生物反应工程第二章作业
高中生物 第二章 课时7 植物细胞工程课后作业(含解析)苏教版高二选修3生物试题
第7课时 植物细胞工程目标导航 1.掌握植物组织培养的原理、过程及其特点。
2.理解人工种子的制备方法、过程及其意义。
3.理解植物细胞培养的方法、过程。
4.举例说出植物细胞工程的应用。
一、植物组织培养1．细胞的全能性(1)概念：生物体细胞在________________上存在很大差异，但每一个细胞都具有该物种的__________________________，都具有____________________________________，也就是说，每个细胞都具有________________________的潜能。
(2)证据：植物的体细胞在适宜的条件下可培养成________________。
2．植物组织培养(1)概念：是指依据______________原理，在________条件下，分离植物的____________________________(外植体)，并在培养基上培养，在适宜的条件下使其长成________________的技术。
(2)培养材料：________________________等。
(3)培养过程离体的植物器官、组织或细胞或原生质体――→脱分化____________――→再分化______或________―→试管苗①愈伤组织：是一团没有__________________并处于____________状态的______细胞。
②脱分化：指____________的植物细胞形成______________________的过程。
③再分化：____________重新被诱导分化形成______等器官的过程。
(4)人工种子①概念：是指在________________中得到的________________，包埋在含有营养和保护物质的包被中，在适宜条件下能够____________的颗粒体。
②结构：________外包裹__________和__________。
二、植物细胞培养1．概念：将组织培养过程中形成的____________或其他易分散的组织置于__________中，进行__________，得到分散游离的悬浮细胞，通过____________使细胞增殖，从而获得大量的____________的一种技术。
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第一章 绪论1.什么是生物反应工程、生化工程和生物技术？2.生化反应工程研究的主要内容是什么？3.生化反应工程的研究方法有那些？4.解释生物反应工程在生物技术中的作用？5.为什么说代谢工程是建立在生化反应工程与分子生物学基础之上的？6.何为系统生物学？7.简述生化反应工程的发展史。
8.如何理解加强“工程思维能力”的重要性。
9.为什么在当今分子生物学渗入到各生物学科领域的同时，工程思维也成为当今从事生物工程工作人员共同关注的话题？第二章生物反应工程的生物学与工程学基础1. 试说明以下每组两个术语之间的不同之处。
生物工程与生物科学、发酵工程与生物工程、速率和速度、反应速率与传质速率2. 何为准数和雷诺准数？并解释后者的物理意义3. 工程思维的具体含义是什么？4. 简述酶的催化特性与调节功能。
5. 在一个实际的生物催化过程中如何确保生物催化剂（如酶）的稳定性，并提高催化效率？6. 酶在应用过程中有哪些不同于化学催化剂和微生物作为生物催化剂的地方？7. 微生物培养过程中微生物的世代时间与倍增时间是否是同一概念。
8. 在生物工业中，微生物细胞的量一般采用干重表示，为什么？9. 为什么要固定化酶或微生物细胞？10. 进行生物催化剂（酶或微生物细胞）催化机理研究时，采用固定化酶或微生物细胞是否更有利于清楚了解催化过程机理？11. 何为生物分子工程？ 12. 在微生物培养过程中，操作工人观察到发酵罐上的压力表中的读数为0.025MPa,罐中的发酵液深度为10米，试问在罐底处的微生物细胞承受多大压力？在发酵液表面呢？ 13. 如果在2小时完成生物反应器中70m 3的装液量，请计算物料输入管的管径。
如果要求50分钟将反应液排空，请计算物料输出管的管径。
第三章 酶促反应动力学1. 简述酶促反应的特征及其与化学反应的主要区别是什么？。
2 .应用直线作图法（Lineweaver —Burk 法；Haneswoolf 法；Eadie —Hofstee 法和积分法）求取米氏方程中的动力学参数K s 和r max ，并比较由各种方法所得结果的误差大小。
生物反应工程原理习题解答
（3）
4-3
解细胞对底物的C-mol得率系数
(1)
山梨糖对底物则为：
(2)
二氧化碳对底物则为：
(3)
由式(2)和式(3)可得：
(4)
又因为
代入式(4)，可得：
(5)
式(1)和式(5)相加，得出：
由于 ，则 。又由 ，代入上式，得到：
4-4
解
（1） 如下图所示。
（2）选取 的（ ）数据对作线性拟合，得出：
（5）
将式（4）和（5）代入（1）式，有
2-3
解
0.0288
0.0331
0.0405
0.0482
0.0475
0.0032
0.0049
0.0062
0.0080
0.0095
线性拟合方程， ， ， 。计算结果与使用最小二乘法的结果完全相同。
2-4
解
由， ，有
由， ，有
2-5
解
0.0100
0.00667
0.00500
1.79
1.33
1.18
1.00
0.781
0.719
0.549
，
，
基本不变，认为是竞争性抑制。
当 ，有
当 ，有
因此有平均值：
2-7
解
312.5
204.1
161.3
125.0
105.3
9.01
6.76
6.54
6.02
5.00
16.9
12.2
10.3
8.93
8.00
由L-B法，可得：
无抑制时， ，相关系数 ；
3-7
解
（1）
生物化学教程第二章习题答案(详解)
第二章课后习题答案1.计算赖氨酸的ε-NH3+20%被解离时的溶液PH。
解：pH = pKa + lg20% pKa =pH = + lg20% =2. 计算谷氨酸的γ-COOH三分之二被解离时的溶液pH。
解：pH = pKa + lg（（2/3）/（1/3））= pKa =3. 计算下列物质L溶液的pH：(a)亮氨酸盐酸盐；(b)亮氨酸钠盐；(c)等电亮氨酸。
解：a：pH=+ lg（C（H+）/）=b: pH=+lgC(OH+))=c:pH=pI=1/2+=4.计算下列氨基酸的pI值：丙氨酸、半胱氨酸、谷氨酸和精氨酸。
解：pI = 1/2（pKa1+ pKa2）pI(Ala) = 1/2（+）=pI(Cys) = 1/2（+）=pI(Glu) = 1/2（+）=pI(Ala) = 1/2（+）=5. 向1L1mol/L的处于等电点的甘氨酸溶液加入，问所得溶液的pH是多少如果加入NaOH以代替HCl时，pH将是多少解：pH1=pKa1+lg(7/3)=pH2=pKa2+lg(3/7)=6. 计算L的组氨酸溶液在时各种离子形式的浓度（mol/L）。
解：由pH=pK1+lg（His+/ His2+）=pKr+lg（His0/His+）=pK2+lg（His-/ His0）得His2+为×10-6，His+为，His0为×10-47. 说明用含一个结晶水的固体组氨酸盐酸盐（相对分子质量=；咪唑基pKa=）和1mol/L KOH配制的L组氨酸盐缓冲液的方法解：取组氨酸盐酸盐41.92g，加入352ml 1mol/L KOH，用水稀释至1L。
8. L-亮氨酸溶液（3.0g/50ml 6mol/L HCl）在20cm旋光管中测得的旋光度为+º。
计算L-亮氨酸在6mol/L HCl中的比旋。
解：c=50=0.06g/ml l=2dm. +=[a]**2 得：[a]= +º9. 甘氨酸在溶剂A中的溶解度为在溶剂B中的4倍，苯丙氨酸在溶剂A中的溶解度为溶剂B中的两倍。
生物反应器工程-2
基本概念：本征反应动力学和宏观动力学
酶反应的宏观动力学速率： Rp (酶的本征反应动力学，三传因素）
2.1 酶反应的基本特征 2.1.1 酶催化的共性 作为生物催化剂，降低反应活化能、加快反应速率 2.1.2酶催化的特性
特定底物的最大转化量 ( mol ) 活性＝ 1mol 酶 ⋅ 单位时间
2.2 单底物酶反应动力学 2.2.1 M-M方程
S
S+E
E
[ES]
P
k +1 k −1
k+2
E+P
1 dnS rS = − V dt
1 dn P rP = V dt
k + 2 c E 0 c S rP ,max c S rP = = K S + cS K S + cS
M-M方程的意义： （1）M-M动力学的影响因素 内部因素与外部因素；两者构成反应条件 （2）底物浓度是反应速率的决定性因素； 反应条件的影响 表现于动力学常数rP,max和Km上。 rP= rP( cS , cE0 , k+2 , Km )
2.2.2 动力学特征与参数求解
rmax
1 rmax 2
2-1 当 cE 0 一定时，
动力学常数的意义： （1）Km 底物浓度决定反应的级别； Km为反应速度是最大反应速度一般时的底物浓度； Km表示酶与底物亲和力的大小。 （2）rP,max 以最大反应速度表示酶反应的效率，与初始酶浓度与温 度条件有关 动力学常数的求取：L-B等方法
2.2.3 底物抑制酶反应
E+S
k +1 k −1
[ ES ]
k +3 k −3
k +2
生物反应工程试题答案解析
生物反应工程试题答案解析一、选择题1. 生物反应器中，通常用于好氧微生物培养的是哪种气体？A. 氧气B. 氮气C. 二氧化碳D. 氩气答案：A解析：在生物反应器中，好氧微生物需要氧气来进行呼吸作用，因此通常使用的气体是氧气。
氮气、二氧化碳和氩气在好氧微生物培养中不是必需的。
2. 下列哪种微生物代谢方式属于厌氧代谢？A. 硝化作用B. 反硝化作用C. 光合作用D. 有氧呼吸答案：B解析：反硝化作用是一种厌氧代谢过程，其中微生物将硝酸盐还原为氮气。
硝化作用是好氧微生物将氨转化为硝酸盐的过程。
光合作用是植物、藻类和某些细菌利用光能将二氧化碳转化为有机物的过程。
有氧呼吸是大多数生物在氧气存在的条件下进行的能量获取过程。
3. 在生物反应工程中，哪个参数是影响细胞生长和产物形成的关键因素？A. 温度B. pH值C. 氧气供应D. 所有以上选项答案：D解析：在生物反应工程中，温度、pH值和氧气供应都是影响细胞生长和产物形成的关键因素。
适宜的温度可以保证酶的活性和细胞的代谢活动，pH值影响酶的活性和微生物的生长环境，氧气供应对于好氧微生物的生长至关重要。
4. 以下哪种培养基成分不适合用于培养大肠杆菌？A. 蛋白胨B. 酵母提取物C. 氯化钠D. 葡萄糖答案：C解析：氯化钠通常用于培养基中以调节渗透压，但高浓度的氯化钠对大肠杆菌等许多微生物是有毒的，因此不适合用于培养大肠杆菌。
蛋白胨、酵母提取物和葡萄糖是常用的营养物质，可以提供碳源和氮源，促进大肠杆菌的生长。
二、填空题1. 在生物反应器的设计中，通常需要考虑的三个主要因素是________、________和________。
答案：温度、pH值、氧气供应解析：生物反应器的设计需要考虑多种因素，其中温度、pH值和氧气供应是影响微生物生长和产物形成的三个主要因素。
2. 微生物代谢可以分为________和________两种类型。
答案：好氧代谢、厌氧代谢解析：微生物代谢根据氧气的需求可以分为好氧代谢和厌氧代谢两种类型。
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
《生物反应工程》课程笔记
《生物反应工程》课程笔记第一章绪论1.1 定义、形成与展望生物反应工程，简称BRE（Bioreaction Engineering），是一门应用化学工程原理和方法，研究生物反应过程和生物系统的科学。
它涉及到生物学、化学、物理学、数学等多个学科，是一门典型的多学科交叉领域。
生物反应工程的研究对象包括微生物、细胞、酶等生物催化剂，以及它们在生物反应器中的行为和相互作用。
生物反应工程的形成和发展与生物技术的快速崛起密切相关。
生物技术是指利用生物系统和生物体进行物质的生产、加工和转化的技术。
随着生物技术的不断发展，生物反应工程逐渐成为生物技术领域的一个重要分支，为生物制品的生产提供了重要的理论支持和实践指导。
展望未来，生物反应工程将继续在生物技术领域发挥重要作用。
随着科学技术的进步和生物产业的发展，生物反应工程将不断完善和发展，为人类的生产和生活带来更多的便利和福祉。
特别是随着合成生物学、系统生物学等新兴学科的发展，生物反应工程将面临新的机遇和挑战，有望在生物制造、生物医药、生物能源等领域取得更大的突破。
1.2 生物反应工程的主要内容生物反应工程的主要内容包括以下几个方面：（1）生物反应动力学：研究生物反应过程中反应速率、反应机理和反应物质量的变化规律。
包括酶促反应动力学、微生物反应动力学、细胞反应动力学等。
（2）生物反应器设计：根据生物反应的特性和要求，设计合适的生物反应器，使其能够高效、稳定地进行生物反应。
包括反应器类型的选择、反应器尺寸的确定、反应器内部构件的设计等。
（3）生物反应器操作：研究生物反应器中生物反应的运行规律，优化操作条件，提高生物反应的效果。
包括分批式操作、流加式操作、连续式操作等。
（4）生物反应器优化：通过对生物反应器的设计和操作进行优化，提高生物反应的产率和质量。
包括过程优化、参数优化、控制策略优化等。
（5）生物反应器控制：研究生物反应过程中的控制策略和方法，实现对生物反应过程的稳定控制。
生物反应工程 第二章
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 ，有：
式中， k：酶促反应速率常数； r：酶促反应速率； rA：以底物A的消耗速率表示的酶促反应速率； rP：以产物P的生成速率表示的酶促反应速率。
对连锁的酶促反应，
2.2.2 单底物酶促反应动力学 2.2.2.1 米氏方程 根据酶－底物中间复合物假说，对 单底物酶促反应 ，其反应机制可 表示为：
根据以上假设，可建立如下方程组
解之，得
令 则
米氏方程 r
rmax
rmax/2
Km
CS
图2－1 酶浓度一定时底物浓度对反应速率的影响
对米氏方程的讨论： • 当CS<<Km时， ，属一级反应。
• 当CS>>Km时，
，属零级反应。
• 当CS＝Km时， 。Km在数量上 等于反应速度达到最大反应速度一 半时的底物浓度。
解之,得
式中:
稳态法推导动力学方程:
解之,得
式中:
可见,产物抵制属于竞争性抵制
底物抑制：对于某些酶促反应，当底物浓 度较高时，反应速率呈下降趋势，称为底 物抑制。 r
CS
CS
底物抑制反应机理：
快速平衡法推导动学方程：
解之,得
式中:
双倒数法(Linewear Burk): 对米氏方程两侧取倒数，得
,以 作图，得一直线， 直线斜率为 ，截距为 ,根据直线 斜率和截距可计算出Km和rmax。
1／r
1／rmax
斜率－Km/rmax
－1／Km
1／CS
图2－2 双倒数法求解Km和rmax
2.2.2.2 抑制剂对酶促反应速率的影响 失活作用 抑制作用 竞争性抑制 非竞争性抑制
生物反应工程第二章作业
生物反应工程第二章2-4.下面是Monod在其发表论文时提供的另一组有关在乳糖溶液中进行菌种分批培养时得到的实验数据：试根据上述数据，按Monod方程确定其动力学参数。
序号△ t/h Cs/(g/L) Cx/(g/L)△Cx平均Cx1/Cs X 10A3 平均Rx平均Cx/Rx1 0.52 158 15.8 22.8 7 19.3 6.329113924 13.46154 1.4337142 0.38 124 22.8 29.2 6.4 26 8.064516129 16.84211 1.543753 0.32 114 29.2 37.8 8.6 33.5 8.771929825 26.875 : 1.2465124 0.37 94 37.8 48.5 10.7 43.15 10.63829787 28.91892 1.4921035 0.36 25 48.5 59.6 11.1 54.05 40 30.83333 1.7529736 0.37 19 59.6 66.5 6.9 63.05 52.63157895 18.64865 3.3809427 0.38 2 66.5 67.8 1.3 67.15 500 3.421053 :19.62846平均Rx= △ CX t平均Cx/Rx=Ks/ max(1/Cs)+1/ 卩max251/Cs*10A32-4.平均Cx/Rx-1/Cs 关系作图可得：卩max=0・97山八-1)Ks=36(g/h)0 5 02 11600100 200 300 400 5002-5•得：⑴口 max =0・299山八-1)K s =0 ・269(g/h)(2) Y x/s =(C xt -C xo )/(C so -C st )=0.65(3) t d =ln2/ 卩 max =0・693/0・299=2.318(h)2-6 •在一连续操作的机械搅拌实验反应器中用乳糖培养大肠杆菌，该 反应器体积为1L ，加入乳糖的初试浓度为 Cs0=160mg/L 。
2013四川大学生物反应工程练习题及部分解答
2013四川大学生物反应工程练习题及部分解答化工学院一、动力学基础1.为什么pH值会影响酶反应的速度？解释温度对酶反应的影响。
答：pH----酶分子上有许多酸性和碱性的氨基酸侧链基团，如果酶要表现活性，则这些基团必须有一定的解离形式。
随着pH的变化，这些基团可处在不同的解离状态，而具有催化活性的离子基团仅是其中的一种特定的解离形式，因而随着pH的变化，具有催化活性的这种特殊的离子基团在总酶量中所占的比例就会不同，使酶所具有的催化能力也不同，最终影响酶反应的速度。
温度----酶大部分是由蛋白质组成的，而酶在起作用时一般需要一个结合位点和催化位点，这些位点的性能高低与酶本身结构有关，而酶的结构又受到温度的影响。
在较低温度范围内，反应活性随温度的升高而升高；当温度超过酶所允许的生理温度以上时，则随着温度的提高，酶的热变性失活速率会加快，导致酶的活性下降，故酶催化反应速率亦随温度的升高而降低。
*影响酶反应速率的因素：1）内部因素：酶的结构特定，底物的结构特性；2）外部因素：各种物质的浓度（如酶的浓度、底物的浓度、抑制剂的浓度等）和操作条件（如温度、压力、离子强度、pH等）。
2.固定化酶外扩散的有效因子主要受哪些因素的影响？3.什么叫细胞的倍增时间？它与细胞生长速度有何关系？答：分批培养时，在指数生长期内，细胞浓度增加一倍所需的时间。
倍增时间t=ln2/µmax ，为定值。
（个人认为与细胞生长速度无关）4.请解释什么是酶的半衰期。
答：在一不含底物、产物、抑制剂或调节剂的完全封闭体系，活性酶经过一不可逆的结构变化或化学变化而成为一无活性状态，当活性酶浓度变为初始活性酶浓度一半时所需的时间，称为酶的半衰期。
5.什么叫固体催化剂颗粒的临界半径和最大颗粒半径？答：对仅有内扩散限制的球形生物催化剂的零级反应，有临界半径Rc ：无底物的最大核半径（在r<Rc 处无底物存在，也无反应发生）。
有最大颗粒半径Rmax ：（当r ＝0时，CS ＝0对应的最大颗粒半径，即Rc ＝0）。
生物反应工程夏杰习题答案
生物反应工程夏杰习题答案生物反应工程夏杰习题答案生物反应工程是一门研究利用生物体进行反应和转化的工程学科。
它涉及到生物体的生长、代谢、分离和纯化等多个方面，是现代生物技术的重要组成部分。
在学习生物反应工程的过程中，夏杰习题是一个非常重要的辅助材料，它可以帮助我们巩固和加深对生物反应工程的理解。
下面是对夏杰习题的一些解答和讨论。
1. 生物反应工程的基本概念和原理生物反应工程是将生物学和化学工程相结合的学科，它主要研究利用生物体进行反应和转化的过程。
生物反应工程的基本原理是通过调控生物体的生长和代谢过程来实现所需的反应和转化。
在生物反应工程中，生物体可以是微生物、植物细胞、动物细胞等，通过合适的培养条件和营养物质供给，可以使生物体在合适的环境中进行生长和代谢，从而实现所需的反应和转化。
2. 生物反应工程的应用领域生物反应工程在很多领域都有广泛的应用。
在制药工业中，生物反应工程可以用于生产药物和生物制剂。
通过利用微生物或细胞进行代谢和产物合成，可以大规模生产药物，并且具有较高的纯度和活性。
在食品工业中，生物反应工程可以用于食品添加剂和食品酶的生产。
在环境保护领域，生物反应工程可以用于废水处理和废气处理等环境治理工作。
通过利用微生物或酶的作用，可以将有害物质转化为无害物质，从而保护环境和人类健康。
3. 生物反应工程的关键技术生物反应工程涉及到很多关键技术，其中包括微生物培养、发酵工艺、代谢工程等。
微生物培养是生物反应工程的基础，它可以通过合适的培养条件和营养物质供给，使微生物在合适的环境中进行生长和代谢。
发酵工艺是生物反应工程的核心技术，它可以控制微生物的生长和代谢过程，实现所需的反应和转化。
代谢工程是生物反应工程的前沿技术，它可以通过基因工程和遗传工程的手段，改造微生物的代谢通路和代谢能力，从而实现更高效的反应和转化。
4. 夏杰习题的解答和讨论夏杰习题是生物反应工程学习的重要辅助材料，它可以帮助我们巩固和加深对生物反应工程的理解。
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。
第二章 生物反应工程的工程学基础
= Di
• 平均剪切速率
=
• 湍流旋涡长度
3
=
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0.25
2.3物料与热量衡算
• 1.物料衡算
• 依据质量守恒定律，对于选定的衡算系统，进入与离开这一过程系统的
目的物料的质量支差，等于该过程系统中目的物料的消耗量和累积量之
和。
输入量-输出量=目的物料的消耗量+目的物料的累积量
• 例题：以淀粉为唯一碳源生产乙醇，试计算生产1000kg无水乙醇
时淀粉的理论消耗量
• （C6 H10 O5 ）n + nH2O
nC6 H10 O6
162
18
180
• C6 H10 O6
2C2H5OH + 2H2O
180
2*46
2*44
• 生产无水乙醇时淀粉的理论消耗量为：
1000*162/92=1760.9（kg）
• 如果在2h完成生物反应器中70m3的装液量，请计算物料输入管道
的管径。如果要求50min将反应液排空，请计算物料输出管的管
径。
2.2流体的物理性质
• 7.黏度
dy
du
（a）
流体在管道中流动速度的分布
（b）
（a）理想的活塞流（b）实际的流动
du
F A
(N )
dy
•
式中 μ—黏性系数(动力黏度)，Pa·s；
生物细胞多大的压力，在发酵液表面呢？
2.2流体的物理性质
• 6.流量和流速
• 流量：单位时间内流过管道任一横截面的流体量。
• 体积流量：Vs，m3/s
• 质量流量：ms，kg/s
生物反应工程第二章作业
生物反应工程第二章
2-4.下面是Monod在其发表论文时提供的另一组有关在乳糖溶液中进行菌种分批培养时得到的实验数据：
试根据上述数据，按Monod方程确定其动力学参数。
平均Rx=△Cx/△t
平均Cx/Rx=Ks/μmax(1/Cs)+1/μmax
2-4.平均Cx/Rx-1/Cs关系
05
10
15
20
25
100
200
300400
500
600
1/Cs*10^3
平均C x /R x
作图可得：μmax =0.97(h^-1) Ks=36(g/h)
2-5.在有氧的条件下，杆菌以甲醇为底物进行生长，在进行分批培养时得到数据如下所示：
取线性相关的点：
处理数据得：
作图
得: (1)μmax=0.299(h^-1)
K s=0.269(g/h)
(2)Y x/s=(C xt-C x0)/(C s0-C st)=0.65
(3)t d=ln2/μmax=0.693/0.299=2.318(h)
2-6.在一连续操作的机械搅拌实验反应器中用乳糖培养大肠杆菌，该反应器体积为1L，加入乳糖的初试浓度为Cs0=160mg/L。
当采用不同加料速度时，得到一下结果。
试求大肠杆菌生长的动力学参数。
解：由FC x=V R r x
μ=rx/Cx=F/V R 定义F/V R=D称为稀释度，1/D=Ks/μmax*1/Cs+1/μmax
1/Cs=μmax/Ks*(1/D)-1/Ks
经过数据处理得
作图
μmax=1.2(h^-1)
Ks=20(mg/L)
2-7.。
生物工程 通风搅拌反应器习题参考答案
第1，2章通风搅拌反应器一、单项选择题1、好气性发酵工厂，在无菌空气进入发酵罐之前___C___，以确保安全。
A.应该安装截止阀B.应该安装安全阀C.应该安装止回阀D.不应该安任何阀门2、机械搅拌发酵罐中最下面一档搅拌器离罐底距离一般___A___反应器直径的高度，最上面一个搅拌器要在液层以下0.5米(大罐)。
A.小于一个或等于一个B.大于一个小于两个 D.等于两个C.以上答案都不对3、塔式啤酒发酵罐换热的蛇管在发酵罐外，蛇管内用 B 与罐内的啤酒发酵醪进行热交换。
A. 蒸气B. 酒精C. 冷凝水D. 热水4、目前啤酒厂的圆筒锥底发酵罐内采用_____C_____。
A.圆盘平直叶涡轮搅拌器B.螺旋浆式搅拌器C.无搅拌器D.锚式搅拌器5、气升式发酵罐的优点是无需 B 。
A. 空气过滤系统B. 搅拌器C. 空气喷嘴D. 罐外上升管6．机械搅拌通风发酵罐在装液灭菌冷却后，搅拌器的输出功率应是：( A ) A．通入无菌空气后比通入无菌空气前有所下降B．通入无菌空气后比通入无菌空气前有所上升C．与有无空气无关，输出功率在通风前后保持不变D．通入无菌空气后与通入无菌空气前相比，有时上升，有时下降7．对于大通风比发酵过程来说，发酵罐内发酵液中的空气气泡直径：( C ) A．与通风量有关，与空气喷嘴直径有关B．与通风量无关，与空气喷嘴直径有关C．与通风量有关，与空气喷嘴直径无关D．与通风量无关，与空气喷嘴直径无关8. 外循环空气带升式发酵罐的优点是无需__________。
A.空气过滤系统B.搅拌器C.空气喷嘴D.罐外上升管二、多项选择题1、由于大生产中所使用的好气性发酵罐是受压容器，因此封头选用__ABC_____封头。
A.锥形B.椭圆C.蝶形D.球形2、通用式机械搅拌发酵罐中挡板的作用是__ACD___。
A.提高醪液湍流程度，有利于传质B.增加发酵罐罐壁的机械强度C.改变液流方向，由径向流改变为轴向流D.防止醪液在罐内旋转而产生旋涡，提高罐的利用率3、气升式发酵罐的特点有BDA. 高径比(H/D)比机械搅拌通风发酵罐的小B. 无需机械搅拌C. 无需空气压缩机D. 溶氧速率较高4、圆筒锥底啤酒发酵罐的夹套内可用ABC 与啤酒发酵醪进行热交换。
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生物反应工程第二章
2-4.下面是Monod在其发表论文时提供的另一组有关在乳糖溶液中进行菌种分批培养时得到的实验数据：
试根据上述数据，按Monod方程确定其动力学参数。
平均Rx=△Cx/△t
平均Cx/Rx=Ks/μmax(1/Cs)+1/μmax
2-4.平均Cx/Rx-1/Cs关系
05
10
15
20
25
100
200
300400
500
600
1/Cs*10^3
平均C x /R x
作图可得：μmax =0.97(h^-1) Ks=36(g/h)
2-5.在有氧的条件下，杆菌以甲醇为底物进行生长，在进行分批培养时得到数据如下所示：
取线性相关的点：
处理数据得：
作图
得: (1)μmax=0.299(h^-1)
K s=0.269(g/h)
(2)Y x/s=(C xt-C x0)/(C s0-C st)=0.65
(3)t d=ln2/μmax=0.693/0.299=2.318(h)
2-6.在一连续操作的机械搅拌实验反应器中用乳糖培养大肠杆菌，该反应器体积为1L，加入乳糖的初试浓度为Cs0=160mg/L。
当采用不同加料速度时，得到一下结果。
试求大肠杆菌生长的动力学参数。
解：由FC x=V R r x
μ=rx/Cx=F/V R 定义F/V R=D称为稀释度，1/D=Ks/μmax*1/Cs+1/μmax
1/Cs=μmax/Ks*(1/D)-1/Ks
经过数据处理得
作图
μmax=1.2(h^-1)
Ks=20(mg/L)
2-7.。