生物反应工程试题4及答案

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1、一、名词解释(10分)流加式操作：能量生长非偶联型：返混：搅拌器轴功率：固定化酶：二、请列出下列物理量的数学表达式(10分)停留时间：呼吸商：稀释率：Da准数：转化率：三、判断题(10分)1、单罐连续培养稳态下，D=μ。()2、流加培养达到拟稳态时，D=μ。()3、单罐连续培养，在洗出稀释率下，稳态时罐内底物浓度为零。()4、Da准数是决定固定化酶外扩散效率的唯一参数，Da准数越大，外扩散效率越高。()5．酶经固定化后，稳定性增加，活性增大。()四、图形题（15分）图1为酶促反应1/r~1/S曲线，指出曲线Ⅰ、Ⅱ中哪条代表竞争性

2、抑制，哪条代表无抑制情况。图2为流体的流变学曲线，试说出每条曲线所代表的流体类型。1/r1Ⅰs2Ⅱ341/Sdw/dg图1图2曲线1：曲线Ⅰ：曲线2：曲线Ⅱ：曲线3：曲线4：图3为连续培养的数学模型，请在图中标出临界稀释率Dcrit和最大生产强度下的稀释率Dm。图4为微生物生长模型，请图示说明如何判断限制性基质？μXDX，XDX图3图4五、简答题（25分）1、莫诺方程与米氏方程的区别是什么？2、CSTR、PFR代表什么含义？比较CSTR型和PFR型酶反应器的性能。3、何谓恒化器，何谓恒浊器，二者有何区别？4、影响kLa的因素有哪

3、些，如何提高kLa或Nv？5、如何进行流加培养的控制、优化？六、计算题（30分）1、乙醇为基质，通风培养酵母，呼吸商RQ=0.6。反应方程为：C2H5OH+aO2+bNH3c（CH1。75N0。15O0。5）+dCO2+eH2O求各系数a、b、c、d及菌体得率YX/S。2、推导非竞争性抑制酶促反应动力学方程。3．某微生物的生长可用Monod方程来描述，并且mm=0.5/h，KS=2g/L。连续培养中，流加基质浓度So=48g/L，YX/S=0.45g/g，在稳定状态下，菌体的最大生产强度为多少？4、在一定的培养条件下培养大肠杆菌

4、，测得实验数据如下表所示。求该条件下,大肠杆菌的最大比生长速率μm和半饱和常数KS。S(mg/L)613334064102122153170221210-1μ(h)0.060.120.240.310.430.530.600.660.690.700.735．以葡萄糖为唯一碳源，在通风条件下连续培养Azotobactervinelandii，-3从实验数据中求出碳源维持常数m=0.9´10mol/g.h，碳源对菌体的理论得-3率YG=54g/mol，氧的维持常数mo=5.4´10mol/g.h，氧对菌体的理论得率////YGO=14

5、.5g/mol。计算与能量衡算相应的维持常数m、mo，YG、YGO。生物反应工程考试试卷标准答案四、名词解释(10分)流加式操作：先将一定量基质加入反应器内，在适宜条件下将微生物菌种接入反应器中，反应开始，反应过程中将特定的限制性基质按照一定要求加入反应器内，以控制限制性基质浓度保持一定，当反应终止时取出反应物料的操作方式。能量生长偶联型：当有大量合成菌体材料存在时，微生物生长取决于ATP的供能，这种生长就是能量生长偶联型。返混：不同停留时间的物料的混合，称为返混。搅拌器轴功率：搅拌器输入搅拌液体的功率是指搅拌器以既定的转速回转

6、时，用以克服介质的阻力所需用的功率，简称轴功率。它不包括机械传动的摩擦所消耗的功率，因此它不是电动机的轴功率。酶的固定化技术：是指将水溶性酶分子通过一定的方式如静电吸附、共价键等与载体结合，制成固相酶的技术。五、请列出下列物理量的数学表达式(10分)V停留时间：t=f呼吸商：RQ=Q/QCO2O2F稀释率：D=VrmDa准数：Da=NmS-S0t转化率：c=S0六、判断题(10分)1、单罐连续培养稳态下，D=μ。(√)2、流加培养达到拟稳态时，D=μ。(√)3、单罐连续培养，在洗出稀释率下，稳态时罐内底物浓度为零。(´)4、Da

7、准数是决定固定化酶外扩散效率的唯一参数，Da准数越大，外扩散效率越高。(´)5．酶经固定化后，稳定性增加，活性增大。(´)四、图形题（15分）图1为酶促反应1/r~1/S曲线，指出曲线Ⅰ、Ⅱ中哪条代表竞争性抑制，哪条代表无抑制情况。图2为流体的流变学曲线，试说出每条曲线所代表的流体类型。1/rs1Ⅰ2Ⅱ341/Sdw/dg图1图2曲线1：宾汉流体曲线Ⅰ：竞争性抑制曲线2：胀塑性流体曲线Ⅱ：无抑制曲线3：牛顿型流体曲线4：拟塑性流体图3为连续培养的数学模型，请在图中标出临界稀释率Dcrit和最大生产强度下的稀释率Dm。图4为微生物

8、生长模型，请图示说明如何判断限制性基质？μXμmDX，XDX0.5μm图3DKS图4ScritScritDmScrit如图所示。若S