发酵工程期末复习题

浓度，间接控制流加； – 用传感器直接测定限制性基质的浓度，直接控制流加。
20， 临 界 氧 浓 度 指 不 影 响 菌 体 呼 吸 所 允 许 的 最 低 氧 浓 度 ，或 微 生 物 对 发 酵 液 中 溶 解 氧 浓 度 的 最 低 要求。
21， 请 叙 述 发 酵 过 程 中 溶 解 氧 的 一 般 变 化 规 律 。 发 酵 前 期 ：由 于 微 生 物 大 量 繁 殖 ，需 氧 量 不 断 大 幅 度 增 加 ，此 时 需 氧 超 过 供 氧 ， 溶氧明显下降 发 酵 中 后 期 ，溶 氧 浓 度 明 显 地 受 工 艺 控 制 手 段 的 影 响 ，如 补 料 的 数 量 、时 机 和 方式等 发酵后期由于菌体衰老，呼吸减弱，溶氧浓度也会逐步上升，一旦菌体自溶， 溶氧就会明显地上升
7， •
分批发酵、补料分批发酵和连续发酵的定义。对这三种发酵方式进行比较。 分批发酵： 是 指 在 一 封 闭 系 统 内 含 有 初 始 限 量 基 质 的 发 酵 方 式 。在 这 一 过 程 中 ，除 了 氧 气 、 消泡剂及控制 pH 的酸或碱外，不再加入任何其它物质。发酵过程中培养基成 分减少，微生物得到繁殖. 特点 微生物所处的环境在发酵过程中不断变化， 其物理，化学和生物参数都随时间而变化，是一个不稳定的过程。
罐 内 料 液 量 维 持 恒 定 ，微 生 物 在 近 似 恒 定 状 态（ 恒 定 的 基 质 浓 度 、恒 定 的 产 物
浓度、恒定的 pH、恒定菌体浓度、恒定的比生长速率）下生长的发酵方式。
• 优点：
• 能维持低基质浓度；
• 可以提高设备利用率和单位时间的产量；
• 便于自动控制。
• 缺点：
• 菌种发生变异的可能性较大；
• 要求严格的无菌条件。
•
8 按 照 产 物 生 成 与 菌 体 生 长 是 否 同 步 ，可 将 分 批 发 酵 义
用公
生长关联性 非生长关联性
如 果 生 产 的 产 品 是 生 长 关 联 型（ 如 菌 体 与 初 级 代 谢 产 物 ），则 宜 采 用 有 利 于 细胞生长的培养条件，延长与产物合成有关的对数生长期； 如 果 产 品 是 非 生 长 关 联 型（ 如 次 级 代 谢 产 物 ），则 宜 缩 短 对 数 生 长 期 ，并 迅 速获得足够量的菌体细胞后延长平衡期，以提高产量。 9， 代 谢 变 化 、 代 谢 曲 线 代 谢 变 化 是 反 映 发 酵 过 程 中 菌 体 的 生 长 ，发 酵 参 数（ 培 养 基 ，培 养 条 件 等 ）和 产物形成速率三者间的关系。把它们随时间变化的过程绘制成图，就成为所说 的代谢曲线。
10， 温 度 对 发 酵 过 程 有 何 影 响 ？
•
影响各种酶的反应速率和蛋白质性质
•
影响发酵液的物理性质
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影响生物合成的方向
11， pH 值 对 发 酵 过 程 有 何 影 响 ？ • pH 影响酶的活性 • pH 影响微生物细胞膜所带电荷的状态 • pH 影响培养基某些组分和中间代谢产物的离解 • pH 不同，往往引起菌体代谢过程的不同，使代谢产物的质量和比例发生改变
16， 在 发 酵 过 程 中 影 响 泡 沫 稳 定 性 的 因 素 有 哪 些 培养基的配比及原材料组成 通气与搅拌的强度 培养基的破坏程度 接种量的大小 培养液本身性质的变化 培养基灭菌的方法和操作 染菌
17， 发 酵 过 程 中 泡 沫 控 制 的 方 法 。 • 物理消沫法 • 化学消沫法
江南大学 08 级强化班
发酵工程期末复习题
sunriben 2011/1/3
发酵工程期末复习题
第八章
1， 发酵过程的定义 发 酵 过 程 即 细 胞 的 生 物 反 应 过 程 ，是 指 由 生 长 繁 殖 的 细 胞 所 引 起 的 生 物 反 应 过 程。它不仅包括了以往“发酵”的全部领域，而且还包括固定化细胞的反应过 程、生物法废水处理过程和细菌采矿等过程。
22， 二 氧 化 碳 对 发 酵 的 影 响 及 其 机 理 ， 发 酵 过 程 如 何 控 制 二 氧 化 碳 影响： ①CO2 对菌体具有抑制作用，当排气中 CO2 的浓度高于 4%时，微生物的糖 代谢和呼吸速率下降。 ②CO2 对发酵也有影响
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新鲜培养基的发酵方式。
• 优点：
• 使发酵系统中维持很低的基质浓度；
• 和连续发酵比、不需要严格的无菌条件；
• 不会产生菌种老化和变异等问题。
• 缺点：
• 存在一定的非生产时间；
• 和分批发酵比，中途要流加新鲜培养基，增加了染菌的危险。
•
• 连续发酵
• 培 养 基 料 液 连 续 输 入 发 酵 罐 ，并 同 时 放 出 含 有 产 品 的 相 同 体 积 发 酵 液 ，使 发 酵
• 优点：
•
操作简单；
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•
操作引起染菌的概率低。
•
不会产生菌种老化和变异等问题
• 缺点
•
非生产时间较长、设备利用率低。
• 补料分批发酵
• 又 称 半 连 续 发 酵 或 流 加 分 批 发 酵 ，是 指 在 分 批 发 酵 过 程 中 ，间 歇 或 连 续 地 补 加
26，简述 Monod 方程与米氏方程的区别与联系。根据实验结果计算 Monod 方程的 参数
18， 化 学 消 泡 的 机 理 。
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当 泡 沫 的 表 层 存 在 着 由 极 性 的 表 面 活 性 物 质 形 成 双 电 层 时 ，可 以 加 入 另 一 种 具 有 相 反 电 荷 的 表 面 活 性 剂 ，以 降 低 泡 沫 的 机 械 强 曲 ？ ；或 加 入 某 些 具 有 强 极 性 的物质与发泡剂争夺液膜上的空间，降低液膜强度，使泡沫破裂。 当泡沫的液膜具有较大的表面粘度时，可以加入某些分子内聚力较小的物质， 以降低液膜的表面粘度，使液膜的液体流失，导致泡沫破裂。 19， 发 酵 过 程 中 补 料 控 制 的 目 的 ， 所 补 的 物 料 包 括 哪 些 类 型 ， 补 料 的 原 则 及 控 制 策 略 目的： 解除基质过浓的抑制 解除产物的反馈抑制 解除葡萄糖分解代谢阻遏效应 类型： 补充微生物能源和碳源的需要。 补充菌体所需要的氮源。 补充微量元素或无机盐。 原则： 1.控 制 微 生 物 的 中 间 代 谢 ， 使 之 向 着 有 利 于 产 物 积 累 的 方 向 发 展 。 2.为实现这一目标 ，在中间补料控制 时，必须选择恰当 的反馈控制参数和 补料 速率 控制策略： •大多数补料分批发酵均补加生长限制性基质 – 以经验数据或预测数据控制流加； – 以 pH、尾气、溶氧、产物浓度等参数间接控制流加； – 以 物 料 平 衡 方 程 ，通 过 传 感 器 在 线 测 定 的 一 些 参 数 计 算 限 制 性 基 质 的
3， 发酵过程的主要控制参数主要分为哪三大类 物理参数、化学参数、生物参数
4， 发酵过程中通常测定的参数有哪些 温 度 、 罐 压 、 空 气 流 量 、 搅 拌 转 速 、 pH、 溶 氧 、 基 质 浓 度 、 菌 体 浓 度
5， 发酵过程中参数测定的方法有哪两种 在线测定 离线测定
6， 简述发酵过程的代谢变化规律。为什么要了解这一规律。 定 义 ：？ 代 谢 变 化 是 反 映 发 酵 过 程 中 菌 体 的 生 长 ，发 酵 参 数（ 培 养 基 ，培 养 条 件等）和产物形成速率三者间的关系。 原 因 ：了 解 生 产 菌 种 在 具 有 合 适 的 培 养 基 、pH、温 度 和 通 气 搅 拌 等 环 境 条 件 下 对 基 质 的 利 用 、细 胞 的 生 长 以 及 产 物 合 成 的 代 谢 变 化 ，有 利 于 人 们 对 生 产 的 控 制
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对发酵促进。如牛链球菌发酵生产多糖，最重要的发酵条件是提供的空 气中要含 5%的 CO2 。 对发酵抑制。如对肌苷、异亮氨酸、组氨酸、抗生素等发酵的抑制 ③影响发酵液的酸碱平衡。 机理： CO2 及 HCO3-主要是影响细胞膜的结构，导致膜的流动性及表面电荷密度发 生 改 变 ，影 响 到 细 胞 膜 的 输 送 效 率 ，导 致 细 胞 生 长 受 到 抑 制 、形 态 发 生 改 变 。 ①培养液中的 CO2 主要作用于细胞膜的脂质核心部位； ② HCO3-影 响 细 胞 膜 的 膜 蛋 白 。 控制：通过调节通风和搅拌来控制。 23， 发 酵 过 程 的 基 本 自 控 系 统 包 括 哪 些 前馈控制；后（反）馈控制；自适应控制 24， 发 酵 动 力 学 的 定 义 ， 研 究 发 酵 动 力 学 的 目 的 。 发 酵 动 力 学 ：研 究 各 种 发 酵 过 程 变 量 在 活 细 胞 的 作 用 下 变 化 的 规 律 ，以 及 各 种 发酵条件对这些变量变化速度的影响。并以数学，工程学的原理，定量描述。 目的： 通 过 动 力 学 研 究 ， 优 化 发 酵 的 工 艺 条 件 及 调 控 方 式 ；（ 研 究 各 种 物 理 ， 化 学 因 素的影响，为调控提供依据） ① 建立反应过程的动力学模型来模拟最适当的工艺流程和工艺参数， 预测 反应的趋势； ② 控制发酵过程，甚至用计算机来进行控制。 25， 研 究 发 酵 动 力 学 方 法 有 哪 两 种 ？ • 宏观处理法 – 结构动力学模型（通过研究微观反应机制建立） – 非 结 构 动 力 学 模 型（ 不 考 虑 微 观 反 应 机 制 ，只 考 虑 宏 观 变 量 之 间 的 关 系 ） • 质量平衡法（根据质量守恒定律） 物 质 在 系 统 中 的 积 累 速 度 =物 质 进 入 系 统 速 度 +物 质 在 系 统 中 生 成 的 速 度 物 质 在 系 统 中 排 除 的 速 度 -物 质 在 系 统 中 消 耗 的 速 度