发酵设备习题

第2章 发酵设备练习

一、单项选择题

1、好气性发酵工厂，在无菌空气进入发酵罐之前 2 ，以确保安全。

A.应该安装截止阀 B. 应该安装止回阀 C. 应该安装安全阀 D.不应该安任何阀门 2、机械搅拌发酵罐中最下面一档搅拌器离罐底距离一般___1____搅拌器直径的高度，最上面一个搅拌器要在液层以下0.5米(大罐)。

A.小于或等于一个 B.大于一个小于两个 C.等于两个 D以上答案都不对

3、塔式啤酒发酵罐换热的蛇管在发酵罐外，蛇管内用 2 与罐内的啤酒发酵醪进行热交换。

A. 蒸气 B. 酒精 C. 冷凝水 D. 热水 4、目前啤酒厂的圆筒锥底发酵罐内采用______3_____。

A.圆盘平直叶涡轮搅拌器 B.螺旋浆式搅拌器 C.无搅拌器 D.锚式搅拌器 5、气升式发酵罐的优点是无需 2 。

A. 空气过滤系统 B. 搅拌器 C. 空气喷嘴 D. 罐外上升管 6、 自吸式发酵罐的搅拌轴是从罐下方进罐的,因此 3 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 7．机械搅拌通风发酵罐在装液灭菌冷却后，搅拌器的输出功率应是：( 1 ) A．通入无菌空气后比通入无菌空气前有所下降 B．通入无菌空气后比通入无菌空气前有所上升 C．与有无空气无关，输出功率在通风前后保持不变

D．通入无菌空气后与通入无菌空气前相比，有时上升，有时下降 8．对于大通风比发酵过程来说，发酵罐内发酵液中的空气气泡直径：( 3 ) A．与通风量有关，与空气喷嘴直径有关 B．与通风量无关，与空气喷嘴直径有关 C．与通风量有关，与空气喷嘴直径无关 D．与通风量无关，与空气喷嘴直径无关

9. 外循环空气带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

10. 在搅拌器功率消耗一定的情况下，搅拌器直径增加，有利于

A 动压头增加 B 发酵液相与相之间的混合 C 溶氧传质系数增加 D 传热 11. 在搅拌器功率消耗一定的情况下，搅拌器转速增加，有利于 A 培养基与细胞的混合 B 传热 C 提高溶氧传质系数 D 提高翻动量

二、多项选择题

1、由于大生产中所使用的好气性发酵罐是受压容器，因此封头一般选用_______封头。

A.锥形 B.椭圆 C.蝶形 D.球形

2、通用式机械搅拌发酵罐中挡板的作用是_________。

A.提高醪液湍流程度，有利于传质 B.增加发酵罐罐壁的机械强度

C.改变液流方向，由径向流改变为轴向流 D.防止醪液在罐内旋转而产生旋涡，提高罐的利用率

3、气升式发酵罐的特点有

A. 高径比(H/D)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. 溶氧速率较高 4、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。

A. 乙二醇 B. 乙醇 C. 液氨 D. 冷凝水

5、生产中使用的酒精发酵罐是受压容器，因此上下封头一般选用__ __封头。

A. 锥形 B. 球形 C. 蝶形 D. 平板 6. 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

三、填空题

1 、目前，常用的通风发酵设备有 、 、 、和 等，其中应用最多的是 。

2 、通风发酵罐的消泡装置有 、离心式消泡器、 、 和 等。

3 、通风发酵罐的主要结构有 、 、 和 等。

4 、 嫌气发酵设备包括 和 等，锥形酒精发酵罐的全体积公式为 。

5、 通用式发酵罐是典型机械搅拌通风发酵罐，其罐的传热装置有 、 和 等几种。

6．体外培养的动物细胞有两种类型,一种是 ，来源于血液、淋巴组织的细胞，许多肿瘤细胞（包括杂交瘤细胞）和某些转化细胞属于这一类型，可采用类似微生物培养的方法进行悬浮培养。另一种是 ，大多数动物细胞，包括非淋巴组织的细胞和许多异倍体细胞属于这一类型，它们需要附着于带适量正电荷的固体或半固体表面上生长。

7. 植物细胞悬浮培养所用生物反应器主要有 和 式。 8、植物细胞培养反应器的固定化细胞培养反应器有 、 和 等类型。 四、判断题

（ ）1、100 m3 通用式机械搅拌发酵罐一般搅拌转速在140-160 rpm 之间，所用变速装置为无极变

速器，以调整搅拌转速。

（ ）2、通用式机械搅拌发酵罐的高径比一般为1.7-2.5

（ ）3、一个 10 吨左右的通用式机械搅拌发酵罐往往采用夹套作为传热装置。 （ ）4、在发酵罐排气系统中安装的碟式消泡器的工作原理与离心分离机基本相同。

（ ）5、用通用式机械搅拌发酵罐进行糖化酶（黑曲霉）发酵时，在维持搅拌功率不变的前提下，

减少搅拌器直径Ｄ，增加其转速ｎ，有利于提高溶氧系数，因此在糖化酶（黑曲霉）发酵罐设计时，

采用小Ｄ高ｎ，对发酵有利。

（ ）6、通用式机械搅拌发酵罐中搅拌器的作用是打碎泡沫,促使二氧化碳从醪液中排出。 （ ）7、100 m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。

3

（ ）8、空气进罐的最后一个阀门往往采用安全阀，这是防止由于操作失误造成的发酵液倒流入空

气过滤系统。

（ ）9、比较涡轮式搅拌器的三种形式，以平叶式所消耗功率最小。 （ ）10自吸式发酵罐的转子的作用之一是吸入连续灭菌后的培养基。 （ ）9、比较涡轮式搅拌器的三种形式，以平叶式所消耗功率最小。

（ ）10、通风生物反应器搅拌器功率消耗与密度有关，与粘度无关。 （ ）11、多罐式连续啤酒发酵设备需要搅拌装置

（ ）12、酒精发酵罐与机械通风发酵罐的主要结构差异在于是否具有搅拌器。

五、概念

1. 搅拌器的轴功率 2. 全挡板条件 3、 搅拌雷诺准数ReM 4. 气体截留率

5. CIP 六、问答题

1. 以外循环为例来说明空气带升式(气升式)发酵罐的工作原理。 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? 3．叙述机械搅拌自吸式发酵罐的工作原理。

4．啤酒发酵罐由于操作失误就可能造成罐内真空甚至被吸瘪，叙述造成上述事故的原因,以及预防和修复(被吸瘪)的方法。

5.什么是轴封？机械轴封与填料函轴封相比有什么优缺点？

七、画图题

1. 画出通用式机械搅拌发酵罐(20 M 以上)的示意图，并至少注明十个部件的名称。 2. 画出柠檬酸厂 4 M通用式机械搅拌种子发酵罐的示意图，并至少注明十个部件的名称。 3． 画出多罐式啤酒连续发酵的流程图，并注明各个设备的名称。

33八、计算题

1．某味精厂需新建50M3种子罐,装料系数为60%,已计算出主发酵期生物合成热Q1=7.0×105kj/h，搅拌热Q2=8.5×104kj/h,查有关资料可知汽化热Q3=1×104kj/h，醪液的比重为ρ=1.04×103kg/M3，发酵温度为32℃，冷却水进口温度为15℃，出水温度为26℃，冷却水的平均比热Cp=4.186kj/(kg.℃)，罐内采用不锈钢盘管冷却，其规格为 53/60 (mm),壁厚3.5mm，其导热系数λ=188 kj/(M?h?℃)，根据生产经验数据可取传热系数α1和α2分别为2700 kj/(M?h?℃)和 1.45×10kj/(M?h?℃)，另外管壁水垢层的热阻取 1/16750 M?h?℃/kj，试求发酵罐冷却面积、盘管总长度和冷却水耗量。 参考公式： Q ；?tm?W?Cp(t2?t1)4222(tF?t1)?(tF?t2)2.303lgtF?t1tF?t2； 1 ； Q K?A?11S1K??tm????1?2??2某抗菌素厂需新建30M3种子罐，装料系数为60%，已计算出主发酵期生物合成热Q1=4.4×105kj/h，搅拌热Q2=7.2×104 kj/h，查有关资料可知汽化热Q3 =1×104 kj/h，醪液的比重为ρ=1.04×103 kg/M3，发酵温度为32℃，冷却水进口温度为16℃，出水温度为25℃，冷却水的平均比热Cp=4.186 kj/ (kg · ℃)， 罐内采用竖式蛇管冷却，蛇管为水煤管，其规格为 53/60 (mm)，壁厚3mm，其导热系数λ=188 kj/ (M · h · ℃)，根据生产经验数据可取传热系数α1和α

2

分别为2.7×103 kj/(M2 · h · ℃)和 1.45×103kj/(M2 · h · ℃)，另外管壁水垢层的热阻取 1/16750 M2 · h · ℃/kj，试求发酵罐冷却面积、竖式蛇管总长度和冷却水耗量。

Q?t?参考公式： W ? ；mCp(t2?t1)(tF?t1)?(tF?t2)2.303lgtF?t1tF?t2； 1 ； Q

K?A?11S1K??tm????1?2??

3．有一50m3的发酵罐，装料系数为0.7,罐的直径为3m,采用三层六弯叶涡轮搅拌器进行搅拌,搅拌桨直径为1m,搅拌器转速为130转/分,罐内装有4块档板,通气量为25m3/min,罐压为0.05Mpa(表压),培养温度为28℃,发酵液的粘度为1.96×10Pa·s,密度为1050kg/m,封头直边高度为0.04m,封头凸出高度为(1/4)D 求:液柱高度HL及H/D?

不通气时的搅拌功率为多少? 通气时搅拌功率为多少?

4．某厂在100升发酵罐中进行发酵实验，然后放大至30m3发酵罐。醪液粘度2.25×10-3N·S/m3 ，醪液密度1010kg/m3 。试验罐的参数为：罐径T＝375mm，搅拌器直径D＝125mm，涡轮式搅拌器转速350r/min，试按P0/V相等准则进行放大，计算放大搅拌器的直径和转速。 其中：

3-3

3

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