最新生物反应工程_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2

Ⅰ

Ⅱ

1/r

1/S

σ

d ω /d γ

1 2

3

4

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？

X

DX

X ，D X

D

μ

S

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。求该条件下,大肠杆菌的最大比生长速率μm和半饱和常数K S。

S(mg/L) 6 13 33 40 64 102 122 153 170 221 210 μ(h-1) 0.06 0.12 0.24 0.31 0.43 0.53 0.60 0.66 0.69 0.70 0.73

5．以葡萄糖为唯一碳源，在通风条件下连续培养Azotobacter vinelandii ，从实验数据中求出碳源维持常数m=0.9⨯10-3mol/g.h ，碳源对菌体的理论得率Y G =54g/mol ，氧的维持常数m o =5.4⨯10-3mol/g.h ，氧对菌体的理论得率Y GO =14.5g/mol 。计算与能量衡算相应的维持常数m /、m o /，Y G /、Y GO /。

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)

停留时间：f

V =

τ 呼吸商：22/O CO Q Q RQ =

稀释率：V

F D =

Da 准数： m

m

N r Da =

转化率：0

0S S S t

-=

χ 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 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。

Ⅰ

Ⅱ

1/r

1/S

σ

d ω /d γ

1 2

3

4

图1 图2

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

S crit 如图所示。

若S

制性基质

五、简答题 （25分）

1、莫诺方程与米氏方程的区别是什么？

曲线1：宾汉流体

曲线2：胀塑性流体 曲线3：牛顿型流体 曲线4：拟塑性流体

曲线Ⅰ：竞争性抑制 曲线Ⅱ：无抑制

μ

S

μm

0.5μm

K S S crit

X

DX

X ，D X

D crit D m