生物工程設備習題集

生物工程設備習題集 單項選擇題:(每題1分)1. 目前啤酒廠的糖化鍋中利用____________進行攪拌。A.圓盤平直葉渦輪攪拌器B.螺旋漿式攪拌器C.醪液內(nèi)二氧化碳的密度梯度D.二折葉旋槳式攪拌器2. 空氣過濾系統(tǒng)中旋風分離器的作用是______________。A.分離油霧和水滴B.分離全部雜菌C.分離二氧化碳D.分離部分雜菌3. 好氣性發(fā)酵工廠，在無菌空氣進入發(fā)酵罐之前______，以確保安全。A.應該安裝截止閥B.應該安裝安全閥C.應該安裝止回閥D.不應該安任何閥門4. 無論是種子罐或發(fā)酵罐，當培養(yǎng)基尚未進罐前對罐進行預先滅菌，我們稱為空罐滅菌，此時對滅菌溫度和滅菌時間的要求是____________________，只有這樣才既合理經(jīng)濟，又能殺滅設備中各死角殘存的雜菌或芽孢。A.高溫瞬時(133℃，15秒鐘)B.同實罐滅菌一樣(115℃，8-15分鐘)C.高溫長時(127℃5. 機械軸封的動環(huán)的硬度比靜環(huán)_______。動環(huán)的材料可用___________，靜環(huán)最常用的材料是___________。A.大，碳化鎢鋼，鑄鐵B.大，碳化鎢鋼，聚四氟乙烯C.小，聚四氟乙烯，不銹鋼；D.小，聚四氟乙烯，碳化鎢鋼。6. 溶液在升膜式蒸發(fā)器加熱管中出現(xiàn)爬膜的最重要條件是__________。A.物料進口處或出口處采用浮頭管板B.蒸發(fā)器殼體應有膨脹圈C.物料在加熱管內(nèi)有足夠的濃縮倍數(shù)，一般為七倍D.加熱的蒸氣與物料之間有足夠的溫度差，一般為20-357. 目前啤酒廠的圓筒錐底發(fā)酵罐內(nèi)采用____________。A.圓盤平直葉渦輪攪拌器B.螺旋漿式攪拌器C.無攪拌器D.錨式攪拌器8. 空氣過濾系統(tǒng)中空氣加熱器的作用是______________。A.對空氣加熱滅菌B.升高空氣溫度，以降低空氣的相對濕度C.對空氣加熱，蒸發(fā)除去空氣中的部分水份D.升高空氣溫度，殺滅不耐熱的雜菌9. 機械攪拌發(fā)酵罐中最下面一檔攪拌器離罐底距離一般__________攪拌器直徑的高度，最上面一個攪拌器要在液層以下0.5米(大罐)。A.小于一個B.大于一個小于兩個C.等于一個D.等于兩個10. 自吸式發(fā)酵罐的攪拌軸是從罐下方進罐的,因此________軸封。A.應該用填料函B.應該用單端面機械C.應該用雙端面機械D.無需11. 安裝在空氣壓縮機前的過濾器主要作用是______________。A.將空氣過濾為無菌空氣B.過濾分離空氣中的油霧C.過濾分離空氣中的水滴D.減輕總空氣過濾器的過濾負荷12. 外循環(huán)空氣帶升式發(fā)酵罐的優(yōu)點是無需__________。A.空氣過濾系統(tǒng)B.攪拌器C.空氣噴嘴D.罐外上升管13. 為了減輕空氣過濾系統(tǒng)的負荷空氣壓縮機最好選用_________空氣壓縮機。A.往復式B.離心式C.高壓D.無油潤滑14. 培養(yǎng)基連續(xù)滅菌流程中選用管道維持器，應該使培養(yǎng)基在管道的流速達到______，才能保證先進先出。A.過渡流B.層流C.活塞流D.湍流15.塔式啤酒發(fā)酵罐換熱的蛇管在發(fā)酵罐外，蛇管內(nèi)用___________與罐內(nèi)的啤酒發(fā)酵醪進行熱交換。A.蒸氣B.冷凝水C.酒精D.熱水16.冷凍升華干燥主要是升華___________。A.游離水B.結(jié)構(gòu)水C.冷凝水D.氣態(tài)水。 多項選擇題:(每題1分)1. 好氣性發(fā)酵需要無菌空氣，概括起來無菌空氣在發(fā)酵生產(chǎn)中的作用是______。A.給培養(yǎng)微生物提供氧氣B.也能起一定的攪拌作用，促進菌體在培養(yǎng)基中不斷混合，加快生長繁殖速度C.打碎泡沫，防止逃液D.保持發(fā)酵過程的正壓操作2. 圓筒錐底啤酒發(fā)酵罐的夾套內(nèi)可用___________與啤酒發(fā)酵醪進行熱交換。A.乙二醇B.乙醇C.氨D.冷凝水3. 由于大生產(chǎn)中所使用的好氣性發(fā)酵罐是受壓容器，因此封頭選用_______封頭。A.錐形B.橢圓C.蝶形D.球形4. 味精廠精制車間在真空煮晶鍋中進行谷氨酸一鈉鹽的結(jié)晶，是用__________使真空煮晶鍋達到一定的真空度A.往復式真空泵B.蒸汽噴射泵C.水力噴射泵D.高壓水泵5. 味精廠等電罐在低溫等電點操作時,罐中蛇管內(nèi)可用________使罐內(nèi)的等電點液降溫。A.冰鹽水B.自來水C.氨D.冷凝水6. 空氣過濾系統(tǒng)中絲網(wǎng)分離器的作用是分離______________。A.油污B.全部雜菌C.水滴D.部分雜菌7. 通用式機械攪拌發(fā)酵罐中擋板的作用是_________。A.提高醪液湍流程度，有利于傳質(zhì)B.增加發(fā)酵罐罐壁的機械強度C.改變液流方向，由徑向流改變?yōu)檩S向流D.防止醪液在罐內(nèi)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生旋渦，提高罐的利用率8. 生產(chǎn)中使用的酒精發(fā)酵罐是受壓容器,因此上下封頭一般選用_______封頭。A.錐形B.球形C.蝶形D.平板9. 貯氣罐的作用是______________。A.利用重力沉降作用分離部分油霧。B.降低罐內(nèi)空氣溫度。C.防止由于往復式空壓機所產(chǎn)生的脈沖而引起的壓力波動。D.升高罐內(nèi)空氣溫度，使相對濕度下降。10. 空氣過濾系統(tǒng)中旋風分離器的作用是______________。A.分離油霧。B.分離泡沫和水汽。C.分離水滴。D.分離部分雜菌。11. 噴射自吸式發(fā)酵罐的優(yōu)點是__________。A.空氣吸入量與液體循環(huán)量之比較高B.無需攪拌傳動系統(tǒng)C.氣液固三相混合均勻D.適用好氧量較大的微生物發(fā)酵12.氣升式動物細胞培養(yǎng)反應器與攪拌式動物細胞反應器相比，氣升式反應器中＿＿＿＿＿＿；反應器內(nèi)液體循環(huán)量大，細胞和營養(yǎng)成分能均勻分布于培養(yǎng)基中。Ａ．產(chǎn)生的湍動溫和而均勻，剪切力相當小，Ｂ．無泡沫形成，裝料系數(shù)可以達到95%Ｃ．無機械運動部件，因而細胞損傷率比較低；Ｄ．反應器通過直接噴射空氣供氧，氧傳遞速率高； 是非選擇題:(每題1分)1. 安裝在空氣壓縮機前的前置空氣過濾器的主要作用是將空氣過濾除菌，減輕總空氣過濾器的過濾負荷。2. 味精廠精制車間在真空煮晶鍋中進行谷氨酸一鈉鹽的結(jié)晶，可用水力噴射泵使真空煮晶鍋達到一定的真空度3. 溶液在升膜式蒸發(fā)器加熱管中出現(xiàn)爬膜的最重要條件是物料進口處和出口處應采用浮頭管板，或者蒸發(fā)器殼體應有膨脹圈。4. 空氣過濾系統(tǒng)中空氣加熱器的作用是降低空氣相對濕度。5. 氣升式發(fā)酵罐(空氣帶升式發(fā)酵罐)是用多孔環(huán)管將空氣引入發(fā)酵罐。6. 味精廠精制車間在真空煮晶鍋中進行谷氨酸一鈉鹽的結(jié)晶，采用的是自然起晶法。7. 100M通用式機械攪拌發(fā)酵罐一般攪拌轉(zhuǎn)速在140-160rpm之間，所用變速裝置為無極變速器，以調(diào)整攪拌轉(zhuǎn)速。8. 外循環(huán)空氣帶升式發(fā)酵罐的優(yōu)點之一是無需空氣過濾凈化系統(tǒng)。9. 啤酒廠過濾槽的攪拌轉(zhuǎn)速在15rpm左右，而且軸是從罐下方進入罐內(nèi)，因此應該用填料函軸封。10. 進行沸騰造粒干燥生產(chǎn)時，以自我造粒形成的產(chǎn)品，質(zhì)量最好。11. 通用式機械攪拌發(fā)酵罐的高徑比一般為1.7-2.512. 一個10噸左右的通用式機械攪拌發(fā)酵罐往往采用夾套作為傳熱裝置。13. 檸檬酸溶液結(jié)晶時，只要使檸檬酸濃度大于其飽和溶解度就會有檸檬酸晶體析出。14. 空氣壓縮機出口的壓縮空氣溫度一般是187-198℃15. 空氣帶升式發(fā)酵罐中循環(huán)周期越長越有利于供氧。16. 啤酒廠糖化鍋的攪拌器一般攪拌轉(zhuǎn)速在30rpm以下,所用變速裝置為三角皮帶輪變速。17. 自吸式發(fā)酵罐攪拌轉(zhuǎn)速在600-900rpm左右，而且軸是從罐下方進入罐內(nèi)，因此應該用雙端面機械軸封。18. 自吸式發(fā)酵罐的轉(zhuǎn)子的作用之一是吸入連續(xù)滅菌后的培養(yǎng)基。19. 將溶液濃縮至過飽和就會有晶體析出。20. 通用式機械攪拌發(fā)酵罐中攪拌器的作用是打碎泡沫,促使二氧化碳從醪液中排出。21. 100M通用式機械攪拌發(fā)酵罐一般攪拌轉(zhuǎn)速在140-160rpm之間,所用變速裝置多為三角皮帶輪變速。22. 溢流噴射自吸式發(fā)酵罐中循環(huán)周期越長越有利于供氧。23. 貯氣罐的作用之一是防止下列情況：突然停電，致使空氣壓縮機停止工作，造成發(fā)酵罐內(nèi)壓力高于空氣過濾器的壓力，醪液倒流，污染空氣過濾器。24. 棉花活性炭空氣過濾器中所用的棉花為滅菌的脫脂棉。25. 在α-淀粉酶發(fā)酵生產(chǎn)中,發(fā)酵罐內(nèi)使用的是單管式空氣分布器,空氣氣泡的直徑與通風量有關,而與管口直徑無關。26. 碟片式酵母離心機起動后隨著轉(zhuǎn)速增大，振動也增大，當達到某一值后，轉(zhuǎn)速愈大，振動愈小。27. 氧溶于發(fā)酵液屬于氣膜控制過程。28. 設計空氣預處理流程要求進過濾器的空氣標準是ψ<60%，T=40℃29. 空氣進罐的最后一個閥門往往采用安全閥，這是防止由于操作失誤造成的發(fā)酵液倒流入空氣過濾系統(tǒng)。30. 反滲透中的濃差極化增加了溶質(zhì)透過膜的阻力。31. 比較渦輪式攪拌器的三種形式，以平葉式所消耗功率最小。32. 目前啤酒廠的糊化鍋中不用攪拌器而是靠鍋內(nèi)形成的密度梯度進行自然循環(huán)。33. 離心分離機的作用是分離兩種不同重度的液體。34. 味精廠等電罐在低溫等電點操作時,罐中蛇管內(nèi)可用制冷劑NH3使罐內(nèi)的等電點液降溫。35. 酒精廠連續(xù)滅菌設備是由加熱、維持、降溫三部分組成的整體。36. 目前我國大多數(shù)味精廠常用的總過濾器為棉花活性炭過濾器。過濾器內(nèi)的填裝方法自下而上大致如下：孔板-金屬絲網(wǎng)-麻布織品-棉花-麻布織品-活性炭-麻布織品-棉花-麻布織品-金屬絲網(wǎng)-孔板。37. 離心噴霧干燥工段的排風機比送風機的功率大,目的是使離心噴霧干燥塔內(nèi)形成負壓。38. VVM的含意是在發(fā)酵溫度時罐內(nèi)壓力為0.2MPa(絕對)下,每單位液體體積的氣體體積流量。(1/min)填空題2. 好氣性發(fā)酵需要無菌空氣，概括起來無菌空氣在發(fā)酵生產(chǎn)中的作用是__________________________________；__________________________________；__________________________________________________。3. 圓筒錐底啤酒發(fā)酵罐的夾套內(nèi)可用___________、或____________________或___________________與啤酒發(fā)酵醪進行熱交換。4. 味精廠精制車間在真空煮晶鍋中進行谷氨酸一鈉鹽的結(jié)晶，可以選用_____________、或_______________________、或______________________使真空煮晶鍋達到一定的真空度5. 空氣過濾系統(tǒng)中貯氣罐的作用是________________________________、_____________________________________________、_______________________________________________________________6. 空氣過濾系統(tǒng)中旋風分離器的作用是______________。7. 好氣性發(fā)酵工廠，在無菌空氣進入發(fā)酵罐之前應該安裝________閥，以確保安全。8. 空氣過濾系統(tǒng)中空氣加熱器的作用是______________。9. 自吸式發(fā)酵罐的攪拌軸是從罐下方進罐的,因此應該用________軸封。10.塔式啤酒發(fā)酵罐換熱的蛇管在發(fā)酵罐外，蛇管內(nèi)用___________與罐內(nèi)的啤酒發(fā)酵醪進行熱交換。名詞解釋:(每題3分)蒸發(fā)過程的必要條件①充足的加熱熱源，以維持溶液的沸騰和補充溶劑汽化所帶走的熱量。②保證溶劑蒸汽，即二次蒸汽的迅速排除。③一定的熱交換面積，以保證傳熱量。攪拌器軸功率是指攪拌器以既定的速度轉(zhuǎn)動時,用以克服介質(zhì)的阻力所需要的功率。攪拌器輸入攪拌液體的功率是指攪拌器以既定的速度轉(zhuǎn)動時,用以克服介質(zhì)的阻力所需要的功率。也稱攪拌器的軸功率。深層過濾的對數(shù)穿透定律進入濾層的微粒數(shù)與穿透濾層的微粒數(shù)之比的對數(shù)是濾層厚度的函數(shù)。攪拌雷諾準數(shù)雷諾準數(shù)是慣性力與液體粘滯力之比,即,而在攪拌容器中,液體的代表速度u=nDi,并以攪拌器直徑Di代替管徑d,此時的雷諾準數(shù)稱為攪拌雷諾準數(shù)沸騰干燥沸騰干燥是利用流態(tài)化技術(shù),即利用熱的空氣流體使孔板上的粒狀物料呈流化沸騰狀態(tài)，使粒子中的水分迅速汽化，達到干燥目的。離心澄清機藉離心沉降速度的不同將固液兩相分開的離心機稱作離心澄清機全擋板條件是指在一定轉(zhuǎn)數(shù)下再增加罐內(nèi)附件而軸功率仍保持不變。要達到全擋板條件必須滿足下式要求：D-發(fā)酵罐直徑，b-擋板寬度，n-擋板數(shù)氣體截留率在通風液體中由于充氣而導致的體積增加率。通風前液體體積為VL,通風時體積的增加量為Vg,則氣體截留率流化床的體積隨著氣體流速的增加而增大，流化床體積與固體床體積之比稱為膨脹率。熱敏性物料一一一對熱過程敏感，受熱后會引起產(chǎn)物發(fā)生化學變化或物理變化而影響產(chǎn)品質(zhì)量的物料。畫圖題:(每題5分)畫出噴射液化器的示意圖，并注明所畫設備名稱和各個部件名稱。畫出水力噴射泵的示意圖，并注明所畫設備名稱和各個部件名稱。3．畫出蒸汽噴射泵的示意圖，并注明所畫設備名稱和各個部件名稱。畫出蒸汽加熱器的示意圖，并注明所畫設備名稱和各個部件名稱。畫出通用式機械攪拌發(fā)酵罐(20M以上)的示意圖，并至少注明十個部件的名稱。畫出培養(yǎng)基連續(xù)滅菌的流程圖，并注明各個設備的名稱。畫出檸檬酸廠4M通用式機械攪拌種子發(fā)酵罐的示意圖，并至少注明十個部件的名稱。8．畫出酒精連續(xù)發(fā)酵的流程圖，并注明各個設備的名稱。問答題:(每題7分)敘述噴射自吸式發(fā)酵罐的工作原理。答:噴射自吸式發(fā)酵罐的工作原理是用泵將發(fā)酵液送入文氏管中,由于文氏管的收縮段中流速增加,即動壓力增加,靜壓力減小,形成負壓,將無菌空氣吸入,并被高速流動的液體打碎、分散,與液體均勻混合,提高發(fā)酵液中的溶解氧，這是溶氧階段。當發(fā)酵液從上升管進入發(fā)酵罐后，微生物耗氧，同時發(fā)酵液向發(fā)酵罐底部循環(huán)，待發(fā)酵液中的溶解氧即將耗竭時，發(fā)酵液又從發(fā)酵罐底部被泵打入上升管，開始下一個循環(huán)。酒精發(fā)酵罐由于操作失誤就可能造成罐內(nèi)真空甚至被吸癟，敘述造成上述事故的原因，以及預防和修復(被吸癟)的方法。答：酒精發(fā)酵罐出現(xiàn)真空主要是發(fā)酵罐在密閉條件下轉(zhuǎn)罐或進行內(nèi)部清洗時造成的。由于大型發(fā)酵罐在工作完畢后放料的速度很快，有可能造成一定的負壓。另外，即便罐內(nèi)留存一部分CO2氣體，在進行清洗時，由于清洗溶液中含有堿性物質(zhì)，與CO2進行中和反應，除去了CO2也可能使罐內(nèi)形成真空。如果不即時進氣，在外界壓力作用下發(fā)酵罐就會被壓癟。所以大型發(fā)酵罐應設防止真空裝置，在罐頂安裝一個真空安全閥。真空安全閥的作用是當罐內(nèi)出現(xiàn)真空時，閥門開啟，允許空氣進入罐內(nèi)，以建立罐內(nèi)外壓力的平衡。如果出現(xiàn)上述事故（發(fā)酵罐被吸癟），可以用高壓水漲法使其復圓。圓筒錐底啤酒發(fā)酵罐上為什么要安裝真空安全閥?祥細解釋它的作用。答：筒錐底啤酒發(fā)酵罐出現(xiàn)真空主要是發(fā)酵罐在密閉條件下轉(zhuǎn)罐或進行內(nèi)部清洗時造成的。由于大型發(fā)酵罐在工作完畢后放料的速度很快，有可能造成一定的負壓。另外，即便罐內(nèi)留存一部分CO2氣體,在進行清洗時,由于清洗溶液中含有堿性物質(zhì),與CO2進行中和反應,除去了CO2也可能使罐內(nèi)形成真空。所以大型發(fā)酵罐應設防止真空裝置。真空安全閥的作用是當罐內(nèi)出現(xiàn)真空時，閥門開啟，允許空氣進入罐內(nèi)，以建立罐內(nèi)外壓力的平衡。敘述空氣帶升式(氣升式)發(fā)酵罐的工作原理。答：以外循環(huán)為例來說明空氣帶升式(氣升式)發(fā)酵罐的工作原理。在罐外裝設上升管，與發(fā)酵罐構(gòu)成一個循環(huán)系統(tǒng)，在上升管的下部有空氣噴嘴，空氣以250~300米/敘述噴射液化器的工作原理，它適用于哪些地方(工序)。答：噴射液化器主要由噴嘴、吸入室、擴大管和調(diào)節(jié)手輪組成。當帶有壓力的物料以高速進入噴射液化器經(jīng)過其內(nèi)部的噴嘴時，它的動能增大，靜壓能變小，造成吸入室內(nèi)出現(xiàn)負壓，將蒸汽吸入，并在吸入室內(nèi)與物料接觸，高速流向擴大管，物料與蒸汽在擴散管的喉部充分混合，物料被蒸汽加熱，在瞬時將物料加熱到所需的溫度（80～105℃）。在擴散段內(nèi)由于管徑逐漸增大，物料流速逐漸降低，動能又轉(zhuǎn)化為靜壓能，壓力隨之升高，從出口排出。噴射加熱器適用于對物料進行連續(xù)液化，如在味精廠、制藥廠等的糖化工段(工序)等。敘述噴射加熱器的工作原理,它適用于哪些地方(工序)。答：噴射加熱器主要由噴嘴、吸入室和擴大管組成。當物料以高速經(jīng)過噴嘴時,它的動能增大，靜壓能變小，造成吸入室內(nèi)出現(xiàn)負壓，將蒸汽吸入室內(nèi)，物料與蒸汽在擴散管的喉部充分混合,物料被加熱，在擴散段內(nèi)速度逐漸降低，壓力隨之升高，動能又轉(zhuǎn)化為靜壓能，從出口排出。噴射加熱器適用于連續(xù)加熱物料的地方(工序),如連續(xù)滅菌等。敘述自吸式發(fā)酵罐的工作原理。答:自吸式發(fā)酵罐的主要構(gòu)件是自吸攪拌器(轉(zhuǎn)子)和導輪(定子),空氣管與定子相連接,在轉(zhuǎn)子啟動前,先用液體將轉(zhuǎn)子浸沒,然后啟動馬達使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動,由于轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn),液體或空氣在離心力的作用下,被甩向葉輪外緣,在這個過程中,流體便獲得能量,若轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速愈快,旋轉(zhuǎn)的線速度也愈大,則流體的動能也愈大,流體離開轉(zhuǎn)子時,由動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ芤灿?排出的風量也越大。當轉(zhuǎn)子空膛內(nèi)的流體從中心被甩向外緣時，在轉(zhuǎn)子中心處形成負壓，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速愈大，所造成的負壓也愈大，由于轉(zhuǎn)子的空膛用管子與大氣相通，因此空氣不斷地被吸入，甩向葉輪的外緣，通過定子而使氣液均勻分布甩出。由于轉(zhuǎn)子的攪拌作用，氣液在葉輪的外緣形成強烈的混合流（湍流），使剛剛離開葉輪的空氣立即在不斷循環(huán)的發(fā)酵液中分裂成細微的氣泡，并在湍流狀態(tài)下混合、翻騰、擴散到整個罐中，因此轉(zhuǎn)子同時具有攪拌和充氣兩個作用。敘述溢流噴射自吸式發(fā)酵罐的工作原理。答:溢流噴射自吸式發(fā)酵罐的工作原理是用泵將發(fā)酵液從發(fā)酵罐的底部提升到罐頂?shù)囊缌骺冢后w由于自重通過溢流管向發(fā)酵罐跌落，形成拋射流，由于液體表面層作用，使靠近流體表面的無菌空氣氣體邊界層具有一定的速率，從而形成氣體的流動和自吸作用，并被高速流動的液體打碎、分散,與液體均勻混合,使氧溶解在發(fā)酵液中的，這是溶氧階段。發(fā)酵液進入發(fā)酵罐后，微生物耗氧，同時將代謝產(chǎn)生的二氧化碳和其它氣體不斷地從發(fā)酵液中分離并排出，發(fā)酵液的比重變大向發(fā)酵罐底部循環(huán)，待發(fā)酵液中的溶解氧即將耗竭時，發(fā)酵液又從發(fā)酵罐底部被泵打入循環(huán)管，開始下一個循環(huán)。通用式機械攪拌發(fā)酵罐中的平直葉渦輪攪拌器為什么要安一個圓盤?答：通用式機械攪拌發(fā)酵罐中的平直葉渦輪攪拌器如果沒有圓盤，從攪拌器下方空氣管進入的無菌空氣氣泡就會沿著軸部的葉片空隙上升，不能被攪拌葉片打碎，致使氣泡的總表面積減少，溶氧系數(shù)降低；同時氣泡大，上升速度快，走短路，傳質(zhì)效果差。而安一個圓盤，大的氣泡受到圓盤的阻擋，只能從圓盤中央流至其邊緣，從而被圓盤周邊的攪拌漿葉打碎、分散，提高了溶氧系數(shù)。什么是軸封？機械軸封與填料函軸封相比有什么優(yōu)缺點？答：軸封是安裝在旋轉(zhuǎn)軸與設備之間的部件，它的作用是阻止工作介質(zhì)（液體、氣體）沿轉(zhuǎn)動軸伸出設備之處泄漏。機械軸封與填料函軸封相比優(yōu)點是:a.密封可靠，在一個較長的使用期中不會泄漏或很少泄漏。清潔，無死角，可以防止雜菌污染。b.使用壽命長，正確選擇摩擦副和比壓的機械密封可使用２～５年，最長有用到９年。c.維修周期長，在正常工作的情況下，不需要維修。d.軸或軸套不受磨損。e.摩擦功率耗損少，一般約為填料函密封的10～50％f.機械軸封對軸的精度和光潔度沒有填料函要求那么嚴格，對旋轉(zhuǎn)軸的振擺和軸對殼體孔的偏斜不敏感，對軸的震動敏感性小。g.適用范圍廣，能用于低溫、高溫、高真空、高壓、各種轉(zhuǎn)速以及各種腐蝕性、磨蝕性、易燃、易爆、有毒介質(zhì)的密封。其缺點是：結(jié)構(gòu)復雜，需要一定的加工精度和安裝技術(shù)。發(fā)酵罐實罐滅菌為什么要“三路進汽”?實罐滅菌的進汽和排氣原則是什么?答：所謂發(fā)酵罐實罐滅菌的“三路進汽”就是在對培養(yǎng)基滅菌時，讓蒸汽從空氣進口、排料口、取樣口進入罐內(nèi)，使培養(yǎng)基均勻翻騰，達到培養(yǎng)基滅菌之目的。這是因為這三個管都是插入到發(fā)酵醪中，若不進蒸汽就會形成滅菌死角。實罐滅菌的進汽和排氣原則是“非進即出”，就是說所有進入發(fā)酵罐的管道在滅菌過程中如果不進入蒸汽就一定要進行排氣，使所有管道都被蒸汽（或二次蒸汽）通過，得以滅菌。不能有既不進汽也不排汽的管道（死角）存在。在培養(yǎng)基的滅菌過程中是否能做到絕對無菌？為什么？發(fā)酵生產(chǎn)中對培養(yǎng)基的滅菌的無菌程度是多少？答:若要求滅菌后絕對無菌，即Ns=0，從上面公式可以看得出滅菌時間將等于無窮大，這對生產(chǎn)來說是不可能，所以培養(yǎng)基滅菌后，在培養(yǎng)液中必然還產(chǎn)殘留一定的活菌。工程上通常以Ns=10-3個/罐來進行計算，即雜菌污染降低到被處理的每1000罐中只殘留一個活菌的程度，這就可以滿足生產(chǎn)的要求了。什么是離心分離機?敘述離心分離機分離兩種不同重度液體的原理。答:藉離心沉降速度的不同將輕重不同或互不溶解的兩種液體分開的離心機稱作離心分離機。離心分離機機的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有數(shù)十只(50-80)形狀和尺寸相同的碟片,碟片按一定間距(0.5-1.2mm)疊置起來組成碟片組，每只碟片在離開軸線一定距離的圓周上開有幾個對稱分布的圓孔許多這樣的碟片疊置起來時，對應的圓孔就形成垂直的通道。兩種不同重度液體的混合液進入離心分離機后，通過碟片上圓孔形成的垂直通道進入碟片間的隙道，并被帶著高速旋轉(zhuǎn)，由于兩種不同重度液體的離心沉降速度的不同，重液的離心沉降速度大，就離開軸線向外運動，輕液的離心沉降速度小，則向軸線流動。這樣，兩種不同重度液體就在碟片間的隙道流動的過程中被分開。在飼料工廠從發(fā)酵醪中分離酵母應該選用什么離心機?敘述該機分離酵母的原理。答:在飼料工廠從發(fā)酵醪中分離酵母應該選用離心澄清機。離心澄清機的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有數(shù)十只(50~80)形狀和尺寸相同的碟片,碟片按一定間距(0.5~1.2mm)疊置起來組成碟片組。含有酵母的發(fā)酵醪液進入離心澄清機后，從碟片組外緣進入各相鄰碟片間的薄層隙道，這時發(fā)酵醪也被帶著高速旋轉(zhuǎn)，由于固體和液體的離心沉降速度的不同，在碟片間的隙道中被分開，固體(酵母)的離心沉降速度大，就離開軸線向外運動，液體的離心沉降速度小，則向軸線流動。這樣，酵母和液體就在碟片間的隙道流動的過程中被分開。在工廠中要將奶油(酯)從新鮮牛奶中分離出來應該選用什么離心機?敘述該機分離奶油的原理。答:在工廠中要將奶油(酯)從新鮮牛奶中分離出來應該選用離心分離機，它能藉離心沉降速度的不同將互不溶解的兩種液體分開。離心澄清機的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有數(shù)十只(50-80)形狀和尺寸相同的碟片,碟片按一定間距(0.5-1.2mm)疊置起來組成碟片組，每只碟片在離開軸線一定距離的圓周上開有幾個對稱分布的圓孔許多這樣的碟片疊置起來時，對應的圓孔就形成垂直的通道。兩種互不溶解的混合液進入離心分離機后，通過碟片上圓孔形成的垂直通道進入碟片間的隙道，并被帶著高速旋轉(zhuǎn)，由于互不溶解的兩種液體重度不同，離心沉降速度也不同，重液（奶）的離心沉降速度大，就離開軸線向外運動，輕液（酯）的離心沉降速度小，則向軸線流動。這樣，奶油(酯)和奶就在碟片間的隙道流動的過程中被分開。以超濾或反滲透為例講述膜分離原理。答：以反滲透為例講述膜分離原理如下：假設有一個僅能透過溶劑而不能透過溶質(zhì)的半透膜，將純?nèi)軇ū热缂兯┖蜐馊芤悍謩e置于膜兩側(cè)，因施加在溶液上方的壓力不同，表現(xiàn)出三種情況如下圖所示。無外界壓力作用時，由于純?nèi)軇ㄋ┑幕瘜W位U1大于溶液中溶劑的化學位U2，引起純?nèi)軇ㄋ┩高^膜向溶液側(cè)遷移，這就是滲透，如圖A。對溶液施加壓力，提高其化學位，就降低了膜兩側(cè)溶劑的化學位差，從而降低了純?nèi)軇┫蛉芤簼B透的透過速率。當施加在溶液上的壓力恰好使溶劑的化學位與純?nèi)軇兯┑幕瘜W位相等，于是系統(tǒng)達到滲透平衡，此時溶液承受的壓力稱為滲透壓Δπ，如圖B。對溶液施加的壓力超過滲透壓Δπ時，溶液中溶劑的化學位高于純?nèi)軇ㄋ┑幕瘜W位，于是溶液中溶劑（水）以壓力差為推動力，透過膜向純?nèi)軇ㄋ﹤?cè)遷移，實現(xiàn)了從溶液中分離出溶劑（水）。由于此時溶劑的遷移方向與滲透方向相反，故稱為反滲透，如圖C。什么是超濾過程中的濃差極化現(xiàn)象，如何降低濃差極化現(xiàn)象。答：待分離液從膜面一側(cè)流過時，靠近膜面的液體處于層流狀態(tài)；同時，當水及小分子溶質(zhì)透過膜面時，大分子的溶質(zhì)在靠近膜面處被阻留。被阻留分子從膜面返回液體主流的速度受其通過層流區(qū)的擴散速度所控制，當這一速度低于被阻留分子在膜面聚集的速度，就必然會在膜面的一側(cè)逐漸形成一高濃度的被阻留溶質(zhì)層。這就是濃差極化。隨著濃縮倍數(shù)的提高，濃差極化現(xiàn)象越來越嚴重，膜的透過通量也越來越低。提高液流的雷諾準數(shù)，可以減小層流區(qū)的厚度，增大被阻留分子返回液體主流的速度，這是削弱濃差極化的重要措施。但其些酶在高的剪切應力下，容易喪失其部分酶活力，因此不能無限提高液體流速（提高液流的雷諾準數(shù)方法之一）。提高液溫也是削弱濃差極化常用的方法，但也受被濃縮液及膜的耐熱性的限制。用膜分離(超濾和反滲透)技術(shù)分離化工產(chǎn)品有什么特點?答：膜分離(超濾和反滲透)技術(shù)分離化工產(chǎn)品特點是：①.膜分離過程中不發(fā)生相變化,與有相變化的分離法和其他分離法相比,能耗要低。②.膜分離過程是在常溫下進行的,因而特別適用于對熱敏性物質(zhì)的分離、分級、濃縮和富集。例如用于果汁、酶、藥品生產(chǎn)中。膜分離技術(shù)不僅適用于有機物和無機物、病毒、細菌的分離，而且還適用于許多特殊溶液體系的分離，如將溶液中大分子與無機鹽的分離，一些共沸物或近沸物系的分離等。由于只是用壓力作為超濾和反滲透的推動力，因此分離裝置簡單，操作方便，易于自動控制，易于維修。什么是真空蒸發(fā)濃縮？祥細敘述升膜式蒸發(fā)器的工作原理。答：溶液在真空狀態(tài)，較低的溫度下即沸騰、溶劑汽化，這稱之為真空蒸發(fā)濃縮。升膜式蒸發(fā)器的工作原理。溶液在加熱的管子里由下而上運動時，在管壁的液體受熱溫度上升，密度下降，而管子中心的液體溫度變化較小，這就使管內(nèi)液體產(chǎn)生如圖a所示的自然對流運動。溫度升得越高對流越激烈，當溫度升到相應沸騰溫度時，溶液便開始沸騰，產(chǎn)生蒸汽氣泡分散于連續(xù)的液相中。由于蒸汽氣泡的密度小故氣泡通過液體而上升，如圖b所示。液相因混有蒸汽氣泡，使液體靜壓頭下降，液體繼續(xù)受熱，溫度不斷上升，氣泡大量增加。蒸汽氣泡相互碰撞，小氣泡就聚合成大氣泡于管子中部上升，氣泡增大，氣體上升的速度則加快，如圖c所示。當氣泡繼續(xù)增大形成柱狀，占據(jù)管子中部的大部分空間時，氣體以很大的速度上升，而液體受重力作用沿氣泡邊緣下滑，如圖d所示。液體下降較多時，大個柱狀氣泡則被液層截斷，如圖e所示。若液體溫度繼續(xù)上升，溶液的蒸發(fā)速度繼續(xù)增加，氣泡的上升速度激增，蒸汽的密度也增大，由于重力作用，滑流下來的液體很快受熱蒸發(fā)，未蒸發(fā)的濃縮液體也被高速氣流帶著上升，氣泡斷層不能形成，蒸汽占據(jù)了整個管子中部空間，液體只能分布于管壁，開始形成液膜，如圖f所示，這時稱為環(huán)形流。環(huán)形流液體的上升是靠高速蒸汽氣流對流層的拖帶而形成，稱之為“爬膜”現(xiàn)象。這時液膜沿管壁上升不斷受熱蒸發(fā)，濃度不斷增大，最后與蒸汽一齊離開，管子越高則上升蒸發(fā)時間越長,溶液濃縮越大。在味精生產(chǎn)過程中（包括麩酸）使用了哪些結(jié)晶設備？采用真空煮晶鍋進行味精的精制,其優(yōu)點是什么？答：在味精生產(chǎn)過程中（包括麩酸）使用了三種結(jié)晶設備，立式結(jié)晶箱（也稱等電罐），臥式結(jié)晶箱（也稱育晶槽），真空煮晶鍋。采用真空煮晶鍋進行味精的精制,其優(yōu)點是可以控制溶液的蒸發(fā)速度和進料速度，以維持溶液一定的過飽和度進行育晶，同時采用連續(xù)通入未飽和液來補充溶質(zhì)的量，使晶體長大。真空煮晶鍋內(nèi)的真空度可用蒸汽噴射泵、水力噴射泵或真空泵來產(chǎn)生。什么是沸騰干燥，敘述沸騰干燥的原理。答:沸騰干燥是利用流態(tài)化技術(shù),即利用熱的空氣流體使孔板上的粒狀物料呈流化沸騰狀態(tài)，當氣流速度與顆粒沉降速度相等，壓力降與流動層單位面積的重量達到平衡時（此時壓力損失變成恒定），粒子就在熱氣體中呈懸浮狀態(tài)，粒子中的水分迅速汽化，達到干燥目的。24．氣流干燥的特點（1）干燥強度大。由于氣體在干燥管內(nèi)流速大，一般為10～20m/s，氣一固間存在一定的相對速度，因而固體物料與空氣之間產(chǎn)生劇烈的相對運動，使物料表面的氣膜不斷更新，大大降低了傳熱和傳質(zhì)的氣膜阻力。一般干燥器全管平均體積傳熱系數(shù)為4200～1300kj/(m3·h·℃)。（2）干燥時間短。物料在干燥管內(nèi)僅停留1～5s即可達到干燥要求。因此對于熱敏性物料仍可采用較高的介質(zhì)溫度。如用140℃的熱空氣干燥赤霉素，130℃熱空氣干燥四環(huán)素均能獲得優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。（3）適用性廣。可使用于各種粉粒狀、碎塊狀物料的干燥，粒徑范圍約為O.l～10mm。濕含量可大至3O％～4O％。（4）設備結(jié)構(gòu)簡單。占地面積小，生產(chǎn)能力大，能連續(xù)操作，可實現(xiàn)自動控制。氣流干燥對物料有一定的磨損，因此不適合于對晶形有一定要求的物料，且熱能利用程度較低，一般熱利用率僅為3O％左右。25．噴霧干燥的特點（1）干燥速度快、時間短，一般為3～3Os，由于料液霧化成20～60μm的霧滴，其表面積相應高達200～5O00m2／m3，物料水分極易汽化而干燥。（2）干燥溫度較低。雖然采用較高溫度的熱空氣，但由于霧滴中含有大量水分，其表面溫度不會超過加熱空氣的濕球溫度，一般為5O～60℃，加之物料在干燥器內(nèi)停留時間短，因此物料最終溫度不會太高，非常適合于熱敏性物料的干燥。3）制品具有良好的分散性和溶解性，成品純度高。但噴霧干燥的容積干燥強度小，放干燥室體積大，熱量消耗多，一般蒸發(fā)1kg水分約需6000kJ熱量，相當于消耗2.5～3.5kg的蒸汽。26．流化床干燥原理流化床干燥（也稱沸騰干燥）是利用流態(tài)化技術(shù)，即利用熱空氣流使置于篩板上的顆粒狀濕物料呈沸騰狀態(tài)的干燥過程。流化床干燥中，熱空氣的流速與顆粒的自由沉降速度相等，當壓力降近似等于流動層單位面積的質(zhì)量時，床層便由固定態(tài)變化流化態(tài)，床層開始膨脹，顆粒懸浮于氣流中，并在氣流中呈沸騰狀翻動，但仍保持一個明確的床界面，顆粒不會被氣流帶走。干燥過程處在穩(wěn)定的流態(tài)化階段。27．流化床干燥的特點1．傳熱傳質(zhì)速率大。由于顆粒在氣流中自由翻動，顆粒周圍的滯流層幾乎消除，氣一固間的傳熱效果優(yōu)于其他干燥過程。體積傳熱系數(shù)一般都在4200OkJ／（m3·h·℃）以上，是所有干燥器中體積干燥強度最大的一種。2．干燥溫度均勻，易于控制。由于物料在干燥器中的停留時間可以控制，可使物料的最終含水量降到很低水平，且不易發(fā)生過熱現(xiàn)象。3．連續(xù)化、自動化操作。干燥與冷卻可連續(xù)進行，干燥與分級可同時完成，有利于連續(xù)化、自動化操作，且設備結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)能力高，動力消耗小。28.流化床干燥操作過程中可能出現(xiàn)的幾種不正常現(xiàn)象及原因：(1)溝流和死床氣速雖然已超過臨界流速umf，但床層仍不流化，某些部分被氣流吹成一條“溝道”，氣體由此穿過床層，這種現(xiàn)象稱為“溝流”，未流化部分稱為“死床”。也有可能出現(xiàn)局部溝流和局部死床，見圖(a)(b)。產(chǎn)生溝流時，床層壓力降低于Δp，其差值正好表明溝流的嚴重程度。氣—固接觸不良，使傳熱傳質(zhì)過程不能很好進行，降低產(chǎn)品質(zhì)量和設備的生產(chǎn)效能；而死床部分容易產(chǎn)生產(chǎn)品的“燒結(jié)”現(xiàn)象。研究表明，顆粒性質(zhì)、床層高度、設備結(jié)構(gòu)、氣體流速等因素，都會導致溝流的產(chǎn)生，例如，床層很薄；顆粒很細、太濕、易粘合成團塊、物料顆粒帶靜電，易產(chǎn)生“抱團”；氣速過低或氣流分布不均勻；分布板結(jié)構(gòu)不合理，如開孔率大小不合適，床內(nèi)構(gòu)件阻礙氣體流動等。消除溝流與死床的辦法有：加大氣速；若物料太濕，可進行預先干燥；分布板開孔率大小不合適時，可應用小型試驗進行檢驗確定。(2)騰涌流化床內(nèi)的氣泡匯合長大，當其直徑接近床層直徑時，把以上的顆粒物料像活塞一樣向上托起，達到一定高度以后崩裂，顆粒被拋出很高，然后紛紛落下。這種現(xiàn)象稱為“騰涌”，又稱活塞流等，見圖(c)所示。產(chǎn)生騰涌時，床層壓降劇烈波動。此時床層極不均勻，傳質(zhì)傳熱很難進行，固體顆粒嚴重磨損和帶出，設備零件被沖擊而損壞。顆粒性質(zhì)、床層高度和氣速等，都會引發(fā)騰涌產(chǎn)生，例如，床高H0與床徑D之比值H0/D較大時，大顆粒比小顆粒更易產(chǎn)生騰涌；H0/D較大而氣速又較高，也易產(chǎn)生此現(xiàn)象，一般當H0/D<1、設備比較大(D>1m)以及床層內(nèi)加設內(nèi)部構(gòu)件等，均可防止騰涌。(3)層析現(xiàn)象在氣固系統(tǒng)中，往往因為固體顆粒大小相差較大或密度不同，在操作過程中會產(chǎn)生層析現(xiàn)象。如臥式沸騰干燥箱的操作過程中，細顆?；蚍勰畹奈锪媳粴怏w帶出，一般中等顆粒的物料能逐漸向卸料口接近而卸出，而大顆粒的物料由于層析現(xiàn)象沉降于床層底部，造成無法流化或結(jié)疤現(xiàn)象。在生產(chǎn)中經(jīng)常有此現(xiàn)象，最后用人工取出。裝有往復推料器時能全部自動出料，避免了此現(xiàn)象的發(fā)生．29.流化床干燥中的返料在流化床干燥中料液一邊霧化，一邊加入晶核，在操作上稱為返料，開始操作時必須預先在干燥器內(nèi)加入一定量的晶核（稱底料）才能噴入料液，以防止噴入的料液黏壁。加入晶核顆粒大小與產(chǎn)品粒度有關，晶核大者，產(chǎn)品顆粒大，返料量小時，則產(chǎn)品顆粒大，因此，可用調(diào)節(jié)返料量來控制床層的粒度分布。30.試述超臨界流體萃取的工作原理超臨界流體的密度接近于液體，密度越大，溶解能力越高。而其粘度μ接近于氣體，自擴散系數(shù)比液體大約100倍。這說明超臨界流體具有接近液體的密度和類似液體的溶解能力，具有接近氣體的粘度和擴散速度。這就意味著超臨界流體有很高的傳質(zhì)速率和很快達到萃取平衡的能力，這就是超臨界流體萃取比溶液萃取分離效果好的主要原因。在超臨界狀態(tài)下，將超臨界流體與待分離的物質(zhì)接觸，使其有選擇性地依次把極性大小、沸點高低和分子量大小的成分萃取出來。并且超臨界流體的密度和介電常數(shù)隨著密閉體系壓力的增加而增加,極性增大,利用程序升壓可將不同極性的成分進行分步提取。當然，對應各壓力范圍所得到的萃取物不可能是單一的，但可以通過控制條件得到最佳比例的混合成分，然后借助減壓、升溫的方法使超臨界流體變成普通氣體，被萃取物質(zhì)則自動完全或基本析出，從而達到分離提純的目