高一生物教案： 绪论 收集有关生物工程产业发展的信息

绪论收集有关生物工程产业发展的信息

教材分析

“绪论”是高中生物选修课的开篇，是全书的统领和概括，同时阐述了学习高中生物选修课的重要意义。好的开始是成功的一半。因此，指导学生学好“绪论”可以说是既关键又重要，切不可掉以轻心。

“绪论”课的知识特点是从生物科学飞速发展的成果、趋势以及人类所面临的问题和挑战入手，点明学习生物科学的重要意义，然后从生物科学与人体健康、生物科学与农业、生物科学与生物工程产业、生物科学与资源利用和环境保护等四个方面，分别结合生物科学发展的最新成就与社会热点问题进行高度概括的论述和介绍。“绪论”的结尾对21世纪的建设者们提出了号召和要求，与开始形成呼应，使“绪论”课从知识体系上更加完整。

“绪论”课的结构特点是以专题的形式进行阐述。每个专题都体现了从人类生活、生产实际出发，理论结合实际的特点。一方面以期引起学生的兴趣和关注；另一方面体现摆出问题、突出重点的作用，使学生的学习兴趣和热情从“绪论”开始就被激发和调动起来，并且将这一指导思想进一步体现和落实在学习的主体——学生的学习活动上，为学生提出一个研究性的课题——“收集有关生物工程产业发展的信息”。通过该研究性课题的实施和落实，使学生在完成该课题的过程中进一步体会生物科学与现代人类的生活、生产、生存及发展的密切关系，进一步激发学生学好生物选修课的积极性和主动性。

教学目标

1．知识方面

（1）使学生了解生物科学技术已取得的成就、发展的趋势和它在人类生存和发展中具有的重要意义；

（2）使学生明确学习高中生物选修课的意义。

2．态度观念方面

（1）进一步引导学生用发展的观点、创新的观点认识世界；

（2）进一步引导学生树立研究的风气、联系实际的观念、探索的精神。

3．能力方面

（1）进一步培养学生的协作精神和团队意识；

（2）进一步培养学生关心社会热点问题、关心科学技术发展动向和趋势的观念及敏感性；

（3）进一步培养学生全面收集信息、科学分析信息、合理利用信息的能力。

难点难点分析

一、重点

1.生物科学发展的新成就、新趋势、新特点是重点之一。

2.生物科学与人类的生活、生产、生存和发展的结合点及其关系是重点之一。

3.通过对结论的学习，使学生认识到学习高中生物选修课的重要意义。

二、难点

1.生物科学发展新成就的具体材料和具体信息的收集和整理及科学合理地利用。

2．使每个同学都积极参与研究性学习的课题研究以及研究性学习课题的组织、落实与实施和完成。

教学模式

师生研讨与学生研究相结合，引导与学生交流相结合。

教学手段

师生讨论与电教手段相结合。

课时安排

二课时。

设计思路

提出问题——人类生活、生产、生存和发展的热点问题

↓

展示成果——展示生物科学的最新成果

↓

引发联想——引导学生产生联想

↓

布置课题——布置生物研究性课题

↓

组织实施——组织学生进行研究性课题的实践探索

↓

师生交流——师生交流研究性课题实施的情况和体会

一、展示激趣

（一）利用大屏幕或其他电教手段展示以下有关内容：

1．地球沙漠化的画面；

2．地球各地各类环境污染的画面（水污染、大气污染、城市垃圾污染、白色塑料污染等）；

3．森林被大量砍伐的画面；

4．野生动物被大量捕杀的画面；

5．沙尘暴侵袭人类居住的大城市的画面；

6．非洲饥饿人群的画面；

7．艾滋病患者的画面；

（二）利用大屏幕或其他电教手段展示以下有关内容和数字：

1．地球只剩下两条健康的大河？！南美洲的亚马孙河和非洲的刚果河

2

3．草原严重退化：

4．从新疆到黑龙江八大沙漠、四大沙地绵延成片，形成了一条万里风沙线，沙漠、戈壁滩、沙漠化土地总面积达149万 km2。

5．养殖业已逐渐成为我国新的污染大户。

我国禽、畜养殖业所排废水的COD（化学需氧量）已接近工业废水的COD排放总量。

1995年我国养殖业全年粪便排放总量超过17亿t，是同期工业固体废弃物的近3倍。

6．2000年我国二氧化硫、烟尘、工业粉尘排放量分别为1 995万 t、1165 万 t、 1 092万 t，其中二氧化硫排放量居世界第一位，大气污染首当其冲地成为中国环境第一大问题。

7.在过去的100年里，全球平均气温升高了7℃，科学家预计在未来的50年里，气温可能还会升高2～5℃，这个变化相当于过去近18万年地球温度变化速度。全球变暖导致恶性自然灾害频繁发生，仅在1990～1999年10年的时间里全世界就有400万人死于各种自然灾害。在过去的50年里，全世界共发生255起严重的自然灾害，其中仅洪水和风暴就造成了大约140

万人死亡。

8．据联合国艾滋病联合规划署2001年6月5日公布的统计数字，目前全世界艾滋病病毒感染者人数已高达3 610万，比十年前联合国有关专家预期的数字高出50％，20年来全球共有5 800万人受到艾滋病病毒的感染，2 200人死于艾滋病。在历年死亡者中，有430万是15岁以下的儿童，由于艾滋病夺去父母的生命，全球有1 320万儿童成为孤儿。

9．据新华社北京2002年3月4日专电，国家环保总局有关负责人说，生态环境形势严峻。其主要表现和数据如下表：

另外，森林人为破坏现象严重，水生态系统大量失衡，农村环境问题日益突出，生物多样性锐减，海洋生态环境破坏也很严重。总之，生态环境保护工作压力很大。

二、提问引思

同学们，看到刚才展示的画面和一些相关材料及数字后，大家有何感想？是惊叹，是怀疑，是感慨，还是惋惜？我相信，大家的心灵都会受到触动！但是，我认为仅有触动和波动是不够的，针对以上事实我提出以下几个问题，请大家深思：

1．我们对自己生活的环境，人类的共同家园——地球的现状到底了解多少？

2．面对目前人类生活、生产、生存和发展所面临的种种问题，应该引起我们哪些方面的反思？

3．人类作为地球的主宰，对自己的生活、生产活动，对自己的行为的科学性、正确性到底有多大的把握？

4．使用悲观的眼光来看待我们的地球，还是在认真反思的基础上，充满信心地运用我们的智慧，发挥科学的力量去保护我们人类共同的家园——地球、建设我们共同美好的未来？

（给学生一些时间思考后，组织学生自由发言、讨论、交流）

三、引入归纳

同学们想得很深，想的也很好，我们应该以乐观的态度，充满信心地去面对现实和各种困难，应该相信人类自身的智慧，相信科学的力量。只要我们用科学的态度和求实的精神去努力探索，

没有什么问题不能解决，没有什么困难不能克服！事实上人类楔而不舍地探索前进的脚步j直没有停止过，请大家看以下信息：（大屏幕展示）

1．我国建立的绿色长城——三北防护林的相关资料。经过23年的建设，三北防护林工程共完成造林面积2 203.72万ha，约相当于全世界人工林面积的七分之一。其中人工造林1 538．6万h，飞播造林88．17万h，封山育林576．95万ha。这项工程规模之大、建设时间之长、成效之显著，超过了美国罗斯福工程。前苏联斯大林改造大自然计划和北非五国的绿色坝工程，成为名副其实的世界生态工程之最。

2．跃上生命科学之巅——声为人类科学史上的一大突破，人类基因组“工作草图”于2000年6月26日向全世界公布，2001年的2月15日H，人类完成全部基因测序工作，并在英国出版的《自然》杂志上向全世界公布。人类基因组有31.647亿个碱基对组成，共有3万至3．5万个基因，远远少于原先估计的10万个基因，其中与蛋白质合成有关的基因只占2％。在这一伟大的科学工程中，中国作为参与国中惟一一个发展中国家承担了1％的测序任务——人类3号染色体的测序工作，并提前高质量地完成了任务。

3．2001年11月25日美国马萨诸塞州伍斯特先进细胞公司宣布，该公司首次利用克隆技术培育出人类早期胚胎，以便利用人类干细胞治疗疾病。该成果将用于治疗帕金森氏病、糖尿病及老年痴呆症。

4．2002年1月2日英国PPL医疗公司宣布日前培育出了5只新型转基因克隆猪，它们体内的一个基因被”关闭”了，这是异种器官移植研究领域的又一重要进展。

5．2001年8月31日，我国西北农林科技大学著名胚胎工程专家窦忠英教授率领的科研攻关小组第六次从人类胚胎干细胞中分化诱导得到心脏跳动氧细胞团。这是我国科学家在国内取得的惟一由人类胚胎干细胞分化得到的心脏跳动氧细胞团，标志着我国在人类胚胎干细胞研究领域已脐身世界先进行列。

6．我国首例用皮肤细胞克隆出的小牛犊“康康”在山东省莱阳农学院动物胚胎工程中心实验场安全降生。这头牛是由一肉牛胎儿的上皮细胞克隆而来，肉牛胎儿的上皮细胞属于高度分化的体细胞。分化程度越高克隆难度越大，说明我国在克隆技术、细胞工程等方面已取得可喜的成绩。

仅从以上几个事例，就可以看出人类为了自身的生存和发展，在科学领域尤其是在生物科学领域，一直在不断地探索，不断地发现，不断地创新。为了帮助大家了解生物科学发展的现状和趋势，了解生物科学与人类生活、生产、生存和发展的关系，我们才一起学习这门新的课程

——高中《生物（选修课）》。

四、进行新课

1．高中《生物（选修课）》的主要内容。

高中《生物（选修课）》是在高生物必修课的基础上，抓住与人类生活、生存和发展紧密相关的热点问题进行专题式的介绍和研究。主要内容包括：

（1）学习高中《生物选修课》的现实和长远意义

（2）生物科学与人体健康、生物科学与农业、生物科学与生物工程产业生物科学与资源利用和环境保护之间的关系方面的知识内容。

①生物科学与人体健康的关系

②生物科学与农业的关系

③生物科学与生物工程产业

④生物科学与资源利用和环境保护

五、引申小结

仅从以上内容就可以看出，生物科学与人类的关系是不言而喻的，作为21世纪的主人和建设者，了解和掌握这些知识应该说是必要的、也是必需的，希望大家在这个问题上有所认识。我也相信，随着学习的逐步深入，大家的认识和体会会越来越深刻。为了帮助大家学好高中《生物（选修课）》，提出以下建议和要求：

1．做到几个结合：

高二生物必修课知识与高三生物选修课知识的有机结合；

生物学知识与社会热点问题的有机结合；

学习生物学知识与提高自己多方面能力的有机结合；

课上学习理论知识与课下社会实践的有机结合；

学知识做学问与重修身学做人的有机结合。

2．树立几种精神：

主动求知的精神，勤于思考的精神，刻苦探索的精神，敢于创新的精神，善于合作的团队精神。

3.培养几种能力：

运用科学的眼光观察世界的能力；

使用科学的方法分析。认识事物的能力；

采用多种方式，通过多种渠道获取信息的能力；

善用各种科学的规律分析事物，发现问题、研究归纳、得出正确结论的能力。

以上这些并非只是生物选修课一门课程提出的建议和要求，实际上是我们高中阶段所有课程共同的教育教学目标。在这里再次明确提出来的目的是提醒同学们，在学习高中《生物（选修课）》的过程中，要时常提醒自己在学习生物学知识的同时注意以上要求，实现以上要求。这就是我在这里重申和强调的目的和原因。

六、布置作业

1．完成书后作业。

2．预习研究性课题——《收集有关生物工程产业发展的信息》。

第二课时

一、引言

上节课通过学习“绪论”，同学们对高中生物选修课的主要内容、学习的意义和要求有了一定的了解，随着今后学习的逐步深入，相信同学们会有更新的、更深刻的认识。上节课留的作业中有一个是“研究性课题——收集有关生物工程产业发展的信息”，我相信每个同学都有所思考、有所准备，都有了自己的想法和思路。每个人的想法和思路都有自己的特点，下面利用一点时间请同学们发言，相互交流，谈谈自己准备如何完成这个研究性课题。大家都把自己的想法和思路谈出来，相互交流、相互启发、集思广益、取长补短，使每个人的想法更完善，同时也会碰撞出新的“火花”来，使大家的想法更加有新意、有创意。（组织同学发言，相互交流）

二、评析

听了同学们的发言，我觉得有以下几个特点：

1．同学们的态度都是认真的、积极的，都做了较充分的准备；

2．同学们的思路也是比较宽的，有些同学的想法很独特，看问题的视角很新颖；

3．同学们的想法和设计方案中有一个共同的不足，实施方案不够具体，对研究过程中的困难考虑不足。

4．同学们的方案基本上是“单兵作战”，没有体现出“协作精神”和“团队意识”，没有考虑发挥集体的力量。

5.有少数同学对研究性课题本身的要求没有理解正确，所设计的方案与研究性课题本身的要求有一定的差距。

三、指导

针对同学们刚才的发言，结合研究性学习的特点、目的和要求谈一下几点看法，供同学们参考。

首先大家应该对“研究性学习”有一个较深刻的正确认识：

1．“研究性学习”的核心是研究。它包括师生研究——是老师与学生共同研究，生生研究——是学生与学生共同研究，自主研究——是学生根据自己的想法独立自主地进行研究，实地研究——是结合实际问题尤其是社会热点问题进行联系实际的研究。

2．“研究性学习”的主体是学生。跟学生所熟悉的最常用的课堂教学形式所不同的是学生的主体作用在研究性学习过程中可以得到最充分的体现——研究的课题、研究的方法、研究的形式、研究的过程都由研究的主体——学生自己来决定。教师只是起到指导作用、参谋作用。

3．“研究性学习”的重点是研究过程。研究性学习强调的是“研究研究”，也就是研究的过程；就是在研究过程中增知识、长才干，至于研究的结果如何，从某种意义上来看并不重要了，因为在研究过程中，由于侧重点不同、研究的方法不同、认识的水平不同，其结果也必然存在着差异。

4．“研究性学习”的最终目的是提高学生的多种能力——观察社会和各种事物的能力、收集各方面信息的能力，分析信息和利用信息解决问题的能力、社会实践活动能力、善于与各方交往并协作共事的能力、归纳总结能力等多方面将来进入社会应该具备的能力。

只有了解和认识“研究性学习”的这些特点，学生才能够以正确、科学的态度和方法积极参与到其中，成为“研究性学习”的主人，达到研究性学习的目的和要求。

下面我请同学们和我一起就就下面的研究性课题的设计方案共同深入分析一下其可行性、科学性，并希望同学们能从中得到启发。

（以下内容在大屏幕上展示）

调查天津脐带血造血干细胞库的研究方案

研究目的：

1．了解天津脐带血造血干细胞库建库的背景和建库的目的；

2．了解有关脐带血造血干细胞的生物学理论知识；

3．了解建设天津脐带血造血干细胞库的设计方案和建设过程；

4．了解天津脐带血造血干细胞库科技人员的现状及发展趋势。

研究方法：

1．现场调查——组织本小组的同学到天津脐带血造血干细胞库进行现场调查，了解情

况并采用现场录像和照相摄影留取第一手资料；

2．网上查询——通过计算机网络查询有关细胞工程、基因工程以及兔疫学方面的最新科学信息。

研究成果形式：

《有关天津脐带血造血干细胞库的调查报告》

《天津脐带血造血干细胞库》调查研究小组下面就请大家对天津脐带血造血干细胞库调查研究性课题的研究计划发表自己的意见，看一看这个方案的优点是什么？不足的地方有哪些？看一看这个方案的科学性和可行性如何？哪些地方需要改进和补充？（学生积极发言，各抒已见，谈出自己的看法）

通过大家的分析和讨论，大家对天津脐带血造血干细胞库调查研究小组同学的调查研究方案有了更深刻、更全面的认识，归纳总结大家的意见有以下几点：

1．该研究方案的研究目的还是比较明确、比较全面的，既包括了科学知识方面的内容，又包含了社会背景和社会效益方面的内容；

2．该研究方案的研究方法也比较科学，既有现场调查、接触实际，亲手获取第一手资料，又充分利用了现代电子技术，发挥计算机网络超越时间和空间的局限性，从更广阔的角度了解有关生物科学发展的前沿领域的最新成果、最新信息。

以上是该研究方案的优点和长处，值得其他小组的同学们借鉴和学习。大家在充分肯定该方案的同时，也提出了不少应该改进和应该补充的意见，主要有以下几点：

1．有的同学提出研究目的中应该加上“了解天津脐带血造血干细胞库作为高科技产业，其经济投入的情况和经济收入的前景如何？”

2．有的同学提出研究目的中还应加上“了解天津脐带血造血干细胞库与人类健康和治病防病的关系”。

3．有的同学提出该方案中缺少以下具体内容——小组中同学具体的分工情况，具体的调查提纲，研究成果《调查报告》的具体框架提纲。

可见同学们确实对该课题进行了深入地研究和思考。下面，我谈一谈个人的看法，供大家参考。如果我作为该课题研究小组的成员，我制定的研究方案是这样的：（以下内容在大屏幕上展示）

调查天津脐带血造血干细胞库的研究方案

研究目的：

1．了解天津脐带血造血干细胞库建库的社会背景、科技背景、建库的目的和意义；

2．了解有关与“脐带血造血干细胞”相关的生物学知识以及与人类健康的关系；

3．了解建设天津脐带血造血干细胞库的设计方案和建设过程；

4．了解天津脐带血造血干细胞库科技人员的现状及发展趋势；

5．了解天津脐带血造血干细胞库作为高科技产业，其经济价值、社会价值和科技价值的定位和发展趋势。

研究方法：

1．现场调查——组织本小组的同学到天津脐带血造血干细胞库进行现场调查，调查方法如下

（1）采访天津脐带血造血干细胞库的有关领导了解相关情况；

（2）采访天津脐带血造血干细胞库的有关科技人员了解相关情况；

（3）争取到现场参观、了解第一手情况和资料（如有可能在征得对方同意的情况下用录像或摄影的方式纪录采访的过程，留取第一手现场图像资料。

2．网上查询——通过计算机网络查询有关细胞工程、基因工程以及兔疫学方面的最新科学信息。并选择有代表性的资料下载、复制作为调查报告的内容或附件。应重点收集以下相关内容：

（1）有关造血干细胞的最新研究资料；

（2）有关细胞工程、基因工程发展的最新信息，尤其是己形成产业化的内容或信息。

研究步骤：

1．了解和摸清天津脐带血造血干细胞库的具体地点、单位性质、路程远近、进入采访的条件；

2．根据采访目的，制定具体的采访提纲；

3．与天津脐带血造血干细胞库的有关部门联系，讲清目的，取得理解，建立联系方式，送达调查提纲，约定调查方式和调查时间；

4．组成调查小组按约定时间进行访问调查；

5．对第一次的调查结果进行整理、分析，如果有需要补充和继续了解的内容和不太清楚的情况，写出第二次补充调查提纲；

6．与天津脐带血造血干细胞库的有关部门联系，进行第二次采访和调查；

7．将两次调查采访的内容整理成《调查报告》的初稿，如果有可能可将《调查报告》的初

稿请天津脐带血造血干细胞库有关部门的同志审看，并提出修改意见；

8．参考各方面的意见对《调查报告》初稿进一步修改和完善，最终完成该研究性学习课题的《调查报告》。

具体分工：

根据参加本课题组成员的特长分成以下几组：

采访调查组——主要负责现场采访；

网上查询组——主要负责网上查询资料；

《调查报告》起草组——主要负责起草撰写《调查报告》。

研究成果形式：

《有关天津脐带血造血干细胞库的调查报告》

天津脐带血造血干细胞库调查研究小组板书设计

一、生物学与人类的生活、生存和发展的关系：

1．人类的生活。生存和发展面临着巨大的威胁和挑战

2．生物科学的发展和喜人的成果给人类带来希望

二、高中《生物（选修课）》的主要内容：

生物科学与人体健康

生物科学与农业

生物科学与生物工程产业

生物工程与资源利用和环境保护。

三、学习高中《生物（选修课）》的意义和要求：

1．意义——人类生存和发展的必须、必要和必然

2．要求——做到

注意几个结合：

高二生物必修课知识与高三生物选修课知识的有机结合

生物学知识与社会热点问题的有机结合

学习生物学知识与提高自己多方面能力的有机结合

课上学习理论知识与课下社会实践的有机结合

学知识、做学问与重修身、学做人的有机结合

树立几种精神：

主动求知的精神，勤于思考的精神，刻苦探索的精神，敢于创新的精神，善于合作的团队精神

培养几种能力：

运用科学的眼光观察世界的能力

使用科学的方法分析、认识事物的能力

采用多种方式、通过多种渠道获取信息的能力

善用各种科学的规律分析事物、发现问题、研究归纳、得出正确结论的能力

生物工程设备

1.生物质原料的粉碎的设备：锤式、辊式、湿式、超细、纳米粉碎机、球磨机、切片机。 2.连续灭菌流程：加热、保温（湿）、冷却。 3.啤酒生产中麦芽汁的制备设备：糊化锅、糖化锅、过滤槽、麦汁煮沸锅、糖化醪过滤槽。 4.糊化锅的作用：用于煮沸大米粉和部分麦芽粉醪液，使淀粉糊化和液化。 5.氧传递模型：双膜理论、渗透扩散、表面更新理论。 6.常用通风式（固态）生物反应器种类：填充床、流化床、转鼓式、浅盘式、搅拌生物反应器和压力脉动固态发酵生物反应器。 7.生物反应器的放大方法：经验放大法、因次分析法、时间常数法、数学模拟法。 8.经验放大法原则：几何相似放大、以单位体积液体中搅拌功率相同放大、以单位培养液体积的空气流量相同的原则进行放大、以空气线速度相同的原则进行放大、以kLa相同的原则进行放大、搅拌器叶尖速度相同的准则、混合时间相同的准则。 9.液液萃取设备：混合设备、分离设备、兼有混合和分离两种功能的设备。 10.蒸发器组成：加热室、分离器。 11.固体输送设备：带式输送机、斗式提升机、螺旋输送机。 12.垂直管中气力输送设备流程：粒子向下加速运动；粒子相对静止；粒子向上加速运动。 13.生物除菌方法：辐射杀菌、化学药品杀菌、干热杀菌。 14.空气过滤除菌流程：两级冷却、加热除菌流程；高效前置过滤空气除菌流程。 15.过滤除菌效率与空气流速关系：当气流速度较大时，v↑η↑，此时惯性冲击起主要作用；当气流速度较小时，v↑η↓，此时扩散起主要作用；当气流速度中等时，可能是截留起主要作用；如果气流速度过大，除菌效率又下降，则是由于重新污染。1.GMP：药品生产质量管理规范，指在药品生产全过程中运用科学的原理和方法来保证生产出优质产品的一整套科学管理办法。 2.冷冻干燥：将物料冷冻至水的冰点以下，并置于高真空的容器中，通过供热使物料中的水分直接从固态冰升华为水汽的一种干燥方法。 3.渗透平衡：两溶液过一段时间后的分压相同，相当于进入半透膜的水与出半透膜的水相同，就会达到渗透平衡。不管是什么溶液体系给够足够时间后一定能达到渗透平衡。 4.渗透：渗透是水分子经半透膜扩散的现象。它由高水分子区域（即低浓度溶液）渗入低水分子区域（即高浓度溶液），直到细胞内外浓度平衡（等张）为止。水分子会经由扩散方式通过细胞膜，这样的现象，称为渗透。 5.离子交换法：应用合成的离子交换剂作为吸附剂，将溶液中的物质，依靠库仑力吸附在交换剂上，然后用合适的洗脱剂将吸附物质从交换剂上洗脱下来，达到分离、浓缩、提纯的目的。 6.湿热灭菌：指用饱和水蒸气、沸水或流通蒸汽进行灭菌的方法，以高温高压水蒸气为介质，由于蒸汽潜热大，穿透力强，容易使蛋白质变性或凝固，最终导致微生物的死亡。 7.双水相萃取：一些亲水性高分子聚合物的水溶液超过一定浓度后可以形成两相，并且在两相中水分均占很大比例，即形成双水相系统。 8.超临界流体：温度和压力均在本身的临界点以上的高密度流体，具有和液体同样的凝聚力、溶解力。 9.体积传质系数：是决定反应器结构的最相关的参数，它是质量传递的比速率，是指在单位浓度差下，单位时间、单位界面面积所吸收的气体。

生物工程设备复习题

生物工程设备复习题 一、选择题 1、目前啤酒厂的糖化锅中利用__B__进行搅拌。 A.圆盘平直叶涡轮搅拌器 B.螺旋浆式搅拌器 C.醪液内二氧化碳的密度梯度 D. 二折叶旋桨式搅拌器 2、空气过滤系统中旋风分离器的作用是____A_____。 A.分离油雾和水滴 B.分离全部杂菌 C.分离二氧化碳 D.分离部分杂菌 3、好气性发酵工厂，在无菌空气进入发酵罐之前___C___，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 4、机械轴封的动环的硬度比静环___B____。动环的材料可用___________，静环最常用的材料是___________。 A.大，碳化钨钢，铸铁 B.大，碳化钨钢，聚四氟乙烯 C.小，聚四氟乙烯，不锈钢； D.小，聚四氟乙烯，碳化钨钢。 5、目前啤酒厂的圆筒锥底发酵罐内采用_____C_______。 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 6、机械搅拌发酵罐中最下面一档搅拌器离罐底距离一般____A______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.小于一个 B.大于一个小于两个 C.等于一个 D.等于两个 7、自吸式发酵罐的搅拌轴是从罐下方进罐的,因此____C____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 8、培养基连续灭菌流程中选用管道维持器，应该使培养基在管道的流速达到___C___，才能保证先进先出。 A.过渡流 B.层流 C.活塞流 D.湍流 9、把干玉米原料从多处集中送到一处，原则上应选择：( D ) A ．带式输送机 B ．压送式气力输送装置C．斗式提升机 D ．吸送式气力输送装置 10、压送式气力输送装置的闭风器应装在：( A ) A ．加料口处 B ．卸料口处 C ．中间部位 D ．无论哪里 11、直接向空气中喷100 ℃蒸汽，此过程对湿空气来说将近似是：( B ) A ．等湿升温 B ．等温加湿 C ．加湿升温 D ．等温等湿 12、垂直管中颗粒物料气流输送的流体力学条件是:( A ) Ａ . 气流速度大于悬浮速度 B. 气流速度小于悬浮速度 C. 气流速度等于悬浮速度 D. 不能确定

生物工程设备习题及答案总

1. 常用的两种磁选设备的原理 （1）固定形磁钢装置（平板式磁分离器） 将永久磁钢根据需要的数量组合起来，可分散装置在谷粒经过的加料斜槽或在 加工设备之前集中装置。 工作时，原料以薄层经过磁性部分时，铁块被吸住而除去，原料自由通过。（2）永磁滚筒（旋转式磁分离器） 由转动的外筒和其中固定不动的磁铁芯（ 170 °的半圆形芯子）两部分组成。 工作时，原料经过磁性部分时，铁块被吸住，转动到盛铁盒掉落而除去，原料 自由通过。 2. 筛选分级的原理 利用物料粒度、形状不同，利用一层或数层运动或静止的筛面而达到清理的目的。 3. 振动筛的工作原理 原料大麦进入后经控料闸（控制进料量）首先经过风道进行第一次风选除去轻 的杂质和灰尘（进入沉降室），落入初清筛面，去掉除去大杂质，接着通过筛 孔落入第二级筛面，除去稍大于麦粒的中级杂质，再通过筛孔进入第三级筛面，除去细杂，得到粗糙的原料大麦，最后进行第二次风选，除去三级筛选中的杂 质（进入沉降室），得到原料大麦。 4. 精选机的工作原理 精选是按籽粒长度和形状不同进行分选 精选机是利用带有袋孔（窝眼）的工作面来分离杂粒，袋孔中嵌入长度不同的颗粒，带升高度不同而分离。 5. 常用的大麦精选机有哪两种？各有何特点? （1）碟片式精选机 碟片式精选机的主要构件是一组同轴安装的圆环形铸铁碟片，碟片的两侧工作 面制成许多特殊形状的袋孔。

碟片上袋孔的大小、形状，可根据籽粒长度的粒度曲线来确定。 碟片精选机的优点是工作面积大，转速高，产量比滚筒精选机大；而且各种不 同的袋孔可用于同一机器中；碟片损坏可以更换。 缺点是碟片上的袋孔容易磨损。 （2 ）滚筒精选机 根据滚筒转速差别分为快速滚筒精选机和慢速滚筒精选机。 按其作用有荞子滚筒、大麦滚筒和分级滚筒之分。 滚筒精选机的特点是它分离出来的杂粒中含大麦较少； 其主要缺点是袋孔的利用系数低，产量也较低，且工作面磨损后不能修复。 6. 圆筒分级筛的工作原理和特点？ 根据物料分级的要求，在圆筒筛上布置不同孔径的筛面。原料进入后在传动装 置作用下运动并接触筛面而进行筛分。 优点：设备简单、电动机传动比平板分级筛方便。 缺点：筛面利用率小，仅为整个筛面的 1/5 1.物料的粉碎度（粉碎比） 物料粉碎前后平均直径之比，称为粉碎度或称粉碎比。 X=D1/D2 式中 D1 ——粉碎前物料的平均粒径， mm ；D2——粉碎后物料的平均粒径， mm 。粉碎度表示粉碎操作中物料粒度的变化比例。 2.对粉碎机的要求 （1 ）粉碎后的物料颗粒大小要均匀。 （2）已被粉碎的物块，应立即从轧压部位排除。

生物工程设备

生物工程设备 教学大纲 生物科学与工程学院 生物工程教研室编2009年9月第三次修改

编写说明 生物工程设备是生物工程专业的专业核心课程之一，在我系的专业课教学中占有特别重要的地位。生物工程设备是专门研究生物工厂设备的一门学科，是生物工程专业的专业课，在学过的生物工艺，化工原理，生物化学的基础上开设的。生物技术是以基因工程为先导，结合发酵工程、酶工程和生化工程等技术，构成现代生物技术。生物工程设备则是生物工程技术和化学工程与设备交叉的结合体。具体内容包括：生化反应器、生化反应物料处理及产物分离纯化设备和辅助系统设备的原理和设计及计算。通过本课程的学习使学生能够了解和掌握发酵工厂常用的发酵设备、分离提取原理及设备。并为学习其他工艺学奠定基础。 为了规范教学，提高我系的生物工程专业课的教学质量，特编写此大纲。 生物工程设备教学大纲，全面系统的介绍发酵工艺的内容，结合本学科的最新成果组织编写。本大纲的内容有：教学目的与要求、教学重点与难点、教学内容、并提供了思考题、教学参考书及课时分配表等。 本大纲由李树立老师编写，教研室集体审定。 生物工程教研室 2009年9月

课时分配表

目录理论教学部分： 第一章概述 第二章物料处理和输送设备 第一节固体物料的处理与粉碎设备 第二节固体物料输送设备 第三节液体物料的输送设备 第三章空气净化除菌设备 第一节空气净化除菌的方法与原理 第二节空气过滤除菌设备及计算 第四章培养基的制备设备 第一节糖蜜原料的稀释与澄清 第二节淀粉质原料的蒸煮糖化设备 第三节啤酒生产麦芽汁的制备 第四节培养基的灭菌 第五章通风发酵设备 第一节机械搅拌通风发酵罐 第二节气升式发酵罐(ALR) 第三节自吸式发酵罐 第四节通风固相发酵设备 第五节其他类型的通风发酵反应器简介第六章嫌气发酵设备 第一节酒精发酵设备 第二节啤酒发酵设备 第三节连续发酵 第七章植物细胞(组织)和动物细胞培养反应器第一节植物细胞(组织)培养反应器 第二节动物细胞培养反应器 第三节微藻培养反应器 第八章生物反应器的比拟放大 第一节生物反应器的放大目的及方法 第二节通气发酵罐的放大设计 第九章过滤、离心与膜分离设备 第一节过滤速度的强化 第二节过滤设备 第三节离心分离设备 第四节膜分离设备 第十章离子交换分离原理及设备 第一节离子交换树脂 第二节离子交换分离原理 第三节离子交换设备 第十一章蒸发与结晶设备 第一节常压与真空蒸发设备

生物工程设备期末复习题

生物工程设备期末题 1．根据工艺操作，发酵生产设备类型分为 发酵设备和 发酵设备。 2．小型发酵罐罐顶和罐身采用 连接，材料一般为不锈钢。 3．罐体各部分的尺寸有一定的比例，罐的高度与直径之比一般为 左右。 4．挡板的作用是防止液面中央形成 流动，增强其湍动和溶氧传质。 5．消泡器的作用是 。 6．大型发酵罐搅拌轴较长，常分为二至三段，用 使上下搅拌轴成牢固的刚性联接。 7．为了防止发酵液泄漏和杂菌污染，搅拌器轴与罐顶或罐底连接处需要密封，即 。 8．一个发酵罐的圆柱部分体积为80 L ，上下封头的体积分别为10 L ，如果装料系数为80%，则罐的总容积为 L ，罐的有效容积为 L ，公称容积为 L 。 9．CIP 清洗系统整个清洗程序分7个步骤：预冲洗、 、中间清洗、清水喷冲、碱喷冲、清水冲洗、 。 10．细胞培养的操作方式有 、流加式操作、半连续式操作、 连续操作和 。 11．笼式通气搅拌反应器由两大部分组成： 和 。搅拌笼体由 和其顶端的 以及套在笼体外面的 组成。 二、名词解释 1. 连续发酵。2．在线检测。3．净化工作台。4．公称容积。5．流加式操作 三、简答题 1. 机械搅拌发酵罐的基本要求是什么？2．机械搅拌通风发酵罐中搅拌器的作用是什么？3．圆柱锥底啤酒发酵罐上为什么要安装真空安全阀？4．朝日罐生产啤酒的优缺点是什么？ 1. 试论述传感器应满足哪些条件？2．以四器组合为例说明啤酒生产中麦汁的制备设备包括哪几种，每种设备的用途是什么？ 六、计算题（10分×1 = 10 分） 一个年生产12万t 赖氨酸的发酵工厂，发酵产酸水平为18％，提取总收率为85％，年生产时间为300d ，发酵周期为60 h ，洗罐准备时间为12 h ，设发酵罐的装罐系数为80％，发酵罐的容积为450 m3。问：1、该工厂每日产量是多少(t/d)？2、每日所需要的发酵液量是多少？3、每日所需要的发酵罐容积为多大？4、生产12万t 赖氨酸需要发酵罐的总数是多少？(每步计算请标清楚单位,小数点后保留一位有效数字) 一、名词解释 1、 菌体的率 YX/S 对基质的细胞得率Yx/s 2、半连续式操作 又称反复分批式培养或换液培养，是指在分批式操作的基础上，不全部取出反应系剩余部分重新补新的营养成分，再按分批式操作的方式进行培养，这是反应器内培养液的总体积保持不变的操作方式。 3、Ka 4、发酵稀释比D:补料速度与反应器体积的比值（h-1），在稳定状态下，细胞的生长速率等于稀释速率 5、过滤效率被捕捉的粉尘量与原空气中粉尘量之比。 6、装料系数：发酵罐存在持气与起泡问题，必须在充入培养液后留有一定的空间。 式中 V —发酵罐的代表容积（m 3）；V 0—进入发酵罐的发酵液量（m 3）ψ —装液系数 7、实罐灭菌：将培养基置于发酵罐中用蒸汽加热，达到预定灭菌温度后，维持一定时间，再冷却到发酵温度，然后接种发酵，又称分批灭菌。 8、升膜式蒸发器：真空蒸发设备，主要由加热室和汽液分离器组成，在真空状态下溶液在蒸发器的加热表面形成液膜，很快受热升温、汽化、浓缩。液膜与蒸发的二次气流方向相同称为升膜式蒸发器。 S x x ?-?=＝消耗基质的质量生成细胞的质量/s Y ?0V V =

微生物发酵工程

发酵工程，是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。 发酵工程的内容 它是一级学科“轻工技术与工程”中的一个重要分支和重点发展的二级学科，在生物技术产业化过程中起着关键作用。 1）“发酵”有“微生物生理学严格定义的发酵”和“工业发酵”，词条“发酵工程”中的“发酵”应该是“工业发酵”。 （2）工业生产上通过“工业发酵”来加工或制作产品，其对应的加工或制作工艺被称为“发酵工艺”。为实现工业化生产，就必须解决实现这些工艺（发酵工艺）的工业生产环境、设备和过程控制的工程学的问题，因此，就有了“发酵工程”。 （3）发酵工程是用来解决按发酵工艺进行工业化生产的工程学问题的学科。发酵工程从工程学的角度把实现发酵工艺的发酵工业过程分为菌种、发酵和提炼（包括废水处理）等三个阶段，这三个阶段都有各自的工程学问题，一般分别把它们称为发酵工程的上游、中游和下游工程。 （4）微生物是发酵工程的灵魂。近年来，对于发酵工程的生物学属性的认识愈益明朗化，发酵工程正在走近科学。 （5）发酵工程最基本的原理是发酵工程的生物学原理。 发酵工程是指采用工程技术手段，利用生物（主要是微生物）和有活性的离体酶的某些功能，为人类生产有用的生物产品，或直接用微生物参与控制某些工业生产过程的一种技术。人们熟知的利用酵母菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精，乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶，利用真菌大规模生产青霉素等都是这方面的例子。随着科学技术的进步，发酵技术也有了很大的发展，并且已经进入能够人为控制和改造微生物，使这些微生物为人类生产产品的现代发酵工程阶段。现代发酵工程作为现代生物技术的一个重要组成部分，具有广阔的应用前景。例如，用基因工程的方法有目的地改造原有的菌种并且提高其产量；利用微生物发酵生产药品，如人的胰岛素、干扰素和生长激素等。 已经从过去简单的生产酒精类饮料、生产醋酸和发酵面包发展到今天成为生物工程的一个极其重要的分支，成为一个包括了微生物学、化学工程、基因工程、细胞工程、机械工程和计算机软硬件工程的一个多学科工程。现代发酵工程不但生产酒精类饮料、醋酸和面包，而且生产胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗等多种医疗保健药物，生产天然杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用生产资料，在化学工业上生产氨基酸、香料、生物高分子、酶、维生素和单细胞蛋白等。 从广义上讲，发酵工程由三部分组成：是上游工程，中游工程和下游工程。其中上游工程包括优良种株的选育，最适发酵条件（pH、温度、溶氧和营养组成）的确定，营养物的准备等。中游工程主要指在最适发酵条件下，发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的工艺技术。这里要有严格的无菌生长环境，包括发酵开始前采用高温高压对发酵原料和发酵罐以及各种连接管道进行灭菌的技术；在发酵过程中不断向发酵罐中通入干燥无菌空气的空气过滤技术；在发酵过程中根据细胞生长要求控制加料速度的计算机控制技术；还有种子培养和生产培养的不同的工艺技术。此外，根据不同的需要，发酵工艺上还分类批量发酵：即一次投料发酵；流加批量发酵：即在一次投料发酵的基础上，流加一定量的营养，使细胞进一步的生长，或得到更多的代谢产物；连续发酵：不断地流加营养，并不断地取出发酵液。在进行任何大规模工业发酵前，必须在实验室规模的小发酵罐进行大量的实验，得到产物形成的动力学模型，并根据这个模型设计中试的发酵要求，最后从中试数据再设计更大规模生产的动力学模型。由于生物反应的复杂性，在从实验室到中试，从中试到大规模生产过程中会出现许多问题，这就是发酵工程工艺放大问题。下游工程指从发酵液中分离和纯化产品的技术：包括固液分离技术（离心分离，过滤分离，沉淀分离等工艺），

生物工程设备考试知识点必看

生物工程设备 第一章绪论 ●生物工程设备(bioengineering equipment)：就是生物工程类工 厂或实验室为生物反应提供最基本也是最主要的能够满足特定生物反应工艺过程的专门技术装备或设施。即为生命体完成一定反应过程所提供的特定环境。 ●生物工程设备是现代生物技术的基本原理与工程学原理相交叉的 应用性学科，是将生物技术成果产业化的桥梁。 ●吕文虎克发明显微镜、柯赫建立了微生物分离纯化和纯培养技术、 弗莱明发现了青霉素，并确认青霉素对伤口感染更有疗效 ●通风搅拌发酵技术的建立标志着实现了真正意义的生物工程设 备； 代表：青霉素 ●对通气搅拌生物反应器进行了改造，发展了气升式反应器，设备 向着大型化、自动化发展 ●20世纪70年代基因重组技术诞生； 代表产物是胰岛素 第二章原料处理及灭菌设备 ●目前常用的处理方法有：筛选法、比重法、浮选法、磁选法 ●预处理包括：筛选去杂、磁力除铁、精选分级、原料粉碎

●筛分机械原理：根据颗粒的几何形状及其粒度，利用带有孔眼的 筛面对物料进行分选的机器，具有去杂、分级两个功能 ●网目：以每英寸长度内的筛孔数表示，称为网目数，简称网目， 以M表示 ●振动筛：发酵工厂应用最为广泛，带有风力除尘功能的筛选设备， 多用于清除物料中小或者轻的杂质。 ●滚筒筛分类有 1.并列式：颗粒直径分布均匀；2,串联式：小颗粒 含量较多的；3.同轴式：大颗粒含量不多的物料 ●重力分选原理：干重重力分选、湿重重力分选 ●湿重重力分选利用不同密度的颗粒在水中受到的浮力及下降阻力 的差异进行分选的。 ●典型重力分选机械粒状原料密度去石机采用干法重力分选块根原 料除石机该设备通常采用湿法重力分选 ●精选设备常用的有滚筒式精选机、碟片式精选机、螺旋球度精选 机 ●螺旋球度精选机从长颗粒中分离出球形颗粒 ●粉碎的理论模型（a）体积粉碎模型（b）表面粉碎模型（c）均一 粉碎模型 ●粉碎：粉碎是固体物料尺寸由大变小的过程，是利用机械力来克 服固体物料内部凝聚力使之破碎成符合要求的小颗粒的单元操作。 ●实际粉碎过程中受到两个因素的影响：原料性质和粉碎设备结构

生物工程设备期末复习题 超好

生物反应器部分复习思考题 1、搅拌器轴功率 2、全挡板条件 3、装液系数 4、公称容积 5、如何评价通风发酵罐的性能? 6、如何计算通风发酵罐的壁厚（受内压或受外压）？ 7、简述机械搅拌通风发酵罐（TRC）的工作原理。 8、影响K Lα的主要因素有那些？如何提高发酵罐的K Lα？ 9、叙述气升式发酵罐（ALR）的工作原理及特点和应用？ 10、简述自吸式发酵罐的工作原理及优缺点和应用？ 11、发酵罐的换热装置形式有哪些及其各自特点？ 12、熟悉通用式机械搅拌发酵罐各个部件的名称。 13、某酶制剂厂细菌发酵罐直径D=2.4M，液深H =2.9M；装有四块挡板，两只圆盘六弯叶涡轮搅拌器，直径D =0.80M，间距S=1.5M，醪液粘度μ=9.8×10 N·sec/M ，密度ρ=1020 kg/M ，搅拌转速N=165rpm，通气量Q=12.7M /min，罐压P=0.2 MPa (绝对大气压)，三角皮带的效率是0.92，滚动轴承(两个)的效率是0.99，滑动轴承(一个)的效率是0.98，端面轴封增加的功率为1%，求轴功率Pg，并选择合适的电机和轴径。已知在充分湍流状态时，圆盘弯叶涡轮搅拌器的功率准数N = 4.7 。式中物理量的单位：P0 W ρ kg/M3 μ N·sec/M2 D M N rps 在不通气条件下两只圆盘弯叶涡轮搅拌器的输入搅拌功率是一只的1.77倍，即P2 /P1 =1.77 修正的迈凯尔公式: Pg=2.25×10 式中物理量的单位：Pg、P0 kW Q ml/min D cm N rpm 轴径：d = 120 (mm) 式中物理量的单位：Pg：kW n ：rpm d0：mm 14、简述酒精间歇发酵设备的结构?其洗涤和冷却装置有哪几种? 15、简述圆筒体锥底发酵罐的结构和特点。何为氨直冷?有何优点? 16、简述啤酒发酵锥形罐产生真空的原因。如何防止? 17、锥形发酵罐中发酵液如何进行对流和热交换？ 18、试设计一啤酒连续发酵的设备流程，说明各设备的作用。 19、何谓CIP? 啤酒发酵罐的CIP清洗系统由那些操作程序组成？ 20、植物细胞反应器有几类？ 21、动物细胞培养方法有哪些？细胞培养的操作方式有哪些？ 22、动物细胞大规模培养反应器有哪些？

发酵工程

课题22：第五章微生物与发酵工程第三节发酵工程简介 一、【自主学习】 (一)应用发酵工程的生产实例------谷氨酸发酵： 1、常用的谷氨酸产生菌：、等。 2、培养基：（1）按物理性质属培养基；（2）按化学成分属培养基； （3）培养基中除水、无机盐外，碳源由提供，氮源来自，生长因子为。（4）培养液配制完成后，投放到发酵罐中，通入的蒸汽进行灭菌，冷却后，在条件下加入菌种，即为接种。 3、发酵过程： （1）氧气供应：谷氨酸棒状杆菌是菌，因此发酵过程中要不断通入，并搅拌。搅拌的意义是及 。 （2）温度：℃；（3）pH：；（4）时间：h。（二）发酵工程的概念和内容： 1、概念：采用现代工程技术手段，利用为人生产有用的产品或 直接把应用于工业生产的一种新技术。 2、内容： （1）菌种的选育：方法为、及，其中的方法获得的微生物可生产出一般微生物不能生产的产品。 （2）培养基的配制：要根据选择原料配制培养基且配方要经过 后才能确定。 （3）灭菌：发酵过程中一旦污染杂菌将会导致甚至，因此及均需经过严格灭菌。 （4）扩大培养和接种：要将选育出的优良菌种经过达一定数量后再进行接种。 （5）发酵过程：这是发酵的中心阶段，此过程中除需随时取样检测外，还要及时 以满足菌种的，同时要严格控制 与转速等发酵条件，这是因为环境条件的变化，不仅会 而且会。如谷氨酸发酵中当时，谷氨酸棒状杆菌就会生成乙酰谷氨酰胺；当时，生成的代谢产物就会是乳酸或琥珀酸。其中对溶氧的控制可通过及调节；对pH的控制可通过 及在培养基中加调节。 （6）分离提纯：发酵工程产品有两类，即和。如果产品是，可采用过滤、沉淀等方法分离；如果产品是，可采用等方法提取，分离提纯后的产品，还要经过才能成为正式产品。 （三）发酵工程的应用：

生物工程设备部分题型和答案

生物工程设备部分题型和答案 为什么发酵培养基灭菌采用湿热灭菌法？ 湿热灭菌是利用高饥寒和蒸汽将物料的温度升高使微生物体内的蛋白量变性进行灭菌的一种方法。工业发酵培养基灭菌的特点是数目多；含有良多固体物质；灭菌后要有利生产菌的成长；便利易行及价格廉价。由于蒸汽冷凝时会放出大量潜热，并具有很强的穿透力，灭菌效果好；蒸汽来源及控制操作条件方便，适用于工业发酵培养基的灭菌。影响因素：培养基成分、起泡水平、造就基颗粒大小、罐内空气消除、搅拌混合匀称等。 连续消毒灭菌法：当时将筹备好的空罐消好，而后把配制好的培育基经由专用的消毒装备，用泵连续进前进料消毒，冷却的灭菌方式叫持续消毒灭菌法。特点：连续性强，倏地灭菌消毒，培养基养分成分损坏少，适用于大容积发酵罐物料的连续灭菌消毒。但由于附加设备多，操作环节多，因而染菌机遇增长，染菌面波及普遍。操作要害：（1）连消设备无泄露，无梗塞，无死角，保障在管路消毒进程中总管，支管灭菌彻底；（2）打料过程中严格控制打料流速及打料温度，严格控制开冷却水时间；（3）打料结束后避免物料长时间在管路中滞留，要及时压出或及时接种。 试述高温短时灭菌的原理：用直接高温蒸汽灭菌，蒸汽在冷凝时释放大量的潜热，蒸汽具有强大的穿透力，蒸汽的湿热破坏菌体蛋白质和核酸的化学键，使酶失活，微生物代谢阻碍而死亡。并分析连续消毒灭菌特点：1提高产量，设备利用率高。2与分批灭菌比较，培养液受热时间短，培养基营养成分破坏少。3产品质量易控制，蒸汽负荷均衡，操作方便。4降低劳动强度，适用于自动控制。 从工程水平考虑，怎样提高供氧速率？ 提高空气流量；改变搅拌桨情势；提高搅拌转速和桨径；提高氧分压；改革培养基性质。 试述旋风分离器的工作原理，至少列举其两种用途。 旋风分离器是一种利用离心力沉降原理自气流中分离出固体颗粒的设备。从进口进入含有物料的气流，沿内壁一面做旋转运动，一面下降，达到圆锥底部后，旋转直径逐渐减小，根据动量守恒定律，旋转速度逐渐增加，使气流中的离子受到更大的离心力。离子由于离心力的作用，使它从旋转气流中分离。沿着旋风分离器的内壁面下落而被分离。气流到达圆锥部下端附近就开始反转，在中心部逐渐旋转上升，最后从上出口排出。 旋风分离器设备的主要功能是尽可能除去输送介质气体中携带的固体颗粒杂质和液滴，达到气固液分离，以保证管道及设备的正常运行。 生物反应器根据能量传递方式可以分为那些类别？通过机械搅拌输入能量的搅拌式发酵罐、利用气体喷射动能的气升式发酵罐和利用泵对液体的喷射作用使液体循环的喷射环流式发酵罐等。 发酵罐：罐体，搅拌器，挡板，消泡器，变速装置，联轴器和轴承，空气分布装置，轴封。 罐体：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

发酵工程试题

发酵工程 一、名词解释 1、分批发酵：在发酵中，营养物和菌种一次加入进行培养，直到结束放出，中间除了空气 进入和尾气排出外，与外部没有物料交换。 2、补料分批发酵：又称半连续发酵，是指在微生物分批发酵中，以某种方式向培养系统不 加一定物料的培养技术。 3、絮凝：在某些高分子絮凝剂的作用下，溶液中的较小胶粒聚合形成较大絮凝团的过程。 二、填空 1、生物发酵工艺多种多样，但基本上包括菌种制备、种子培养、发酵和提取精制等下游处理几个过程。 2、根据过滤介质截留的物质颗粒大小的不同，过滤可分为粗滤、微滤、超滤和反渗透四大类。 3、微生物的育种方法主要有三类：诱变法，细胞融合法，基因工程法。 4、发酵培养基主要由碳源，氮源，无机盐，生长因子组成。 5、青霉素发酵生产中，发酵后的处理包括：过滤、提炼，脱色，结晶。 6、利用专门的灭菌设备进行连续灭菌称为连消，用高压蒸汽进行空罐灭菌称为空消。 7、可用于生产酶的微生物有细菌、真菌、酵母菌。 常用的发酵液的预处理方法有酸化、加热、加絮凝剂。 8、根据搅拌方式的不同，好氧发酵设备可分为机械搅拌式发酵罐和通风搅拌式发酵罐两种。 9、依据培养基在生产中的用途，可将其分成孢子培养基、种子培养基、发酵培养基三种。 10、现代发酵工程不仅包括菌体生产和代谢产物的发酵生产，还包括微生物机能的利用。 11、发酵工程的主要内容包括生产菌种的选育、发酵条件的优化与控制、反应器的设计及产物的分离、提取与精制。 12、发酵类型有微生物菌体的发酵、微生物酶的发酵、微生物代谢产物的发酵、微生物转化发酵、生物工程细胞的发酵。 13、发酵工业生产上常用的微生物主要有细菌、放线菌、酵母菌、霉菌。 14、当前发酵工业所用的菌种总趋势是从野生菌转向变异菌，从自然选育转向代谢调控育种，从诱发基因突变转向基因重组的定向育种。 15、根据操作方式的不同，液体深层发酵主要有分批发酵、连续发酵、补料分批发酵。 16、分批发酵全过程包括空罐灭菌、加入灭过菌的培养基、接种、发酵过程、放罐和洗罐，所需的时间总和为一个发酵周期。

生物工程设备知识点总结

体积溶氧系数kLa：单位时间单位体积溶液所吸收的气体。 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，动植物细胞的培养造成影响 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=0.33~0.45 选用较大的叶轮或Di/D： 多糖发酵， 动物细胞培养； ●叶轮类型的选择 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：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则 以搅拌叶尖线速度v为基准： v≤7.5m/s 3、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改变（粘性定律）； 剪应力与剪切速率的关系： τ=F/A=μ(du/dy)=μγ τ为剪应力，Pa或N/m2； F为切向力，A 为流体面积； μ为流体黏度Pa·s，γ为剪切速率（速度梯度，s－1 )； 非牛顿型流体

（2）宾汉塑性流体 τ=τ0+μsγ τ0为屈服应力，Pa; μs为表观黏度,Pa·s; 如黑曲霉发酵液；（3）拟塑性和涨塑性流体 τ=Kγn K：均匀系数，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、发酵过程的热量计算 ●生物反应热的计算 Q发酵=Q生物+Q搅拌－Q散 Q搅拌： 与搅拌功率Pg有关， η功热转化率，取η=0.92； Q散发：Q蒸发、Q显、Q辐射，Q散发=0.2 Q生物； ●冷却水带出的热量计算 发酵过程的最大放热： Q发酵=[Wc(T2－T1)]/ VL [kJ/(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; ●发酵液温升测量计算 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：400~600 kJ/(m3·h·℃)； 适应：5m3发酵罐； ●竖式蛇管 4~6组 换热系数高：1200~4000 kJ/(m3·h·℃)； 要求水温较低； ●竖式列（排）管 传热推动力大，用水量大；

微生物工程名词解释

微生物工程”：是指利用微生物的特定性状，通过现代工程技术，在生物的反应器中生产有用物质的一种技术系统。 微生物工程特点 ①一般操作条件比较温和； ②原料来源丰富，价格低廉，一般都是可再生资源。 ③过程反应以生命体的自动调节方式进行； ④能够容易地生产复杂的高分子化合物，可以导入复杂基团；能合成复杂的化合物如酶、光学活性体等； ⑤生产产品的生物体本身也是产物，一般污染较小； ⑥生产设备较简单。 ⑦生产过程中，需要防止杂菌污染； ⑧菌种性能被改变，从而获得新的反应性能或提高生产率； 工业育种：是运用遗传学原理和技术对某个用于特定生物技术目的的菌株进行的多方位的改通过改造。 诱变育种：就是利用诱变剂的物理因素和化学试剂处理微生物细胞，提高基因突变频率，再通过适当的筛选方法获得所需要的高产优质菌种的育种方法。 表型延迟：分离性延迟、生理性延迟 是指微生物通过自发突变或人工诱变而产生新的基因型个体所表现出来的遗传特性不能在当代出现，其表型的出现必须经过2代以上的复制。 杂交育种：是指将两个基因型不同的菌株经吻合（或接合）使遗传物

质重新组合，从中分离和筛选具有新性状的菌株的一种育种方法。 原生质体融合： 首先用酶分别酶解两个出发菌株的细胞壁，或者使用抗生素抑制胞壁的合成，在高渗环境中释放出原生质，将它们混合，在助融剂或电场作用下，使它们互相凝集，发生细胞融合，实现遗传重组的方法。营养缺陷型是指通过诱变而产生的缺乏合成某些营养物质如氨基酸、维生素和碱基等的能力，必须在其基本培养基中加入相应的营养成分才能正常生长的变异株。 基因重组育种： 是运用体外DNA各种操作或修改手法获得目的基因，再借助于病毒、细菌质粒或其他载体，将目的基因转移至新的宿主细胞并使其在新的宿主细胞系统内进行复制和表达，或者通过细胞间的相互作用，使一个细胞的优秀性状经其间遗传物质的交换而转移给另—个细胞的方法。 渗透突变株：一种遗传障碍不完全的营养突变型，其特点是酶的活力下降但不完全丧失，使 其能少量合成末一代谢产物，但产物的量又不造成反馈控制。 菌种衰退（degeneration）是指菌种经过长期人工培养或保藏，由于自发突变的作用而引起某些优良特性变弱或消失的现象。 狭义的复壮：在菌种发生退化后，通过纯种分离和性能测定，从退化的群体中，找出尚未退化的个体，以达到恢复该菌种原有性状的一种措施。

生物工程设备知识点总结

体积溶氧系数kLa：单位时间单位体积溶液所吸收得气体。 影响kLa得因素：物系得性质——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 反应器得结构——反应器得结构型式，搅拌器结构，搅拌方式剪切力得作用 1、增加质量与热量传递速率 2、对微生物，动植物细胞得培养造成影响 机械搅拌通风发酵罐得搅拌与流变特性 1、搅拌叶轮尺寸与类型 ●叶轮尺寸与罐直径比 Di/D=0、33~0、45 选用较大得叶轮或Di/D： 多糖发酵， 动物细胞培养； ●叶轮类型得选择 功率准数、混合特性， 产生得液流作用力得大小 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、搅拌力得性质、强度、作用时间； 定性关系： 球状与杆状细胞：耐受力强， 丝状、动物细胞：耐受力弱；●关于搅拌剪切得反应器设计准则 以搅拌叶尖线速度v为基准： v≤7、5m/s 3、发酵液得流变特性 液体流变特性得影响： 传质、传热、混合； 发酵罐设计与运转； ●发酵液流变特性得类型： （1）牛顿型流体 黏度不随搅拌剪切速率与剪应力而改变（粘性定律）； 剪应力与剪切速率得关系： τ=F/A=μ(du/dy)=μγ τ为剪应力，Pa或N/m2； F为切向力，A 为流体面积； μ为流体黏度Pa·s，γ为剪切速率（速度梯度，s－1 )； 非牛顿型流体

（2）宾汉塑性流体 τ=τ0+μsγ τ0为屈服应力，Pa; μs为表观黏度,Pa·s; 如黑曲霉发酵液；（3）拟塑性与涨塑性流体 τ=Kγn K：均匀系数，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得得热量传递 1、发酵过程得热量计算 ●生物反应热得计算 Q发酵=Q生物+Q搅拌－Q散 Q搅拌： 与搅拌功率Pg有关， η功热转化率，取η=0、92； Q散发：Q蒸发、Q显、Q辐射，Q散发=0、2 Q生物； ●冷却水带出得热量计算 发酵过程得最大放热： Q发酵=[Wc(T2－T1)]/ VL [kJ/(m3·℃)] W:冷却水流量，kg/h； c：水得比热容，kJ/(kg·℃)； T1、T2:冷却水进出口温度，℃； VL：发酵液体积，m3; ●发酵液温升测量计算 旺盛期，先使罐温恒定，关闭冷却水， 30min后测定发酵液得温度： Q发酵=[ (w1c1+w2c2) △T]/VL [kJ/(m3·℃)] w1、w2：发酵液与发酵罐得质量，kg； c1、c2：发酵液与发酵罐得比热容，kJ/(kg·℃)； △T：30min内发酵液得温升，℃； 2、发酵罐得换热装置 ●换热夹套 换热系数低：400~600 kJ/(m3·h·℃)； 适应：5m3发酵罐； ●竖式蛇管 4~6组 换热系数高：1200~4000 kJ/(m3·h·℃)； 要求水温较低； ●竖式列（排）管 传热推动力大，用水量大；

生物工程设备复习习题(答案版)

生物工程设备习题 一、简答及看图题 1、压缩空气的预处理流程及压缩空气预处理设备的作用p58 要点：①掌握几种流程②流程的应用场合③流程中各设备起的作用 （1）压缩空气的预处理流程： 两级冷却、分离、加热空气预处理流程（潮湿地区）；冷热空气直接混合式空气预处理流程（中等含湿地区）；利用热空气加热冷空气流程；高效前置过滤空气预处理流程。 ①两级冷却、分离、加热空气预处理流程：对各种气候环境条件都能适应； 油、水分离效率较高，并能使空气在达到较低的相对湿度时进行过滤，提高了过滤效率。适用于潮湿地区，其他地区可根据当地的情况，对流程中的设备做适当的增减。 特点：两次冷却、两次分离（好处：能够提高热导率，从而节约冷却水，使油水分离的较为完全）及适当加热。（加热至50℃左右，需使其相对湿度减低至50-60%的程度） 旋风分离器：经过第一冷却器冷却（30-35℃）之后，大部分的油、水物质都接近或达到露点温度，已经结成较大的颗粒，并且雾粒浓度较大。 丝网分离器：第二冷却器（20-25℃）使空气进一步冷却后析出一部分较小雾粒。（能够发挥丝网分离较小直径的雾粒和分离效率高的能力。

②冷热空气直接混合式空气预处理流程 特点：可省去第二次冷却后的分离设备和空气加热设备，流程较为简单可行，利用压缩空气来加热处理后的空气，冷却水用量较少。适用于中等含湿地区，但不适用合于空气含湿量高的地区。（没有经过冷却处理后的那部分压缩空气的油水怎么办？） ③利用热空气加热冷空气流程

利用压缩后热空气合冷却后的冷空气进行热量交换，从而使冷空气升温的过程，以达到减低相对湿度的目标。 ④高效前置过滤空气预处理流程 特点：在压缩机前设置一台高效过滤器，采用泡沫塑料（即静电除菌）、超细纤维纸为过滤介质，并串联使用，使空气过滤后再进入空气压缩机。 （2）压缩空气预处理设备的作用：采风设备、粗过滤器、空气 压缩机、空气储罐、气液分离器等。 1）采风设备： ①采风塔（吸风塔）：越高越好，至少10m，设计气流速度8m/s左右。建在上风口。 ②采风室：直接建在空压机房的屋顶上面，以节约占地面积和空间。

微生物工程

天津市高等教育自学考试课程考试大纲 课程名称：微生物工程课程代码：0777 第一部分课程性质与目标 一、课程性质与特点 微生物工程是现代生物技术的重要组成和基础，是生物技术产业化的重要环节。它将微生物学、生物化学和化学工程的基本原理有机地结合起来，广泛而深刻地揭示了发酵过程的本质，其生命力在于在促进产业化发展的基础上不断实行技术改造、更新、创新，使其向高度自动化控制和高效合成代谢的发酵生产转移，在较短时间内获得更多高质量的产品。由于它是渗透有工程学的微生物学，是发酵技术工程化的发展，所以又称“发酵工程”。 本课程是高等教育自学考试应用生物技术专业本科所设专业课之一，它是一门理论联系实际、应用性较强的课程。本课主要介绍微生物工程的基本内容、原理和各单元操作的工艺及设备等。 二、课程设置的目的和要求 微生物工程是应用生物技术专业的主要课程之一，是微生物学和工程技术相交叉的学科。微生物产品的研究开发及生产过程需要本学科为支撑条件，应用生物技术专业的学生应该了解和掌握微生物工程的基本原理、工艺操作及设备，尤其是有关微生物产品产业化的基础知识和关键技术。 三、与本专业其它课程的关系 微生物工程是生物技术专业大学本科学生必修的专业技术基础课程，它涉及到微生物学、生物化学、遗传学及分子生物学等多种学科。该专业的学生应在学好上述基础课程的基础上学习本课程。 第二部分课程内容与考核目标 第一章微生物工程概论 一、学习目的与要求 本章是该课程的概述。要求学生在领会基本概念的基础上，重点掌握微生物工程的主要内容、特点及发展方向。 二、考核知识点与考核目标 （一）微生物工程的基本概念（重点） 识记：微生物工程、发酵、发酵方式、发酵产品类型等 （二）微生物工程的特点（次重点） 理解：微生物工程反应的特点 应用：与化工生产相比，叙述微生物工程的优缺点 （三）微生物工程的发展简史及趋势（一般） 理解：微生物工程的发展历史及发展趋势 第二章工业微生物菌种的选育及扩大培养 一、学习目的与要求 通过本章学习，了解并掌握生产菌种选育的基础知识与一般方法；掌握菌种保藏的基本原理和常用方法；了解菌种退化的原因与复壮方法。 二、考核知识点与考核目标 （一）工业微生物菌种（次重点） 识记：工业微生物常用菌种的基本要求、分类（细菌、放线菌、酵母菌和霉菌）及基本特征

生物工程设备期末复习完整版

生物工程设备期末复习 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】

13级生物工程设备期末总复习提纲 2013级生物工程游琳娜 第二章 1.空气除菌有几种方法？ 1)热杀菌:可用蒸汽或电来加热空气，以达到杀菌的目的；利用空气被压缩时所 产生的热量对空气进行加热保温杀菌，在生产上具有重要意义。 2)辐射杀菌：α射线、X射线、β射线、γ射线、紫外线、超声波等从理论上讲 都能起到杀菌作用。但紫外线杀菌效率低，时间长。一般要结合甲醛蒸汽或 苯酚喷雾来保证无菌室的高度无菌。 3)静电杀菌：利用静电引力吸附带电粒子以达到除菌除尘目的。 4)介质过滤除菌法：采用定期灭菌的干燥介质来阻截流过空气所含的微生物，从 而获得无菌空气。 2.请具体说明介质过滤除菌的机理（空气介质相对过滤除菌基本原理）。 微粒随空气流动通过过滤层时，滤层纤维所形成的网格阻碍气流的前进，使气流无数次改变运动速度和运动方向而绕过纤维前进，这些改变引起微粒对过滤层纤维产生惯性冲击、重力沉降、拦截、布朗扩散、静电吸附等作用把微粒滞留在纤维表面。 1)惯性冲击滞留作用机理：（气流速度较大时） 由于微粒直冲到纤维表面，因摩擦粘附，微粒就滞留在纤维表面上，这称为惯 性冲击滞留作用。 2)拦截滞留作用机理：（气流速度较小时） 在滞流区的微粒慢慢靠近和接触纤维而被粘附滞留。这就是拦截捕集作用。 3)布朗扩散作用机理 在很慢的气流速度和较小的纤维间隙中，布朗扩散作用大大增加了微粒与纤 维的接触机会，从而被捕集。（直径很小的微粒在很慢的气流中能产生一种 不规则的运动，称为布朗运动） 4)重力沉降作用机理 当微粒所受的重力大于气流对它的拖带力时，微粒就发生沉降现象（大颗粒 比小颗粒作用显着）。微粒的沉降作用提高了拦截捕集作用。 5)静电吸附作用机理 干空气对某些非导体的物质——如纤维和树脂处理过的纤维，作相对运动摩擦时，会产生静电现象。悬浮在空气中的微生物大多带有不同的电荷。这些带电荷的微粒会被带相反电荷的介质所吸附。 第三章