南昌大學生化工程原理複習

2022-09-13 19:36:05 字數 4853 閱讀 7824

一、判斷正誤

1、反混指不同物料間有混合的現象。(×)

2、pfr反應器中,沿軸向的反應速度是常數。(×)

3、動態法測量kla不能用於有菌體繁殖的發酵液。(×)

4、連續反應器中物料的平均停留時間用f/v來計算。(×)

5、限制性底物指微生物的碳源。(×)

6、間歇培養好氧微生物時,菌體的對數生長期到來時,菌體的攝氧率大幅度增加。(√)

7、微生物營養細胞易於受熱死滅,其比熱死亡速率常數k值很高。(√)

8、建立kla與裝置引數及操作變數之間關係式的重要性在於生物反應器的比擬放大。(√)

9、單級連續培養中,如果調整成μ(比生長速率)> d(稀釋速率 ),最終將發生「衝出」現象。(×)

10、單級恆化器連續培養某種酵母達一穩態後,流出液中菌體濃度是培養時間的函式。(×)

11、cstr反應器中物料的返混程度最小。(×)

12、微生物的比生長速率是指單位時間內菌體的增量。(×)

13、限制性底物是指培養基中濃度最小的物質。(×)

14、控制好氧發酵的溶氧濃度一定小於微生物的臨界溶氧值。(×)

15、單級連續培養中,如果調整成d(稀釋速率)>μ(比生長速率),最終將發生「衝出」現象。(√)

16、一定溫度下,微生物營養細胞的均相熱死滅動力學符合化學反應的一級反應動力學。(√)

17、在活塞流反應器中進行恆溫熱滅菌,沿物料流動方向菌體熱死滅速率逐漸下降。(√)

18、單級恆化器的稀釋速率可以任意調整大小。(×)

19、任何微生物培養過程的yatp均等於10g/mol左右。(×)

20、連續培養反應器中物料的平均停留時間和稀釋速率互為倒數。(√)

21、間歇培養微生物的減速生長期,微生物的比生長速率小於零。(×)

22、亞硫酸鹽氧化法可以用於測量真實發酵液的kla。(×)

23、活塞流反應器中,沿徑向的反應速度是常數。(√)

24、連續反應器中物料的稀釋速率用f/v來計算。(√)

25、在微生物培養過程中有可能存在多種限制性底物。(√)

26、返混是指不同停留時間物料之間的混合。(√)

27、間歇培養好氧微生物時,菌體耗氧速率是常數。(×)

28、對培養基進行熱滅菌必須以黴菌的孢子為殺滅物件。(×)

29、在一定溫度下,各種不同微生物的比熱死亡速率常數值相等。(×)

30、在有細胞回流的單級恆化器中,總的出口處菌體濃度與恆化器中的菌體濃度完全相等。(×)

二、填空

1、反應器的d/h越大,越接近全混流型反應器。

2、單纖維捕集效率中,重要的三個機制是慣性衝撞攔截和布朗擴散 。

3、評價好氧發酵罐最重要的兩個指標是kla 和溶氧效率指標 。

4、酶或細胞的固定化方法有包埋法、 交聯法和載體結合法 。

5、發酵產物的生成速率與菌體生長速率之間大致存在三種不同型別的關聯,它們是生長偶聯型 、 混合生長偶聯型和非生長偶聯型。

6、工程上廣泛採用的培養基滅菌方法有間歇滅菌和連續滅菌。

7、發酵罐比擬放大時需要確定的操作引數主要是空氣流量、攪拌功率和攪拌轉數,需要確定的罐幾何尺寸主要是直徑和高度 。

8、生物反應器設計的主要目標是產品成本底,質量高 。

9、微生物的比熱死亡速率常數由微生物菌體的抗熱性能和滅菌溫度兩個因素決定。

10、傳氧速率指標是指每溶解1kg溶氧消耗的電能。

11、monod模型的數學表示式為 μ=μms/(ks+s) 。

12、微生物細胞的比耗氧速率qo2(呼吸強度)是指單位重量的細胞在單位時間內消耗氧的量,單位是molo2/kg幹細胞,qo2與溶氧濃度的關係為qo2= (qo2 )max ·c/(ko+ c)。

13、動物細胞培養的反應器主要有懸浮培養反應器 、 貼壁培養反應器和微載體懸浮培養反應器 。

14、經驗和半經驗的發酵罐比擬放大方法中,模型罐和生產罐一般以幾何似原則為前提。

15、用cstr反應器同時連續培養兩種微生物a和b,已知μa>μb,最後在反應器中存留的是微生物 a 。

16、用載體結合法固定化細胞是指把細胞通過共價鍵、離子鍵或吸附作用結合到水不溶性載體上的方法。

17、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 。

18、微生物代謝產物的生成速率與菌體生長速率之間存在三種不同型別的關聯,它們是生長偶聯型 、 混合生長偶聯型和非生長偶聯型 。

19、發酵罐比擬放大時,攪拌功率及轉數放大常採用的三個原則是 po/v相等、 pg/v 相等和 kla 相等。

20、發酵罐的比擬放大中,空氣流量放大常採用的三個原則是 vvm 相等、 空截面氣速 vs 相等和 kla 相等。

21、深層過濾器的設計中,最重要的設計引數是濾層厚度 。

22、monod方程中動力學常數的求算常採用雙倒數作圖或線性回歸方法。

23、絲狀菌培養用的發酵罐比擬放大後,常需校核攪拌葉輪尖端線速度指標。

24、流加式操作特別適合於有底物抑制的培養過程。

25、乳酸菌生長和乳酸生成之間的關係符合混合生長偶聯型。

26、用cstr反應器同時連續培養三種微生物a、b、c,已知μa<μb< μc,最後在反應器中存留的是微生物 c 。

27、多級連續培養中,第二級反應器的菌體濃度和底物濃度分別大於和小於第一級反應器的菌體濃度和底物濃度。

28、酶反應器的操作引數有空間時間 、 轉化率和生產率。

29、發酵罐通氣條件下的攪拌功率通常小於不通氣條件下的攪拌功率。

30、當發生底物抑制時,要獲得同樣的底物轉化率,pfr的反應時間比cstr的長 。

31、縮短混合時間的最有效方法是增加反應器不同部位的進液點 。

三、解釋概念

1、均衡生長:在細胞的生長過程中,細胞內各組分均以相同的比例增加時稱為均衡生長。

2、氧的滿足度:溶解氧濃度與臨界溶氧濃度之比。

3、基質消耗比速率:單位時間內單位菌體對基質的消耗量。

4、流加培養:在間歇培養的基礎上,流加一種或幾種底物或前體物進行培養的過程。

5、結構模型:在考慮細胞組成變化基礎上建立的微生物生長或相關的動力學模型。

6、細胞回流的單級恆化器:在反應器的出口處安裝細胞分離器,分離出一部分細胞,進行濃縮後打回到反應器中的單級恆化器。

7、聯法固定化酶:使酶與具有兩個以上功能團的試劑進行反應,應用化學鍵把酶固定的方法。

8、補料培養法:在間歇培養的基礎上,流加一種或幾種底物或前體物進行培養的過程。

9、包埋法固定化酶:將酶包在凝膠微小格仔內,或是將酶包裹在半透性聚合物膜內的固定化方法。

10、微生物的生長速率:單位時間內單位體積發酵液中菌體的增量。

11、反覆分批補料培養法:在間歇培養的基礎上,流加一種或幾種底物或前體物進行培養,培養結束時不取出全部的發酵液,留下一部分發酵液作為種子,然後開始下乙個補料培養過程的發酵方法。

12、氧的滿足度:溶解氧濃度與臨界溶氧濃度之比。

13、生化工程:將生物技術的實驗室成果經工藝及工程開發,成為可供工業生產的工藝過程

14、滅菌:指用物理或化學方法殺滅物料或裝置中的一切生命物質的過程

15、慣性衝撞機制:氣流中運動的顆粒有一定質量,以一定速度前進,具有慣性,當微粒隨氣流以一定的速度向著纖維垂直運動時,空氣受阻改變方向,繞過纖維前進,微粒由於慣性的作用,不能及時改變方向,便衝向纖維表面,並滯留在纖維表面

16、細胞得率yc: 考慮碳源基質時,無論是需氧還是厭氧培養,巨集觀上碳源的一部分被同化為細胞組成物質,其餘部分分別被異化、分解為二氧化碳及其它代謝產物。為了表示由碳源同化為細胞組成物質過程的轉化效益,採用對碳的細胞得率yc。

17、生物反應動力學:描述在一定條件下大量聚集的細胞群體動力學行為。

18、返混:反應器中停留時間不同的物料之間的混合稱為返混

19、非結構模型:如果把菌體視為單組分,則環境的變化對菌體組成的影響可被忽略,在此基礎上建立的模型稱為非結構模型

20、限制性底物:是培養基中任何一種與微生物生長有關的營養物,只要該營養物相對貧乏時,就可能成為限制微生物生長的因子,可以是c源、n源、無機或有機因子。

21、微分細胞得率(瞬時細胞得率):在分批培養時,培養基的組分在不斷地變化,因此在培養過程中細胞得率係數不能視為常數,在某一瞬時的細胞得率稱為微分細胞得率

22、均衡生長:在細胞的生長過程中,如果細胞內各種成分均以相同的比例增加,則稱為均衡生長;

23、非均衡生長:細胞生長時胞內各組分增加的比例不同,稱為非均衡生長。

24、臨界溶氧濃度:微生物的比耗氧速率(比呼吸速率)隨溶氧濃度的增加而公升高,當溶解氧增加到一定值時,不再增加,這時的[do]值稱為臨界溶氧濃度。

四、問答題

1、生物反應器設計的目標是什麼?

使產品的質量最高,生產成本最低。

2、生物反應器有哪幾種操作方式?各如何操作?

間歇操作:將反應物和催化劑(底物和酶)一次性投入反應器,在適當操作條件下反應一定時間後,將反應液全部排出進行處理。

半連續操作:一邊不斷向反應器供給反應物,一邊連續排出反應物的操作方式。

連續操作:反應過程中部分物料一次加入或取出,另一部分物料分批或連續的加入和取出。

3、談談生物反應器開發的趨勢和方向

(1)開發活力高和選擇性高的生物催化劑將繼續佔主要地位

主要途徑是利用基因工程技術改變酶的初級結構,定向改造生物細胞,改進酶和細胞的固定化技術,得到更多的酶活性**,更長的使用壽命。

(2)改進生物反應器熱量、質量傳遞的方法

隨生物催化劑比活力的提高,生物反應器的效能受傳質傳熱的限制就急需解決,必須改進生物反應器傳質傳熱的方法和設施。

(3)生物反應器正向大型化和自動化方向發展

(4)一些特殊用途生物反應器得到較快的應用和開發。

例如,動物和植物細胞培養用反應器,固體發酵反應器,邊發酵邊分離的特殊反應器都得到了不同程度的發展。

4、試述微生物的生長速率與氧的滿足度的概念

5、動物細胞培養反應器有哪幾種形式?舉例描述

(1)動植物細胞懸浮培養生物反應器

(2)動物細胞貼壁培養反應器

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