1、有一发酵罐，内装40m3培养基，在121℃温度下进行实罐灭菌，原污染程度为每ml有2×105个耐热细菌芽孢，121℃时灭菌速度常数为1.8（/min），求灭菌失败机率为0.001时所需要的灭菌时间？
（假设不计升温阶段所杀灭的菌数，把培养基中所有的菌均看作是在保温阶段被杀灭）。若对培养基采用连续灭菌，灭菌温度为131℃，此温度下灭菌速度常数为15（/min），求灭菌所需的维持时间？
解：⑴ n0=40*106*2×105=8*1012
nt=0.001，k=1.8（/min）
灭菌时间为：
2.303 n0
t= —lg—=20.34（min）
k nt解2.303c0
t=——lg—
k ctc0=2×105（个/ml）
ct=1/40×1010 （个/ml）
t=2.37（min）
2、某酒精工厂，每发酵罐的进料量为28t/h，每4h装满一罐，糖化液密度为1082kg/m3发酵周期72h，冷却水初、终温为20℃，25℃ ，若罐内采用蛇管冷却，发酵罐的总传热系数为2000kj/试确定发酵罐的结构尺寸，罐数，冷却水耗量 (发酵液热损包括蒸发热和向周围的散热为生物合成热的10%即q2+ q3=10% q1) 。
解：⑴发酵罐个数和结构尺寸的确定：
发酵罐个数：n=（nt/24）+1
n=24/4=6 n=6×72÷24+1=19（个）
取发酵罐装料系数φ=0.9
发酵罐体积 v=vo/φ=28×4×1000÷（1082×0.9）=115（m3）
发酵罐采用圆柱型，底、顶为锥型，结构比例如下。
h=1.2d h1=h2=0.1d
v=0.785d2（h+ 1/3× h1+1/3× h2）=0.785 d2（1.2d+2/3×0.1d）
115（m3）
则：d=4.87（m ）
h=1.2d=5.84m h1=h2=0.1d=0.487m
发酵罐的总发酵热q q= q1- q2-q3
q1=msq=28×4×1000×1%×418.6=4.69×105 kj/h
q2+ q3=10%q =0.1 ×4.69×105 =0.469×105 kj/h
q= q1- q2- q3=4.22×105 kj/h
冷却水耗量：
w=q/［c（t2-t1）］=4.22×105 /［4.186（25-20）］
20162kg/h
3、已知从汽液分离器排出的糊化醪量为1000kg/h，其比热为3.6kj/kg·k，温度为100℃,要求冷却到65℃，试计算真空冷却器基本尺寸（直径d和高度h）。
注：①二次蒸汽在65℃时汽化潜热r=2343.4kj/kg;
②在65℃时蒸汽的密度为0.16kg/m3;
③取器内二次蒸汽上升速度不超过1m/s;
④取真空冷却器径高比d:h=1:1.5。
解：①糊化料液从100℃冷却到65℃放出热量：
q=1000×3.6×（100-65）=126000（kj/h）
真空冷却器内产生的二次蒸汽量为：/h
二次蒸汽的体积流量为：53.8/0.16=336.25 m3/h因。故。
又因： d:h=1:1.5
故： h=0.345x1.5=0.5175（m）
4、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/(mh℃)，根据生产经验数据可取传热系数α1和α2分别为2700 kj/(mh℃)和 1.45×104kj/(mh℃)，另外管壁水垢层的热阻取 1/16750 mh℃/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。解： ⑴总的热量。
q=q1+q2-q3=7.0×105+8.5×104-1×104 =7.75×105(kj/h)
.冷却水耗量。
.对数平均温度差。
.k值的计算。
.冷却面积。
取整为38 m2。
.冷却蛇管总长度。
5、某厂在100升发酵罐中进行发酵实验，然后放大至100m3发酵罐。试验罐的参数为：罐径d＝400mm，搅拌状态下rem>104,涡轮式搅拌器转速350r/min，试按p0/v相等准则进行放大，计算放大罐直径和搅拌器的转速。
解：v1=100l=0.1m3,v2=100m3,v2/v1=1000
体积扩大1000倍时，d2/d1=10，∴d2=10d1=4000 mm
因p∝n3d5,vl∝d3，∴p/vl∝n3d2，由于p/vl=常数，∴n2=n1（）=350х0.214=75 r/min
6、青霉素在0℃和ph2.5时的分配系数（醋酸丁酯/水）为35，若用1/4体积的醋酸丁酯进行二级逆流萃取，计算其理论收率？若改为二级错流萃取，第一级用1/4体积的醋酸丁酯，第二级用1/10体积的醋酸丁酯，计算其理论收率？
解：①n2，理论收率：
理论收率：7、设计一台通风量为50m3/min的棉花活性炭空气过滤器， 空气压力为 0.4 mpa(绝对压力)，已知棉花纤维直径 d=16 微米，填充系数α= 8%，空气线速度为 0.
1 m/sec，若进入空气过滤器的空气含菌量是 5000 个/m ， 要求因空气原因引起的倒罐率为0.1%，发酵周期 100 hr。工作温度为 40℃，平均气温为 20℃，计算空气过滤器的尺寸(过滤介质厚度和过滤器直径)。
表1 纤维直径 d=16 微米，填充系数α= 8% 时棉花纤维的k'值。
解： 查表： 当v0= 0.1 m/sec 时，k'=0.135
n1= 5000×50×60×100 = 1.5×10
n2= 10
p1 = 0.1 mpa p2= 0.4 mpa
v1= 50 m/min = 0.83 m/sec
由气态方程得：
（m）答： 该空气过滤器的过滤介质厚度为 90.2 cm ,过滤器直径为 1.67 m.
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