绪论

一、生物工程设备的定义与分类

1．定义：
生物工程：指一切利用生物的生产工程。

生物工程分：基因工程   细胞工程  发酵工程  酶 工 程

发酵：广义上指一利用微生物或酶制剂的生产过程。狭义上指微生物或细胞在无氧条件下，将底物转化并产生ATP的过程。它分有氧发酵：抗生素发酵、氨基酸发酵

无氧发酵：乳酸发酵、丙酮酸发酵、柠檬酸发酵、酒精发酵、啤酒发酵等。

发酵设备定义：

广义上：工业发酵生产过程中所用的设备的统称。
狭义上：发酵罐（嫌气发酵罐、通风发酵罐和微生物培养器）。

生物工程设备： 广义上：生物工程中所有到所有设备的统称。狭义上： 生物反应器（嫌气发酵罐、通风发酵罐和微生物培养器、动、植物组织培养器和酶反应器等）。

2．生物工程设备的分类：
1）根据产品的不同分：如抗生素生产设备、氨基酸生产设备、酶制剂生产设备等。
2）根据各设备在工艺流程中的作用分：生物反应器、物料处理及产品分离纯化设备、辅助系统设备等。

A．生物反应器：
厌气生物反应器：酒精发酵罐、啤酒发酵罐、沼气池、化粪池等
通气生物反应器：抗生素发酵罐、氨基酸发酵罐等，有搅拌式、气升式、自吸式等。
光照生物反应器：光合细菌、植物组织细胞培养，一般壳体透明，有光源。
膜生物反应器：　反应器安装适当部件人微言轻生物膜的附着体，或者用超过滤膜将细胞控制在某一区域内进行反应的容器。又可分为罐式、管式、塔式、池式，非循环式、内循环式、外循环式等。

B．物料处理及产物分离纯化设备：
物料处理：筛选、 振动筛、磁式除铁器、分级筛等。
粉碎:锤式粉碎机、磨盘机、辊式粉碎机、球磨机等。
蒸煮:蒸煮罐（酒精生产中）、糊化锅（啤酒生产中）。
糖化:糖化罐
稀释:糖蜜稀释器
产物的分离纯化：
过滤:硅藻土过滤机、板框过滤机及超过滤设备
离心:离心澄清机、离心分离机。
萃取
离子交换分离
色谱分离
蒸发:升膜式蒸发器、降膜式及刮板式蒸发器
结晶:真空煮晶锅
干燥:麦芽干燥床、气流干燥、喷雾干燥、流化床干燥、沸腾造粒设备
蒸馏:粗馏塔、精馏塔等

例 酒精发酵工艺流程：
原料的预处理→粉碎→蒸煮→糖化→发酵→蒸馏→纯化
啤酒发酵工艺流程：
大麦或者大米的粉碎→糊化
大麦的发芽→麦芽干燥→粉碎→糖化→前发酵→后酵→过滤澄清→灭菌→罐装→成品

C．辅助系统设备：

空气:空气净化除菌，有空气的两级冷却加热过滤除菌流程；
物料输送:固体物料输送　气流输送、带式输送、斗式提升机、螺旋输送
供水制冷:水的软化澄清等，压缩式制冷机及蒸汽喷射式制冷机等
清洗灭菌:CIP清洗系统　一种免拆除清洗，可涮洗，清洗和灭菌的工艺，是Cleaning In Place（洗涤定位）或In Place Cleaning（定位洗涤）的缩写。

3．发展趋势
呈现五个特点（五化）：
大型化： 从1L、5L种子罐到1T、10T、50T、100T、200T，一级二级三级发酵
连续化：啤酒APV塔式发酵、淀粉连续蒸煮糖化发酵
自动化：自动补料、进料、通氧、控温、调pH、搅拌速度、CIP清洗等
智能化：将发酵过程的各个参数指标传送到微机控制中心，再由微机将参数优化后反馈到发酵控制终端。
网络化：计算机远程控制。

二、本课程的研究对象
      主要是研究生物工程生产过程中所用的设备的作用原理、设备结构、单元
  操作以及各设备的设计工艺。

三、目的要求

1．通过课堂学习和实习，了解掌握发酵工厂的设备流程、设备结构与设备的工作原理、主要设备设计及选型。

2．初步了解设备的安装及维护。

3．了解国内外生物工程生产中的新技术、新工艺、新设备及其发展方向。

总而言之：
就是通过本课程的学习，使学生初步具备独立分析和解决生物工程（发酵）生产过程及试验研究中发生的与设备有关的问题的能力。

四、学习方法
    图文结合，图文并重，课堂与实习相结合，理论与实践相结合；
理论学时50，实验10，外加实习2周，共5个学分。

参考书目：
     梁世中的《生物工程设备》、高孔荣的《发酵设备》、蒋迪清的《食品通用机械与设备》以及《抗生素生产设备》、《氨基酸生产设备》、《化工原理》等。

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