生化工程自考總結(jié)

1、包埋法固定化酶：將酶包在凝膠微小格子內(nèi)，或是將酶包裹在半透性聚合物膜內(nèi)的固定化方法。微生物消耗比率:單位時間內(nèi)菌體對培養(yǎng)基的消耗率.細(xì)胞回流的單級恒化器:在反應(yīng)器的出口處安裝細(xì)胞分離器,分離出一部分細(xì)胞進(jìn)行濃縮后打回到反應(yīng)器中的單級恒化器. 微生物的生長速率：單位時間內(nèi)單位體積發(fā)酵液中菌體的增量。反復(fù)分批補(bǔ)料培養(yǎng)法：在間歇培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，流加一種或幾種底物或前體物進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)結(jié)束時不取出全部的發(fā)酵液，留下一部分發(fā)酵液作為種子，然后開始下一個補(bǔ)料培養(yǎng)過程的發(fā)酵方法。氧的滿足度：溶解氧濃度與臨界溶氧濃度之比?；钊髂Ｐ?PF):在反應(yīng)器內(nèi)與流體流向相垂直的橫截面上的流速分布是均一的,即不存在返混。

2、活活塞流反應(yīng)器:完全不存在返混的理想反應(yīng)器/CSTR反應(yīng)器:混合足夠強(qiáng)烈,達(dá)到完全返混的理想反應(yīng)器稀釋率:培養(yǎng)基體積流北與培養(yǎng)液體積之比傳氧速率:每單位界面上每小時的傳氧量連續(xù)式全混流型反應(yīng)器（CFSTR）：反應(yīng)器內(nèi)的返混足夠強(qiáng)烈，因而反應(yīng)器內(nèi)物料的濃度處處相等，如果溫度均一，反應(yīng)速度也處處相等不隨時間而變。多級全混流釜模型（CFSTRin-series）高徑比不大，攪拌不充分的一個反應(yīng)器，可以想象內(nèi)部既有全混流成分，又存在活塞流成分。等效N個CFSTR串連。擴(kuò)散模型（Dispersion model）:高徑比較大的反應(yīng)器如短管或塔式反應(yīng)器內(nèi)的流體流動具不大的返混（活塞流和軸向擴(kuò)散的疊加）阻截

3、：細(xì)菌質(zhì)量小，緊隨空氣流地流線而向前運(yùn)動，當(dāng)空氣流線中所挾帶地微粒由于和纖維相接觸而被捕集稱為阻截。擴(kuò)散：微小的顆粒受到空氣分子的碰撞，發(fā)生布朗運(yùn)動，由于布朗運(yùn)動，顆粒與介質(zhì)碰撞而被捕集稱為擴(kuò)散。反應(yīng)動力學(xué)：用數(shù)學(xué)模型定量描述生物反應(yīng)過程各種環(huán)境因素與微生物代謝活動地相互作用隨時間而變化地規(guī)律。為生物反應(yīng)過程的控制，小型試驗數(shù)據(jù)的放大，提高反應(yīng)過程的產(chǎn)物的提純等提供理論依據(jù)。比擬縮?。簩F(xiàn)有的生產(chǎn)規(guī)模發(fā)酵罐比擬縮小至試驗實規(guī)模?？s小原則：縮小的實驗室規(guī)模反應(yīng)器中所能提供的微生物代謝活動的環(huán)境條件，實現(xiàn)有大規(guī)模型反應(yīng)器中能實現(xiàn)的。意義：比擬縮小的實驗室規(guī)模裝置不但可以為現(xiàn)有的生產(chǎn)規(guī)模裝置提供有效

4、的生產(chǎn)菌株選育的場所，也可以為其工藝條件的優(yōu)化提供服務(wù)。比擬縮小放大的原理方法相同！限制性的步驟：外擴(kuò)散（步驟）限制：當(dāng)反應(yīng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)時，傳質(zhì)速率與反應(yīng)速率相等。內(nèi)擴(kuò)散（步驟）限制：在固定化酶、細(xì)胞的內(nèi)部不存在流體流動，其傳質(zhì)完全依賴于擴(kuò)散作用。在微生物反應(yīng)過程中碳源主要消耗于：1、滿足于微生物菌體生長的需要（S）G。2、維持微生物生存的消耗（S）m。3、生成代謝產(chǎn)物大的消耗（S）p軸功率：即攪拌器輸入攪拌液的功率，指攪拌器以既定轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)時，以克服介質(zhì)阻力所需用地功率。氧載體：為非連續(xù)相，在攪拌地氣液介質(zhì)中被分散成比氣泡小得多的微滴。傳氧速率指標(biāo)：每溶解1kg氧所消耗的電能（kw*h/kg O2

5、）（它與kla的大小是評價發(fā)酵液的重要指標(biāo)。）臨界溶氧濃度：維持好氧型細(xì)菌代謝活動穩(wěn)定的最低溶氧濃度?；旌蠒r間：把少數(shù)具有與攪拌罐內(nèi)的液體相同的物性的液體注入攪拌罐內(nèi)，兩者達(dá)到分子水平的均勻混合所需時間。Yo/x：單位菌體（干重）所耗用的溶氧重量。Yx/s：菌體得率：指生成細(xì)胞得質(zhì)量與消耗基質(zhì)質(zhì)量之比。YATP:ATP對菌體的得率,指碳源對菌體的得率與消耗1MOL碳源由分解代謝產(chǎn)生ATP量之比/YC:碳對菌體得率,指么應(yīng)過程中生成菌體中C的量與消耗基質(zhì)中C的量之比菌體理論得率：碳源被同化為菌體得觀點，來看菌體的得率。連續(xù)培養(yǎng)：以一定速率不斷地向混合均勻的發(fā)酵罐中供給新鮮培養(yǎng)基，同時等量地排除發(fā)

6、酵液，維持發(fā)酵罐中液量一定地培養(yǎng)方法。比生長速率：單位菌體在單位時間的增值量。限制性低物：在培養(yǎng)微生物的培養(yǎng)物質(zhì)中，對微生物生長起到限制作用的營養(yǎng)物。營養(yǎng)物質(zhì)相對貧乏：指該物質(zhì)的濃度在比生長速率達(dá)到最大比生長速率時低底物濃度scrit以下的情形。恒化器：指具有恒定化學(xué)環(huán)境的反應(yīng)器，恒化指明了操作穩(wěn)定的狀態(tài)特征。載體結(jié)合法：將酶、細(xì)胞固定在非水溶性載體上。交聯(lián)法：使酶、細(xì)胞帶有兩個或兩個以上的官能團(tuán)試劑進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)。包埋法：將酶、細(xì)胞包埋在凝膠格子里或半透膜聚合物的超濾膜內(nèi)。固定化死細(xì)胞：在固定化前或后對微生物細(xì)胞進(jìn)行加熱、冷凍、干燥、表面活性劑化學(xué)試劑等處理，使細(xì)胞處于死亡甚至是破碎狀態(tài)的固定

7、化細(xì)胞。固定化活細(xì)胞：固定化后細(xì)胞仍存活但并不增值，生長處于靜止?fàn)顟B(tài)的固定化細(xì)胞。固定化增殖細(xì)胞：是在固定化后細(xì)胞不僅存活，而且在使用過程中還能增值，生長處于增值狀態(tài)的固定化細(xì)胞。非理想反應(yīng)器：反應(yīng)器中流體處于非理想流動狀態(tài)的反應(yīng)器。半衰期：固定化酶、細(xì)胞在使用中活性降低一半所需的時間。活性淤泥法：通過微生物反應(yīng)除去廢水中的有機(jī)物質(zhì)的一種方法。包埋法固定化酶：將酶包在凝膠微小格子內(nèi)，或是將酶包裹在半透性聚合物膜內(nèi)的固定化方法。 微生物的生長速率：單位時間內(nèi)單位體積發(fā)酵液中菌體的增量。反復(fù)分批補(bǔ)料培養(yǎng)法：在間歇培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，流加一種或幾種底物或前體物進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)結(jié)束時不取出全部的發(fā)酵液，留下一

8、部分發(fā)酵液作為種子，然后開始下一個補(bǔ)料培養(yǎng)過程的發(fā)酵方法。氧的滿足度：溶解氧濃度與臨界溶氧濃度之比。CRABTREE:效應(yīng):糖濃度偏高,即使提供足夠的溶解氧,也不可避免地會進(jìn)行酒精發(fā)酵導(dǎo)致酵母得率降低生化工程:以化學(xué)工程原理和方法進(jìn)行生物工業(yè)生產(chǎn)/容積系數(shù):壓縮機(jī)一次循環(huán)吸入氣體體積(V1-V4)和活塞掃過體積(V1-V3)之比.絕熱壓縮過程:壓縮過程中氣體所放出的熱量沒有向外界付出氣體溫度升高/等溫壓縮過程:壓縮過程中氣體所放出的熱量能全部排出外界使氣體壓縮前后的溫度相等/全擋板條件:消除漩渦所以需的最少擋板數(shù).營養(yǎng)物質(zhì)想對缺乏:該物質(zhì)的濃度在比生長速率U最畢生長速率UM的最低底物濃度SAI

9、T以下時的情形,SAIT為臨界底物濃度固定化細(xì)胞 酶是一種在空間運(yùn)動上受到限制或部分限制的細(xì)胞,酶.能量生長偶聯(lián)型,:當(dāng)有大量合成菌體材料存在時,微生物生長取決于ATP的供能.能量生長非偶型:缺少材料或存在生長抑制物質(zhì),生長取決于合成菌體.,材料的供應(yīng)的進(jìn)程式這時多的ATP高能鍵被水解能量釋放真空連續(xù)培養(yǎng)地運(yùn)用：1、確定最佳培養(yǎng)條件，2、富集、選育特殊性狀的菌種 ，3、連續(xù)發(fā)酵與產(chǎn)物的形成。 連續(xù)培養(yǎng)的問題：1、染菌污染問題，2、變易問題 酶觸反應(yīng)的影響：溫度，PH，抑制劑與活性劑，高濃度低物，產(chǎn)物抑制。 1、發(fā)酵罐的比擬放大中，空氣流量放大常采用的三個原則是 VVM 相等、 空截面氣速Vs

10、相等和Kla 相等。2、深層過濾器的設(shè)計中，最重要的設(shè)計參數(shù)是 濾層厚度 。3、Monod方程中動力學(xué)常數(shù)的求算常采用 雙倒數(shù)作圖或線性回歸方法。4、絲狀菌培養(yǎng)用的發(fā)酵罐比擬放大后，常需校核 攪拌葉輪尖端線速度 指標(biāo)。5、流加式操作特別適合于 有底物抑制 的培養(yǎng)過程。6、乳酸菌生長和乳酸生成之間的關(guān)系符合 混合生長偶聯(lián)型。7、用CSTR反應(yīng)器同時連續(xù)培養(yǎng)三種微生物A、B、C，已知A<B< c，最后在反應(yīng)器中存留的是微生物 C 8、多級連續(xù)培養(yǎng)中，第二級反應(yīng)器的菌體濃度和底物濃度分別 大于 和 小于 第一級反應(yīng)器的菌體濃度和底物濃度。9、酶反應(yīng)器的操作參數(shù)有 空間時間 、 轉(zhuǎn)化率 和

11、 生產(chǎn)率。10、發(fā)酵罐通氣條件下的攪拌功率通常 小于 不通氣條件下的攪拌功率。11、當(dāng)發(fā)生底物抑制時，要獲得同樣的底物轉(zhuǎn)化率，PFR的反應(yīng)時間比CSTR的 長 。12、縮短混合時間的最有效方法是增加反應(yīng)器不同部位的 進(jìn)液點 。13、單纖維捕集效率中，重要的三個機(jī)制是 慣性沖撞 攔截 和 布朗擴(kuò)散 。1、微生物的比熱死亡速率常數(shù)由微生物菌體的抗熱性能和 滅菌溫度 兩個因素決定。2、傳氧速率指標(biāo)是指每溶解1kg溶氧消耗的電能。3、Monod模型的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 =mS/（Ks+S） 。4、微生物細(xì)胞的比耗氧速率QO2（呼吸強(qiáng)度）是指單位重量的細(xì)胞在單位時間內(nèi)消耗氧的量，單位是molO2/kg干細(xì)胞，

12、QO2與溶氧濃度的關(guān)系為QO2= （QO2 ）max ·C/（Ko+ C）。5、動物細(xì)胞培養(yǎng)的反應(yīng)器主要有懸浮培養(yǎng)反應(yīng)器 、 貼壁培養(yǎng)反應(yīng)器 和 微載體懸浮培養(yǎng)反應(yīng)器 。 6、經(jīng)驗和半經(jīng)驗的發(fā)酵罐比擬放大方法中，模型罐和生產(chǎn)罐一般以幾何相似原則為前提。7、用CSTR反應(yīng)器同時連續(xù)培養(yǎng)兩種微生物A和B，已知A>B，最后在反應(yīng)器中存留的是微生物A。8、用載體結(jié)合法固定化細(xì)胞是指 把細(xì)胞通過共價鍵、離子鍵或吸附作用結(jié)合到水不溶性載體上的方法。9、固定化酶的半衰期是指 固定化酶活力降低一半的使用時間 。10、微生物代謝產(chǎn)物的生成速率與菌體生長速率之間存在三種不同類型的關(guān)聯(lián)，它們是 生長

13、偶聯(lián)型 、 混合生長偶聯(lián)型 和非生長偶聯(lián)型 。11、發(fā)酵罐比擬放大時，攪拌功率及轉(zhuǎn)數(shù)放大常采用的三個原則是 Po/V相等、 Pg/V 相等和 Kla 相等。微生物的比熱死速率數(shù)由菌體抗熱性能和滅菌溫度兩個回素決定。121度時A B C D 的比熱死速率常數(shù)分別為0.05 0.03 0.013. 0.048上述A B C D 受熱死容易程度為C.>B>D>A分批滅菌的過程包括 升溫 保溫 降溫評價好氧發(fā)酵最重要的兩個指標(biāo)是,Kla 傳氧效率指標(biāo)發(fā)酵罐比擬放大一般遵守 幾何相似 培養(yǎng)條件相同 微生物在反應(yīng)器中的充分分散策生物代謝產(chǎn)物的生成速率與菌體生長之間存在 生長偶聯(lián)型 混合生

14、長偶聯(lián)型 非生長偶聯(lián)型固定化每的半衰期指桑罵槐 固定化每活性降低一半的使用時間每的培養(yǎng)過程主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有兩個, 轉(zhuǎn)化率 生物反應(yīng)器的生產(chǎn)強(qiáng)度深層液體發(fā)酵 染菌較少 發(fā)展快 規(guī)模大深層液體的發(fā)酵 酵母生長速率高 醋酸生成降低 PH影響雜菌增殖生化工程產(chǎn)生的標(biāo)致 通風(fēng)攪拌會傳質(zhì)問題 美國 固定化?；被崴饷腹鈱W(xué)拆分D-L-氨基酸固定化G異構(gòu)酶將G異構(gòu)為果糖固定化細(xì)胞可處于 生長 靜止或死亡發(fā)酵過程中的豐質(zhì)是,酶促反應(yīng)熱滅菌法是最為簡便,有效,經(jīng)濟(jì)的微生物營養(yǎng)細(xì)胞的均相熱死滅動力學(xué)符合化學(xué)反應(yīng)一級反應(yīng)動力學(xué)比熱死速率常數(shù)K決定于菌體的種類用存在方式,滅菌溫度纖維介質(zhì)捕集效率的機(jī)理可分為, 慣性沖

15、擊 阻截 擴(kuò)散 重力沉降和靜電除塵新型過濾器分為, 聚乙烯過濾器和折式過濾除菌器和高效燒結(jié)金屬過濾器和絕對過濾發(fā)酵罐中常用的機(jī)械攪拌器大至分為軸向和徑向 前者如螺旋漿式,后者如渦輪式攪拌器輸入攪拌功率取決于,葉輪與罐的相對尺寸 轉(zhuǎn)速 流體的物性附件的尺寸和數(shù)目攪拌造成的平均剪應(yīng)速率主要決定于葉輪轉(zhuǎn)速與其它變數(shù)基本無關(guān)KLA的變化是由 菌體濃度 表面活性物質(zhì)和耗氧量不恒定造成的液體培養(yǎng)的操作方法有,間歇培養(yǎng),連續(xù)培養(yǎng),流加培養(yǎng)縮短混合時間的最有效方法 是嗇 反應(yīng)器泣不同部位的進(jìn)液點11、發(fā)酵罐比擬放大時，攪拌功率及轉(zhuǎn)數(shù)放大常采用的三個原則是 Po/V相等、 Pg/V 相等和 Kla 相等1、微生

16、物的比熱死亡速率常數(shù)由微生物菌體的抗熱性能和 滅菌溫度 兩個因素決定。2、傳氧速率指標(biāo)是指每溶解1kg溶氧消耗的電能。3、Monod模型的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 =mS/（Ks+S） 。4、微生物細(xì)胞的比耗氧速率QO2（呼吸強(qiáng)度）是指單位重量的細(xì)胞在單位時間內(nèi)消耗氧的量，單位是molO2/kg干細(xì)胞，QO2與溶氧濃度的關(guān)系為QO2= （QO2 ）max ·C/（Ko+ C）。5、動物細(xì)胞培養(yǎng)的反應(yīng)器主要有懸浮培養(yǎng)反應(yīng)器 、 貼壁培養(yǎng)反應(yīng)器 和 微載體懸浮培養(yǎng)反應(yīng)器 。 6、經(jīng)驗和半經(jīng)驗的發(fā)酵罐比擬放大方法中，模型罐和生產(chǎn)罐一般以幾何相似原則為前提。7、用CSTR反應(yīng)器同時連續(xù)培養(yǎng)兩種微生物A和

17、B，已知A>B，最后在反應(yīng)器中存留的是微生物A。8、用載體結(jié)合法固定化細(xì)胞是指 把細(xì)胞通過共價鍵、離子鍵或吸附作用結(jié)合到水不溶性載體上的方法。判斷1、  間歇培養(yǎng)微生物的減速生長期，微生物的比生長速率小于零。（×）2、  亞硫酸鹽氧化法可以用于測量真實發(fā)酵液的Kla。（×）3、活塞流反應(yīng)器中，沿徑向的反應(yīng)速度是常數(shù)。（）=4、  連續(xù)反應(yīng)器中物料的稀釋速率用F/V來計算。（）5、  在微生物培養(yǎng)過程中有可能存在多種限制性底物。（）=6、  返混是指不同停留時間物料之間的混合。（）7、  間歇培養(yǎng)好氧微生物時，

18、菌體耗氧速率是常數(shù)。（×）8、  對培養(yǎng)基進(jìn)行熱滅菌必須以霉菌的孢子為殺滅對象。（×）=9、  在一定溫度下，各種不同微生物的比熱死亡速率常數(shù)值相等。（×）10、在有細(xì)胞回流的單級恒化器中，總的出口處菌體濃度與恒化器中的菌體濃度完全相等。（×）=1、CSTR反應(yīng)器中物料的返混程度最小。（×）=2、微生物的比生長速率是指單位時間內(nèi)菌體的增量。（×）3、限制性底物是指培養(yǎng)基中濃度最小的物質(zhì)。（×）4、控制好氧發(fā)酵的溶氧濃度一定小于微生物的臨界溶氧值。（×）=5、單級連續(xù)培養(yǎng)中，如果調(diào)整成D（稀釋速率

19、）>（比生長速率），最終將發(fā)生“沖出”現(xiàn)象。（）=6、一定溫度下，微生物營養(yǎng)細(xì)胞的均相熱死滅動力學(xué)符合化學(xué)反應(yīng)的一級反應(yīng)動力學(xué)。（）7、在活塞流反應(yīng)器中進(jìn)行恒溫?zé)釡缇?，沿物料流動方向菌體熱死滅速率逐漸下降。（）=8、單級恒化器的稀釋速率可以任意調(diào)整大小。（×）9、任何微生物培養(yǎng)過程的YATP均等于10g/mol左右。（×）=10、連續(xù)培養(yǎng)反應(yīng)器中物料的平均停留時間和稀釋速率互為倒數(shù)。（）問答新型過濾器的種類及制備特點和優(yōu)缺點：1， 聚乙烯醇（PVA）：乙?；⒁阅蜔針渲糠螅?制成片式過濾器。PVA過濾器的顯微攝影呈現(xiàn)致密的纖維結(jié)構(gòu)，PVA的過濾器能承受蒸汽反復(fù)滅菌。

20、優(yōu)點，PVA除菌效率達(dá)99.9999以上，壓力降在1.5Kpa一下，使用可以達(dá)1年以上，殺菌及干燥時間短，更換方便，占地面積小。超小型的空氣除菌裝置濾過線速度高達(dá)80cm/s.2， 折式過濾除菌器：采用超細(xì)玻璃纖維折成波紋型，并用支撐材料加固，紙端用樹脂粘結(jié)密封，然后粘封于過濾盒中，形成折式過濾器。（紙端密封齊為環(huán)氧樹脂100g，滑石粉5565g，鄰苯二甲酸二丁脂15g固化齊為間苯二胺（或乙二胺）15g紙端粘結(jié)后固化溫度為120130度。時間為1h。使用紅光超細(xì)玻璃纖維紙三層制造的過濾器，除塵效率達(dá)99.99%以上，這是一種高效空氣過濾器，有點是：結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，過濾面積大，占地面積小，壓

21、力降低小，費用低。缺點：強(qiáng)度較低，不耐氣流沖擊，容易穿孔。3， 高效燒結(jié)金屬過濾器：將金屬（蒙乃爾合金，青銅等）粉末燒結(jié)成板或管狀，微孔直徑微2030um,過濾效率較高。如JLS型等過濾器，優(yōu)點：過濾效率為99.999壓力降為10Kpa，能耐高溫200260度，機(jī)械強(qiáng)度可靠，耐壓小于等于1Mpa可以反吹再生，壽命36個月，安裝更換方便。4， 絕對過濾器：由于醫(yī)療特種發(fā)酵需要Millipore薄膜微孔過濾器已推廣，微孔直徑約為0.2-0.45um小于菌體，因而微生物不能通過，稱為絕對過濾器，過濾效率接近100過濾器中濾層分成兩層，外層采用超細(xì)玻璃纖維紙作為預(yù)過濾，內(nèi)層采用過濾膜，以避免膜的微孔堵

22、塞。要評價一種過濾介質(zhì)是否優(yōu)越，要看過濾效率，但它是K和L的函數(shù)。K值（阻攔因數(shù)）越大，L則越小，同時P越小越好，因而把KL/P值作為綜合性能指標(biāo)來評價。比較理想的空氣除菌流程應(yīng)具以下特點：1) 高空采風(fēng)，吸氣風(fēng)管設(shè)置在工廠的上風(fēng)向高2030m處，以減少吸入的細(xì)菌含量。2) 裝設(shè)前過濾器，以減輕總過濾器的負(fù)擔(dān)。3) 采用無油潤滑壓縮機(jī)，減少壓縮后的空氣油霧污染。4) 壓縮機(jī)后采用冷卻型的空氣貯罐可降低空氣的溫度，同時出去部分潤滑油。5) 采用二級冷卻二級旋風(fēng)分離器，使油水分離較完全。6) 采用旋風(fēng)金屬絲網(wǎng)除霧器，除去空氣中的霧滴。7) 采用蒸汽加熱器將空氣加熱至約50度，使空氣的相對濕度小于6

23、0，再進(jìn)入總過濾器，以保證總過濾器處于干燥狀態(tài)。8) 空氣經(jīng)總過濾器后進(jìn)入分過濾器，再進(jìn)入發(fā)酵罐，空氣的除菌程度達(dá)到99.999%9) 空氣除菌設(shè)備均采用蒸汽徹底滅菌，并能定期排除油水，能檢測各階段的空氣溫度以及凈化程度。10) 必須防止冷凝水倒流入總過濾器11) 設(shè)備應(yīng)盡量簡單連續(xù)滅菌器的流體模型：一， 活塞流模型(PF):在反應(yīng)器內(nèi)與流體流向相垂直的橫截面上的流速分布是均一的（不存在返混）長徑比很大的管式反應(yīng)器接近于這種。二， 連續(xù)式全混流型反應(yīng)器（CFSTR）：設(shè)定反應(yīng)器內(nèi)的返混足夠強(qiáng)烈，因而反應(yīng)器內(nèi)物料的濃度處處相等，如果溫度均一，反應(yīng)速度也處處相等不隨時間而變。攪拌強(qiáng)烈（機(jī)械攪拌，氣

24、流或液流攪拌等）的實際連續(xù)反應(yīng)器，可以接近于CFSTR特性。三， 多級全混流釜模型（CFSTRin-series）高徑比不大，攪拌不充分的一個反應(yīng)器，可以想象內(nèi)部既有全混流成分，又存在活塞流成分。等效N個CFSTR串連。四， 擴(kuò)散模型（Dispersion model）:高徑比較大的反應(yīng)器如短管或塔式反應(yīng)器內(nèi)的流體流動具不大的返混（活塞流和軸向擴(kuò)散的疊加）攪拌器型式及流型：1螺旋槳式攪拌器：把液體向下或向上推進(jìn)，形成軸向的螺旋流動，其混合效果尚好，單產(chǎn)生的剪率較低，對氣泡的分散效果不好。（常用的螺旋槳葉數(shù)為3片，螺距等于攪拌器直徑，最大葉端速度不超過25m/s）2圓盤平直葉渦輪攪拌器：與無圓盤

25、的攪拌特性相似，圓盤可使上升的空氣的氣泡受阻，避免大的起泡從軸部葉片空隙上升，保證氣泡更好地分散。圓盤平直葉渦輪攪拌器具有很大地循環(huán)輸送量和功率輸出，實用于各種流體地攪拌混合（包括粘性液體及非牛頓流體）(Di:di:L:B=20:15:5:4)3圓盤彎葉渦輪攪拌器：攪拌流型與圓盤平直葉攪拌流型相似，前者造成的液體徑向流動較為強(qiáng)烈。因此在相同的攪拌速度時前者的較好，輸出功率較后者為小，因此在混合困難而溶氧速率要求相對較低的情況下，可用此(Di:di:L:B=20:15:5:4)4圓盤箭葉渦輪攪拌器：與2，3攪拌流型相似，但軸向流較為強(qiáng)烈，在同樣的轉(zhuǎn)速下它造成的剪率低，輸出的功率葉較低，但混合效果

26、較好。(Di:di:L:B：C=20:15:5:4：2)功率消耗：平直葉彎葉箭葉攪拌流型：攪拌器在罐內(nèi)造成的液流型式，對氣、固、液相的混合，氧氣的溶解以及熱量的傳遞等有重大的影響，這種液流型式不僅決定于攪拌器本身，還受罐內(nèi)附件如擋板、拉力筒及其安裝位置的影響。1. 罐中軸裝垂直螺旋槳攪拌器的攪拌流型：無擋板，在軸中心形成凹陷的漩渦。安裝垂直擋板多塊，液體的螺旋狀流受到擋板拆流，被迫流向軸心，使漩渦消失。消除漩渦必須的最少擋板數(shù)為全擋板數(shù)2. 渦輪攪拌器的攪拌流型：各在渦輪平面的上下兩側(cè)造成向上和向下的翻騰。擋板可以部分冷卻蛇管排所代替。3. 裝有拉力筒時的攪拌流型：在罐內(nèi)與垂直的攪拌器同軸線安

27、裝套筒，可以大大地加強(qiáng)循環(huán)輸送效果，并能將液面地泡沫從套筒的上部入口軸吸道液體之中，具有自消泡能力（伍氏發(fā)酵罐）雙膜理論-雙膜理論的基本前提：1 氣泡與包圍氣泡的液體之間存在著界面，界面的氣泡一側(cè)存在著一層氣膜，在界面的液體一側(cè)存在一層液膜。氣膜內(nèi)的氣體分子與液膜中的液體分子都處于層理狀態(tài)，分子間無對流運(yùn)動，氧的分子只能以擴(kuò)散方式，即籍濃度差推動而穿過雙膜進(jìn)入液相主流。（主流氣體：氣泡內(nèi)除開氣膜以外的氣體分子處于對流狀態(tài)。主流中任意一點氧分子的濃度相等。液體主流液是如此）2 在雙膜之間的兩相界面上，氧的分壓強(qiáng)與溶于界面液膜中的氧濃度處于平衡關(guān)系。3 傳質(zhì)過程處于穩(wěn)定狀態(tài)，傳質(zhì)途徑上各點的氧濃度

28、不隨時間而變在穩(wěn)定的傳質(zhì)過程中，通過氣、液膜的傳氧數(shù)率應(yīng)相等。H為亨利定律常數(shù)，隨氣體及溶劑及溫度而異，它表示氣體溶于溶劑的難易。氧難溶于水，H值很大提高Kla的途徑：1 增加攪拌轉(zhuǎn)速N，以提高Pg，可以有效提高Kla。2 增大通氣量Q，以提高Vs。（在通氣量不是很高時）3 為了提高Nv，除了提高Kla之外，提高C*也是可行的方法之一。通入純氧，或在可能的條件下提高罐內(nèi)操作壓力，均可提高C*4 絲狀菌的繁殖導(dǎo)致發(fā)酵液粘度的急劇上升和Kla的急劇下降。在不能提高轉(zhuǎn)速的情況下可重復(fù)地放出一部分發(fā)酵液，補(bǔ)充新鮮滅菌等體積培養(yǎng)基這樣可以使Kla大幅度回升。5 發(fā)酵液中添加少量的水不容性另一液相，氧在這

29、一液相中具有比在水中高很多的溶解度。七、說明動態(tài)法測量Kla的原理和方法（8）動態(tài)法測量Kla是利用溶氧電極進(jìn)行的，測量的是真實發(fā)酵液的Kla值。原理：利用非穩(wěn)態(tài)時，溶氧濃度的變化速率等于溶入的氧濃度和耗氧濃度之差，即：dc/dt=Kla（C*-C）- QO2 X重排列上式：C=- 1/ Kla（dc/dt + QO2 X）+ C將非穩(wěn)態(tài)時溶氧濃度C對（dc/dt + QO2 X）作圖，可得一直線，此直線的斜率值即為- 1/ Kla。（5分）采用的方法是：A：停止通氣，使發(fā)酵罐中的溶氧濃度下降。B：恢復(fù)通氣（在溶氧濃度降到臨界溶氧濃度之前恢復(fù)通氣）。  固定化方法：載體結(jié)合

30、法（共價結(jié)合法：將非水溶性載體和酶、細(xì)胞以共價鍵的型式固定在一起。離子結(jié)合法：是通過離子效應(yīng)，將酶、細(xì)胞固定到具有離子交換基團(tuán)的非水容性載體上。物理吸附法：將酶、細(xì)胞吸附到不溶于水的載體上而使酶、細(xì)胞固定的方法）交聯(lián)法（靠化學(xué)結(jié)合的方法使酶、細(xì)胞固定化，區(qū)別僅在于是否使用載體。交聯(lián)法是利用帶有兩個或兩個以上的官能團(tuán)試劑與酶、細(xì)胞之間發(fā)生分子間的交聯(lián)而把酶、細(xì)胞固定化。）包埋法：（格子型：將酶、細(xì)胞包埋在聚合物的凝膠格子里中，使之處在不脫離狀態(tài)下，達(dá)到固定酶、細(xì)胞的目的。微膠囊型：將酶、細(xì)胞包裹在凝膠的微小格子。）其它固定方法（內(nèi)固定法：對微生物的熱處理，物理射線照射或化學(xué)試劑處理使所需要的酶固

31、定在細(xì)胞體內(nèi)同時固定化菌體。自固定法：通過培養(yǎng)條件的選擇使所培養(yǎng)的微生物菌體絮凝。凝聚法：添加絮凝劑絮凝菌體）固定法酶、細(xì)胞的性質(zhì)：固定化后活性大都降低（因為酶的活性中心的重要氨基酸與水不容性載體相結(jié)合，結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，雖不失活，但酶與低物的相互作用受到空間位阻。）提高固定化酶的活力：可在固定的同時加入酶活性中心保護(hù)劑（低物、產(chǎn)物或其結(jié)果類似物）穩(wěn)定性增加（因酶分子的結(jié)構(gòu)或細(xì)胞被約束，可能降低其對外部惡劣環(huán)境的敏感，使其穩(wěn)定性（對熱、對各種化學(xué)試劑、對不易被蛋白酶類的分解）增加。催化特性；（低物專一性、反應(yīng)的最適PH值、反應(yīng)的最適溫度、米氏常數(shù)（反應(yīng)了酶和低物的親和能力）、最大反應(yīng)速度）固定化

32、酶、細(xì)胞利用領(lǐng)域：化學(xué)品制造（ATP、醫(yī)療（癌癥）、分析與診斷（酶試劑）、親和層析(乙型肝炎抗原)、固定化細(xì)胞器（H2）。Monod方程建立的幾點假設(shè)是什么？Monod方程與米氏方程主要區(qū)別是什么？：Monod提出了在特定溫度、pH值、營養(yǎng)物類型、營養(yǎng)濃度等條件下，微生物細(xì)胞的比生長速度與限制性營養(yǎng)物質(zhì)的濃度之間存在關(guān)系式：= mS/(Ks+S) m-最大的比生長速度 S-限制性營養(yǎng)物的濃度 Ks-飽和常數(shù) 區(qū)別：Monod方程與酶催化反應(yīng)的米氏方程形式上是一樣的，因為微生物的生長可看作酶反應(yīng)的粗略代表。但所不同的是，米氏方程是應(yīng)用酶反應(yīng)理論推導(dǎo)得到的，而Monod方程卻是完全經(jīng)驗得到的。連續(xù)

33、培養(yǎng)優(yōu)缺點 優(yōu)點： 1）提供了一個微生物在恒定狀態(tài)下告訴生長的環(huán)境，便于進(jìn)行微生物的代謝、生理、生化和遺傳特性的研究；2）在工業(yè)上可減少分批培養(yǎng)中每次清洗、裝料、滅菌、接種、放罐等的操作時間，提高生產(chǎn)效率。3）產(chǎn)物質(zhì)量比較穩(wěn)定； 4）所需設(shè)備和投資較少，便于實現(xiàn)自動化。 缺點： 1）在長時間的培養(yǎng)過程中，微生物菌種容易發(fā)生變異，發(fā)酵過程易染菌； 2）新加入的培養(yǎng)基與原有的培養(yǎng)基不易完全混合，影響培養(yǎng)和營養(yǎng)物質(zhì)的利用連續(xù)培養(yǎng)中的主要問題(1) 穩(wěn)定性問題連續(xù)培養(yǎng)系統(tǒng)要求處于穩(wěn)定狀態(tài)，首先要求確保菌種的穩(wěn)定，但大規(guī)模連續(xù)培養(yǎng)過程中常出現(xiàn)菌種變異和退化的現(xiàn)象，尤其是帶有營養(yǎng)缺陷、抗反饋突變等遺傳標(biāo)記

34、 的生產(chǎn)菌?？刹捎冒脒B續(xù)發(fā)酵。(2)無菌度問題連續(xù)培養(yǎng)周期長、保持設(shè)備的密閉性以及培養(yǎng)液和空氣的無菌度更為嚴(yán)格?？稍诎l(fā)酵掖中加入抗菌的藥物。(3)勻態(tài)問題所謂勻態(tài)是指連續(xù)培養(yǎng)要求菌體、基質(zhì)和產(chǎn)物都要混合均勻作為前提。對于高黏度和非牛頓醪液，更難混勻。 (4)控制問題連續(xù)培養(yǎng)要求各參數(shù)穩(wěn)定，整個系統(tǒng)要在最佳化的條件下進(jìn)行，才能獲得最高的產(chǎn)率和最大的生產(chǎn)能力。有些連續(xù)培養(yǎng)的最佳點與最壞點相當(dāng)接近?？梢娺B續(xù)培養(yǎng)要求精確的控制技術(shù)。(5)放大問題生化反應(yīng)器的特點生化反應(yīng)與一般化學(xué)反應(yīng)的不同主要在于其反應(yīng)皆由生物催化劑-酶來催化的。決定了酶反應(yīng)必須在比較溫和的條件下進(jìn)行，也就是在接近中性的pH、較低的溫

35、度及近似細(xì)胞生理條件下進(jìn)行。 生物的酶系是非常復(fù)雜的，在活細(xì)胞中它們是相互協(xié)調(diào)而處于最優(yōu)化的狀態(tài)，故活細(xì)胞常被用來合成一些代謝產(chǎn)物如多糖及蛋白質(zhì)等。由于反應(yīng)的環(huán)境會隨著時間的進(jìn)程而改變，就產(chǎn)生了一個如何控制反應(yīng)過程使其最優(yōu)化的問題。 對生長細(xì)胞來說，要考慮到如何維持發(fā)酵的最佳條件，主要包括細(xì)胞營養(yǎng)、代謝的調(diào)控以及反應(yīng)產(chǎn)物的干擾。 由于酶作用對底物的高度特異性，它可以定向的產(chǎn)生一些用一般化學(xué)方法難以甚至無法得到的產(chǎn)品。 大多數(shù)生化反應(yīng)都在水相中進(jìn)行，相對來說產(chǎn)物濃度較低，這就產(chǎn)生了一個產(chǎn)物回收工藝及成本的問題生物反應(yīng)器的比擬放大，到底以什么為基準(zhǔn)呢？ 首先要從大量的試驗材料中把握和找出影響生產(chǎn)過

36、程的主要矛盾，在著重解決主要矛盾的同時，不要使次要矛盾激化。例如，單純按照 kLa 相等為準(zhǔn)則放大的生物反應(yīng)器，液體剪切力可能會上升到剪切敏感系統(tǒng)不可接受的程度，投入生產(chǎn)，就可使生產(chǎn)失敗，必須注意不使這類情況出現(xiàn)，為此往往或多或少地犧牲幾何相似的原則。微生物反應(yīng)過程的特點:1. 微生物反應(yīng)是生物化學(xué)反應(yīng)，通常是在常溫、常壓下進(jìn)行。2. 反應(yīng)中參與反應(yīng)的培養(yǎng)基成分多，反應(yīng)途徑復(fù)雜，因而在微生物生長的同時往往還伴隨著生成代謝產(chǎn)物反應(yīng)。3. 微生物反應(yīng)還受到眾多外界環(huán)境因素的影響1、與通用式機(jī)械攪拌罐相比，塔式生物反應(yīng)器的優(yōu)點是什么？A：省去了軸封，從根本上排除了因軸封造成的污染。（1分）B：反應(yīng)器

37、結(jié)構(gòu)簡單。（2分）C：功率消耗小。（1分）D：減少了剪切作用對細(xì)胞的損害。（1分）2、動植物細(xì)胞培養(yǎng)與微生物細(xì)胞培養(yǎng)的主要區(qū)別是什么？A：大多數(shù)動物細(xì)胞需附壁生長（1分）。B：動物細(xì)胞對培養(yǎng)基的營養(yǎng)要求相當(dāng)苛刻，要求含有多種氨基酸、維生素、無機(jī)鹽、血清等物質(zhì)。（1分）C：因動物細(xì)胞沒有細(xì)胞壁保護(hù)，對剪切力非常敏感。（1分）D：生長緩慢。（1分）E：易染菌。（1分）3、寫出對培養(yǎng)基進(jìn)行濕熱滅菌時微生物營養(yǎng)細(xì)胞的熱死滅動力學(xué)方程，說明方程中各符號的意義。- dN/dt =KN （2分）N：培養(yǎng)基中任意時刻的活微生物濃度（個/升），（1分）t：滅菌時間 ， （1分） K：菌體的比熱死亡速率常數(shù)，1/

38、min， （1分）- dN/dt：菌體死亡速率。 4、  酶和細(xì)胞的固定化有哪幾種方法，舉出兩個應(yīng)用實例。酶和細(xì)胞的固定化有載體結(jié)合法、交聯(lián)法和包埋法。（3分）DL-氨基酸的光學(xué)拆分是工業(yè)化應(yīng)用固定化酶的成功例子。利用固定化的氨基?；笇崿F(xiàn)DL-氨基酸的不對稱水解，利用D-型和L-型氨基酸的溶解度不同和外削旋化反應(yīng)來生產(chǎn)L-氨基酸。（1分）酶電極是利用固定化酶的成功例子。酶電極主要由電化學(xué)傳感器和固定化酶兩部分組成。（1分）5、 主要有哪幾種測量Kla的方法，說明它們的適用場合。主要有亞硫酸鹽氧化法、溶氧電極法和氧的衡算法（2分）亞硫酸鹽氧化法不能用于測定真實發(fā)酵液的Kla

39、，但具有參比價值。（1分）溶氧電極法用于測量真實發(fā)酵液的Kla，大、小反應(yīng)器均可用該法測量Kla。（1分）氧的衡算法適合體積大的反應(yīng)器Kla的測定。（1分）6、圖示分析培養(yǎng)基間歇滅菌過程和連續(xù)滅菌過程的溫度變化情況，寫出間歇滅菌過程中各階段對滅菌的貢獻(xiàn)?；卮鹨c：A：畫出間歇滅菌和連續(xù)滅菌的溫度變化曲線。（3分）B：主要貢獻(xiàn)在保溫階段。（2分）7、  有細(xì)胞回流的單級連續(xù)培養(yǎng)是怎樣的操作方式？與單級恒化器相比有什么優(yōu)點？進(jìn)行單級連續(xù)培養(yǎng)時，把從反應(yīng)器流出的培養(yǎng)液進(jìn)行分離，經(jīng)濃縮的細(xì)胞懸浮液被送回反應(yīng)器中，即成為細(xì)胞回流的連續(xù)培養(yǎng)。（3分）這種連續(xù)培養(yǎng)的優(yōu)點是反應(yīng)器可以在稀釋速率大于最

40、大比生長速率的情況下操作，反應(yīng)器中的細(xì)胞濃度較高。（2分）8、  雙膜理論的基本論點是什么？什么是液膜控制？什么是氣膜控制？A：在氣液兩個流體相間存在界面，在界面兩側(cè)各有一層穩(wěn)定的薄膜，即氣膜與液膜，這兩層穩(wěn)定的薄膜在任何流體力學(xué)條件下均呈滯流狀態(tài)。（2分）B：界面上不存在傳遞阻力，兩相的濃度總是相互平衡的。（2分）C：傳遞阻力都集中在氣膜和液膜之中。（1分）9、  微生物代謝產(chǎn)物的生成和菌體的生長之間通常有幾種類型的關(guān)聯(lián)，分別說明。共有三種類型的關(guān)聯(lián)，分別是生長偶聯(lián)型、混合生長偶聯(lián)型和非生長偶聯(lián)型。生長偶聯(lián)型：伴隨著菌體生長，代謝產(chǎn)物生成，菌體停止靜生長，代謝產(chǎn)物的生成也

41、停止。（2分）混合生長偶聯(lián)型：伴隨著菌體生長，代謝產(chǎn)物生成，菌體停止靜生長，代謝產(chǎn)物仍然生成。（2分）非生長偶聯(lián)型：菌體生長停止后，代謝產(chǎn)物開始生成。（1分）2生物反應(yīng)器開發(fā)的趨勢和方向。A：開發(fā)比活力高和選擇性高的生物催化劑將繼續(xù)占重要地位。（2分）B：改進(jìn)生物反應(yīng)器熱量和質(zhì)量傳遞的方法。（2分）C：生物反應(yīng)器正向大型化和自動化方向發(fā)展。（1分）4、與單級連續(xù)培養(yǎng)相比，多級連續(xù)培養(yǎng)的優(yōu)點是什么？ A：有利于解決不同生產(chǎn)階段有不同生產(chǎn)要求的矛盾 ，如菌體生長和產(chǎn)物生成的溫度不一至。（3分）B：有利于解決快速生長和營養(yǎng)物充分利用之間的矛盾。（2分）5縮短微生物間歇培養(yǎng)延遲期常采用的方法是什么？A

42、：接種的微生物應(yīng)盡可能是高活力的（用對數(shù)期的微生物作種子）。（2分）B：用于種子培養(yǎng)的介質(zhì)和條件應(yīng)盡可能接近生產(chǎn)上使用的發(fā)酵液組成和培養(yǎng)條件。（2分）C：在一定范圍內(nèi)，采用大接種量。（1分）6、提高發(fā)酵液中氧傳遞速率的主要途徑是什么？從提高Kla的角度可采用：A：增加攪拌轉(zhuǎn)數(shù)N，以提高Pg。（1分） B：增大通氣量Q，以提高空截面氣速Vs。（1分） C：N和Q同時增加。（1分）從提高傳質(zhì)推動力角度可采用：E：提高罐壓（1分）F：通入純氧（1分）7反應(yīng)器的重要操作參數(shù)有那些？分別說明。A：空間時間：表示反應(yīng)物在連續(xù)操作反應(yīng)器內(nèi)停留（或平均停留）的時間。（1分）B：轉(zhuǎn)化率：表示加入反應(yīng)器中底物的轉(zhuǎn)

43、化率，用（So-St）/So來計算。（2分）C：生產(chǎn)率（生產(chǎn)能力）：指反應(yīng)器單位體積單位時間內(nèi)的產(chǎn)物生成量。（1分）D：選擇率：指實際轉(zhuǎn)化成目的產(chǎn)物量與全部底物可生成產(chǎn)物的理論量之比。（1分）8微生物間歇培養(yǎng)過程各階段的比生長速率如何變化？以圖表示。A：遲緩期：=0。（1分）B：加速生長期：增加，2大于1。（1分） C：對數(shù)生長期：達(dá)到最大值，為常數(shù)。（1分） D：減速生長期：減小，2小于1。（1分） E：平衡期：=0。（1分）五、當(dāng)發(fā)酵液為非牛頓性流體時，說明發(fā)酵罐攪拌功率的計算方法。（15）A：確定發(fā)酵罐的幾何尺寸和攪拌轉(zhuǎn)數(shù)N。（2分）B：用（dw/dr）平均= KN 計算（dw/dr）平

44、均。（2分）C：測定一定溫度下，菌體生長最旺盛時的液體流變性特征曲線，查即定轉(zhuǎn)數(shù)時的顯示粘度。（2分）D：取小罐實驗數(shù)據(jù)繪制NpRem曲線。（2分）E：對與小罐幾何相似的大罐，按牛頓流體方法計算Po，再計算Pg。（1分） 只要避開Rem=10300區(qū)間，可以用牛頓流體的NpRem曲線代替擬塑性流體的NpRem曲線。（1分）六、什么是好氧微生物培養(yǎng)的臨界溶氧濃度？如何測定？是否所有的好氧微生物培養(yǎng)過程都必需控制溶氧濃度在臨界溶氧濃度以上？舉例說明。（10分）微生物的比耗氧速率隨溶氧濃度的增加而升高，當(dāng)溶解氧增加到一定值時，比耗氧速率不再增加，這時的溶氧濃度稱為臨界溶氧濃度。（3分）測法：將供氧充

45、分的微生物培養(yǎng)體系停止通風(fēng)，檢測培養(yǎng)系統(tǒng)的溶氧濃度變化情況，首先是溶氧濃度呈直線下降趨勢，下降到一定程度后，開始呈緩慢下降趨勢，溶氧濃度曲線拐點處的溶氧濃度值即為該微生物的臨界溶氧濃度。（3分） 并非所有的好氧培養(yǎng)過程都需要控制溶氧濃度在臨界溶氧濃度以上，比如以丙酮酸為前體的苯丙氨酸、纈氨酸和亮氨酸的發(fā)酵生產(chǎn)就應(yīng)控制溶氧濃度在臨界溶氧濃度以下。（4分）1帶圓盤的渦輪式攪拌與不帶圓盤的渦輪式攪拌器相比有什么優(yōu)點/答，A賀盤可以使上升的氣泡受阻避免大的氣泡以軸部葉空隙中上升保證氣泡更好的分散B具有很大的循環(huán)輸送量的功率輸出C適用于各種流體的攪拌混合包括粘性流體和非流動性。2空氣除菌的方法有A加熱滅

46、菌B輻射滅菌C化學(xué)滅菌D靜電除塵，E介質(zhì)過濾3溫度T對K的影響，A活化能越高K越低，熱死速率越慢，BK并不是唯一決定活化能的，尚不能肯定是活化能越低的孢子熱死速率一定比活化能高的快，C計算活化能，D K 是活化能和溫度的函數(shù)，活化能越高，溫度的變化對K的影響越大，4固定化酶，和細(xì)胞在實際應(yīng)用中的特點A容易實現(xiàn)連續(xù)培養(yǎng)B 獲得產(chǎn)物純度高，C 酶和細(xì)胞可重復(fù)用， E 易實現(xiàn)自控，3、  固定化酶和固定化細(xì)胞使用期間活性下降的主要原因是什么？A：酶變性，細(xì)胞自消化（自溶）。（1分）B：固定化酶或細(xì)胞吸附了抑制物。（1分）C：染菌。（1分）D：酶、細(xì)胞流失。（1分）E：載體崩解。 （1分）6

47、、提高發(fā)酵液中氧傳遞速率的主要途徑是什么？從提高Kla的角度可采用：A：增加攪拌轉(zhuǎn)數(shù)N，以提高Pg。（1分） B：增大通氣量Q，以提高空截面氣速Vs。（1分）C：N和Q同時增加。（1分）從提高傳質(zhì)推動力角度可采用：E：提高罐壓（1分）F：通入純氧（1分）生物反應(yīng)器的設(shè)計和操作的限因素有那些，設(shè)計目標(biāo)是什么目標(biāo)是，力求設(shè)計出質(zhì)量高，成本低，節(jié)能的，限因素有，KLaKd Pa/v 空氣流量vs vvm 葉輪尖端線速度，混合時間，攪拌液流循環(huán)量Q ，附加指標(biāo)Q/H固定化酶和固定化細(xì)胞使用期間活性下降的主要原因是：1酶變性，細(xì)胞自消化2固定化酶或細(xì)胞吸附抑制物，3染菌，4酶細(xì)胞流失5載體崩解/固定化酶

48、或細(xì)胞在實際應(yīng)用中的顯著特點：A可連續(xù)穩(wěn)定生B反應(yīng)產(chǎn)物的純度高質(zhì)量好C生成的副產(chǎn)物少D反就在的動力學(xué)常數(shù)，反應(yīng)的最佳PH和反應(yīng)溫度有可能會調(diào)E固定化酶和細(xì)胞在使用時可以再生或回收，可重復(fù)使用。F容易實行連續(xù)自動控制節(jié)約勞動力，能提高酶或細(xì)胞的生產(chǎn)能力。生物反應(yīng)器高計和操作的限制因素有那些？A生物催化的濃度和比活力B反應(yīng)器的傳質(zhì)和傳熱能力，生物反應(yīng)器的發(fā)展方向。A開發(fā)此活力高和選擇性高的生物催化劑將會點重要的位置，B改進(jìn)生物反應(yīng)器熱量和質(zhì)量的傳遞方法C生物反應(yīng)器正向大型化和自動化發(fā)展練習(xí)題:1、求青霉素連續(xù)發(fā)酵的穩(wěn)定狀態(tài)下最大菌體生成速度(DX)max及此時的稀釋率Dmax，菌體濃度Xmax和基

49、質(zhì)濃度S。已知（菌體可用Monod方程表達(dá)）S0=30g/L，YX/S=0.45，max=0.18h-1，Ks=1.0g/L。 可知，So, Yx/s Um Ks屬莫諾方，所以生產(chǎn)強(qiáng)度最大時的稀釋率Dm=Um1-(ks/Ks+So)2/1=0.15X=Yx/s(So-Ks*D/Um-D)=11.25因為X=Yx/s(So-s) 所以S=So-x/Yx/s=5g/L例：某有機(jī)廢水BOD物質(zhì)濃度為800（g/m3 )，要求處理后BOD下降90%。a=0.5kg/kg，b=0.3kg/kg.d。廢水處理量為8360（m3 /d），曝氣池有效容積為6000m3 ，曝氣池內(nèi)懸浮物質(zhì)濃度為3000mgML

50、SS/L，求該曝氣池的耗氧濃度和曝氣池的體積溶氧系數(shù)kLa。曝氣池液體的飽和氧濃度c * =7(mg/L)，運(yùn)行時實際維持的氧濃度cL 為1(mg/L) 解：耗氧濃度 : V(dO2 /dt)=a.F(S0 -Se ) + b.V.X =350kg/h 在穩(wěn)定狀態(tài)下，呼吸耗氧速度等于溶氧速度： kL a(c * -cL )=dO2 /dt=350/V=58.3mg/L.h kLa=58.3/(7-1)=9.67(1/h) 例：用葡萄糖為唯一碳源，在通風(fēng)提供足夠溶解氧的情況下連續(xù)培養(yǎng) Azotobacter vinelandii 的結(jié)果并根據(jù)上面推導(dǎo)的關(guān)系求得該微生物的理論得率YG 、維持常數(shù)

51、m 和不同情況下葡萄糖消耗對菌體生長的得率 YX/S(mol/g.h)(10 -2 ): 0.22, 0.31, 0.35, 0.49, 0.50 , 0.53 , 0.74 (h -1 ):0.06, 0.098, 0.121, 0.200, 0.246, 0.300, 0.350 解：以為縱坐標(biāo)，以為橫坐標(biāo)做直線，根據(jù)直線在縱坐標(biāo)的截距和它的斜率的倒數(shù)分別為：m=0.9 × 10 -3 mol/(g.h) YG =54 g/mol YX/S = YG /(m.YG + ) g/mol YX/S : 31.3, 36.1, 38.5, 43.1, 45.1, 46.5, 47.4可

52、以看出微生物生長比速愈大或碳源消耗比速愈大（這是由于碳源作為限制性基質(zhì)，其濃度增加的結(jié)果），YX/S 與 YG愈接近，可以推得YG是YX/S的極限。例：乙醇為基質(zhì)，耗氧培養(yǎng)酵母，反應(yīng)方程為：C2H5OH + aO2 + bNH3 = c(CH1.75N0.15O0.5) + dCO2 + eH2O 呼吸商RQ=0.6。求各系數(shù)a、b、c、d、e 解：C: 2=c+d H: 6+3b=1.75c+2e O: 1+2a=0.5c+2d+e N: b=0.15 已知 RQ=0.6 即 d=0.6a 聯(lián)立求解 a=2.394 b=0.085 c=0.564 d=1.436 e=2.634 反應(yīng)式： C2H5OH