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1、体积溶氧系数 kLa： 单位时间单位体积溶液所吸取的气体；影响 kLa 的因素：物系的性质粘度,扩散系数,表面张力操作条件温度,压力,通气量,搅拌转数反应器的结构反应器的结构型式,搅拌器结构,搅拌方式剪切力的作用1、增加质量与热量传递速率2、对微生物,动植物细胞的培育造成影响机械搅拌通风发酵罐的搅拌与流变特性1、搅拌叶轮尺寸与类型叶轮尺寸与罐直径比Di/D=0.330.45选用较大的叶轮或Di/D ： 多糖发酵,动物细胞培育；叶轮类型的挑选功率准数、混合特性, 产生的液流作用力的大小2、搅拌叶尖速度与剪应力细胞与剪切作用损害程度：细胞特性、搅拌力的性质、强度、作用时间；定性关系：球状和杆状细胞
2、：耐受力强, 丝状、动物细胞：耐受力弱；关于搅拌剪切的反应器设计准就 以搅拌叶尖线速度v 为基准：v 7.5m/s3、发酵液的流变特性液体流变特性的影响： 传质、传热、混合； 发酵罐设计与运转；发酵液流变特性的类型：（ 1）牛顿型流体黏度不随搅拌剪切速率和剪应力而转变（粘性定律）；剪应力与剪切速率的关系： =F/A= du/dy= 为剪应力, Pa或 N/m2 ； F 为切向力, A 为流风光积； 为流体黏度 Pas, 为剪切速率 （速度梯度, s 1 ；非牛顿型流体（2） 宾汉塑性流体 =0+ s0 为屈服应力, Pa;s 为表观黏度 ,Pas;如黑曲霉发酵液；（3） 拟塑性和涨塑性流体 =
3、K n K：匀称系数,稠度系数,Pa sn； n：流体状态特性指数,拟塑性：0 n 1涨塑性：n 1如丝状菌（青霉素）、液体曲、多糖；机械搅拌通风发酵罐的的热量传递1、发酵过程的热量运算生物反应热的运算Q 发酵 =Q 生物 +Q 搅拌 Q 散Q 搅拌：与搅拌功率 Pg有关, 功热转化率,取 =0.92；Q 散发：Q 蒸发、Q 显、Q 辐射, Q 散发=0.2 Q 生物；冷却水带出的热量运算发酵过程的最大放热：Q发 酵 =WcT2 T1/VLkJ/m3 W: 冷却水流量, kg/h ； c：水的比热容,kJ/kg ； T1、 T2:冷却水进出口温度,； VL：发酵液体积,m3;发酵液温升测量运算
4、旺盛期,先使罐温恒定,关闭冷却水,30min 后测定发酵液的温度：Q发 酵 =w1c1+w2c2 T/VL kJ/m3 w1 、w2：发酵液和发酵罐的质量,kg；c1 、 c2 ： 发 酵 液 和 发 酵 罐 的 比 热 容 ,kJ/kg ； T： 30min 内发酵液的温升,；2、发酵罐的换热装置换热夹套换热系数低： 400600 kJ/m3 h ； 适应： 5m3 发酵罐；竖式蛇管46 组换热系数高： 12004000 kJ/m3 h ； 要求水温较低；竖式列（排）管传热推动力大,用水量大；s/d2=15机械搅拌通风发酵罐的几何尺寸及体积标准发酵罐的几何尺寸H/D=1.74d/D=1/21
5、/3W/D=1/81/12B/D=0.81.0H0/D=2 公称体积指罐的筒身（圆柱）体积与底封头体积之和；椭圆形封头体积：V1= D2hb/4+ D2ha/6 ha：椭圆封头的直边高度,m； hb：椭圆短半轴长度,标准椭圆hb=D/4 ；罐的全体积：V0= D2H0+2hb+D/6/4 D2 /4+0.15D3（ m3 ） 气升式发酵罐 ALR 工作原理：把无菌空气通过喷嘴或喷孔以250 300m/s的速度喷射进发酵液中,通 过气液混合物的湍流作用使气泡碎裂,同时形成的气液混合物由于密度较低向上运动,而气含率小的发酵液就向下运动,形成循环流淌,实现混合与传质；优缺点：结构简洁,冷却面积小；无
6、搅拌传动设备,节约动了约50,节约钢材； 操作无噪音；料液可布满达8090,而不需加消泡剂；修理、操作及清洗简便,削减杂菌感染；不能代替好气量较小的发酵罐,对于粘度大的发酵液溶氧系数较低；类型：气升环流式、鼓泡式、空气喷射式； 气升环流式反应器的特点 发酵液分布匀称： 基质匀称分散； 防止液面形成稳固的泡沫层；使淀粉类易沉降的物料悬浮分散；较高的溶氧速率和溶氧效率剪切力小,对细胞损耗小：适合植物细胞和组织培育；传热良好：液体综合循环速率高；便于在外循环管路上进行换热；结果简洁,易于加工制造：无搅拌器,不需安装结构复杂的搅拌系统；简洁保证密封；加工制造便利,设备投资较低；易于放大制造大型反应器；
7、操作修理便利自吸式发酵罐原理： 不需要空气压缩机供应压缩空气,依靠特设的机械搅拌吸气装置或液体喷射吸气装置吸入无菌空气,同时实现混合搅拌与氧传质的发酵罐；特点：节约空压机及其附属设备冷却器、油水分别器、空气贮罐、过滤器等,削减 占地面积,削减设备投资约30左右； 溶氧效率高,能耗低；设备便于自动化、连续化,用于酵母和醋酸生产具有生产效率高优点；缺点：由于罐压较低,对某些产品生产简洁造成染菌；自吸式发酵罐的构件主要是自吸搅拌器和导轮,又称转子及定子； 喷射自吸式发酵罐 原理：发酵液通过文氏管或液体喷射装置时,在收缩段流速增加,形成真空将空气吸入, 并使气泡分散与液体匀称混合,实现氧传质；类型：（
8、 1）文氏管自吸式发酵罐；（2）液体喷射自吸式发酵罐；主要用于酵母培育溢流喷射自吸式发酵罐 原理： 液体溢流通过溢流喷射器形成抛射流,液体表面层与相邻的气体进行动量传递,使边界层的气体具有肯定的速率,从而带动气体进入发酵罐；溢流喷射自吸式发酵罐类型：单层、双层；主要用于酵母培育其他类型的通风发酵设备：固定床生物反应器,卧式转盘反应器, 中空纤维生物反应器, 机械搅拌光照发酵罐嫌气发酵设备传统酒精发酵罐采纳圆柱形筒体,蝶形或锥形封头温度掌握： 中小型罐采纳罐外喷淋冷却；大型罐采纳罐内蛇管或与罐外喷淋相结合的冷却方式清洗方式：人工清洗、机械清洗水力清洗装置： 喷水管两头弯成肯定的弧度并装有喷嘴,管
9、上开有小孔, 当喷嘴以肯定的速度喷出水时, 反作用力使喷水管旋转,从而达到对罐内各个部位水力洗涤的目的；缺点是水压不大时, 水力喷射强度和匀称度都不抱负；可在原有水力喷射装置的基础上,安装一根直立的喷水管,管上钻有小孔洗涤成效可大大提高；新型大容量酒精发酵罐采纳斜底或锥底,顶部为锥顶,夹套冷却由于罐太大,中心部位降温顺底部循环困难；可采纳两种不同的措施：1、采纳中心降温水柱对罐中心醪液进行降温,或采纳罐外螺旋板换热器循环来降温；2、侧搅拌或连通器加泵循环来改善混合和滞留问题； 酒精发酵罐的运算（一）发酵罐结构尺寸的确定容积： V=V0/ V0进入发酵罐的发酵液量（m3 ） 装液系数,取 0.8
10、5-0.9如采纳锥形封头,就：V= D2（H+h1/3+h2/3 ） /4（ m3） H圆柱部分高度（m）D罐的直径（ m）h1 封底高度（ m） h2 封顶高度（ m）尺寸关系： H =1.1-1.5Dh1 =0.1-0.14D h2 =0.05-0.1D二 罐数的确定N=nt/24+1 个n 每 24 小时内进行加料的发酵罐个数t一次发酵周期所需时间（h） 三 发酵罐冷却面积运算F=Q / K tmm21、总的发酵热Q = Q1 -（ Q2 + Q3 ） Q1：生物合成热、 Q2：蒸发热缺失、 Q3：罐壁向四周的散热；（ 1） Q1 运算有两种运算方法a、按发酵旺盛期糖度下降的百分值运算：
11、Q1=GSqq=418600J/kgb、依据冷却水来运算：Q1= WCp（ t2-t1 ）（ 2） 蒸发热 Q2Q2=5%-6% Q1（ 3）罐壁向四周散热Q3 Q3 =F ctW-tBtW罐壁最高温度 tB所在地区夏季平均温度2、对数平均温度差 tm的运算 tm=t1 、t2 分别为冷却水进出口温度tF 主发酵时的发酵温度（四）、冷却水耗量的运算W= QB / Cp t2-t1kg/h Cp 冷却水的比热 J/kg t2 、t1 分别为冷却水进出口温度QB冷却水带走的热量 J/h代谢终产物抑制排除方法：真空发酵、萃取发酵、吸附法发酵、二氧化碳气提发酵等1、真空发酵：原理：发酵过程中保持肯定的
12、真空度,发酵液处于沸腾状态,酒精被蒸馏出来；主要设备有发酵罐、发酵蒸发器、总凝器、分凝器、收集器、真空泵；优点：糖浓 度提高 3 倍,发酵时间缩短 1/3 ；酒糟、水、蒸汽都有削减；生产才能、设备利用率提高；酒精浓度可达33%；缺点：能耗大、费用高、真空操作负荷大、简洁引起杂菌污染；2、萃取发酵：具有能耗低、操作简便易行的优点；发酵和萃取在同一反应器中进行：采纳固定化细胞技术,挑选合适的萃取剂；发酵和萃取分开进行：（1） ）膜萃取： 将发酵液取出, 三聚磷酸丁酯为萃取相, 在中空纤维膜反应器中萃取；（2） 二氧化碳超临界萃取： 发酵液逆向通过超临界二氧化碳萃取柱,富含酒精的超临界流体通过活性炭
13、柱吸附分别酒精；3、吸附法将吸附剂直接加到发酵液中或让发酵液循环通过一个疏水性的分子筛吸附柱来吸附酒精；一般可采纳疏水性硅沸石作为吸附剂,采纳这种方法发酵时间可缩短30%；4、透析膜法采纳对酒精有挑选性透过的多孔性膜,分别发酵液中的酒精来降低发酵液中的酒精浓度；5、二氧化碳气提法利用发酵过程中产生的二氧化碳,通过循环压缩机加压后, 送回发酵罐气提发酵产生的酒精,在 0 冷却饱和了酒精和水蒸气的二氧化碳,再由活性炭填充柱吸附酒精,纤维素填充柱吸附水；生产才能提高27%；啤酒发酵设备： 趋于向大型化、露天化、联合的方向进展；（一）前发酵设备前发酵槽为方形开口式或密闭式设备,均置于室内,材料内涂爱护
14、层；冷却方式：蛇管或排管冷却,冷却面积0.2m2/m3 发酵液, 0-2冰水冷却；密闭式 : 具有回收二氧化碳、削减前发酵室内耗冷量及削减杂菌污染机会的优点；室内采纳空调制冷,实施冷风再循环；开口式：室内装二氧化碳排除装置,排管冷却,补充10%新奇空气的再循环方式；发酵室：四周墙壁和顶棚采纳较好的绝热材料,地面有肯定的坡度,顶棚应建成倾斜或光滑弧面,空间不应太高；（三）后发酵设备贮酒罐主要完成嫩啤酒的连续发酵,并饱和二氧化碳, 促进啤酒稳固、 澄清和成熟；后发酵温顺,产生热量少,无须装冷却装置,热量借室内低温带走；金属的圆筒形密闭容器,有卧式和立式两种；由于罐内需饱和二氧化碳,故应制成耐压容器
15、；新型啤酒发酵设备（一）圆筒体锥底发酵罐用于上面及下面啤酒发酵,前后酵可合并在该罐内进行；室外放置,节约投资；优点：能缩短发酵时间,生产敏捷；长圆筒形, H/D=4 ,上部是碟形封头,下部是锥形底；封头上有：压力安全阀、真空安全阀、二氧化碳回收,排气、CIP共用一个进口,由一根管道通到操作间再分支；锥底有：取样管、啤酒出口、二氧化碳通气管；筒体上有冷却带、温度探头,外包保温层；冷媒采纳乙二醇、酒精溶液或液氨；罐的容量与糖化才能相匹配,以12-15 小时内满罐为宜；由于后酵要进行二氧化碳饱和,因此应做成耐压罐,利用压力及真空安全阀来保证安全受压；压力过大是由于麦汁进罐时未将排气口打开,导致罐内气
16、体排不出去； 发酵过程中产生大量的二氧化碳也排不出去；真空产生的缘由：放罐时未开排气阀；CIP 清洗时,罐内二氧化碳与清洗剂NaOH反应,造成罐内真空；清洗后罐内温度太高,蒸汽较多,突然采纳冷水清洗,蒸汽冷凝,造成罐内真空；利用发酵过程中产生的二氧化碳以及不同高度上的温度差,可引起罐内液体的对流和热交换；锥形罐的冷却夹套分为2-4 段,当酵母沉降性能差时,锥底部分也应有冷却夹套 夹套有多种形式：扣槽钢、扣角钢、扣半管、蜂窝夹套、环行冷却带等；1、圆筒锥底发酵罐优点：缩短发酵时间；较大敏捷性；适合各种类型啤酒生产；冷却介质：乙二醇、酒精、液氨；使用夹套冷却,分为24 段； 2、联合罐一种具有较浅
17、锥底大直径发酵罐,H/D=1.1-1.3 ,罐内设置有机械搅拌, 并具有冷却装置；由薄层竖直圆筒体、拱形顶和有足够斜度以除去酵母的锥底组成；多数用不锈钢制作；特别的基础保证经受10 级地震；冷却带采纳一段位于罐中上部的双层冷却板,罐外用聚尼烷作保温层；3、朝日罐由不锈钢制作的斜底圆柱形发酵罐,H/D=1-2 ；外设冷却夹套包围罐身和罐底；内设带转轴的可移动排液管,可保证酒液中二氧化碳均一；特点：利用离心机回收酵母,利用薄板冷却器降温,利用循环泵将发酵液抽出再送回；这样可缩短发酵时间,解决酵母沉降慢的缺点,提高设备利用率,酒损可减小,但动力消耗大；CIP清洗系统原位清洗, 不分解生产设备, 又可
18、用简洁操作方法安全自动的清洗系统；不仅能清洗机器,而且仍能掌握微生物固定式 CIP系统由清水罐、酸罐、碱罐、废碱罐、泵、加热器组成；通过罐顶的 CIP喷头喷出高压水柱来对罐内进行清洗；有固定式和旋转式；主要步骤有： CO2 回收、水冲、通空气、接入CIP系统、水洗、废碱洗、碱洗、水洗、酸洗、水洗、杀菌水冲；酒精连续发酵1、九罐连续糖蜜发酵工艺：酒母和糖蜜同时加入第一个罐,并依次流入各罐,最终从第九 个罐流出； 在第一个罐中通入空气, 并维护第一罐中肯定的酵母数；二氧化碳气体由各罐顶部进总聚集管,到综合利用车间；连续发酵周期可达20 天, 发酵只需 32 小时, 酒精浓度达9-10%；2、印度
19、Biostil 连续发酵工艺：用一个发酵罐,六台酵母离心机,酵母回流发酵罐,但从粗馏塔出来的醪液没有回流发酵罐,而是全部直接排放废液用来制沼气 3、真空连续多级发酵：在多级发酵流程中,设置了多个发酵罐及发酵蒸发器,并公用表面浓缩器、酒精捕集器、真空泵,形成了酒精的多级真空提取；多级真空发酵设备配置能够提高发酵液的起始浓度达65 73干物,并得到设计浓度的酒精和成熟的发酵液；因此, 这种发酵生产才能与浓度为3640一级真空发酵相比增加了30,同时,酿造用水和能耗都有所降低；啤酒连续发酵1、塔式连续发酵：启动时,加入无菌麦汁及酵母,麦汁在塔内一边上升,一边发酵,直至满塔；经培育达到要求的酵母浓度梯
20、度后, 以低速泵入麦汁,一周后全速操作, 并常常通入二氧化碳来疏松酵母柱； 流出的嫩啤酒经酵母分别器和薄板换热器后送入贮酒罐, 充入二氧化碳,贮存 4 天即可包装；定期排除部分老酵母,削减酵母自溶；塔体采纳三段夹套或盘管冷却,塔顶的圆柱体膨大部分是沉降酵母的离析器装置,削减酵母流失,保持塔内酵母浓度梯度；2、多罐式连续发酵三罐式连续发酵流程： 麦汁通过柱式供氧器, 流向两个带有搅拌器发酵罐的第一个,掌握三分之二的糖在第一个罐中发酵,温度21,再借位差溢流入其次罐；其次个罐中发酵温度24；再流入第三个酵母分别罐,罐内被冷却到 5,也可用酵母离心机代替酵母分别罐,成熟啤酒溢流到贮酒罐；四罐式连续发
21、酵流程：在三罐式的基础上最前面增加一个酵母繁衍罐,即为四罐式；多罐式连续发酵的特点：带有搅拌装置,能耗大,同时酵母易被带走,无法保持发酵罐内的酵母浓度；植物细胞（组织）和动物细胞培育反应器植物细胞（组织）培育反应器1、植物细胞培育液的性质：植物细胞比微生物细胞要大许多；细胞培育时,细胞外形将发生明显变化；培育液黏度随细胞浓度增加而显著上升2、植物细胞培育采纳：悬浮培育机械搅拌反应器、非机械搅拌反应器固定化细胞培育系填充床反应器、流化床反应器、膜反应器（1） 机械搅拌式反应器：混合性能好、传氧效率高、操作弹性大、可用于细胞高密度培育、但剪切力大（2） 非机械搅拌反应器：产生的剪切力较小,结构简洁
22、；其主要类型有鼓泡式反应器、气升式反应器等气体搅拌式反应器固定化植物细胞培育的优点：1） 可克服植物细胞培育中细胞遗传和生理的高度不稳固性2） 防止由于细胞间的不一样性,而造成的在培育过程中的高产细胞系显现的低产率和产生其他代谢产物的情形3） 有利于排除和减弱流质流淌所引起的切变力4） 细胞在一个限定的范畴内生长可导致肯定程度的分化发育,促进次级代谢产物的产生（1） 填充床反应器细胞固定于支持物表面和内部,支持物颗粒堆叠成床,培育基在床层中流淌；床中单位体积细胞较多,混合成效不好；床内氧的传递,气体排出,温度和PH 掌握较为困难；支持物颗粒破裂仍易使填充床堵塞（2） 流化床反应器利用流体（液体
23、或气体）的能量使支持物颗粒处于悬浮状态混合成效好但流体的切变力和固定化颗粒的碰撞常使支持物颗粒破裂,流体动力学的复杂使其放大困难（3） 膜反应器采纳肯定孔径和挑选透性的膜固定植物细胞动物细胞（组织）培育反应器一、非贴壁依靠性细胞：来源于血液；淋巴组织的细胞,肿瘤细胞和某些转化细胞二、贴壁依靠型细胞：大多数动物细胞,非淋巴组织的细胞,异倍体的细胞贴壁依靠性细胞：需要附着于带适量正电荷的固体或半固体表面上才能正常生长1、贴壁培育：成纤维细胞和上皮细胞培育方式：滚瓶系统,微载体系统2、悬浮培育：非贴壁依靠性细胞：杂交瘤细胞等细胞在培育器中自由悬浮生长培育方式：转瓶或滚瓶培育,发酵罐3；固定化培育：适
24、合于两种细胞,非贴壁依靠性细胞用海藻酸钙包埋；贴壁依靠性细胞用胶原包埋优点：细胞生长密度大、抗剪切力、抗污染才能强深层培育： 分批式,流加式,半连续式,灌注式1、分批式操作： 将细胞和培育液一次装入反应器内培育,细胞不断生长,产物不断形成, 经过一段时间反应后,将整个系统取出；A、在分批式发酵过程中细胞生长的环境在不断变化；B、细胞所处环境并非最优2、流加式培育： 将肯定量的培育液装入反应器,在相宜条件下接种细胞,进行培育,细胞不断生长, 产物也不断形成, 随着细胞对养分物质的不断消耗, 新的养分成分不断补充至反应器内,使细胞进一步代谢；到反应终止时取出整个反应系； 无反馈掌握流加、有反馈掌握
25、流加能够调剂环境中养分物质的浓度：1）防止某种养分成分初始浓度过高而显现的底物抑制现象； 2）能防止限制性养分成分被消耗而影响细胞的生长和产物的形成由于新奇培育液的加入,整个过程中反应体积是变化的；3、半连续式流加： 反复分批式培育或换液培育,在分批培育的基础上, 不全部取出反应系, 剩余部分重新补充新的养分成分,再按分批式操作的方式进行培育特点：反应器内培育液的总体积保持不变适用于基因工程动物细胞分泌有用产物和病毒培育4、灌注培育 ：细胞接种后, 一方面新奇培育液不断加入反应器,另一方面反应液连续不断的取出,但细胞留在反应器内,使细胞处于一种不断的养分状态大大提高细胞密度,有助于产物的表达和
26、纯化；连续操作： 适用于培育非贴壁依靠性细胞将细胞种子和培育液一起加入反应器中进行培育；一方面新奇培育液不断加入反应器中；另一方面将反应液连续不断的取出,使反应条件处于一种恒定状态优点：细胞所处环境状态可长期保持稳固、可讨论细胞生理和代谢规律、能连续不断的收成产物、且提高细胞密度动物细胞培育反应器1、通气搅拌式细胞培育反应器一般常用笼式通气搅拌器特点：可防止向培育基中通气时气泡直接损耗细胞采纳微载体系统时,微载体不会被通气所产生的泡沫滞留在气液界面中2、 气升式动物细胞培育反应器：湍动温顺而匀称、剪切力小、反应器内无机械运动部位,细胞损耗率低、 直接喷射空气传氧,氧传递速率高、反应器内液体循环
27、量大,细胞和养分成分分布匀称在气升式反应器内,溶氧可通过自动调剂通入空气的速率来实现pH 可通过加入二氧化碳或氢氧化钠来掌握在气升式反应器内从底部中心内管通入的气体：1）一部分从顶部溢出2）一部分沿培育器内缘下降,到培育器底部和新吸入的气体混合再度上升3、中空纤维细胞培育反应器：可用于贴壁依靠和非依靠性细胞的培育特点： 1让每根纤维的管内成为内室,灌注无血清培育液2） 管与管之间的间隙为外室,细胞黏附在外室管壁上3） 细胞从内室获得养分物,并从外室获得血清4） 血清和胞外产物停留在外室5） 代谢废物为小分子量物质能渗入内室可从内室排出4、微囊培育系统：1）细胞密度大 2 ）产物单位体积浓度高3
28、）分别纯化操作经济简便4） 抗体活性,纯度好5、大载体系统：将海藻酸钠滴入钙溶液中形成优点： 操作掌握简洁, 可随机取样检测； 人工增加附着细胞密度高； 消耗用品价格低廉,产物收率高；6、微载体培育系统利用固体小颗粒为载体, 细胞在载体的表面附着, 通过连续搅拌悬浮于培育液中,并形成单层生长,繁衍微藻生物技术：特点： 富含蛋白质等养分物质和多种生理活性成分；具有抗肿瘤, 抗真菌,防止心血管等疾病三种藻类： 螺旋藻,小球藻,杜氏藻优点： 1 ）光能利用率高； 2是非微管植物,无复杂的生殖器官,生物量易收成加工利； 3）经诱导后能产生高浓度有商业化价值的化合物；4）无有性生殖,只有简洁的细胞分裂周
29、期,能在很短的时间内完成细胞循环微藻大规模培育的特点： 1）要有足够的光照； 2）培育过程中必需供应大量的二氧化碳, 并将氧气准时排出； 3培育基的混合要满意气液传递,液固传递,防止细胞沉降,且细胞在反应器的表面垂直方向上要能充分混合；4）培育机多用海水配置微藻培育反应器须满意的条件：1）足够光照 2）合适温度； 3）合适的无机碳源 （即其它无机养分物质） 4）合适的 pH5） 充分混合 6 ）防止污染） 7）氧的析出和供应类型： 放开式培育反应器、封闭式光培育反应器、管道式光培育反应器、浅层溢流光培育反应器生物反应器的放大过程比拟放大： 把小型设备中进行科学试验所获得的成果在大生产设备中予以
30、再现的手段,放大,而是以相像论的方法进行放大它不是等比例放大的方法： 体会放大法、因次分析法、时间常数法、数学模拟法因次分析放大： 放大过程中, 维护生物发酵系统参数构成的无因次数群（准数） 恒定不变的放大方法；生物质原料处理设备1、生物质原料挑选与分级设备1.1 磁力除铁器1.2 精选机精选目的： 除杂粒, 除去伤残粒,由于大麦发芽时伤粒易生霉；精选机适用于颗粒状物料,按颗粒长度分级；精选机理： 利用带有袋孔（窝眼）的工作面来分别杂粒物料,袋孔中嵌入长度不同的颗粒,带上升度不同而分别；类型：碟片精选机（一组同轴安装的圆环形铸铁碟片）、滚筒式精选机（表面开有袋孔的旋转圆筒）1.3 挑选分级设备
31、：振动筛和转筒筛2、生物质原料的粉碎粉碎：大块固体物料破裂成小块物料,或小块物料进一步破裂成粉末状物料；粉碎的必要性：溶解、混合和反应机械粉碎的 5 种形式（ 5 种粉碎力）：挤压、冲击、研磨、劈力和剪切；粉碎设备：锤式粉碎机、盘磨机、球磨机、超微粉碎机械（超微粉碎振动磨、胶体磨、冲击式超微粉碎机）3.生物质原料固体间的混合固体混合依靠机械作用,粒状成分在混合的同时,由于性质差别,同时伴以分别过程, 所以,这种混合只能达到总体的匀称而不能达到局部的匀称性；（1） 固体混合的机理对流混合：固体粒子的循环流；剪切混合：粒子间相互滑动和撞击产生；扩散混合：存在状态不同而产生的局部混合作用；（2） 混
32、合设备：回转型混合机（V 型混合机）、固定型混合机（搅拌槽式混合机、回转圆盘型混合机、锥形混合机、）物料输送设备分类1. 原材料状态：固体、气体和液体输送2. 输送方式：气力和机械输送一、 液体输送机械为了将液体从一处送到另一处,不论是提高其位置高度或增加其压强,仍是克服管路的沿程阻力, 都需要向液体施加外部机械能；液体体输送机械就是向流体作功以提高其机械能 的装置；为液体供应能量的输送机械称为泵,如离心泵、往复泵、旋涡泵等；其工作原理,泵分为：(1) 动力式：利用高速旋转的叶轮使流体的机械能增加,典型的是离心式、轴流式输送机械：离心泵(2) 容积式：利用活塞或转子运动转变工作室容积而对流体作
33、功；典型的是往复式、旋转式输送机械：往复泵、旋转泵(3) 其它类型：如利用另外一种流体作用的喷射式等；离心泵由于其适用范畴广、操作便利, 便于实现自动调剂和掌握而在化工生产中应用最为普遍；离心泵1 离心泵装置及其结构离心泵主要泵、吸入系统和派出系统组成；泵由叶轮、泵壳等组成, 由如干弯曲叶片组成的叶轮紧固在泵轴上安装在蜗壳形的泵内；泵壳中心的吸入口与吸入管路相连,侧旁的排出口与排出管路连接；2 离心泵工作原理：离心泵启动前应在泵壳内灌满所输送的液体,当电机带动泵轴旋转时, 叶轮亦随之高速旋转；叶轮的旋转迫使叶片间的液体在随叶轮作等角速旋转的同时,使受离心力的作用的液 体向叶轮外缘作径向运动；在
34、被甩出的过程中,流体通过叶轮获得了能量,并以15 25m/s 的速度进入泵壳； 在蜗壳中由于流道的逐步扩大,又将大部分动能转变为静压强,使压强进一步提高,最终以较高的压强沿切向进入排出管道,实现输送的目的；当液体由叶轮中心流向外缘时, 在叶轮中心处形成真空； 在液面压强与泵内压强差的作用下,液体经吸入管路进入泵的叶轮内, 以填补被排除液体的位置；只要叶轮旋转不停,液体就被源源不断地吸入 和排出；3 离心泵的主要性能参数：转速、流量、压头、轴功率和效率4. 离心泵特性曲线离心泵的主要性能参数压头H,轴功率 N 和效率与流量 Q 之间是有肯定联系并有内部规律的； 通常把表示泵的主要性能参数间的内部
35、规律的曲线称为离心泵的特点曲线,由泵的生产部门提出,以便于设计、使用部门挑选和操作时参考；在肯定转速下, 离心泵的压头、 功率、效率随流量的变化关系称为特性曲线；它反映泵的基本性能的变化规律,可做为选泵和用泵的依据；5. 气蚀： 工作时在叶轮入口处形成低压,当该处压强小于或等于输送温度下液体的饱和蒸汽 压时, 液体将部分汽化, 形成大量的蒸汽泡；这些气泡随液体进入叶轮后,由于压强的上升将受压破裂而急剧凝聚, 气泡消逝产生的局部真空,使四周的液体以极高的速度涌向原气泡 处,产生相当大的冲击力,致使金属表面腐蚀疲惫而受到破坏；由于气泡产生、凝聚而使泵体、叶轮腐蚀损坏加快的现象,称为气蚀；气蚀会对泵
36、造成严峻损害；为了防止气蚀现象,就要求泵的安装高度不超过某肯定值,使泵入口处e 的压力 Pe 应高于液体的饱和蒸汽压Pv ；即气蚀余量 h 大于泵刚好发愤怒蚀时的最小气蚀余量hmin往复泵容积式输送机械；主要部件：泵缸、活塞、活塞杆、吸入阀和排出阀均为单向阀 ；活塞杆与传动机械相连,带动活塞在泵缸内作往复运动；活塞与阀门间的空间称为工作室；分为单动泵和双动泵；隔膜泵结构特点是借弹性薄膜将被输送液体与活柱隔开,从而使得活柱和泵缸得以爱护；隔膜左侧与液体接触的部分均由耐腐蚀材料制造或涂一层耐腐蚀物质；隔膜右侧布满水或油； 当柱塞作往复运动时,迫使隔膜交替地向两侧弯曲,将被输送液体吸入或排出；弹性薄
37、膜采纳耐腐蚀橡胶或金属薄片制成；适于：定量输送剧毒、易燃、易爆、腐蚀性液体和悬浮液；齿轮泵齿轮泵也是正位移泵； 泵壳内的两个齿相互啮合；在泵的吸入口, 两个齿轮的齿向两侧拨开,形成低压将液体吸入；齿轮旋转时, 液体封闭于齿穴和泵壳体之间,被强行压至排出端；在排出端两齿轮的齿相互合拢,形成高压将液体排出；齿轮泵产生较高的压头但流量小,用于输送粘稠液体及膏状物,但不能输送含固体颗粒的悬浮液；螺杆泵由泵壳和一根或几根螺杆构成；一根螺杆：螺杆和泵壳形成的间隙排送液体；两根螺杆：与齿轮泵类似,利用相互啮合的螺杆排送液体；特点：压头高,效率效率高,噪音小；适于在高压下输送粘稠性液体；流量调剂时用旁路回流装
38、置 调剂；旋涡泵主要由叶轮和泵体组成；叶轮是一个圆盘,四周由凹槽构成的叶片呈辐射状排列图 b；叶轮旋转过程中泵内液体随之旋转,且在径向环隙的作用下多次进入叶片并获得能量；因而液体在旋涡泵内流淌与在多级离心泵中流淌相类似；泵的吸入口和排出口由与叶轮间隙微小的间壁分开；二、气体输送机械常用的气体输送设备：低压空气压缩机、通风机和鼓风机等结构与工作原理分：离心式、往复式、挑选式、流体力学作用式按 p2 和 x 分：通风机、鼓风机、压缩机、真空泵三、固体输送设备1、斗式提升机（斗式运输机）：用胶带或链条做牵引件,将料斗用螺钉固定在牵引件上, 牵引件再由鼓轮张紧并带动运行；垂直提升物料；适用物料：松散型
39、、小颗粒物料；装料方式有喂入式和掏取式两种；卸料方式主要为重力卸料和离心力卸料两种2、带式输送机（皮带运输机）：由绕在两个鼓轮（主动轮和从动轮）上的封闭环形组成的运输系统, 主动轮靠摩擦力带动环形带运转,环形带再靠摩擦力带动上面的物料,达到运输的目的；水平或斜向上提升物料；适用物料：松散状干湿物料及成件制品；3、螺旋输送机（螺旋运输机）：主要由外壳和一个旋转的螺旋料槽和传动装置构成；当轴旋转时, 螺旋把物料沿料槽推动, 在运动中物料以滑动形式依靠摩擦力沿着槽移动；可输送物料,又起到混合物料和加料的作用；适用于松散的粉状或小颗粒物料,也可输送粘稠物料；供水与制冷系统设备一、水的过滤表面过滤：水中
40、粒子大于过滤层孔径时,粒子被阻挡在过滤层的表面的过滤；深层过滤： 水中粒子小于过滤层孔径时,粒子进入滤层深处,由于滤层弯曲且外形变化使小粒子被截留的过滤；水过滤过程：过滤与冲洗对过滤介质的要求：化学性能稳固,无害无毒；有足够的强度；含污才能大,产水才能高；有相宜的粒度分布和孔隙率；砂滤棒过滤器1、结构砂滤棒： 由硅藻土在高温下熔制而成或由硬质玻璃烧结而成；过滤器外壳： 铝合金铸成消毒锅形的密闭容器2、操作过程操作时, 水由泵打入容器内, 在外力的作用下, 水通过砂滤棒的微小孔隙进入棒筒体内, 水中粒子就被截留在砂滤棒的表面；3、滤出水质量：基本无菌；活性炭过滤器1、结构主体为一密闭圆柱体,过滤
41、器底部装填0.2-0.3m 厚石英砂层作为支撑层,石英砂上面装 1-2m 厚的活性炭层筒体上有进出水管接口；2、操作过滤：水由顶部导入,顺流自然下降过滤,由底部排出；反洗： 1）水洗, 2）吹洗, 3）淋洗（用 NaOH 溶液） 4）正洗二、水的软化及脱盐软化：除去水中钙镁离子的过程；脱盐：除去水中全部阴、阳杂质离子的过程；软化及脱盐方法：离子交换法、电渗析法、反渗透法三、水的杀菌常用的方法：氯杀菌、臭氧杀菌及紫外线杀菌常用的氯杀菌试剂：活性二氧化氯、漂白粉、次氯酸钠供水方式1、直流供水：生产与非生产用水直接由水源得到2、循环用水：用过的水经处理后再循环使用3、连续供水：污染不严峻时,不经处理
42、直接供应其他车间再次使用制冷系统设备多采纳压缩式单级制冷系统；1制冷过程压缩式制冷四个过程：压缩、冷凝、膨胀、蒸发过程：系统中的制冷剂饱和蒸汽被压缩机吸入压缩,在冷凝器内被冷凝为液体而放出热 量；液体制冷剂经过膨胀阀后,压力降低,低压液体吸取四周介质的热量而汽化为气体,气体又被压缩,压力上升,气体的热量传递给冷却水而冷凝为液体,形成一个反复循环过程, 使四周介质的温度降低；制冷机工作原理：被冷却的物质为供热体,温度为T0,较四周介质的温度T 低,制冷机从被冷却的物体中取出的热量为Q0,完成循环所消耗的功为L,传递给四周介质的热量为 Q2、提高效率的方法降低冷凝温度 T,用较低温度的水；把冷凝后的制冷剂进行再冷却：气体冷凝 高温液体冷却 低温液体维护干冲程,即气体状态入压缩机,增加气液分别器系统要排油,增加排油装置系统要排不凝性气体,增加空气分别器设保温层,削减冷量缺失；3、一般制冷方法：空气压缩制冷、蒸汽压缩式制冷、吸取式制冷、蒸汽喷射式制冷载冷剂 （冷媒） ：在间接蒸发式制冷系统中传递冷效应的介质；载冷剂在蒸发器中被制冷剂冷却然后再去冷却物料