fā)、結(jié)晶、冷卻、冷凝等。2023/8/10二、單元操作分類、特點(diǎn)及其進(jìn)行的方式1）單元操作的分類1.動26另外，還有熱力過程（制冷）、粉體工程（粉碎、顆粒分級、流態(tài)化）等單元操作。3.質(zhì)量傳遞過程

研究物質(zhì)通過相界面遷移過程的基本規(guī)律及主要受這些規(guī)律支配的單元操作。

包括蒸餾、吸收、萃取、吸附、膜分離等。從工程目的來看，這些操作都可將混合物進(jìn)行分離，故又稱之為分離操作。4.同時遵循熱、質(zhì)傳遞規(guī)律的單元操作包括氣體的增濕與減濕、結(jié)晶、干燥等。2023/8/10另外，還有熱力過程（制冷）、粉體工程（粉碎、顆粒分級、流態(tài)化272）單元操作的特點(diǎn)

①所有的單元操作都是物理性操作，只改變物料的狀態(tài)或物理性質(zhì)，并不改變化學(xué)性質(zhì)。

②單元操作是化工及有關(guān)行業(yè)生產(chǎn)過程中共有

的操作，只是不同的化工生產(chǎn)中所包含的單元操作數(shù)目、名稱與排列順序不同。③單元操作作用于不同的化工過程時，基本原

理相同，所用的設(shè)備也是通用的。2023/8/102）單元操作的特點(diǎn)①所有的單元操作都是物理性操作，只改變物283）單元操作過程進(jìn)行的方式化工生產(chǎn)過程多數(shù)為連續(xù)穩(wěn)定過程

穩(wěn)定過程和不穩(wěn)定過程穩(wěn)定過程（連續(xù)操作）：某一固定位置上物料組成、溫度、壓強(qiáng)、流速等參數(shù)不隨時間變化。不穩(wěn)定過程（間歇操作）：連續(xù)操作中的開車、波動及故障等。2023/8/103）單元操作過程進(jìn)行的方式化工生產(chǎn)過程多數(shù)為連續(xù)穩(wěn)定過程穩(wěn)29如何著手分析某一單元操作?一、單元操作的目的是什么?二、單元操作的依據(jù)是什么?三、采取什么措施?四、典型設(shè)備的操作與調(diào)節(jié)五、過程的經(jīng)濟(jì)性

單元操作從理論上分析，可歸結(jié)為三大類：遵循動量傳遞規(guī)律、遵循熱量傳遞規(guī)律、遵循質(zhì)量傳遞規(guī)律。因此化工原理的重點(diǎn)內(nèi)容為：流體流動及輸送、傳熱、精餾、干燥、吸收等。這也是課程學(xué)習(xí)中需加深理解、重點(diǎn)掌握的內(nèi)容。2023/8/10如何著手分析某一單元操作?一、單元操作的目的是什么?202330三、基本概念與方法物料衡算——物料衡算的通式依據(jù)——質(zhì)量守恒定律

輸入系統(tǒng)的物料質(zhì)量等于從系統(tǒng)輸出的物料質(zhì)量和系統(tǒng)中積累的物料質(zhì)量。為了弄清單元操作過程中各股物料數(shù)量和組成之間的關(guān)系必須進(jìn)行物料衡算。2023/8/10三、基本概念與方法物料衡算——物料衡算的通式依據(jù)——質(zhì)量守恒31定態(tài)過程，積累為零。則：衡算的系統(tǒng)整個生產(chǎn)過程某一設(shè)備系統(tǒng)中的所有物料某一個組分衡算的對象例2023/8/10定態(tài)過程，積累為零。則：衡算的系統(tǒng)整個生產(chǎn)過程系統(tǒng)中的所有物322.熱量衡算依據(jù)：能量守恒定律即任何時間內(nèi)輸入系統(tǒng)的總熱量等于系統(tǒng)輸出的總熱量與損失的熱量之和。

——熱量衡算通式2023/8/102.熱量衡算依據(jù)：能量守恒定律即任何時間內(nèi)輸入系統(tǒng)333.平衡關(guān)系平衡關(guān)系可判斷過程能否進(jìn)行，及進(jìn)行的方向和限度。任何傳遞過程都有一個極限，當(dāng)傳遞過程達(dá)到極限時，其過程進(jìn)行的推動力為零，此時凈的傳遞速率為零，即稱為“平衡”。流體流動→ΔP熱量傳遞→ΔT傳質(zhì)過程→Δc

(L-LG-LG-SL-S)2023/8/103.平衡關(guān)系平衡關(guān)系可判斷過程能否進(jìn)行，及進(jìn)344.過程速率

過程的速率是指過程由不平衡到平衡進(jìn)行的快慢。即單位時間內(nèi)所傳遞的能量（動量，熱量）或物質(zhì)量,是決定化工設(shè)備的重要因素。過程速率的增大可節(jié)約時間，提高設(shè)備的生產(chǎn)能力。過程的速率＝推動力／阻力推動力：過程所處的狀態(tài)與平衡狀態(tài)的距離。阻力：過程阻力是各種因素對速率影響總的體現(xiàn)。2023/8/104.過程速率過程的速率是指過程由不平衡到平衡進(jìn)行的35四、單位制與單位換算1.基本量和導(dǎo)出量參與生產(chǎn)過程的物料所具有的物理性質(zhì)（粘度、密度、熱導(dǎo)率等）和參變量（溫度、壓強(qiáng)、流速等表示過程的特征）統(tǒng)稱為物理量。這些種類繁多的物理量可通過幾個彼此獨(dú)立的基本量來表示(基本量所用單位叫基本單位)。這種由基本量導(dǎo)出的物理量稱為導(dǎo)出量(導(dǎo)出量所用單位叫導(dǎo)出單位)

。單位制是基本單位和導(dǎo)出單位的總和2023/8/10四、單位制與單位換算1.基本量和導(dǎo)出量參與生產(chǎn)過程的物料所具362.單位制2.單位制采用不同的基本量產(chǎn)生了不同的單位制。常用的單位制有三種：基本單位：7個，化工中常用有5個:長度（米/m），質(zhì)量（千克/kg），時間（秒/s），溫度（K），物質(zhì)的量（摩爾/mol）發(fā)光強(qiáng)度(坎/Cd)、電流強(qiáng)度(安/A)國際單位制

SI制基本單位：長度（厘米cm），質(zhì)量（克g），時間（秒s）物理單位制

CGS制基本單位：長度（米m），重量或力（千克力kgf），時間（秒s）工程單位制我國法定單位制為國際單位制（即SI制）2023/8/102.單位制2.單位制采用不同的基本量產(chǎn)生了不同的單位制。373.單位換算同一物理量用不同單位計量時，其數(shù)值是不同的，又由于目前常用的物理、化學(xué)數(shù)據(jù)和工程圖表仍有許多使用物理制和工程制，所以單位換算在化工計算中是非常重要的。單位換算時，先從附錄中查出換算關(guān)系，后將換算關(guān)系代入原單位中即可進(jìn)行單位換算。在化工計算中，先用換算關(guān)系將各物理量不同單位制的數(shù)值換算成同一種單位制的數(shù)值，然后再進(jìn)行計算。2023/8/103.單位換算同一物理量用不同單位計量時，其數(shù)值38例11kgf=9.81N，1cm=0.01m上述關(guān)系代入，得：解：按題意需將kgf/cm2中的kgf單位換算成N，cm2換算成m2,查附錄1：換算關(guān)系為：已知1atm=1.033kgf/cm2,將其換算成N/m2。2023/8/10例11kgf=9.81N，1cm=0.01m解：按題意需將39【例2】通用氣體常數(shù)R＝0.08206atm·L／mol·K，試用國際單位J／mol·K表示。2023/8/10【例2】通用氣體常數(shù)R＝0.08206atm·L／mol·404．單位的正確運(yùn)用理論公式：根據(jù)物理規(guī)律建立的，反映各有關(guān)物理量之間的關(guān)系，又叫物理方程(F=ma)。具有單位一致性，只要采用同一單位制的單位來表示各物理量即可。經(jīng)驗公式：根據(jù)試驗結(jié)果整理出來的，反映各有關(guān)物理量的數(shù)字之間的關(guān)系，又叫數(shù)字公式。公式中所用的單位一般都是指定的，在計算中只要將數(shù)字代入，算出結(jié)果，然后加上規(guī)定的單位就行了。2023/8/104．單位的正確運(yùn)用理論公式：根據(jù)物理規(guī)律建立的，反映各有關(guān)物41作業(yè)P51、2、32023/8/10作業(yè)P51、2、32023/8/1422023/8/102023/8/143P5答案1.解：查附錄一：1Pa?s=10P(泊)，所以1泊=0.1Pa?s2.解：查附錄一：1W=1.341×10-3hp2hp=2/1.341KW=1.19KW3.解：2023/8/10P5答案1.解：查附錄一：2.解：查附錄一：1W=1.34144例題在兩個蒸發(fā)器中，每小時將5000kg的無機(jī)鹽水溶液從12％（質(zhì)量％）濃縮到30%。第二蒸發(fā)器比第一蒸發(fā)器多蒸出5%的水分。試求：（1）各蒸發(fā)器每小時蒸出水分的量；（2）第一蒸發(fā)器送出的溶液濃度。2023/