阶段 ①
原料前处理
培养基灭菌 · 空气除菌
老师开场就把范围圈定:「这是原料,原料里面还有空气的除菌……还有培养基的灭菌,这也是原料。」——所以发酵前的两件大事:把培养基灭菌、把空气除菌。
灭菌时间 τ 计算(一级反应)★★★必背计算简答
🎙 老师原话培养基的灭菌,讲了死亡率……τ=2.303,这里面一个计算嘛,然后就考一个嘛。书上也有很多题目,题目我把书上题目这个数字改一下就行了嘛……你要会算啊。
📌 怎么考·怎么答老师明说「考一个」灭菌计算,而且就是课本例题改数字。灭菌是一级反应(活菌随时间指数下降),公式必须背熟、会代入。
✦ 必背 / 公式 / 数值\tau = 2.303\cdot\dfrac{1}{k}\cdot\log\dfrac{N_0}{N_s}
灭菌残留标准 Nₛ10⁻³ 个/罐每 1000 罐允许残 1 个活菌
k 越小越耐热;τ ∝ 1/k,k 越大灭菌越快。
τ 与 k 成反比,别把关系搞反。
N₀ / Nₛ 的体积换算陷阱(老师重点强调)★★★必背计算
🎙 老师原话你在算 N₀ Nₛ 的时候一定要注意体积……它本来测的是每毫升多少个,实际上这个罐子有多少体积呢?你还要乘以体积,这样你每罐多少个,除以每罐 10 的负 3 次方个,罐和个都消掉了,这样取 log 才是一个数值。带单位你怎么取 log 呢?取的是以 10 为底的对数,因为 2.303 已经有了。
📌 怎么考·怎么答这是计算题最容易扣分的地方,老师反复讲:① 题目常给每毫升活菌数,必须先×罐体积换成「每罐多少个」;② Nₛ 标准是每罐 10⁻³ 个;③ N₀/Nₛ 把「个、罐」单位约掉后才能取对数;④ 用以 10 为底的 log(所以系数是 2.303;若用 ln 则没有 2.303)。
忘记「每毫升×体积→每罐」是最常见错误;带单位的量不能取 log。
高温短时灭菌机理(用公式推导)★★★必背简答计算
🎙 老师原话除了知道培养基灭菌的原理,教大家怎么样用公式推导高温短时间的机理是什么?用公式就说明了嘛。
📌 怎么考·怎么答老师点名「用公式推导」。用阿伦尼乌斯方程看 k 随温度 T 的变化:杀菌反应的活化能 E 大,升温时杀菌速度的增大 ≫ 营养成分破坏速度的增大,所以高温短时能在杀死杂菌的同时少破坏营养。答题务必带公式说明。
✦ 必背 / 公式 / 数值k = A\,e^{-E/(RT)}
E_杀菌 > E_营养破坏 → 升温对杀菌更有利。
连续灭菌的 3 个流程★★理解简答识图
🎙 老师原话还有讲了连续灭菌的 3 个流程,你要掌握,3 个流程。
📌 怎么考·怎么答简答/识图。连续灭菌(连消)三种典型流程要会画会比:套管式连消、喷射(连消器)加热式、板式换热器式(以课件 P12–17 为准)。关键参数:加热温度、保温(逗留)时间、线速度。
空气除菌总流程(标号识图)★★★必背识图简答
🎙 老师原话你要从高空采气……减压阀、空气过滤器、初级过滤器、二级过滤器、加热器、总过滤器。每一个设备它有什么作用?每个流程我就画个图给你,然后你就标 1234…比如第一个高空采气,第二个前置过滤器,第三个压缩机,第四个稳压罐……
📌 怎么考·怎么答板上钉钉的识图题:给流程图,标序号 + 写每个设备名称与作用。完善流程顺序背下来:高空采气 → 粗(前置)过滤器 → 空气压缩机 → 贮罐/稳压罐 → 一级冷却器 → 气液分离器 → 二级冷却器 → 加热器 → 总(高效)过滤器 → 进发酵罐。进总过滤器前要把相对湿度降到 50–60%。
稳压罐(空气贮罐)的两个作用★★★必背简答识图
🎙 老师原话4 是稳压罐,它有两个功能:一个是稳压,第二个除去/分离大的油滴和水滴,这题答案就完整了。
📌 怎么考·怎么答老师拿它当「设备作用」答题范例。空气贮罐/稳压罐两大作用:① 稳定压力、消除压缩机送气的脉动;② 分离除去大的油滴和水滴。两点都答到才完整。
空气过滤除菌的 5 种捕集机理★★理解简答
🎙 老师原话过滤机理啊……固定的介质、固定的流程。
📌 怎么考·怎么答简答。介质过滤捕集微粒5 种机理(口诀 惯·拦·扩·沉·静):惯性冲击、拦截、布朗扩散、重力沉降、静电吸附。大颗粒靠惯性,极小颗粒靠布朗扩散。
阶段 ②
厌氧发酵
酒精罐 · 啤酒罐 · 罐数/冷却面积计算
老师转入发酵:「然后到发酵,发酵就是厌氧和好氧。厌氧我们讲的酒精发酵罐和啤酒发酵罐,两个差不多。」厌氧设备结构简单,重点在两个计算。
厌氧发酵罐结构特点★★理解简答识图
🎙 老师原话厌氧设备比较简单,就是一个罐体,罐子封闭,罐子里面没有附件……它没有搅拌装置。它只有可能有冷却的。
📌 怎么考·怎么答酒精/啤酒发酵罐特点:结构简单、罐体封闭、无内部附件、无机械搅拌,仅可能带冷却装置。
冷却方式(小罐喷淋 / 大罐盘管)★★理解简答
🎙 老师原话冷却可能是夹套、米勒板、冷却排管、冷却盘管。酒精发酵罐它小我们就用喷淋冷却,大型罐体喷淋冷却不够了就要采用其他方式。
📌 怎么考·怎么答冷却装置形式:夹套、米勒板、冷却排管、冷却盘管。选型:小罐喷淋外壁冷却;大罐喷淋不足 → 改内部盘管/排管等。
自我搅拌★★理解名解简答
🎙 老师原话实际上啤酒发酵一般能够实现自搅拌……啤酒发酵过程物料可以自我搅拌,包括酒精发酵、液体发酵也是用的自我搅拌。
📌 怎么考·怎么答名解/简答。厌氧罐虽无机械搅拌,但发酵产生的 CO₂ 气泡上升带动物料对流,形成自我搅拌,实现混合与传质。
发酵罐个数 N 的计算★★★必背计算
🎙 老师原话它有发酵罐的个数的计算,冷却面积的计算。N 等于 Ng 除 24 加 1。
📌 怎么考·怎么答计算。间歇发酵罐数公式,老师明确要会算。符号含义(发酵周期/每罐发酵时间等)以课件例题为准,套例题数字即可。
✦ 必背 / 公式 / 数值N = \dfrac{n\,g}{24} + 1
公式照老师口述写;做题前先看清课件 P10 例题各符号定义。
冷却面积 F 与发酵热 Q 的计算★★★必背计算
🎙 老师原话F 等于……Q 等于 K F 乘 Δtm,Q 等于 Q1 加 K2 减 Q3。这个都要记,题目给的 Q 不一定能直接加减,你还要算它的功率……两档搅拌你乘以 2。
📌 怎么考·怎么答多步计算题。传热式 Q=K·F·Δtₘ → F=Q/(K·Δtₘ);总发酵热 Q=Q₁−(Q₂+Q₃)(Q₁=发酵/生物热,其余为损失项)。Δtₘ 用对数平均温差。老师提醒:Q 常要自己先算出来、不能直接加减;若两档搅拌则相应量 ×2。
✦ 必背 / 公式 / 数值F = \dfrac{Q}{K\cdot\Delta t_m}
Q = Q_1 - (Q_2 + Q_3)
转录「Q 等于 K F 乘 Δtm/Q1 加 K2 减 Q3」是口误:正确为 Q=KFΔtₘ、Q=Q₁−(Q₂+Q₃)。
阶段 ③
好氧 / 通风发酵
★最重一章:机械搅拌罐 · 轴功率 · 溶氧 KLa
「那就第二个叫通风发酵罐……主要讲气升式和机械搅拌发酵罐,重点讲机械搅拌罐。」这是分值最重的一章:认部件、算功率、讲溶氧三块都要拿下。
通风发酵罐的类型★★理解简答
🎙 老师原话通风发酵罐主要讲两个,实际上有四五种:有伍式发酵罐、自吸式发酵罐……我们主要讲气升式发酵罐和机械搅拌发酵罐。
📌 怎么考·怎么答简答。通风(好氧)发酵罐约 5 类:机械搅拌式、气升式、自吸式、伍式、文氏管式;老师主讲气升式 + 机械搅拌式。转录「中式发酵罐」实为自吸式
气升式发酵罐★★理解简答识图
🎙 老师原话气升式分内循环、外循环,还有罐体、上升管、空气喷嘴这三个。气升式讲的相对比较简单。
📌 怎么考·怎么答简答/识图。气升式无机械搅拌,靠空气喷嘴进气、上升管与降液区的密度差驱动液体循环、节能。分 内循环 / 外循环;三要件:罐体、上升管、空气喷嘴。
机械搅拌罐 7–8 个部件 + 作用★★★必背识图简答
🎙 老师原话重点讲机械搅拌罐。你要知道七八个部件,这每个部件有什么功能?搅拌轴、联轴器、中心轴承、底轴承,还有搅拌桨(螺旋桨、涡轮桨),然后就空气分布管……
📌 怎么考·怎么答识图 + 简答双料重点。要能在图上认出并说作用的部件:搅拌轴、联轴器、中间(中心)轴承、底轴承、搅拌桨、空气分布管、挡板、消泡器、换热(冷却)装置、轴封、人孔。每个答「是什么 + 作用」。
搅拌桨类型与比较★★理解简答
🎙 老师原话搅拌桨有螺旋桨、涡轮桨……它的搅拌效果分别如何?要学会比较这几种搅拌器。
📌 怎么考·怎么答比较题。轴向流—螺旋桨(推进式):循环量大、剪切低、打散气泡差;径向流—涡轮桨(平直叶/弯叶/箭叶):剪切强、打散分散气泡好、功率大。会按「流型 / 剪切 / 气泡分散 / 功率」对比。
罐体尺寸(高径比 / 锥底)★延伸填空识图
🎙 老师原话通用发酵罐体有尺寸,高径比有个尺寸,然后罐体底部一般都是锥底。
📌 怎么考·怎么答填空/识图。记高径比 H/D(通用罐约 1.7–4)及各部比例(Dᵢ≈D/3、挡板≈0.1D 等),罐底多为锥底/碟形便于排料。
搅拌轴功率 P₀ → P_g 计算(教材例题 6.55)★★★必背计算
🎙 老师原话什么叫搅拌机的轴功率?输入电机的输入功率和搅拌机的轴功率不是一个概念。有通气、不通气,单只涡轮、多只涡轮。你要查 Re 雷诺数,查表算 Np,Np 算出 P0,由 P0 再算出 PG。那例题是 6.55,数字一改还是 6.55。
📌 怎么考·怎么答必考计算。先分清 电机输入功率 ≠ 搅拌轴功率(轴功率不含电机/传动损失)。算法链:搅拌雷诺数 Re → 查图得功率准数 Nₚ → P₀=Nₚ·ρ·N³·D⁵(不通气)→ 经迈凯尔关系求通气功率 P_g。多只涡轮按只数叠加。老师明示就是教材例题 6.55 改数字。
✦ 必背 / 公式 / 数值Re = \dfrac{\rho\,N\,D^2}{\mu}
P_0 = N_P\,\rho\,N^3\,D^5
通气后 P_g < P₀(约降到 50–70%)。
为什么通气后搅拌功率反而下降★★理解简答
🎙 老师原话如果搅拌器周围的气体太多,它的搅拌机的功率反而下降。搅拌转速不是越高越好,气速也不是越大越好,太大容易出现过载。
📌 怎么考·怎么答简答。通气后搅拌器周围形成气穴/气泛,液体表观密度下降,桨叶受到的负荷减小 → 通气功率 P_g 低于不通气 P₀。所以转速、气速并非越大越好(过大会过载、功率骤降)。
溶氧 / 氧传递速率 OTR = KLa(C*−C_L)★★★必背名解简答计算
🎙 老师原话溶氧就是 KLa。氧传递速率等于 KLa 乘以 c* 减 cl。影响 KLa 和 c*、cl 的所有参数都会影响氧的传递。
📌 怎么考·怎么答核心考点(名解+简答+计算都可能)。体积氧传递系数 K_La 是综合供氧能力指标;OTR=K_La(C*−C_L)(C*=饱和溶氧,C_L=实际溶氧)。凡影响 K_La、C*、C_L 的因素(搅拌、气速、温度、罐压、液体性质)都影响供氧。
✦ 必背 / 公式 / 数值\text{OTR} = K_L a\,(C^{*} - C_L)
临界氧浓度 & 供氧=需氧平衡★★理解名解简答
🎙 老师原话溶氧要大于临界氧浓度,什么叫临界氧浓度?还要结合需氧,需氧就是呼吸强度乘以菌体量。供氧和需氧两个要平衡。实际生产不要过量供氧。
📌 怎么考·怎么答名解+简答。临界氧浓度=维持菌正常呼吸所需的最低溶氧(溶氧须 > 它)。需氧速率=呼吸强度(比耗氧速率)×菌体浓度。生产要供氧 ≈ 需氧平衡,不宜过量供氧(耗能且无益)。
氧传递 9 步 + 限速第 3 步 + 双膜理论★★★必背简答
🎙 老师原话氧传递是 9 个步骤,氧才能到达线粒体,其中有两三个步骤是限速步骤。第三步是限速步骤。主要利用双膜理论,气液界面有双膜,气液固界面也适用双膜理论,这个膜是假想的。
📌 怎么考·怎么答必考简答。氧从气泡 → 细胞线粒体共 9 步;限速步在第 3 步——气液界面液膜的扩散(阻力最大)。理论基础是双膜理论:气膜+液膜,膜是假想膜,传质阻力集中在膜内。
影响氧传递的因素(含对比表)★★理解简答
🎙 老师原话影响氧传递的因素很多:空气流速、空气分布管、泡沫、搅拌、挡板……怎么影响的要搞清楚。还有一张表,告诉你不同处理方式如何影响氧传递、操作性、经济性、效果。空气分布管圆形或十字形,能把气泡打散,再通过搅拌进一步打散混匀。
📌 怎么考·怎么答简答。影响 K_La 的因素:搅拌(转速/桨型/挡板)、空气流速、空气分布管、泡沫、罐压、液体性质。课件有一张不同处理方式对比表(操作性/经济性/效果)要会看。空气分布管(圆环形/十字形)先打散气泡,搅拌再细分混匀。
阶段 ④
下游提取
过滤离心 → 蒸发结晶 → 干燥 → 蒸馏
「然后就到下游,下游就是提取,各种提取。」老师按 过滤/离心 → 蒸发/结晶 → 干燥 → 蒸馏 一路讲下来。
过滤设备(板框 / 真空 / 麦汁)★★理解识图简答
🎙 老师原话下游就是提取。第一个是过滤和离心。讲了麦汁过滤、真空过滤、板框过滤。啤酒过滤常用板框过滤,真空过滤可以连续过滤。
📌 怎么考·怎么答识图/简答。三类过滤:麦汁(常压)过滤、板框(加压)过滤、真空(转鼓)过滤。要点:板框—啤酒常用、间歇;真空转鼓—可连续操作。会讲工作原理。
过滤强化 & 助滤剂三种使用形式★★理解简答
🎙 老师原话过滤速率的强化,还可以添加过滤助剂。你可以回到这三种使用形式。
📌 怎么考·怎么答简答。过滤强化含加助滤剂(硅藻土、珍珠岩粉等)。助滤剂三种使用形式:① 预涂(先在介质上铺一层);② 掺入料浆(随料加入);③ 二者结合。作用:降低滤饼可压缩性、防堵。
离心分离(乳浊液 / 固液)★★理解简答
🎙 老师原话离心分离器:一个是分离乳浊液,一个分离固液。
📌 怎么考·怎么答简答。按对象分:分离乳浊液(液-液,如碟式分相)与分离悬浮液(固液)。核心参数分离因数 Fr=ω²r/g(提转速比增大转鼓直径更有效)。
饱和 / 过饱和 / 介稳区(结晶前提)★★★必背名解简答
🎙 老师原话结晶之前必须要蒸发。要区分饱和、过饱和。饱和跟过饱和之间有两个区,一个起晶区一个介稳区,统称介稳定区。大于过饱和叫不稳定区一定会结晶,小于饱和叫稳定区一定不结晶。所以要蒸发溶剂,让溶液落到介稳定区的起晶区。
📌 怎么考·怎么答名解+简答重点。三区:稳定区(<饱和,不析晶)、介稳区(饱和~过饱和之间,需刺激才起晶;含介稳区+起晶区)、不稳定区(>过饱和,自发结晶)。结晶前提=形成过饱和,靠蒸发溶剂把溶液带入起晶区。
起晶三法 + 育晶★★理解简答
🎙 老师原话起晶方法有自然起晶、刺激起晶和晶种起晶。起晶时要防止产生累积。起晶以后控制过饱和度,让它育晶、让晶体长大。
📌 怎么考·怎么答简答。起晶三法:自然起晶、刺激起晶、晶种起晶(工业首选晶种,可控、晶粒均匀)。起晶后控制过饱和度进入育晶阶段,让晶体长大。
境界膜(搅拌的两面性)★★理解名解简答
🎙 老师原话影响起晶速度有个膜叫境界膜,也是个假想的膜。通过搅拌可以减少境界膜的厚度,黏度等参数也会影响。需要搅拌但不能过度搅拌,过度搅拌晶体打碎了会产生大量新的晶核。
📌 怎么考·怎么答名解/简答。晶体表面有境界膜(假想扩散膜),溶质要扩散穿过它才能长晶。搅拌减薄境界膜 → 加快结晶;但过度搅拌打碎晶体 → 产生大量新晶核(晶粒变细)。黏度等也影响。
多效蒸发(节能)★★理解简答
🎙 老师原话这是蒸发,我们主要就考虑它的节能,主要是多效蒸发。
📌 怎么考·怎么答简答。多效蒸发=把前一效产生的二次蒸汽作为后一效的加热蒸汽,逐效重复利用 → 大幅节省生蒸汽。效数受温差与沸点升高限制(一般 ≤ 6~7 效)。
蒸发器类型 & 爬膜★★理解识图简答
🎙 老师原话升膜式、降膜式、升降膜式,然后是管式、离心泵模式。升膜式有个叫爬膜,如何形成爬膜的?正常是把升膜式和降膜式串联起来,也可以降低蒸发器设备高度。
📌 怎么考·怎么答识图/简答。薄膜蒸发器受热时间短、适热敏料。升膜式靠二次蒸汽高速上升把液体拉成爬(升)膜;升降膜式=升+降串联,可降设备高度、增浓缩比;另有刮板式、离心式。
降膜式蒸发器重点:料液分布(高频)★★★必背简答
🎙 老师原话降膜式蒸发器关键是料液的分布。升膜式液体是满管进料,不存在分布不均;降膜式液体在管口上方,液面差别、压强不一样,每个管子分布不均匀,导致蒸发不均匀。这是降膜式蒸发器最主要考虑的。
📌 怎么考·怎么答高频简答。对比:升膜满管进料 → 天然均匀;降膜液体从管口上方靠重力下流,各管液位/压差不同 → 布液不均 → 液膜厚薄不一 → 蒸发不均匀。所以降膜式核心是料液(布液)分布,需布液器(齿形溢流、导流棒、旋液、筛板等)。
自由水 vs 结合水★★★必背名解
🎙 老师原话干燥首先区分自由水和结合水。
📌 怎么考·怎么答名解。自由(游离)水:附在物料表面/大孔、易除,恒速阶段排除;结合水:以物理化学方式与物料结合、难除,降速阶段排除。分界=临界含水量。
恒速干燥(表面汽化) vs 降速干燥(内部扩散)★★★必背简答
🎙 老师原话干燥分恒速干燥和降速干燥。恒速阶段是表面气化控制,降速阶段内部扩散控制。表面气化控制对应恒速干燥。降速阶段水分需要从物料内部迁移到表面,要掌握。
📌 怎么考·怎么答必考简答。恒速段=表面汽化控制(排自由水,速率由外部条件即热风温湿度/风速决定);降速段=内部扩散控制(排结合水,水分从物料内部迁移到表面,速率由物料内部决定)。转录「恒压干燥」实为降速干燥
干燥设备五类★★理解识图简答
🎙 老师原话干燥有常压干燥(麦芽烘干)、真空带式干燥、用得最多气流干燥,这三类。沸腾干燥还有造粒干燥,气体干燥和固体干燥结合体,颗粒像滚雪球变大。
📌 怎么考·怎么答识图/简答。常见:常压(麦芽干燥塔)、真空带式、气流(用得最多)、喷雾、沸腾(流化床);沸腾造粒=喷雾+沸腾结合,颗粒如「滚雪球」长大。会按物料(热敏/浆状/颗粒)选型。
相对挥发度 α★★★必背名解计算
🎙 老师原话蒸馏先讲水和酒精,实际生产体系是多组分,不止两种。依据相对挥发度 α,α 大于 1 越大越容易分离。
📌 怎么考·怎么答名解/计算。相对挥发度 α=易挥发组分挥发度 / 难挥发组分挥发度。α>1 且越大越易分离;α=1 无法用普通蒸馏分离(如恒沸点,酒精-水约 95.6%)。实际是多组分体系。
✦ 必背 / 公式 / 数值\alpha = \dfrac{y_A\,x_B}{y_B\,x_A}
酒精蒸馏流程 & 三个冷凝器★★★必背识图简答
🎙 老师原话先用粗馏塔蒸出酒精蒸汽,粗馏塔出来的蒸汽可以直接进入精馏塔。精馏塔出来经过三个冷凝器:第一、第二个冷凝器是回流,第三个冷凝器冷凝产生工业酒精和不凝性气体。不凝性气体直接排掉,主要是二氧化碳。
📌 怎么考·怎么答识图/简答。粗馏塔(蒸出含酒精蒸汽)→ 精馏塔提浓。塔顶三个冷凝器:前两个回流(提纯),第三个冷凝得少量工业酒精(含醛类杂质),余下不凝气(主要 CO₂)排空。
杂醇油中段取出 & 塔板位置★★理解简答
🎙 老师原话酒精实际上是在塔顶以下 4 到 6 块塔板取出来的,纯度比较高。一个加热挡板,下面是气体段,上面是液体段。杂醇油在中间区取出,浓度只有 60%(含 45% 杂醇油、55% 酒精),把酒精返回去。
📌 怎么考·怎么答简答。成品酒精从塔顶下 4~6 块塔板侧线取出(更纯);杂醇油(高级醇)在塔中部富集处取出(约 60%,需把夹带的酒精分出返回)。进料板以上=精馏段、以下=提馏段。转录「榨取油」实为杂醇油;「加三糖/甲醛糖乙醛糖」转录存疑,以课件醛酯分离内容为准
三塔流程:直接式 / 半直接式 / 间接式★★★必背简答识图
🎙 老师原话两个塔之间都是气相、液相,所以有直接式、间接式和半直接式,3 种。
📌 怎么考·怎么答必考简答/识图。三塔(塔间连接)三种流程:直接式(粗馏汽相直接进精馏塔,省蒸汽)、间接式(汽相先冷凝成液相再进,多一次排醛机会、但耗能高)、半直接式(气相+液相均进,折中)。会比较优缺点与适用原料。
成品酒精的分类★延伸填空简答
🎙 老师原话最终产品根据用途分为食用酒精、工业酒精。酒精还用作燃料、溶剂,是很重要的大宗工业品。
📌 怎么考·怎么答填空/简答。酒精按用途分食用酒精与工业酒精,并可作燃料、溶剂等大宗工业品。