生化工程復習題

1、生化工程（12級）（一）填空題（10分左右）（二）單選題（15分左右）（三）判斷題（10分左右）（三）名詞解釋（2-4題10分左右）1、相對熱阻：指在相同條件下兩種微生物熱阻的比值。2、能量偶聯(lián)型生長：當有大量合成菌體材料存在時，微生物生長取決于ATP的供能，這種生長就是能量偶聯(lián)型生長。（YATP±10g/mol）3、能量非偶聯(lián)型生長：當缺少合成菌體的材料或存在生長抑制物質，這時的生長取決于合成菌體材料的供應或合成反應的進程，這種生長就是能量非偶聯(lián)型生長。（這時多余的ATP會被相應的酶水解，能量以廢熱的方式釋放）（YATP<10g/mol）3、稀釋率：在連續(xù)培養(yǎng)技術中，F/V被

2、稱為稀釋率（dilutionrate）用符號“D”表示。仇=D4、臨界氧濃度：微生物的比耗氧速率受發(fā)酵液中氧的濃度的影響，各種微生物對發(fā)酵液中溶氧濃度有一個最低要求，即不影響呼吸所允許的最低溶氧濃度，稱為臨界氧濃度，以Ccr表示。5、軸功率：所謂攪拌器輸入攪拌液體的功率，是指攪拌器以既定的轉速回轉時，用以克服介質的阻力所需要用的功率，或簡稱為軸功率。它不包括機械傳動的摩擦所消耗的功率，因此它不是電動機的軸功率或耗用功率。6、呼吸商：RQ=C02生成速率/O2消耗速率7、反饋補料8、非反饋補料9、呼吸強度：呼吸強度（比耗氧速率）QO2：單位質量干菌體在單位時間內消耗氧的量。單位：mmolO2/（

3、kg干菌體h）。10、CSTR反應器：均勻混合的生物反應器（全混式，CSTR）即連續(xù)攪拌反應器，又分為恒化器（chemostat）和恒濁器（turtitostat）兩種，前者是使培養(yǎng)液中限制性營養(yǎng)物質保持恒定，后者是使培養(yǎng)液中的細胞濃度維持恒定。11、細胞理論得率：菌體得率（細胞得率）=YX/s=AX/（-AS）=（dX/dt）/（-dS/dt）=dX/（-dS）單位為g/g或g/mol反應過程中產生細胞的量除以反應過程中消耗基質的量。菌體理論得率（Yg）Yg=（生成菌體的量）/（用于同化為菌體碳源消耗）=dX/（-dS）G12、反混：在實際的反應器中，與流動方向相垂直的截面上存在著不同的流速

4、分布，這必然存在物料微團間的軸向混合。這種是經歷了不同反應時間的物料的混合，稱為反混。13、Z值：使十進熱死時間延長或縮短十倍所需降低或提高的溫度，從另一角度代表細胞對熱的抵抗力大?。缇鷾囟认禂担?。（四）簡答題（2題）（10分左右）1、簡述兩級冷卻、分離、加熱空氣除菌流程、冷熱空氣直接混合式除菌流程特點。 兩級冷卻、分離、加熱的空氣除菌流程：流程的特點是：兩次冷卻，兩次分離，適當加熱。兩次冷卻，兩次分離油水的好處是，能提高傳熱系數，節(jié)約冷卻用水，油水分離得比較完全。經第一次冷卻后，大部分的水、油都已結成較大的霧粒，且霧粒濃度比較大，故適宜旋風分離器分離。第二冷卻器使空氣進一步冷卻后析出一部分

5、較小的霧粒，宜采用絲網分離器分離，這樣發(fā)揮絲網能夠分離較小直徑的霧粒和分離效果高的作用。經二次分離的空氣帶的霧沫就較少，兩級冷卻可以減少油膜污染對傳熱的影響。這種流程適合濕度較大的地區(qū)。 冷熱空氣直接混合式空氣除菌流程：它的特點：可省第二冷卻分離設備和空氣再加熱設備，流程比較簡單，冷卻水用量較少，利用壓縮空氣的熱量來提高空氣溫度。壓縮空氣從貯罐分成兩部分流出，一部分進入冷卻器，冷卻到較低的溫度，經分離器分離水、油霧后與另一部分未處理過的高溫壓縮空氣混合。2、提高體積溶氧系數和溶氧速率的方法有哪些？1、增加攪拌器轉速N,以提高Pg,可以有效的提高KLa。2、加大通氣量Q,以提高Vs。在低通氣量時

6、，提高Q可以顯著增大kLa。但當通氣量已經很高時,進一步提高Q,Pg也將隨之劇烈降低,其綜合效果將不會使kLa增加，甚至可能下降。只有在增大Q的同時也相應提高N,使Pg不致過分降低的情況下,才能最有效地提高kLa3、為提高Nv,除了提高kLa之外，提高C*也是可行的方法之一。在空氣中通入純氧，或在可能時提高罐內操作壓力，均可使C*增高，從而提高了氧的傳遞推動力。4、高徑比調節(jié)。增加高徑比H/D,另一方面液相中的平均壓力增高，傳質推動力（C*-C）增大，從而提高溶氧速率；另一方面在通風比Q/V一定的情況下，高徑比大，反應器截面積小，空截面上的空氣線速度Vs將增大，從而提高溶氧速率。增加H/D還有

7、利于降低單位溶解氧功耗即提高傳氧效率。5、絲狀真菌的繁殖導致發(fā)酵液粘度的急劇上升和kLa的急劇下降。過分地提高轉速及通氣速率可能導致菌絲體的機械破壞及液泛。在這種情況下可重復地放出一部分發(fā)酵液，補充新鮮滅菌的等體積培養(yǎng)基，這樣可以使kLa大幅度回升。6、向發(fā)酵液中添加少量的水不溶另一液相，氧在這一液相中具有比在水中高得多的溶解度，如正十二烷，氧在其中的溶解度為35°C,105Pa壓力時為54.9mg/L,故這類液體稱為氧載體。7、傳氧效率單位溶解氧功耗kLa值的大小是評價生化反應器的重要指標，但不是唯一指標。一個性能良好的反應器不僅應具有較高的溶氧系數kLa值，而且其能量消耗是最低的

8、。作為評價通氣生化反應器的另一個重要指標是單位溶解氧功耗，即溶解1kg或1kmolO2所需要的功率，它反映該反應器傳氧效率的高低。3、利用阿累尼烏斯方程簡述高溫短時滅菌方法原理。實驗表明細菌抱子熱死反應的活化能E很高，營養(yǎng)成分破壞的活化能較低。隨著溫度上升,菌體孢子死亡速度常數增加倍數大于培養(yǎng)基成分破壞速度常數增加倍數。所以當溫度升高時，雜菌死亡速度要比營養(yǎng)成分破壞速度快得多。根據這一原理，培養(yǎng)基滅菌采用高溫短時的方法能達到滅菌的效果，又可以減少營養(yǎng)成分的破壞。阿累尼烏斯方程：K=Ae-E/RT4、簡述溶氧雙膜理論的內容。氣泡和包圍著氣泡的液體之間存在著界面，在界面的氣泡一側存在著一層氣膜，在

9、界面液體一側存在著一層液膜；氣膜內氣體分子和液膜內液體分子都處于層流狀態(tài)，氧以濃度差方式透過雙膜；氣泡內氣膜以外的氣體分子處于對流狀態(tài)，稱為氣體主流，任一點氧濃度，氧分壓相等；液膜以外的液體分子處于對流狀態(tài)，稱為液體主流，任一點氧濃度、氧分壓相等。在雙膜之間界面上，氧分壓與溶于液體中氧濃度處于平衡關系氧傳遞過程處于穩(wěn)定狀態(tài)時，傳質途徑上各點的氧濃度不隨時間而變化。5、與分批培養(yǎng)和連續(xù)培養(yǎng)比較，補料分批培養(yǎng)有那些特點？與分批培養(yǎng)比較（1）可解除培養(yǎng)過程中的底物抑制、產物的反饋抑制和葡萄糖的分解阻遏效應。（2）對于耗氧過程，可以避免在分批培養(yǎng)過程中因一次性投糖過多造成的細胞大量生長、耗氧過多以至通

10、風攪拌設備不能匹配狀況；在某種程度上可減少微生物細胞的生成量、提高目的產物的轉化率；（3）微生物細胞可被空中在一系列的過渡態(tài)階段，可用來控制細胞的質量；并可重復某一時期細胞培養(yǎng)的過渡態(tài)，可用來理論研究。與連續(xù)培養(yǎng)方式比較：1. 不需要嚴格的無菌條件。2. 不會產生微生物菌種的老化和變異。3. 最終產物濃度較高，有利于產物的分離。4. 使用范圍廣。6、發(fā)酵產物動力學分哪幾種，動力學方程各是什么，舉例說明。1）偶聯(lián)型（相關型）在該模式中，產物形成速度與生長速度的關系可表示為：dP/dt=a（dX/dt）=apXP產物濃度（g/L）a產物相對于細胞的生成速度（g產物/g細胞），即：YP/X2）非偶聯(lián)

11、型（非相關型）dP/dt=pXP非生長關聯(lián)的產物形成常數（g產物/g細胞.h）3）混合型（部分相關型）dP/dt=apX+0X7、簡述空氣深層過濾機制介質過濾（深層過濾）介質過濾除菌是目前工業(yè)上用的較多的空氣除菌方法，它是采用定期滅菌的介質來阻截流過的空氣所含的微生物，而取得無菌空氣。常用的過濾介質有棉花、活性炭或玻璃纖維等。深層過濾所用的過濾介質如棉花的纖維直徑一般為1620um。填充系數為8%時，棉花纖維所形成網絡的孔隙為2050um,微粒隨氣流通過濾層時，濾層纖維所形成的網格阻礙氣流前進，使氣流出現無數次改變運動速度和方向，繞過纖維前進，這些改變引起微粒對濾層纖維產生慣性沖擊、阻攔、重力沉降、布朗擴散、靜電吸引等作用而把微粒滯留在纖維表面上。介質中過濾系統(tǒng)中由哪一種過濾機理起主導作用，由顆粒性質、介質的性質和氣流速度等決定，只有靜電吸附只受塵?；蛭⑸锖徒橘|所帶電荷作用，不受外界因素影響。當氣流速度小時，慣性碰撞作用不明顯，以阻截、沉降和布朗運動為主。此時，除菌效率隨速度的增大而降低，當增大到某值時，除菌效率最低，也