生化工程 自考重點

經(jīng)典word整理文檔，僅參考，雙擊此處可刪除頁眉頁腳。本資料屬于網(wǎng)絡(luò)整理，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除，謝謝！第一章緒論1、重點1.1生化工程的定義（識記）將生物技術(shù)的實驗室成果經(jīng)工藝及工程開發(fā)，成為可供工業(yè)生產(chǎn)的工藝過程，常稱為生化工程1.2生化工程的研究內(nèi)容（識記）１、培養(yǎng)基滅菌、空氣除菌、通氣攪拌、反應器及比擬放大２、微生物的連續(xù)培養(yǎng)３、生物反應動力學４、固定化酶技術(shù)及應用2、次重點生化工程的發(fā)展歷程（識記）生化工程學誕生于上世紀40年代。早期的發(fā)酵工業(yè)只有較少種類的產(chǎn)品，其中厭氧發(fā)酵產(chǎn)品居多。如酒類、乳酸。厭氧發(fā)酵由于不大量供應氧氣，染雜菌導致生產(chǎn)失敗的機會較少，故而深層液體厭氧發(fā)酵早就具有相當大的規(guī)模。那時只有少數(shù)的好氧發(fā)酵產(chǎn)品采用了深層液體發(fā)酵生產(chǎn)法，如面包酵母，醋酸。前者因為酵母的比生長速率較高，后者因為醋酸的生成導致發(fā)酵液中pH降低，不易污染雜菌。40年代前期，正好是第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)場上有成千上萬的傷員需要救治，急需藥物（非磺胺類）防止傷口感染。早在1928年英國的學者Fleming發(fā)現(xiàn)了青霉素，19401941～1942年在臨床上應用，證明有非常好的療效，這時急待將青霉素投入工業(yè)化生產(chǎn)。第二章培養(yǎng)基滅菌和空氣除菌1、重點（1）微生物的熱死滅動力學（應用）（2）空氣過濾設(shè)計（應用）2、次重點（1）分批滅菌的設(shè)計（應用）分批滅菌：就是將配制好的培養(yǎng)基放在發(fā)酵罐或其他裝置中，通入蒸汽將培養(yǎng)基和所用設(shè)備一起進行加熱滅菌的過程，通常也稱為實罐滅菌。（2）連續(xù)滅菌反應器的流體流動模型（理解）（3）連續(xù)滅菌設(shè)計（應用）連續(xù)滅菌：培養(yǎng)基在發(fā)酵罐外經(jīng)過一套連續(xù)滅菌設(shè)備，以比分批滅菌高的溫度和較短的時間進行快速連續(xù)加熱滅菌，并快速冷卻，再立即輸入預先經(jīng)過空罐滅菌后的發(fā)酵罐中3、一般（1）空氣除菌方法（理解）(加熱滅菌,輻射滅菌,化學滅菌,靜電除塵,介質(zhì)過濾)（2）典型空氣除菌流程（識記）(高空采風—空壓機—貯罐—冷卻器—總過濾器—分過濾器—凈化空氣—進罐)(北方)(濕度大時,應該在冷卻器后加上油水分離器和除霧器)（3）新型過濾器（理解）(聚乙烯醇過濾器,折式過濾除菌器,高效燒結(jié)金屬過濾器,絕對過濾器)第三章氧的供需1、重點（1）概念：比耗氧速率:單位質(zhì)量的細胞（干重）在單位時間內(nèi)消耗氧的量。攝氧率:單位體積培養(yǎng)液，在單位時間內(nèi)耗氧量。臨界氧濃度:指不影響菌體的呼吸和財務合成的最低氧濃度。氧的傳遞通量:雙膜理論:(1)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條件下，均呈滯流狀態(tài)（湍流時，滯流層?。粚恿鲿r，滯流層厚。(2)界面上不存在傳遞阻力，那么在兩相界面上，兩相濃度總是相互平衡的（氣體中氧的濃度與溶解在液體(3)傳遞阻力都集中在氣膜和液膜之中。即氣膜和液膜以外無傳遞阻力，氣相氣體和液相主體中氧氣濃度均勻。體積溶氧速率(Nv)KLα以氧濃度為推動力的容積氧傳遞系數(shù)，反映了設(shè)備的供氧能力OTR=KLα(C*CL）（2）影響供氧的因素（理解）（3）攝氧率和kLa的測定（理解）(1)亞硫酸鈉氧化法(2)動態(tài)法用溶氧電極(3)氧衡算法2、次重點培養(yǎng)過程中的氧傳遞（識記）3、一般：（1）溶解氧對細胞生長的影響（識記）（2）溶解氧對發(fā)酵代謝產(chǎn)物生成的影響（識記）第四章機械攪拌軸功率計算1、重點（1）概念：軸功率:攪拌器以既定的轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)時,用以克服介質(zhì)的阻力所需要的功率.功率準數(shù)Np:表示機械攪拌器所施與單位體積被攪拌液體的外力與單位體積被攪拌的慣性力之比.通氣準數(shù)Na:它表示發(fā)酵罐內(nèi)空氣的表觀流速與攪拌葉頂端流速之比（2）攪拌器軸功率計算（應用）2、次重點非牛頓流體的攪拌器軸功率的計算（理解）3、一般：通氣攪拌反應器的攪拌槳葉類型p47（識記）1.螺旋漿式攪拌器2.圓盤平直渦輪攪拌器3.圓盤彎葉渦輪攪拌器4.圓盤平直箭葉攪拌器（一般6片，最少3片，最多6片）攪拌的作用：把通入的氣體打碎，強化湍流程度，使空氣與發(fā)酵液充分混合，氣、液、固三相更好地接觸，增加了溶氧速率，使微生物懸浮混合均勻，促進代謝產(chǎn)物的傳質(zhì)速率。第五章發(fā)酵罐的比擬放大1、重點：（1）幾何尺寸放大（應用）幾何尺寸放大在反應罐的放大中，放大倍數(shù)實際上就是罐的體積增加倍數(shù)。放大倍數(shù)m=V放大/V模型一般要保持幾何相似的原則，那么==常數(shù)，=（）3=m,==m1/3,（2）空氣流量放大（應用）(1)以單位培養(yǎng)液體積中空氣流量相同的原則放大：(vvm)1=(vvm)2Vs∝(vvm)VL/PD2∝(vvm)D/P=，VS2可求(2)以空氣直線流速相同的原則放大:VS2=VS1，==（）2可求。（3）以KLa值相同的原則放大Kd=(2.36+3.30Ni)?(Pg/V)0.56Vs0.7N0.710-9式中有Pg、N等未定參數(shù)?？煽紤]用其它經(jīng)驗式，如∝,最后推導出：=（）2/3。（3）以kLa值相同的原則放大（應用）溶氧系數(shù)是所有好氣性發(fā)酵的主要指標，任何通氣發(fā)酵在一定條件下都有一個達到最大產(chǎn)率的溶氧系數(shù)，故維持大、小罐的溶氧系數(shù)相等進行放大是合理的。經(jīng)過實驗和有關(guān)準數(shù)的整理，可得通風量Q與溶氧系數(shù)kLa∝(Q/V)HL2/3kLa-------體積溶氧系數(shù)（1/h）Q---------通風量(m3/min);V---------發(fā)酵液體積(m3)HL--------發(fā)酵液深度(m)（4）恒定等體積功率放大P92（應用）對于連續(xù)發(fā)酵和在發(fā)酵過程中需要補料的分批發(fā)酵，要求整個反應P/V相等的原則進行放大。2、次重點（1）概念：周線速度：攪拌葉輪尖端線速度混合時間：把少許具有與攪拌罐內(nèi)的液體相同物性的液體注入攪拌罐內(nèi)，兩者達到分子水平的均勻混合所需要的時間。3、一般：攪拌液流速度壓頭（(Q)以及Q/H比值對比擬放大的意義P85（應用）第六章細胞反應動力學1、重點（1）概念：絕對速率：是在單位時間、單位體積某一組分的變化量μ=（；單位為1/h，其中—菌體濃度（g/L）得率系數(shù)：是基質(zhì)轉(zhuǎn)化為細胞或其他產(chǎn)物潛力的定量評價。理論得率：微生物反應過程中，部分碳源作為基質(zhì)被同化為擠爆成分，就碳源被同化為菌體的觀點來看菌體的得率。限制性基質(zhì)：在培養(yǎng)微生物的營養(yǎng)物質(zhì)中，對微生物的生長起到限制作用的營養(yǎng)物。（2）無抑制的細胞生長動力學——Monod方程（應用）當培養(yǎng)基中不存在抑制細胞生長的物質(zhì)時，細胞的生長速率與基質(zhì)濃度關(guān)系（Monod方程式）（4）基質(zhì)消耗動力學（理解）（5）產(chǎn)物生成動力學（理解）2、次重點分批培養(yǎng)細胞反應動力學模型（理解）3、一般其他類型的細胞生長動力學模型（識記）Gaden根據(jù)產(chǎn)物生成速率與細胞生長速/PPXqYμ=Pqαμβ=+Pqβ=第七章連續(xù)培養(yǎng)動力學1、重點（1）概念：稀釋率(D)F/V）細胞濃縮比和循環(huán)濃縮因子（識記）（2）單級連續(xù)培養(yǎng)動力學方程的推導和模型參數(shù)的計算（應用）（3）連續(xù)培養(yǎng)原理的應用（理解）連續(xù)培養(yǎng)：由于新鮮培養(yǎng)基不斷補充，所以不會發(fā)生營養(yǎng)物的枯竭，另一方面，發(fā)酵液不斷取出，發(fā)酵罐內(nèi)的微生物始終處于旺盛的指數(shù)生長期，罐內(nèi)細胞濃度、比生長速率μ、以及t,pH等都保持恒定。2、次重點：進行細胞回流的單級連續(xù)培養(yǎng)方程的推導和模型參數(shù)的計算（應用）3、一般:多級連續(xù)培養(yǎng)（識記）多級連續(xù)培養(yǎng)根據(jù)各級反應器的物料衡算，可得出穩(wěn)態(tài)下第n級反應器中的細胞濃度、比生長速率、限制性基質(zhì)濃度和產(chǎn)物濃度的表達式:Xn