《發(fā)酵工程原理及技術(shù)》期末試題B及答案

《發(fā)酵工程原理及技術(shù)》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(xì)胞類型可將固定化細(xì)胞分為、和三種類型。

4,發(fā)酵產(chǎn)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(shù)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(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)的方式有和o

8,細(xì)胞固定化的方法有、、

和。

10,質(zhì)粒的不穩(wěn)定性有和兩種類型。

1L影響植物細(xì)胞培養(yǎng)的因素有和o

12,發(fā)酵過程中參數(shù)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(fēng)發(fā)酵過程都會產(chǎn)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(xì)胞培養(yǎng)與微生物細(xì)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(lián)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(chǎn)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(jìn)行表述。這種分

類方法對實際生產(chǎn)有何指導(dǎo)意義？

2,根據(jù)功率準(zhǔn)數(shù)所表征的意義推導(dǎo)下式

N=—%—

/V產(chǎn)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(jìn)行膜狀冷卻、

蛇管和罐外壁噴灑聯(lián)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(jī)械）軸封兩種類型。

3,按細(xì)胞類型可將固定化細(xì)胞分為般生虬、動物和植物三種類型。

4,發(fā)酵產(chǎn)品的下游加工工藝過程可分為培養(yǎng)液（發(fā)酵液）的預(yù)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(shù)主要分為儂L、化學(xué)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(xì)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(xì)胞固定化的方法有吸附、共價、交聯(lián)和包埋。

10,質(zhì)粒的不穩(wěn)定性有分離性不穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)性不穩(wěn)定兩種類型。

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

12,發(fā)酵過程中參數(shù)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(tǒng)內(nèi)含有初始限量基質(zhì)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(zhì)。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(xué)和生物參數(shù)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(shè)備內(nèi)，以防止傳染給實驗人員和向外界擴(kuò)散（2分）。實驗規(guī)模在

20L以下時，物理密封由密封設(shè)施、實驗室設(shè)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(shù)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(zhì)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(zhì)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(dá)不到或不易達(dá)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(nèi)潛伏的雜菌不易殺死，會造成連續(xù)染菌，影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

5,攪拌器的軸功率

是指攪拌器以既定的速度旋轉(zhuǎn)時，用以克服介質(zhì)的阻力所需的功率，簡稱軸功率（2分）。它不

包括機(jī)械傳動的摩擦所消耗的功率，因此它不是電動機(jī)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(qiáng)度與單位體積液體中輸入的攪拌功率有很大關(guān)系（1分）。

三、簡答題（每題4分，共20分）

I，大部分通風(fēng)發(fā)酵過程都會產(chǎn)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(shè)備的利用率；增加了菌群的非均一性；增加了染菌的機(jī)會；導(dǎo)致產(chǎn)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(xì)胞培養(yǎng)與微生物細(xì)胞培養(yǎng)有何區(qū)別。

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

嚴(yán)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(xì)胞對環(huán)境敏感，包括pH、

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

植物細(xì)胞對營養(yǎng)要求較動物細(xì)胞簡單。但由于植物細(xì)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(chǎn)物，以及植物細(xì)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(yīng)器的設(shè)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(lián)系。

Monod方程是對實驗現(xiàn)象的總結(jié)，是經(jīng)驗方程，米氏方程是根據(jù)能反應(yīng)極力推導(dǎo)得出，是機(jī)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(xì)胞培養(yǎng)的條件控制有何特殊要求

動物細(xì)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(yīng)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(zhì)不可釋放出對細(xì)胞有毒害的物

質(zhì)（1分）。在分批培養(yǎng)時，隨著細(xì)胞生長，營養(yǎng)消耗，必然產(chǎn)生乳酸等代謝物的積累，引起細(xì)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(xì)胞對環(huán)境變化適應(yīng)能力較微生物細(xì)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(chǎn)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(jìn)行表述。這種分

類方法對實際生產(chǎn)有何指導(dǎo)意義？

生長關(guān)聯(lián)型（第一類型）：產(chǎn)物形成與生長有關(guān)，如酒精、某些酶等。（1分）

（2分）

Qj產(chǎn)物形成比速率Q/hL）

：菌體生長為基準(zhǔn)的產(chǎn)物的率（）

yp/xg/g

/比生長速率（萬，

生長無關(guān)聯(lián)型（第二，三類型）產(chǎn)物的形成速度與生長無關(guān)，只與細(xì)胞積累量有關(guān)。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(chǎn)的產(chǎn)品是生長關(guān)聯(lián)型（如菌體與初級代謝產(chǎn)物），則宜采

用有利于細(xì)胞生長的培養(yǎng)條件，延長與產(chǎn)物合成有關(guān)的對數(shù)生長期；如果產(chǎn)品是非生長關(guān)聯(lián)型（如

次級代謝產(chǎn)物），則宜縮短對數(shù)生長期，并迅速獲得足夠量的菌體細(xì)胞后延長平衡期，以提高產(chǎn)量。

（4分）

3,根據(jù)功率準(zhǔn)數(shù)所表征的意義推導(dǎo)下式

NP=—pNyD—s

功率準(zhǔn)數(shù)表征著機(jī)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