《發(fā)酵工程原理及技術》期末試題B及答案

《發(fā)酵工程原理及技術》期末試題B

一、填空（每空1分，共30分）

1,酒精發(fā)酵罐的冷卻裝置有、

和三種類型。

2,發(fā)醉罐上常用的軸封有和兩種類型。

3,按細胞類型可將固定化細胞分為、和三種類型。

4,發(fā)酵產品的下游加工工藝過程可分為、、

和四個階段。

5,發(fā)酵過程的主要控制參數主要分為、

和三種類型。

6,超臨界流體萃取的流程有、和0

7,植物細胞大規(guī)模培養(yǎng)的方式有和o

8,細胞固定化的方法有、、

和。

10,質粒的不穩(wěn)定性有和兩種類型。

1L影響植物細胞培養(yǎng)的因素有和o

12,發(fā)酵過程中參數測定的方法和哪兩種。

二、名詞解釋（每題4分，共20分）

1,分批發(fā)酵

2,物理密封

3,錯流過濾

4,死角

三、簡答題（每題4分，共20分）

1，大部分通風發(fā)酵過程都會產生泡沫，請問泡沫的形成對發(fā)酵過程有何不利影響？

2,簡述影響超濾速度的因素。

3,簡述動植物細胞培養(yǎng)與微生物細胞培養(yǎng)有何區(qū)別。

4,簡述Monod方程與米氏方程的區(qū)別與聯系。

5,攪拌器的軸功率

四、問答、計算題（每題10分，共30分）

1,按照產物生成與菌體生長是否同步，可將分批發(fā)酵分為哪兩種類型，并用公式進行表述。這種分

類方法對實際生產有何指導意義？

2,根據功率準數所表征的意義推導下式

N=—%—

/V產pN3a

3,請問下圖中的管道連接方式有何不合理之處，為什么？請畫出正確的連接方式

答案

一、填空（每空1分，共30分）

1,酒精發(fā)酵罐的冷卻裝置有罐頂噴水淋于罐外壁表面進行膜狀冷卻、

蛇管和罐外壁噴灑聯合冷卻和罐外列管式噴琳冷卻三種類型。

2,發(fā)酵罐上常用的軸封有填料函式軸封和端面式（機械）軸封兩種類型。

3,按細胞類型可將固定化細胞分為般生虬、動物和植物三種類型。

4,發(fā)酵產品的下游加工工藝過程可分為培養(yǎng)液（發(fā)酵液）的預處理和固液分離;初步純化（提取）;&

度純化（精制）；。和成品加工四個階段。

5,發(fā)酵過程的主要控制參數主要分為儂L、化學和生物三種類型。

6,超臨界流體萃取的流程有等溫變壓法；等壓變溫法;和吸附法。

7,植物細胞大規(guī)模培養(yǎng)的方式有懸浮培養(yǎng)和固定化培養(yǎng)。

8,細胞固定化的方法有吸附、共價、交聯和包埋。

10,質粒的不穩(wěn)定性有分離性不穩(wěn)定和結構性不穩(wěn)定兩種類型。

11,影響植物細胞培養(yǎng)的因素有細胞的遺傳特性和培養(yǎng)環(huán)境。

12,發(fā)酵過程中參數測定的方法在線和取樣（離線）兩種。

二、名詞解釋（每題4分，共20分）

3,分批發(fā)酵

是指在一封閉系統內含有初始限量基質的發(fā)酵方式。在這一過程中，除了氧氣、消泡劑及控制

pH的酸或堿外，不再加入任何其它物質。發(fā)酵過程中培養(yǎng)基成分減少，微生物得到繁殖（2分）。

其特點是微生物所處的環(huán)境在發(fā)酵過程中不斷變化，其物理，化學和生物參數都隨時間而變化，是

一個不穩(wěn)定的過程（2分）。

2,物理密封

物理密封是將重組菌封閉于設備內，以防止傳染給實驗人員和向外界擴散（2分）。實驗規(guī)模在

20L以下時，物理密封由密封設施、實驗室設計和實驗注意事項組成（1分）。密封程度分為Pl、P2、

P3和P4級，數字越大，密封水平越高（1分）。

3,錯流過濾

錯流過濾是一種新的過濾方式與常規(guī)過濾的區(qū)別在于它的固體懸浮液流動方向與過濾介質平

行，而常規(guī)過濾則是垂直的，因此，能連續(xù)清除過濾介質表面的滯留物，使濾餅不能形成，所以整

個過濾中能保持較高的濾速。

4,死角

所謂死角是指滅菌時因某些原因使滅菌溫度達不到或不易達到的局部地區(qū)。發(fā)酵罐及其管路如

有死角存在，則死角內潛伏的雜菌不易殺死，會造成連續(xù)染菌，影響生產的正常進行。

5,攪拌器的軸功率

是指攪拌器以既定的速度旋轉時，用以克服介質的阻力所需的功率，簡稱軸功率（2分）。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（1分）。發(fā)酵罐液體中

的溶氧速率以及氣液固相的混合強度與單位體積液體中輸入的攪拌功率有很大關系（1分）。

三、簡答題（每題4分，共20分）

I，大部分通風發(fā)酵過程都會產生泡沫，請問泡沫的形成對發(fā)酵過程有何不利影響？

降低發(fā)酵設備的利用率；增加了菌群的非均一性；增加了染菌的機會；導致產物的損失；消泡

劑會給后提取工序帶來困難。

4,簡述影響超濾速度的因素。

壓力；發(fā)酵液濃度、溫度、流速；膜的污染

3,簡述動植物細胞培養(yǎng)與微生物細胞培養(yǎng)有何區(qū)別。

動物細胞無細胞壁，且大多數哺乳動物細胞附著在固體或半固體的表面才能生長；對營養(yǎng)要求

嚴格，除氨基酸、維生素、鹽類、前萄糖或半乳糖外，還需有血清。動物細胞對環(huán)境敏感，包括pH、

溶氧、溫度、剪切應力都比微生物有更嚴的要求，一般須嚴格的監(jiān)測和控制（2分）。

植物細胞對營養(yǎng)要求較動物細胞簡單。但由于植物細胞培養(yǎng)一般要求在高密度下才能得到一定

濃度的培養(yǎng)產物，以及植物細胞生長較微生物要緩慢，長時間的培養(yǎng)對無菌要求及反應器的設計也

提出特殊的要求（2分）。

4,簡述Monod方程與米氏方程的區(qū)別與聯系。

Monod方程是對實驗現象的總結，是經驗方程，米氏方程是根據能反應極力推導得出，是機理

方程（2分）。Monod方程與米氏方程的具有相似性（2分）。

5,動物細胞培養(yǎng)的條件控制有何特殊要求

動物細胞生長緩慢，又具有錨地依賴性，培養(yǎng)時為防止污染，除反應器密封性能良好外，尚需

添加抗生素（1分），培養(yǎng)過程還要求培養(yǎng)器、管道及接頭處所用材質不可釋放出對細胞有毒害的物

質（1分）。在分批培養(yǎng)時，隨著細胞生長，營養(yǎng)消耗，必然產生乳酸等代謝物的積累，引起細胞

衰退死亡，需更換培養(yǎng)液或移植繼代培養(yǎng)（1分）。動物細胞對環(huán)境變化適應能力較微生物細胞小

得多，故條件控制精密度要求更高。其中特別重要的是溶解氧和pH的控制（1分）。

四、問答、計算題（每題10分，共30分）

1，按照產物生成與菌體生長是否同步，可將分批發(fā)酵分為哪兩種類型，并用公式進行表述。這種分

類方法對實際生產有何指導意義？

生長關聯型（第一類型）：產物形成與生長有關，如酒精、某些酶等。（1分）

（2分）

Qj產物形成比速率Q/hL）

：菌體生長為基準的產物的率（）

yp/xg/g

/比生長速率（萬，

生長無關聯型（第二，三類型）產物的形成速度與生長無關，只與細胞積累量有關。如，抗生

素。（1分）

華=/

Q,=^=P

（2分）

上述分批發(fā)酵類型可以分析：如具生產的產品是生長關聯型（如菌體與初級代謝產物），則宜采

用有利于細胞生長的培養(yǎng)條件，延長與產物合成有關的對數生長期；如果產品是非生長關聯型（如

次級代謝產物），則宜縮短對數生長期，并迅速獲得足夠量的菌體細胞后延長平衡期，以提高產量。

（4分）

3,根據功率準數所表征的意義推導下式

NP=—pNyD—s

功率準數表征著機械攪拌所施與單位體積被攪拌液體的外力與單位體積被攪拌液體的慣性之

比。所以（2分）

N_單位體積液體所受外力_公/人