生物反应工程原理习题答案(部分)贾士儒版Word版
生物反应工程贾士儒试卷1
生物反应工程考试试卷（2003年6月）班级姓名成绩一、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。
图1 图2ⅠⅡ1/rd/d图3为连续培养的数学模型，请在图中标出临界稀释率D crit和最大生产强度下的稀释率D m。
图4为微生物生长模型，请图示说明如何判断限制性基质？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？XDX2、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k L a的因素有哪些，如何提高k L a或N v？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+bNH3 c（CH1。
75N0。
15O0。
5）+dCO2+ eH2O 求各系数a、b、c、d及菌体得率Y X/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m=0.5/h，K S=2g/L。
连续培养中，流加基质浓度S o=48g/L，Y X/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，测得实验数据如下表所示。
反应工程课后答案完整版.
1 绪论1.1 在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反响：进入反响器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气 =2： 4：〔摩尔比〕，反响后甲醇的转化率达 72%，甲醛的收率为 69.2%。
试计算〔1〕〔1〕反响的选择性；〔2〕〔2〕反响器出口气体的组成。
解：〔 1〕由〔〕式得反响的选择性为：〔2〕进入反响器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气 =2：4：〔摩尔比〕，进入反响器的总原料量为 100mol 时，那么反响器的进料组成为·组分摩尔分率 y i0 摩尔数 n i0(mol)CH3 2/〔〕OH空气4/〔〕水〔〕总计设甲醇的转化率为 X A，甲醛的收率为 Y P，根据〔〕和〔〕式可得反响器出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数 n A、n P和 n c分别为：n A=n A0 (1-X A)=7.672 moln P=n A0 Y P=18.96 moln C=n A0(X A -Y P)=0.7672 mol结合上述反响的化学计量式，水〔 n W〕、氧气〔 n O〕和氮气〔 n N〕的摩尔数分别为：n W=n W0+n P+2n C=38.30 moln O=n O0-1/2n P-3/2n C=0.8788 moln N=n N0=43.28 mol所以，反响器出口气体组成为：组分摩尔数〔 mol〕摩尔分率%CH3OHHCHOH2OCO2O2N2反响动力学根底2.4 在等温下进行液相反响 A+B →C+D，在该条件下的反响速率方程为：假设将 A 和 B 的初始浓度均为 3mol/l 的原料混合进行反响，求反响4min 时 A 的转化率。
解：由题中条件知是个等容反响过程，且 A 和 B 的初始浓度均相等，即为，故可把反响速率式简化，得由〔〕式可知代入速率方程式化简整理得积分得解得 X A =82.76%。
2.6 下面是两个反响的T-X 图，图中 AB 是平衡曲线， NP 是最正确温度曲线，AM 是等温线， HB 是等转化率线。
生化反应工程原理习题答案
生化反应工程原理习题答案生化反应工程原理习题答案生化反应工程是一门研究生物化学反应在工业生产中应用的学科，它涉及到生物反应的原理、工艺、设备等方面。
在学习生化反应工程的过程中，习题是不可或缺的一部分。
下面将为大家提供一些生化反应工程原理习题的答案，希望对大家的学习有所帮助。
1. 什么是生化反应工程？答：生化反应工程是将生物化学反应应用于工业生产中的一门学科。
它研究的是如何利用生物体内的酶、微生物等生物催化剂，通过控制反应条件和优化工艺流程，实现高效、可持续的生物化学反应。
2. 生化反应工程的应用领域有哪些？答：生化反应工程广泛应用于食品、制药、化工等领域。
例如，生化反应工程可以用于生产食品添加剂、药物、酶制剂等。
此外，生化反应工程还可以应用于环境保护领域，例如利用微生物降解有机废水、废弃物等。
3. 生化反应工程中常用的反应器有哪些？答：生化反应工程中常用的反应器有批式反应器、连续流动反应器和固定床反应器等。
批式反应器适用于小规模实验室研究，连续流动反应器适用于大规模工业生产，固定床反应器适用于催化剂固定在固定床上的反应。
4. 生化反应工程中的反应条件有哪些因素？答：生化反应工程中的反应条件包括温度、pH值、反应物浓度、反应时间等。
这些因素会影响反应速率、产物选择性和产量等。
5. 什么是生化反应工程中的产物选择性？答：生化反应工程中的产物选择性是指在反应过程中产生的不同产物之间的选择性。
通过调节反应条件和优化催化剂等，可以控制产物的选择性，从而实现高效、经济的生化反应。
6. 生化反应工程中的酶催化反应有什么特点？答：生化反应工程中的酶催化反应具有高效、特异性和温和的特点。
酶作为生物催化剂，能够在相对较低的温度和中性条件下催化反应，具有较高的选择性和活性。
7. 生化反应工程中的微生物反应有什么特点？答：生化反应工程中的微生物反应具有较高的底物适应性和底物转化能力。
微生物通过代谢途径将底物转化为产物，具有较高的效率和产物选择性。
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第四章复习题
4．Monod 方程建立的几点假设是什么？Monod 方程与米氏方程主要区别是什么？
答： Monod方程建立的基本假设：微生物生长中，生长培养基中只有一种物质的浓度（其他组分过量）会影响其生长速率，这种物质被称为限制性基质，并且认为微生物为均衡
生长且为简单的单一反应。
Monod 方程与米氏方程的主要区别如下表所示：
Monod 方程与米氏方程的区别
5．举例简要说明何为微生物反应的结构模型？
答：由于细胞的组成是复结的，当微生物细胞内部所含有的蛋白质、脂肪、碳水化合物、核酸、维生素等的含量随环境条件的变化而变化时，建立起的动力学模型称为结构模型。
8.缺
9．在啤酒酵母的生长试验中，消耗了 0.2kg 葡萄糖和 0.0672kgO2，生成 0.0746kg 酵母菌和0.121kgCO2，请写出该反应的质量平衡式，计算酵母得率YX/S 和呼吸商 RQ。
解：假设反应的质量平衡式为：
10.微生物物繁殖过程中分裂一次生成两个子细胞，也有 4 分裂或 8 分裂的，试证明当 n 分裂时，有如下式子：t d/t g= ln 2/ lnn ，式中： td 为倍增时间， tg为世代时间。
dX/Xdt=μ, 边界条件，t=0,X=X0,
积分得ln(X/X0)= μt
t=t d,, X/X0=2,所以td=ln2/μ
13.缺
15.缺
第五章复习题
第三章复习题4.解
5．
20.
（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）。
生化反应工程原理简答题
1补料分批培养主要应用在哪些情况中？①生长非偶联型产物的生产②高密度培养③产物合成受代谢物阻遏控制④利用营养缺陷型菌株合成产物⑤补料分批培养还适用于底物对微生物具有抑制作用等情况。
⑥此外，如果产物黏度过高或水分蒸发过大使传质受到影响时，可以补加水分降低发酵液黏度或浓度。
2比较理想酶反应器CSTR型与CPFR型的性能？A停留时间的比较：在相同的工艺条件下进行同一反应，达到相同转化率时，两者所需的停留时间不同，CSTR型的比CPFR型反应器的要长，也就是前者所需的反应器体积比后者大。
另外，以对两反应器的体积比作图可知，随反应级数的增加，反应器的体积比急剧增加。
B酶需求量的比较：对一级动力学：转化率越高，CSTR中所需酶的相对量也就越大。
另外，比值还依赖于反应级数，一级反应时其比值最大，0级反应时其比值最小。
C酶的稳定性：0级反应时，CSTR与CPFR内酶活力的衰退没有什么区别。
但如果反应从0级增至一级，那么，两种反应器转化率下降的差别就变得明显。
CPFR产量的下降要比CSTR快得多，因而CPFR中酶的失活比CSTR中更为敏感。
但是，如上所述，在某些场合，操作条件相同，要得到同样的转化率，CSTR所需酶的数量远大于CPFR所需的量。
D反应器中的浓度分布：CSTR与CPFR中的底物浓度分布。
由图可知，在CPFR中，虽然出口端浓度较低，但在进口端，底物浓度较高；CSTR中底物总处于低浓度范围。
如果酶促反应速率与底物的浓度成正比，那么对于CSTR而言，由于整个反应器处于低反应速率条件下，所以其生产能力也低。
3试着分析目前连续式操作难以大规模应用的原因？连续培养的工业生产应用的受限原因(连续培养的应用主要集中在研究领域)。
⑴杂菌污染问题。
因连续培养以长期、稳定连续运转为前提，在整个培养过程中，必需不断地供给无菌的新鲜培养基，好氧发酵时，必需同时供给大量的无菌空气，这两种供给的过程中极易带来杂菌的污染，长期保持连续培养的无菌状态非常困难。
生物反应工程习题精解
k
k
试分别利用（1）M-M 方程推导方法和（2）B-H 方程推导方法，求其速率方程 式。 解：根据题意采用两种方法进行列方程组，见下： M − M法
rs = k+3CES 2 dC ES 2 = k+2CES 1 − k+3CES 2 − k−2CES 2 = 0 dt dCES 1 = k C C + k C − k C − k C = 0 +1 E S −2 ES 2 −1 ES 1 +2 ES 2 dt C = C + C + C E ES 1 ES 2 E0 B − H法 rs = k+3CES 2 k C C = k C +1 E S −1 ES 1 k+2CES 1 = k−2CES 2 C = C + C + C E ES 1 ES 2 E0
2.5Eadie 在 1942 年测量了乙酰胆碱（底物）在某酶上进行水解反应的初始速率， 数据如下： 反应初速率 反应初速率 底物浓度/（mol/l） 底物浓度/（mol/l） mol/(l·min) mol/(l·min) 0.0032 0.111 0.0080 0.166 0.0049 0.148 0.0095 0.200 0.0062 0.153 试用（1）L-B 法； （2）H-W 法； （3）E-H 法估计其动力学参数值。 解：由题中数据进行变换后可达下表： CS CS/rS rs/Cs rs 1/VS 1/CS
CS 0 C ln S 0 CS r CS 1 t t ，以 对 作图，可得一直线，该直线 = max − CS 0 − CS C S 0 − C S K m CS 0 − C S K m CS 0 − CS ln
天津科技大学生物反应工程课程PDF精讲课件教案合辑(共621页)
• 2000年后人类基因组计划的完成，后基 因 组 计 划 的 进 行 ， 特 别 是 Metabolic Engineering and Systems Biology的形成 与发展，给生物反应工程技术带来新的 发展机遇。
分子生物学面临的挑战 ！？
• 如果生物反应现象仅是通过物理学家或化学家用机械的语 言、化学的语言、物理语言来描述，一定是将生物反应分 解至分子，或更小的单位，然后再以此为基础把生物现象 简化为化学过程或物理过程，这种将生物现象简化的方 法，无疑将抛弃生物反应的本质特征。 • 另外，由于决定生物生命的最小单位是细胞，因此，细胞 个体之间的相互影响也是利用生物过程获得目的产物的技 术人员不得回避的问题，但是，以往由于多种原因，无法 开展相关的研究。细胞之间的相互影响与细胞内部反应的 相互作用必然涉及影响强弱和时间的长短问题，而这必要 需要一些工程学方法来解决，因此，也就给生物反应工程 技术带来新的机遇与挑战。
经典酶学研究中，酶活力的测定是在反应的初 始短时间内进行的，并且酶浓度、底物浓度较低， 且为水溶液，酶学研究的目的是探讨酶促反应的机 制。 工业上，为保证酶促反应高效率完成，常需要 使用高浓度的酶制剂和底物，且反应要持续较长时 间，反应体系多为非均相体系，有时反应是在有机 溶剂中进行。
2.2 均相酶促反应动力学 2.2.1 酶促反应动力学基础 可采用化学反应动力学方法建立酶促反应动力学方程。 对酶促反应 A B C D ，有：
Content内容
Bioreaction Kinetics, Bioreactors and Scale-Up of Bioprocesses
• • • • • • • Foundation of Biology and Engineering Enzyme Kinetics Biochemical Reactions Design of Fermentaton Processes Mass Transfor Scale-Up of Bioprocesses Advance of Bioreaction Engineering
反应工程课后习题参考答案
反应工程课后习题参考答案1绪论1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：2CH3OHO22HCHO2H2O2CH3OH3O22CO24H2O进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），反应后甲醇的转化率达72%，甲醛的收率为69.2%。
试计算（1）反应的选择性；（2）反应器出口气体的组成。
解：（1）由（1.7）式得反应的选择性为：S0.961196.11%（2）进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），当进入反应器的总原料量为100mol时，则反应器的进料组成为2由甲醇的转化率达72%某y某=72%;=69.2%227.4解得某=18.96;y=0.77所以，反应器出口气体组成为：CH3OH:27.4某y100%=6.983%某y10022某3y100%=40.19%空气：某y1002217.81某2y水：100%=34.87%某y10022某HCHO:100%=17.26%某y10022yCO2:100%=0.6983%某y1002254.791.2工业上采用铜锌铝催化剂由一氧化碳和氢合成甲醇，其主副反应如下：CO2H2CH3OH2CO4H2(CH3)2OH2OCO3H2CH4H2O4CO8H2C4H9OH3H2OCOH2OCO2H2由于化学平衡的限制，反应过程中一氧化碳不可能全部转化成甲醇，为了提高原料的利用率，生产上采用循环操作，即将反应后的气体冷却，可凝组份变为液体即为粗甲醇，不凝组份如氢气及一氧化碳等部分放空，大部分经循环压缩机后与原料气混合返回合成塔中。
下图是生产流程示意图放空气体Akmol/h原料气和冷凝分离后的气体组成如下：组分原料气冷凝分离后的气体COH2CO226.8268.251.4615.4969.780.82CH40.553.62N22.9210.29粗甲醇的组成为CH3OH89.15%,(CH3)2O3.55%,C3H9OH1.10%,H2O6.20%,均为重量百分率。
生物反应工程-贾士儒试卷
生物反应工程考试试卷（2003年6月）班级姓名成绩一、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。
图1 图2ⅠⅡ1/r1/Sσd ω /d γ1 234曲线1： 曲线2： 曲线3： 曲线4：曲线Ⅰ： 曲线Ⅱ：图3为连续培养的数学模型，请在图中标出临界稀释率D crit 和最大生产强度下的稀释率D m 。
图4为微生物生长模型，请图示说明如何判断限制性基质？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？XDXX ，D XDμS2、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kL a的因素有哪些，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：C 2H5OH+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m =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，测得实验数据如下表所示。
生物反应工程-贾士儒试卷
生物反应工程考试试卷（2003年6月）班级姓名成绩一、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。
图1 图2ⅠⅡ1/r1/Sσd ω /d γ1 234曲线1： 曲线2： 曲线3： 曲线4：曲线Ⅰ： 曲线Ⅱ：图3为连续培养的数学模型，请在图中标出临界稀释率D crit 和最大生产强度下的稀释率D m 。
图4为微生物生长模型，请图示说明如何判断限制性基质？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？XDXX ，D XDμS2、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k L a的因素有哪些，如何提高k L a或N v？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+bNH3 c（CH1。
75N0。
15O0。
5）+dCO2+ eH2O 求各系数a、b、c、d及菌体得率Y X/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 m=0.5/h，K S=2g/L。
连续培养中，流加基质浓度S o=48g/L，Y X/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，测得实验数据如下表所示。
反应工程课后答案完整版.
1绪论1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：2CH 3OH + O 2^2HCHO + 2H 3O 2CH 3OH + 3O :^2CO 2+4H 2O进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气 =2: 4: 1.3 （摩尔比），反应 后甲醇的转化率达72%，甲醛的收率为69.2%。
试计算（1） （ 1） 反应的选择性；（2） （ 2） 反应器出口气体的组成。
解：（1）由（1.7）式得反应的选择性为：s= Y = W9 = 09611=96 11%X 0.720（2）进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气 =2： 4： 1.3 （摩尔比）， 进入反应器的总原料量为100mol 时，则反应器的进料组成为•A Y p 1.3 1.5 出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数 n A 、n p 和n c 分别为：n A =n A0（1-X A ）=7.672 moln P =n A0Y p =18.96 moln C =n A0（X A -Y p ）=0.7672 mol结合上述反应的化学计量式，水（n W ）、氧气（n o ）和氮气（n N ）的摩尔数分别 为：n W =n W0+n p +2 n c =38.30 moln o =n 。
0-1/2 n p -3/2 n c =0.8788 mol n N =n N0=43.28 mol2反应动力学基础2.4在等温下进行液相反应A+B -C+D，在该条件下的反应速率方程为：若将A和B的初始浓度均为3mol/l的原料混合进行反应，求反应4min时A的转化率。
解：由题中条件知是个等容反应过程，且A和B的初始浓度均相等，即为1.5mol/l，故可把反应速率式简化，得由（2.6）式可知二-叭二町5（1_兀）］呜A a at皿砒代入速率方程式5才曲（1一窃化简整理得积分得解得 X A=82.76%。
2.6下面是两个反应的T-X图，图中AB是平衡曲线，NP是最佳温度曲线, AM是等温线，HB是等转化率线。
生物反应工程答案
生物反应工程答案【篇一：生物反应工程原理习题答案(部分)贾士儒版】monod 方程建立的几点假设是什么？monod 方程与米氏方程主要区别是什么？答： monod方程建立的基本假设：微生物生长中，生长培养基中只有一种物质的浓度（其他组分过量）会影响其生长速率，这种物质被称为限制性基质，并且认为微生物为均衡生长且为简单的单一反应。
monod 方程与米氏方程的主要区别如下表所示：monod 方程与米氏方程的区别5．举例简要说明何为微生物反应的结构模型？答：由于细胞的组成是复结的，当微生物细胞内部所含有的蛋白质、脂肪、碳水化合物、核酸、维生素等的含量随环境条件的变化而变化时，建立起的动力学模型称为结构模型。
8.缺9．在啤酒酵母的生长试验中，消耗了0.2kg 葡萄糖和0.0672kgo2，生成 0.0746kg 酵母菌和0.121kgco2，请写出该反应的质量平衡式，计算酵母得率yx/s 和呼吸商 rq。
解：假设反应的质量平衡式为：10.微生物物繁殖过程中分裂一次生成两个子细胞，也有 4 分裂或 8分裂的，试证明当 n分裂时，有如下式子：td/t g= ln 2/ lnn ，式中： td 为倍增时间，tg为世代时间。
13.缺15.缺第五章复习题第三章复习题4.解5．【篇二：生物反应工程习题】1. 名词解释：生物工程；生化工程生物技术（biotechnology）又称生物工程，是指人们以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段，对生命有机体在分子水平、细胞水平、组织水平、个体水平进行不同层次的创造性设计和改造，使之能定向组建具有特定性状的新物种或新品系，从而造福人类的现代应用技术。
（百度定义：应用生命科学及工程学的原理，借助生物体作为反应器或用生物的成分作工具以提供产品来为社会服务的生物技术。
包括基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程等。
）：（①生物技术是一门多学科、综合性的科学技术；②过程中需要生物催化剂的参与；③其最终目的是建立工业生产过程或进行社会服务。
生物反应工程第三章答案
第3章 固定化酶催化反应过程动力学一、基本内容：酶的固定化是为了解决游离酶分子在催化反应过程中不易回收、稳定性差、操作成本太高而采用的一种方法。
酶固定化后必然会对其催化反应动力学有一定的影响。
因此，本章主要分析来阐明固定化酶与游离酶催化反应动力学的区别，并对重要的扩散效应进行了详尽的研究。
1、固定化酶是通过物理或化学方法，将游离酶转变成为在一定空间内其运动受到完全约束、或受到局部约束的一种不溶于水，但仍具有活性的酶。
主要优点有：易于分离、可反复使用、增加稳定性、提高机械强度、便于生产连续化和自动化、降低酶催化反应操作成本等。
2、酶的固定化方法有：吸附法、包埋法、共价法、交联法。
每种固定化方法均有利有弊，要根据实际情况进行选择。
3、影响固定化酶动力学的因素有：空间效应（包括构象效应和位阻效应）、分配效应（包括亲水效应、疏水效应和静电效应）和扩散效应（包括外扩散效应和内扩散效应）。
不同因素对酶动力学影响结果见下图：游离酶固定化酶改变的本征速率和动力学参数固有速率和动力学参数宏观速率和动力学参数本征速率和动力学参数空间效应分配效应扩散效应4、固定化酶催化反应外扩散效应。
固定化酶与溶液中底物反应过程包括三步：（1）底物从液相主体扩散到固定化酶表面；（2）底物在固定化酶表面进行反应；（3）产物从固定化酶表面扩散到液相主体。
其中酶催化反应速率可由M －M 方程表示max SiSi m S r C R K C =+0()S Si i；底物由液相扩散到催化剂表面速率可表示为Sd L R k a C C =−。
在稳态时，应存在Si Sd R R =，即max 0()SiL S Si m S r C k a C C K C −=+i。
5、固定化酶催化反应外扩散效应影响下反应速率的求解。
主要包括两个方面：由表面浓度C Si 求解和由有效因子E η求解。
（1）表面浓度C Si 求解。
由式max max00max 0002()10Si SiL S Si S Si m Si L m SiSi m S S S L S SS S Sr C r C k a C C C C K C k a K C C K r C K C C k aC C C C K C K C −=⇒−=++−⇒+引入＝，＝，定义Da=可得：＝Da +（＋Da-1）＝S K −Da-1当a>0时，取“＋”号，当a<0时，取“-”号。
生物反应工程第二版课后习题答案
生物反应工程第二版课后习题答案生物反应工程第二版课后习题答案生物反应工程是一门研究利用生物体进行工程化生产的学科，它涉及到生物体的生理学、微生物学、化学工程学等多个学科的知识。
生物反应工程的目标是通过合理设计和优化反应条件，提高生物体的生产能力和产物质量，从而实现高效、可持续的生产。
在学习生物反应工程的过程中，课后习题是检验学生对知识掌握程度的重要方式。
下面是《生物反应工程第二版》课后习题的答案，供大家参考。
第一章：生物反应工程概述1. 生物反应工程是一门研究利用生物体进行工程化生产的学科。
2. 生物反应工程的目标是通过合理设计和优化反应条件，提高生物体的生产能力和产物质量。
3. 生物反应工程涉及到生物体的生理学、微生物学、化学工程学等多个学科的知识。
第二章：微生物生长动力学1. 微生物生长动力学是研究微生物生长和代谢的数量关系的学科。
2. 在生物反应工程中，通常使用生长速率方程来描述微生物生长的动力学过程。
3. 常见的生长速率方程有Monod方程、麦克斯韦方程等。
第三章：反应器设计与操作1. 反应器是进行生物反应工程的核心设备，其设计与操作对反应过程的效果有重要影响。
2. 常见的反应器类型有批式反应器、连续流动反应器、气液循环反应器等。
3. 反应器的设计应考虑反应物的输送、温度、pH值等因素。
第四章：质量传递与传质过程1. 质量传递是指物质在反应器中的传输过程，包括物质的输送和扩散。
2. 传质过程对反应的速率和效果有重要影响，需要进行合理的设计和优化。
3. 常见的传质方式有对流传质、扩散传质等。
第五章：反应动力学与反应机理1. 反应动力学是研究反应速率与反应物浓度之间关系的学科。
2. 反应机理是指反应过程中发生的化学反应步骤和反应物之间的转化关系。
3. 反应动力学和反应机理的研究对于反应过程的优化和控制具有重要意义。
总结起来，生物反应工程是一门综合性学科，涉及到生物体的生理学、微生物学和化学工程学等多个学科的知识。
生物反应工程_贾士儒_试卷2
生物反应工程考试试卷（2004年4月）班级姓名成绩一、基本概念(8分)返混：酶的固定化技术：能量生长偶联型：有效电子转移：二、写出下列概念的数学表达式(8分)停留时间：稀释率：转化率：Da准数：外扩散效率因子：菌体得率：产物生成比速：菌体得率常数：三、判断题(8分)1、竞争性抑制并不能改变酶促反应的最大反应速率。
( )2、Da准数是决定固定化酶外扩散效率的唯一准数，Da准数越大，外扩散效率越高。
( )3、流加培养达到拟稳态时，D=μ。
( )4、单罐连续培养，在洗出稀释率下，稳态时罐内基质浓度为零。
( )5、连续培养微生物X过程中，污染了杂菌Y，若μX>μY，则杂菌Y不能在系统中保留。
( )四、图形题（12分）图1为微生物生长动力学1/μ~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为产物的Lueduking and Piret模型，指出曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ代表的产物类型。
图1 图2曲线Ⅰ：曲线Ⅰ：曲线Ⅱ：曲线Ⅱ：曲线Ⅲ：图3为连续培养的数学模型，请在图中标出临界稀释率D crit和最大生产强度下的稀释率D m。
图4为微生物生长模型，请图示说明如何判断限制性基质？ⅠⅡ1/μⅠⅡ图3 图4 五、简答题 （24分）1、莫诺方程与米氏方程的区别是什么？2、影响固定化酶促反应的主要因素有哪些？XDX3．举例说明连续培养的应用？4．CSTR、PFR代表什么含义？比较CSTR型和PFR型酶反应器的性能。
六、计算题（40分）1．以葡萄糖为限制性基质，在稀释率D = 0.08 (1/h)条件下，连续培养Candida utilis，建立了化学平衡式，结果如下，求菌体得率Y X/S。
（4分）0.314C6H12O6+0.75O2+0.19NH3CH1.82N0.19O0.47 +0.90CO2 +1.18H2O2．以葡萄糖为唯一碳源，在通风条件下连续培养Azotobacter vinelandii，从实验数据中求得维持常数m=0.9 10-3mol/g.h，菌体得率常数Y G=54g/mol。
生物反应工程试题及答案
生物反应工程试题及答案一、单项选择题（每题2分，共10题）1. 生物反应器中，搅拌桨的主要作用是：A. 提供氧气B. 混合均匀C. 维持pH值D. 控制温度答案：B2. 以下哪项不是生物反应器设计时需要考虑的因素？A. 反应器的体积B. 反应器的材质C. 反应器的形状D. 反应器的颜色答案：D3. 在生物反应过程中，细胞的代谢途径可以通过以下哪种方式进行调控？A. 基因工程B. 物理刺激C. 化学刺激D. 以上都是答案：D4. 以下哪种培养方式不属于好氧培养？A. 深层培养B. 表面培养C. 静态培养D. 通气培养答案：C5. 在生物反应器中，溶解氧的浓度通常用以下哪个参数表示？A. DOB. ODC. OD600D. pH答案：A6. 以下哪种微生物适合于在厌氧条件下生长？A. 酵母菌B. 乳酸菌C. 放线菌D. 以上都是答案：B7. 在生物反应器的操作中，以下哪项不是常见的操作模式？A. 批式操作B. 连续操作C. 半连续操作D. 间歇操作答案：D8. 以下哪种营养物质不是微生物生长所必需的？A. 碳源B. 氮源C. 维生素D. 重金属答案：D9. 在生物反应器的设计中，以下哪种类型的反应器不适合于大规模生产？A. 搅拌罐式反应器B. 气升式反应器C. 塔式反应器D. 实验室规模反应器答案：D10. 在生物反应过程中，以下哪种因素不会影响细胞的生长速率？A. 温度B. pH值C. 氧气供应D. 重力答案：D二、填空题（每空1分，共10分）1. 生物反应器中，搅拌桨的转速通常会影响______的分布，进而影响细胞的生长和产物的合成。
答案：氧气2. 在生物反应器的设计中，通常需要考虑______和______的平衡，以保证微生物的生长和产物的合成。
答案：氧气供应；营养物质3. 微生物的代谢途径可以通过______的方式进行调控，以提高目标产物的产量。
答案：基因工程4. 在生物反应器的操作中，______操作模式适合于连续生产，而______操作模式适合于小规模或间歇性生产。
生物反应工程原理 第三版 课后答案 (贾士儒)
简答题1、说明动物细胞培养反应器中流体剪切力的主要来源P210主要来源为：机械剪切力、气体搅拌剪切力2、说明固定化酶反应的Φ模数的物理意义，它与那些变量与参数有关 P103Φ = 表面浓度下的反应速率 / 内扩散速率= 最大反应速率的特征值 / 最大内扩散速率的特征值 一级反应：e1V P P1D k S V =Φ Φ1 = Φ1 (V P ，S P ，k V1，D e ) Φ与内扩散速率、反应速率、内扩散阻力、对反应速率的限制程度、有效因子η等有关，而内扩散的有效因子又和颗粒粒度、颗粒活性、孔隙率、孔径、反应温度等有关3、哪些传递过程特性与流体流动的微观效应有关P223，P298 7-30，PPT P1图4、从反应器内物料混合的角度说明反应器放大过程中传递过程特性的变化 P235有流体流变特性、流体剪切作用、传质特性、氧的传递、质量传递5、说明生物反应器中对流体剪切力的估计参数有哪些P210通过混合，可使反应器中物料组成与温度、pH 分布更趋于均匀，可强化反应体系的传质与传热，使细胞或颗粒保持悬浮状态(1) 宏观混合：机械搅拌反应物流发生设备尺寸环流，物料在设备尺度上得到混合，对连续流动反应器即为返混(2) 微观混合：物料微团尺度上的混合，反映了反应器内物料的聚集状态6、生物反应器操作选择补料分批培养的理由有哪些P131，P177(1) 积分剪切因子 I ．SF = ΔμL / Δx = 2πNd / (D -d)(2) 时均切变率 γave(3) 最小湍流漩涡长度λ7、说明临界溶氧浓度的生理学意义P62，P219补料分批操作的特点是：可调节细胞反应过程环境中营养物质的浓度，一方面可避免某些营养成分的初始浓度过高而出现底物抑制的现象；另一方面又可防止某些限制性营养成分在反应过程中被耗尽而影响细胞生长及产物形成。
同时还可解除产物的反馈抑制及葡萄糖的分解阻遏效应等。
故在细胞反应过程中，实施流加操作可有效对反应过程加以控制，以提高反应过程的水平。
生物反应工程原理 第三版 课后答案 贾士儒
简答题1、说明动物细胞培养反应器中流体剪切力的主要来源？ P210主要来源为：机械剪切力、气体搅拌剪切力2、说明固定化酶反应的Φ模数的物理意义，它与那些变量与参数有关？P103Φ = 表面浓度下的反应速率 / 内扩散速率= 最大反应速率的特征值 / 最大内扩散速率的特征值 一级反应：e1V P P1D k S V =Φ Φ1 = Φ1 (V P ，S P ，k V1，D e ) Φ与内扩散速率、反应速率、内扩散阻力、对反应速率的限制程度、有效因子η等有关，而内扩散的有效因子又与颗粒粒度、颗粒活性、孔隙率、孔径、反应温度等有关3、哪些传递过程特性与流体流动的微观效应有关？P223，P298 7-30，PPT P1图4、从反应器内物料混合的角度说明反应器放大过程中传递过程特性的变化？P235有流体流变特性、流体剪切作用、传质特性、氧的传递、质量传递5、说明生物反应器中对流体剪切力的估计参数有哪些？ P210通过混合，可使反应器中物料组成与温度、pH 分布更趋于均匀，可强化反应体系的传质与传热，使细胞或颗粒保持悬浮状态(1) 宏观混合：机械搅拌反应物流发生设备尺寸环流，物料在设备尺度上得到混合，对连续流动反应器即为返混(2) 微观混合：物料微团尺度上的混合，反映了反应器内物料的聚集状态6、生物反应器操作选择补料分批培养的理由有哪些？P131，P177(1) 积分剪切因子I．SF = ΔμL/ Δx = 2πNd / (D-d)(2) 时均切变率γave(3) 最小湍流漩涡长度λ7、说明临界溶氧浓度的生理学意义？P62，P219补料分批操作的特点是：可调节细胞反应过程环境中营养物质的浓度，一方面可避免某些营养成分的初始浓度过高而出现底物抑制的现象；另一方面又可防止某些限制性营养成分在反应过程中被耗尽而影响细胞生长及产物形成。
同时还可解除产物的反馈抑制及葡萄糖的分解阻遏效应等。
故在细胞反应过程中，实施流加操作可有效对反应过程加以控制，以提高反应过程的水平。
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第四章复习题
4．Monod 方程建立的几点假设是什么？Monod 方程与米氏方程主要区别是什么？
答： Monod方程建立的基本假设：微生物生长中，生长培养基中只有一种物质的浓度（其他组分过量）会影响其生长速率，这种物质被称为限制性基质，并且认为微生物为均衡
生长且为简单的单一反应。
Monod 方程与米氏方程的主要区别如下表所示：
Monod 方程与米氏方程的区别
5．举例简要说明何为微生物反应的结构模型？
答：由于细胞的组成是复结的，当微生物细胞内部所含有的蛋白质、脂肪、碳水化合物、核酸、维生素等的含量随环境条件的变化而变化时，建立起的动力学模型称为结构模型。
8.缺
9．在啤酒酵母的生长试验中，消耗了 0.2kg 葡萄糖和 0.0672kgO2，生成 0.0746kg 酵母菌和0.121kgCO2，请写出该反应的质量平衡式，计算酵母得率YX/S 和呼吸商 RQ。
解：假设反应的质量平衡式为：
10.微生物物繁殖过程中分裂一次生成两个子细胞，也有 4 分裂或 8 分裂的，试证明当 n 分裂时，有如下式子：t d/t g= ln 2/ lnn ，式中： td 为倍增时间， tg为世代时间。
dX/Xdt=μ, 边界条件，t=0,X=X0,
积分得ln(X/X0)= μt
t=t d,, X/X0=2,所以td=ln2/μ
13.缺
15.缺
第五章复习题
第三章复习题4.解
5．
20.
（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）。