课程名称：生物工程设备
教师所属教学院部：化工与药学院 教师姓名：万芳
一、 教材、参考书及网络教学资源
1.教材：《生物工程设备》，段开红编著，科学出版社2017年第二版
2.参考书：《生物工程设备》，梁世中编著，中国轻工业出版社2011年第二版
3．网络教学资源（课程网址）：http://www.icourses.cn/coursestatic/course_2616.html
二、重点难点章节及重点难点基本内容
第二章物料处理和输送设备
1、 固体物料的筛选除杂设备
2、 固体物料的粉碎设备
3、 斗式提升机的构造和原理
4、 螺旋输送机结构和原理
5、 气力输送系统及设备
6、 离心泵、往复泵的构造和原理
7、 管径的计算与选择
第三章空气净化除菌设备
1、 生物工业生产对空气质量的要求
2、 过滤除菌的机理
3、 空气介质过滤除菌流程
4、 空气介质过滤除菌设备及设计计算
第四章设备和管道的清洗与灭菌
1、 生物工业常用清洗剂
2、 CIP清洗系统及设备
第五章 通风发酵设备
1、 机械搅拌通风发酵罐的结构
2、 机械搅拌通风发酵罐几何尺寸和体积
3、 机械搅拌通风发酵罐的热量计算方法
4、 气升式反应器的特点
5、 升环流式发酵罐的主要结构及操作参数
6、 机械搅拌自吸式发酵罐原理和设计要点
第六章嫌气发酵设备
1、 酒精发酵罐的结构
2、 酒精发酵的计算
3、 啤酒前、后发酵设备及计算
第七章植物细胞(组织)和动物细胞培养反应器
1、 植物细胞悬浮培养的特性
2、 动物细胞培养的方法和动物细胞培养系统
第八章过滤、离心与膜分离设备
（一）教学目标
1、 过滤原理、沉降原理
2、 液-固分离设备的类别
3、 板框压滤机、真空转鼓过滤机、三足式离心机结构及原理
4、 过滤设备生产能力的计算
5、 管式离心机、螺旋卸料离心机、碟片式离心机、生物体分离离心机结构原理
6、 离心设备生产能力的计算
三、导读基本要求
1.学生自学笔记要求：针对重点难点章节及重难点基本内容作自学笔记，自学笔记中应包括每个章节的大、小标题以及内容要点，在所用教材和参考书上应做出批注。
2.辅导答疑安排：12月每周一下午四点，地点B2308。
四、作业题
（一）名词解释
1．搅拌器轴功率
2．对数穿透定律
3．CIP
4．生物工程设备
5．自吸式发酵罐
6．筛分设备
7．冷冻粉碎
8．培养基实消法
9．过滤除菌法
10．凝胶固定反应器
（二）填空题
11．机械输送设备有__________、__________、__________。
12．根据设备组合不同，气流输送装置可分为__________、__________、__________。
13．常用的过滤介质有棉花、活性炭、__________、__________、__________、__________。
14．机械轴封的动环的硬度比静环_______。动环的材料可用___________，静环最常用的材料是___________。
15．圆筒锥底啤酒发酵罐的夹套内可用_________、________与啤酒发酵醪进行热交换。
16．空气过滤系统中旋风分离器的作用是分离_______和_______。
17．空气过滤系统中贮气罐的作用是__________、_________________、_________。
（三）选择题
18．以生物反应器为核心将生物生产过程分为上中下游三部分，下列哪些属于下游技术（ ）
A培养基配制 B无菌空气的制备 C生物反应器的操作 D产物提取
19．斗式提升机的料斗分为（ ）
A深斗 B浅斗 C中斗 D三角斗
20．滤层过滤效率就是滤层所滤去的微粒与原来微粒数的比值。以下公式正确的是（ ）
A B C D
21．空气除菌的方法包括包括（ ）
A静电吸附 B干热杀菌 C紫外线照射 D介质过滤
22．以下哪些是常用的消毒杀生剂（ ）
A烧碱 B次氯酸 C硅酸钠 D二氧化氯
23．机械搅拌通风发酵罐的换热装置的作用是（ ）
A加热发酵液 B高温消毒 C调节温度 D以上皆是
24．以下是动物细胞培养操作方式的（ ）
A分批式 B灌注式 C间断式 D流加式
25．发酵液的一般特性主要为（ ）
A发酵产物浓度低 B成分复杂 C发酵产物稳定性高 D含有机杂质
26．以生物反应器为核心将生物生产过程分为上中下游三部分，下列哪些属于中游技术（ ）
A培养基配制 B无菌空气的制备C生物反应器的操作D产物分离提取
27．带式输送机的结构包括（ ）
A输送带 B料斗 C托辊 D驱动装置
28．以下哪些是常用的化学清洗剂（ ）
A烧碱 B次氯酸 C硅酸钠 D戊二醛
29．动物细胞培养方法包括（ ）
A微囊培养 B贴壁培养 C悬浮培养 D结团培养
30．常见的膜分离过程有（ ）
A 渗透 B透析 C反渗透 D微过滤
（四）思考题
教材P88思考题2、3、4、5、6、8、9、13
教材P115思考题1、2、4、5、6、7
教材P131思考题1、2、3、4、6、8
教材P150思考题2、4、5、6、7
教材P167思考题1、3、5
教材P192思考题1、7、8
（五）计算题
1.设计一台通风量为50M
/min的棉花活性炭空气过滤器， 空气压力为0.4 MPa(绝对压力)，已知棉花纤维直径d=16微米，填充系数α= 8%，空气线速度为0.1 M/sec，若进入空气过滤器的空气含菌量是5000个/M
，要求因空气原因引起的倒罐率为0.1%，发酵周期100 hr。工作温度为40℃，平均气温为20℃，计算空气过滤器的尺寸(过滤介质厚度和过滤器直径)。
表1 纤维直径d=16微米，填充系数α= 8%时棉花纤维的K'值
空气流速 v
(M/sec)
0.05
0.10
0.50
1.0
2.0
3.0
k' (1/cm)
0.193
0.135
0.1
0.195
1.32
2.55
2.一家啤酒厂真空输送麦芽，每天输送量30吨，操作5h，输送的水平距离80m，垂直距离28m，90°大弯管(R/D=6)3个，沉降式卸料器排料，后接旋风分离器、袋滤器再由真空泵排空，空气管长30m，90°小弯管(r/D=2)6个。要求：
（1）画出该工艺流程草图。
（2）计算输料管直径。
3.计算某味精厂盛有糖液10m3的发酵罐的几何尺寸（包括总容积V0、罐身高H、罐高H0和罐径D）。
4.某酒精工厂，每发酵罐的进料量为24t/h，每4h装满一罐，糖化液密度为1082kg/m3，发酵周期72h，冷却水初、终温为20℃，25℃，若罐内采用蛇管冷却，发酵罐的总传热系数为2000kJ/m2.h.℃，试确定发酵罐的冷却水耗量和冷却面积(假设Q2+ Q3=10% Q1)。