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1、.第一章通风发酵设备一、选择题1、好气性发酵需要无菌空气,概括起来无菌空气在发酵生产中的作用是。A. 给培养微生物提供氧气 B. 能起一定的搅拌作用,促进菌体在培养基中不断混合,加快生长繁殖速度C. 打碎泡沫,防止逃液D. 保持发酵过程的正压操作2、气升式发酵罐的优点是无需。A. 空气过滤系统 B. 搅拌器 C. 空气喷嘴 D. 罐外上升管3、喷射自吸式发酵罐的优点是。A. 空气吸入量与液体循环量之比较高 B. 无需搅拌传动系统 C. 气液固三相混合均匀 D. 适用好氧量较大的微生物发酵4、气升式发酵罐的特点有。A. 高径比比机械搅拌通风发酵罐的小 B. 无需机械搅拌C. 无需空气压缩机 D.
2、 溶氧速率较高5、自吸式发酵罐的搅拌轴是从罐下方进罐的,因此轴封。A. 应该用填料函 B. 应该用单端面机械 C. 应该用双端面机械 D. 无需6、一个优良的生物反应器应具有。A. 良好的传质、传热和混合的性能 B. 结构严密,内壁光滑,易清洗,检修维护方便C. 有可靠的检测及控制仪表D. 搅拌及勇气所消耗的动力少7、发酵罐的罐顶可装设的管路有。A. 进料管 B. 排气管 C. 冷却水进出管 D. 压力表接管8、发酵罐的罐峰可装设的管路有。A. 取样管 B. 冷却水进出管 C. 空气进管 D. 检测仪表接口管9、涡轮式搅拌器的特点有。A. 结构简单 B. 溶氧速率高 C. 剪切力大 D. 气泡
3、破碎程度低10、某发酵罐直径为5m,下列组合可达到全挡板条件的有。A. 挡板宽度为0.5m,挡板数为4 B. 挡板宽度为0.4m,挡板数为6C. 挡板宽度为0.5m,挡板数为6 D. 挡板宽度为0.4m,挡板数为511、双端面机械轴封的主要部件有。A. 动环 B. 静环 C. 弹簧加荷装置 D. 辅助密封元件12、耙式消泡器通常安装在发酵罐的。A. 内壁上 B. 马达上 C. 搅拌轴上 D. 搅拌器上13、下列可提高氧传递推动力,从而增加溶氧速率。A. 降低培养液黏度 B. 机械搅拌 C. 通入富氧空气 D. 提高通气压强14、在发酵过程中,发酵罐罐顶压强表压一般为MPa。A. 0.01 B.
4、 0.03 C. 0.05 D. 0.0715、有导流筒结构的发酵罐是。A. 机械搅拌通风发酵罐 B. 气升式发酵罐 C. 机械搅拌自吸式发酵罐 D. 喷射自吸式发酵罐16、气升式发酵罐的主要特点有。A. 溶氧速率和溶氧效率较高 B. 剪切力小,对生物细胞损伤小 C. 易于放大设计和模拟 D. 操作和维修方便17、气升式发酵罐的循环周期与有关。A. 发酵液体积 B. 发酵液循环流量 C. 导流筒直径 D. 导流筒内发酵液流速18、在设计和使用气升式发酵罐时,关于导流筒的说法正确的是。A. 导流筒高度4mB. 导流筒高度4mC. 液面高度导流筒高度 D. 液面高度导流筒高度1.5m19、采用负压
5、吸入空气的发酵罐是。A. 机械搅拌通风发酵罐 B. 气升式发酵罐 C. 机械搅拌自吸式发酵罐 D. 喷射自吸式发酵罐20、可采用自吸与鼓风相合的发酵罐是。A. 机械搅拌通风发酵罐 B. 气升式发酵罐 C. 机械搅拌自吸式发酵罐 D. 喷射自吸式发酵罐21、具有转子和定子结构的发酵罐是。A. 机械搅拌通风发酵罐 B. 气升式发酵罐 C. 机械搅拌自吸式发酵罐 D. 喷射自吸式发酵罐22、下列关于机械搅拌自吸式发酵罐,正确的是。A. 产生的负压不大,发酵罐的放大受到限制 B. 适于丝状菌的发酵 C. 适于微好氧的微生物发酵 D. 转子与液面距离应控制在23m23、由于液体流动而吸气的发酵罐是。A.
6、 机械搅拌自吸式发酵罐 B. 文氏管吸气自吸式发酵罐 C. 液体喷射自吸式发酵 D. 溢流喷射自吸式发酵罐24、好气性发酵工厂,在无菌空气进入发酵罐之前,以确保安全。A. 应该安装截止阀 B. 应该安装安全阀 C. 应该安装止回阀 D. 不应该安任何阀门二、判断题1、在-淀粉酶发酵生产中,发酵罐内使用的是单管式空气分布器,空气气泡的直径与通风量有关,而与管口直径无关。2、2通用式机械搅拌发酵罐中搅拌器的作用是打碎泡沫,促使CO2从醪液中排出。3、100 m3 通用式机械搅拌发酵罐一般搅拌转速在140-160 rpm 之间,所用变速装置多为三角皮带轮变速。4、2自吸式发酵罐的转子的作用之一是吸入
7、连续灭菌后的培养基。5、2小型发酵罐罐顶设有清洗用的人孔。6、2大型发酵罐罐顶装设手孔。7、发酵罐罐体上的罐体上的管路越少越好,能合并的应合并。8、发酵罐内达到全挡板条件时,挡板的数量往往小于理论值,这是因为罐内有些部件也可起到挡板的作用,如冷却竖管、排管、蛇管。9、2搅拌功率越大,溶氧系数越大,越有利于发酵。10、2搅拌器的形状对溶氧系数没有影响。11、在同样的搅拌形式和尺寸,同样的输入功率,培养液的体积至少要浸没搅拌叶情况下,培养液的净体积越大,溶氧系数越小。12、2有挡板的发酵罐比没有挡板的发酵罐,体积溶氧系数小。13、通入空气时,培养液中的气泡比纯水中的气泡小,体积溶氧系数高。14、消
8、泡剂既可增大体积溶氧系数,也可降低溶氧系数。15、发酵罐的高径比因发酵菌种而异。16、气升式发酵罐的高径比适宜范围为59。17、气升式发酵罐的导流筒直径/发酵罐直径的适宜范围为0.60.8。18、2一般的自吸式发酵罐是负压吸入空气的,较易产生杂菌污染。三、填空1、罐体必须能承受一定压力和温度,通常要求耐受130和0.25MPa绝压2、在通风发酵罐中,挡板与罐壁之间的距离为1/51/8D,可避免形成死角,防止物料与菌体堆积。3、轴封的作用是防止染菌和泄漏,大型发酵罐常用的轴封为双端面机械轴封。4、空气分布器的作用是向罐体内通入无菌空气,并使空气均匀分布 。5、为了防止空气分布器吹入的空气直接喷击
9、罐底,加速罐底腐蚀,常在空气分布器下部罐底上加焊一块补强板。6、在大多数通气发酵场合,氧由气泡传递到液相中是生物通气发酵过程的限速步骤。7、根据经验,通气发酵罐的装料系数范围在0.60.85。 8、在大多数的发酵罐中,罐顶压强取0.05MPa较好。9、关于搅拌剪切与反应器形式、结构及对象生物细胞的设计准则,目前以搅拌叶尖线速度为基准。10、酵母和细菌培养液呈现牛顿型流体特性；而丝状菌培养液呈现非牛顿型流体特性。11、通常,对一个发酵罐的大小用公称体积表示。12、体积溶氧系数的实验测定方法有物料平衡法、动态法和亚硫酸盐氧化法。13、在机械搅拌自吸式发酵罐中,转子同时具有搅拌和充气两个作用。四、名
10、词解释1、通用式发酵罐：指兼有搅拌和空气压缩分布装置的发酵罐.2、全挡板条件：可以达到时涡旋基本消失或消除液面涡旋的最低档板条件3、KLa：体积溶氧系数,有实验测得4、牛顿型流体：之发酵过程中,液体的粘度不遂剪切速度和剪切力的改变并而改变5、公称体积：罐体体积和罐顶体积之和6、消泡器：7、自吸式发酵罐：是一种不需要空气压缩机提供加压空气而依靠特色的机械搅拌吸气装置或液体喷射吸气装置吸入无菌空气并同时实现混合搅拌,及溶氧船只的发酵罐.五、问答题1、搅拌器的作用。搅拌的主要作用是混合和传质,即使通入的空气分散气泡并与发酵液充分混合,使气泡破碎以增大气液接触界面,以获得所需要的氧传递速率,并使生物细
11、胞悬浮分散于发酵体系中,以维持适当的气液固细胞三相的混合与质量传递,同时强化传热过程。2、通用式机械搅拌发酵罐中的平直叶涡轮搅拌器为什么要安一个圆盘呢？ 通用式机械搅拌发酵罐中的平直叶涡轮搅拌器如果没有圆盘,从搅拌器下方空气管进入的无菌空气气泡就会沿着轴部的叶片空隙上升,不能被搅拌叶片打碎,致使气泡的总表面积减少,溶氧系数降低。而安一个圆盘,大的气泡受到圆盘的阻挡,只能从圆盘中央流至其边缘,从而被圆盘周边的搅拌浆叶打碎、分散,提高了溶氧系数。3、挡板的作用。防止液面中央产生漩涡,促使液体激烈翻动,增加溶解氧,改变液流的方向,由径向流改为轴向流。4、说明增加通气量对体积溶氧系数有何影响？对同一个
12、生物反应器,一般来说通气量越大,溶氧系数越大。这是因为：较大的通气量能够在发酵液中产生较多的气泡,从而增大气液接触面积,使溶氧系数提高。通气对培养液也起到一定的搅拌作用,通气量越大,搅拌越剧烈,降低了液膜和气膜厚度,减少了传质阻力。但是,通气量也不能太大,因为太大的通气量不仅容易产生大量泡沫,使发酵液冲出发酵罐,而且,通气量超过一定的限度,搅拌将带动大量的气泡空转,无法有效地将空气分散到发酵液中,发生所谓的过载现象,溶氧系数会降低。5、在发酵中,提高罐压可明显提高溶氧速率,但为何在实践中行不通？提高罐压后,不仅对生物细胞的生长与代谢受影响,而且相应提高的CO2浓度会抑制生物细胞的生长代谢,从而
13、降低发酵速率。故此操作罐压应适度,在大多数的发酵,罐顶压强取0.05MPa较好。6、在通风搅拌发酵设备中,请描述搅拌剪切与细胞损伤的定性关系？单细胞微生物如球状或杆状的细菌、酵母、小球藻等耐受搅拌剪切的能力强,而丝状菌的耐受力弱,特别是动物细胞对搅拌剪切甚至对通气混合所产生的较轻微的剪应力也非常敏感,以致于在进行动物细胞组织培养反应器时把降低搅拌剪切放于首位。7、以内循环为例,说明气升式发酵罐的工作原理。气升发酵罐内中央有一个导流筒。在导流筒的下部有空气喷嘴,空气以250300米/秒的高速度喷入导流筒,通过气液混合物的湍流作用而使气泡分割破碎,同时导流筒内的发酵液密度降低,加上压缩空气的喷流动
14、能,因此使导流筒内的发酵液向上运动。在发酵罐上部,一部分气泡破碎,CO2排出发酵液密度增大,并在导流筒外下降,再次进入上升管,形成循环流动,实现混合与溶氧传质。8、叙述机械搅拌自吸式发酵罐的工作原理。自吸式发酵罐的主要构件是自吸搅拌器和导轮。在转子启动前,先用液体将转子浸没,然后启动马达使转子转动,由于转子高速旋转,液体或空气在离心力的作用下,被甩向叶轮外缘,在转子中心处形成负压,由于转子的空膛用管子与大气相通,因此空气不断地被吸入,甩向叶轮的外缘,通过定子而使气液均匀分布甩出。同时由于转子的搅拌作用,气液在叶轮的外缘形成强烈的混合流湍流,使刚刚离开叶轮的空气立即在不断循环的发酵液中分裂成细微的气泡,并在湍流状态下混合、翻腾、扩散到整个罐中。因此转子同时具有搅拌和充气两个作用。9、叙述溢流喷射自吸式发酵罐的工作原理。溢流喷射自吸式发酵罐的工作原理是用泵将发酵液从发酵罐的底部提升到罐顶的溢流口,液体由于自重通过溢流管向发酵罐跌落,形成抛射流,由于液体表面层作用,使靠近流体表面的无菌空气气体边界层具有一定的速率,从而形成气体的流动和自吸作用,吸入
