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1、生物工程机械与设备问答题答案第一章 通风发酵罐1、简述自吸式发酵罐的特点。 答:1)不必配空压机及附属设备节省投资,减少厂房面积。2)溶氧速率高、效率高、能耗低。3)用于酵母和醋酸发酵效率高、经济效益高。但:发酵系统不能保持正压易染菌。2、简述机械搅拌自吸式发酵罐各构件的作用及其工作过程。 答题要点:罐体:提供无菌的密闭发酵空间;转子:旋转吸入空气并搅碎;定子:配合转子破碎空气泡;进风管:送入无菌空气; 灭菌后的培养基送入发酵罐内,打开无菌空气阀门,启动电机当转子高速转动时,转子框 内液体被甩出形成局部真空而吸入空气,通过叶轮均匀分布甩出,并使空气 在发酵液中分 裂成细碎的气泡,在叶轮及气泡上
2、升的拖拽下,发酵液上下循环,如此不断循环完成发 酵。3、简述自吸式发酵罐工作原理 答:工作原理:当发酵罐内有液体时,启动电机当转子高速转动时,转子框内液体被甩出 形成局部真空而吸入空气,通过叶轮均匀分布甩出,并使空气在发酵液中分裂成细碎的气 泡,从而实现传氧目的,同时转子高速转动使发酵液实现径向及轴向循环,而实现传质。2 分4、简述气升式发酵罐及机械通风搅拌发酵罐的工作原理。 答题要点:气升式发酵罐工作原理:把无菌空气通过喷嘴或喷孔喷射进发酵液中,通过气 液混合物的喘流作用使空气泡分割细碎,同时由于形成的气液混合物密度降低故向上运 动,而气含率低的发酵液则下沉,形成循环流动。机械通风搅拌发酵罐
3、的工作原理:利用快速转动的搅拌器叶轮将无菌空气的气泡分割细碎 并使发酵液上下循环实现传质与传热。5、机械通风搅拌发酵罐中搅拌器及冷却方式主要有哪些?并介绍每一种搅拌器的特点及每 一种冷却方式的适用范围。答题要点:六直叶平叶涡轮:液体径向流动强烈,搅拌能力最弱,消耗功率大,粉碎气泡 能力最强;六弯叶涡轮:混合要求特别高时用该种,消耗功率较小,粉碎气泡能力次之; 六箭叶涡轮:液体轴向流动更强烈,搅拌能力最强,消耗功率最小,粉碎气泡能力 最弱。也可回答其他任三种搅拌器。夹套式:用于小罐;竖式蛇管换热装置:用于大罐,但效果差; 竖式列管式:效果优于蛇管,但耗水大,传热系数低; 竖式列管式及罐壁半圆管:
4、用于大罐; 罐外热交换及无菌空气冷却:用于特大罐,但易染菌。6、简述气升式发酵罐的特点。 答:结构简单、冷却面积小;无搅拌传动设备;省动力、省钢材、料液充满系数高,不需加消泡剂; 维修、操作及清洗简便,减少杂菌感染;7、气升式发酵罐的工作原理是什么?介绍该设备的主要构件。 答题要点:结构:罐体、空气喷嘴、循环管等。1分原理:把无菌空气通过喷嘴或喷孔喷射进发酵液中,通过气液混合物的喘流作用使空气泡 分割细碎,同时由于形成的气液混合物密度降低故向上运动,而气含率低的发酵液则下 沉,形成循环流动,实现混合和溶氧传质。4分8 画出机械通风搅拌发酵罐的结构简图,并介绍各构件作用。 答题要点:可画简图。罐
5、体:盛装物料;冷却管:冷却物料; 搅拌轴:带动搅拌器旋转; 搅拌器作用:使气泡分割细碎、使气、固、液混合及传质传热; 挡板作用:防止液面中央形成旋涡、增加湍动和溶氧传质; 消泡器作用:防止泡沫外溢而跑料、染菌; 空气分布器作用:吹入无菌空气,使空气分布均匀; 轴封作用:防止渗漏、染菌,将动静两部件密封; 联轴器作用:将大型罐的几节轴紧密的固定; 封承作用:将运动的轴固定在静止的罐体上; 电机及减速器:驱动搅拌轴。答对5 点得满分第二章 嫌气发酵设备1、啤酒锥形发酵罐的冷却方式有哪些?比较这些方式的特点。 答题要点:冷却方式有槽钢夹套,角钢夹套、半圆管夹套、圆管夹套、有导向板的冷却带 及螺旋冷却
6、带。槽钢夹套:耗钢量最大,提供的冷却面积较小; 角钢夹套:耗钢量最小,但提供的冷却面积也最小; 半圆管夹套:耗钢量较大,提供的冷却面积较小; 圆管夹套:冷却效果最差; 有导向板的冷却带:耗钢量较大,提供的冷却面积最大; 螺旋冷却带:耗钢量最小,提供的冷却面积大。2、啤酒发酵罐的主要构件有哪些?锥形发酵罐中物料对流的原因是什么? 答:构件有:罐体、冷却装置、洗涤装置、各料进出口、人孔、压力表、安全阀。罐内物料对流的原因是:罐内由上到下C02含量不同料液密度不同,上小下大,当 C02上升时对周围的液体具拖曳力和提升力使内容物循环,另外冷却时啤酒的里外温度变 化也会加速循环。3分3、酒精发酵罐的构件
7、有哪些?说明其中某些关键构件采用的形式及此形式的适用情况。( 答:发酵罐的构件有:罐体、冷却装置、洗涤装置、温度计、压力表、CO2管、人孔、视镜、进料口、抽样口等。冷却装置: 内冷:冷却蛇管:用于大型罐 外冷:罐外循环冷却:用于特大罐罐顶喷水:用于小型罐 洗涤装置:普通式:用于一般罐。高压式:用于较大的罐。4. 试比较酒精发酵罐与啤酒锥形发酵罐的结构异同。 答题要点:相同点:均为圆筒体,锥底,罐顶较低,有洗涤装置、人孔。 不同点:啤酒发酵罐的锥底为60 度左右,冷却方式为罐外缠绕冷却带,罐体有三层,另 外,需要真空阀、安全阀等。酒精发酵罐:罐的锥底角度小,冷却方式为罐外冷却器或罐内冷却蛇管,罐
8、体只有一层。第五章 物料处理与培养基制备1、简述锤式粉碎机工作原理及优点。答:工作原理:物料从料斗讲入机内,受到高速旋转的锤刀的强大冲击力的冲击而被击 碎;大于筛孔直径的颗粒,在受锤刀冲击后,由于惯性力的作用、四散向各方以很高的速 度散落,有的撞击到棘板上被撞成碎块,小者逐渐被筛分,稍大颗粒再次弹起,又被高速 旋转的下排锤刀冲击,逐步使大颗粒变小。如此反复,直至特大块物料粉碎成细小颗粒,从筛孔筛分落下进入出料口。 优点:结构简单、紧凑、物料适应性强,粉碎度大、生产能力大、运转可靠。2、简述辊式粉碎机的工作原理及适应何种性质物料的粉碎? 答:工作原理:挤压、剪切(当两辊速不同时)。适用范围:脆性
9、、硬度较小物料的粉碎,如:麦芽、大米等。3、简述辊式粉碎机工作过程及优缺点。 答:工作过程:以四辊式为例,物料由进料斗落入第一对辊间经挤压后,部分破碎细物料 经筛面进入细粉收集槽,皮壳由筛选装置筛出,粉粒进入第二对辊间进一步得到破碎。 优缺点:生产能力大,运转可靠,破碎效果好,但结构复杂,粉碎物料范围小,设备价格 高。4、试分别介绍锤式粉碎机及辊式粉碎机主要构件的作用、工作原理及适应何种性质物料的 粉碎?答题要点:锤式粉碎机主要构件的作用,转子:带动锤刀高速旋转,锤刀锤击物料、筛网 筛去碎物料,冲击板协助锤刀破碎。工作原理:物料从料斗进入机内,受到高速旋转的锤刀的强大冲击力的冲击而被击碎; (
10、 适用范围:中等硬度物料的中碎与细碎。辊式粉碎机:辊筒,完成挤压粉碎;筛子:筛选出粗粒继续粉碎,电机:驱动 工作原理:挤压、剪切(当两辊速不同时) 适用范围:脆性、硬度较小物料的粉碎,如:麦芽、大米等。5、酒精生产中,罐式蒸煮糖化流程中有哪些设备?它们的作用是什么?答: 1)蒸煮罐:加热物料至较高温度使其充分糊化;2)后熟器:增加蒸煮时间,使过程连续;3)真空冷却器:使物料有较高的温度快速降至糖化温度;4)糖化设备:部分淀粉糖化为葡萄糖;5)冷却器:使物料由糖化温度降至发酵温度。6、写出酒精厂淀粉质原料蒸煮糖化的目的。答:原料吸水后,借助于蒸煮时的高温高压作用,使原料的淀粉颗粒破坏,不溶性淀粉
11、呈 溶解状态变成可溶性淀粉,以便糖化剂作用,使淀粉变成可发酵性糖。这个过程叫糊化。借助蒸汽的高温高压作用,把存在于原料中的大量微生物进行灭菌,以保证发酵过程 中原料无杂菌污染,使酒精发酵能顺利进行。7、啤酒糖化锅、平底筛板过滤槽的作用各是什么?二个设备的主要构件各是什么?1)啤酒糖化锅作用:使麦芽与水混合保持一定温度使蛋白分解淀粉糖化。 主要构件:锅体、搅拌器、下粉筒、加热夹套、排气管、锅耳、电机等。2)平底筛板过滤槽: 作用:过滤糖化后的麦汁,去除麦糟,或得澄清的麦汁,以备发酵使用 主要构件:耕糟机、回旋撒水器、筛板、变速箱、进醪管、电动机等8、糊化锅及麦汁煮沸锅的作用各是什么?两个设备的主
12、要构件各是什么? 答题要点糊化锅作用:加热煮沸辅料和部分麦芽粉醪,使淀粉液化、糊化。 结构:锅体、搅拌器下粉筒、电机等。麦汁煮沸锅作用:麦汁煮沸、浓缩、加入酒花及凝固蛋白、灭菌、灭酶。 结构:锅体、搅拌器、加热装置(夹套、内加热管及外加热器)、电机等。9、介绍平底筛板过滤槽的主要构件及其作用答题要点:结构:器身:盛装物料; 过滤筛板:支撑麦糟层; 耕糟器:搅拌和排除麦糟; 喷水管:洗涤麦糟及设备; (或麦汁收集管:收集麦汁; 或电机:驱动耕糟器;)10、写出培养基喷射灭菌的工作过程,并介绍其特点。 答题要点:工作过程:物料在拌料桶中被预热后,由泵送入喷射加热器加热后进入维持管 保温后进入真空冷
13、却器冷却至发酵温度。特点:加热温度高,时间短,可保证物料先进先出,对物料的营养成分破坏小等。第六章过滤、离心与膜分离设备1、简述转鼓真空过滤机的主要构件、每一个构件的作用及该设备的特点 答:主要构件及作用为:转鼓:支撑滤布及提供过滤空间;滤布:过滤滤渣用;1 分 刮刀:刮去滤布上滤饼层。(或搅拌器:防止溶液中渣不均匀) 特点:可连续生产、能力大、劳动强度小,但推动力小、滤液澄清度差。2、介绍转鼓真空过滤机的工作过程。 答题要点:在过滤区,当圆筒下部与待过滤浆料接触时,由于此区为真空区,滤液被吸入 筒内进入储液罐,固体粒子被吸附在滤布表面形成滤饼层; 圆筒从料浆槽转出进入洗涤区、脱水区时,此区为
14、真空区,洗涤水穿过滤饼层进入圆筒 内;之后圆筒转入卸渣区及再生区,此区与压缩空气相通,压缩空气吹松滤饼刮刀刮掉滤 饼,压缩空气继续吹掉残余滤渣,滤布再生。3、分别介绍喷嘴连续排渣离心机及三足离心机的结构、特点及适用物料。 答题要点:喷嘴连续排渣离心机结构:碟片、转鼓、轴、喷嘴、电机等。 特点及适用范围:转速适中,处理量较大,用于0.5 d 500 m 粒子分离,浓度可以较 高,如用于活性酵母发酵液的浓缩。三足离心机的结构:转鼓体、主轴、轴承座、外壳、电机、三角带轮、摆杆。 特点及适用物料:加料、分离、洗涤、脱水、卸料、洗网等各道工序都在不同时间内,在 转鼓内周期性地间歇进行。适用大颗粒料的分离
15、,如味精晶体与母液的分离。4、比较管式离心机及连续排渣离心机的结构、特点及适用物料情况。 答:管式离心机结构:壳体、十字形挡板、折转器、转鼓、轴、电机等。 特点:可处理物料的粒子颗粒小,转速高,转鼓直径小,可处理物料量小,澄清度高。适用物料:用于d0.5mm粒子分离,低浓度物料的澄清或液液分离。 连续排渣离心机结构:碟片、上转鼓、下转鼓、转轴、电机等。 特点:处理物料量较大,因转速低,故澄清度低。适用物料:用于0.5 d 500mm粒子分离,可对浓度较高物料进行澄清处理。5、介绍液固过滤介质的种类及每一种的用途及过滤特点。答题要点: 滤布:用于板框过滤机、转鼓真空过滤机等的过滤介质,过滤特点:
16、过滤效果较好,但滤 渣不易脱落; 硅藻土:颗粒可较小,密度小、表面积大具吸附能力,过滤效果好,用做过滤介质、助滤 剂;活性炭:吸附性很强,颗粒大,过滤澄清度差,可做助滤剂、过滤介质; 多孔金属板、编织金属网等:孔大,过滤效果差,用途:粗滤及介质支承板。 超滤膜:孔径小,不耐压,滤液需粗滤,用途:无菌过滤。6、简述垂直叶片式硅藻土过滤机的结构、工作过程、特点及适用范围。答题要点:结构:壳体、滤叶、汇集总管等; 工作过程:待过滤的溶液与硅藻土按一定比例混合后送入过滤机,硅藻土沉积在滤叶上, 澄清滤液在一定压力下穿过滤叶得到过滤,滤渣沉积在滤叶上也起到辅助过滤效果。 特点及适用范围:硅藻土可在两面沉积、效果