生化反应工程原理计算题
生物反应工程试题4及答案
Dm
制性基质
KS图 4
Scrit
S
Scrit 如图所示。
若 S<Scrit，此基质为限
五、简答题 （25 分） 1、莫诺方程与米氏方程的区别是什么？
答：莫诺方程与米氏方程的区别如下表所示。
莫诺方程： µ = µmax S KS + S
描述微生物生长
米氏方程： r = rmax S Km + S
描述酶促反应
经验方程
理论推导的机理方程
方程中各项含义：
方程中各项含义：
μ：生长比速(h-1) μmax：最大生长比速(h-1) S: 单一限制性底物浓度(mol/L) KS:半饱和常数(mol/L)
r：反应速率(mol/L.h) rmax：最大反应速率(mol/L.h) S：底物浓度(mol/L) Km：米氏常数(mol/L)
3、何谓恒化器，何谓恒浊器，二者有何区别？ 答：恒化器、恒浊器指的是两种控制方法。恒化器是通过控制流量而达 到相应的菌体浓度。恒浊器则是通过监测菌体密度来反馈调节流量。前 者通过计量泵、溢流管来保证恒定的流量；后者通过光电池监测细胞密 度，以反馈调节流量来保证细胞密度的恒定。恒化器便于控制，其应用 更为广泛。
4、影响 kLa 的因素有哪些，如何提高 kLa 或 Nv？
答：影响 kLa 的因素有： ①设备参数如设备结构尺寸、搅拌器直径； ②操作参数如搅拌转速、通风量； ③发酵液性质，如流变学性质。 提高 kLa 或 Nv 的措施有： ① 提高转速 N，以提高 Pg，从而提高 kLa。 ② 增大通风量 Q。当 Q 不大时，增大 Q 可明显提高 kLa；但当 Q 已较大时，继续提高 Q，将降低 Pg，其综合效果不会明显提高 kLa，甚至可能降低，因此有些调节措施是将提高转速 N 和增大 通风量 Q 二者结合。 ③ 为了提高 NV，除了提高 kLa 之外，提高 C*也是可行的方法之一。 通入纯氧或在可行的条件下提高罐内操作压力，均可提高 C*。 ④ 丝状菌的生长导致发酵液粘度的急剧上升和 kLa 的急剧下降。 过分提高转速和通气量可能导致菌丝体的机械破坏和液泛。在 此情况下可重复地放出一部分发酵液，补充新鲜灭菌的等体积 培养基，这样可使 kLa 大幅度回升。 ⑤ 向发酵液中添加少量氧载体，可提高 kLa。
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。
生物反应工程原理复习题答案
生物反应工程原理复习题答案一、选择题1. 生物反应器的基本类型包括：A. 搅拌槽式B. 填充床式C. 流化床式D. 所有以上选项2. 微生物生长的四个阶段包括：A. 滞后期B. 对数生长期C. 稳定期D. 衰减期E. 所有以上选项3. 以下哪个不是生物反应器操作模式？A. 批式操作B. 连续操作C. 半连续操作D. 周期性操作二、填空题1. 生物反应器的设计通常需要考虑_________、_________和_________三个主要因素。
2. 在生物反应器中，_________是用来描述微生物生长速率的参数。
3. 微生物的代谢途径可以分为_________代谢和_________代谢。
三、简答题1. 简述批式操作和连续操作的区别。
2. 描述生物反应器中氧气传递的重要性及其影响因素。
四、计算题1. 假设一个生物反应器的体积为1000升，其中微生物的浓度为5克/升。
如果微生物的比生长速率为0.2/小时，计算1小时内生物量的增长量。
2. 给定一个流化床生物反应器，其气体流量为1000升/分钟，气体中氧气的体积分数为21%。
如果反应器的体积为5立方米，计算在30分钟内氧气的总传递量。
五、论述题1. 论述生物反应器中混合和传质的重要性，并举例说明如何优化这些过程。
2. 分析在工业生产中，为什么需要对生物反应器进行规模放大，并讨论规模放大过程中可能遇到的挑战。
六、案例分析题1. 某制药公司使用生物反应器生产抗生素。
在生产过程中，他们发现微生物的生长速率突然下降。
请分析可能的原因，并提出解决方案。
2. 一个废水处理厂使用活性污泥法处理工业废水。
请根据活性污泥法的原理，分析废水处理过程中可能出现的问题，并提出改进措施。
七、实验设计题1. 设计一个实验来评估不同搅拌速度对微生物生长速率的影响。
2. 设计一个实验来测定生物反应器中氧气的溶解度。
八、结束语通过本复习题的练习，希望能够帮助学生更好地理解和掌握生物反应工程的原理，为进一步的学习和研究打下坚实的基础。
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）
化学反应工程试题及答案
化学反应工程试题及答案一、选择题（每题2分，共10分）1. 化学反应工程中，反应速率常数k与温度的关系遵循（）。
A. Arrhenius方程B. Van't Hoff方程C. Le Chatelier原理D. Nernst方程2. 在固定床反应器中，流体通过催化剂床层的流动方式是（）。
A. 并流B. 逆流C. 交叉流D. 层流3. 以下哪种催化剂不属于均相催化剂？（）A. 酸B. 碱C. 金属D. 酶4. 反应器的体积效率是指（）。
A. 反应器体积与所需反应体积的比值B. 反应器体积与实际反应体积的比值C. 反应器体积与理论反应体积的比值D. 反应器体积与催化剂体积的比值5. 在反应器设计中，为了提高反应速率，通常采取的措施是（）。
A. 增加反应物浓度B. 提高反应温度C. 增加催化剂用量D. 以上都是二、填空题（每空1分，共10分）1. 在化学反应工程中，反应速率的表达式通常为__________。
2. 反应器的类型主要包括__________、__________和__________。
3. 催化剂的作用是__________反应速率，而不影响__________。
4. 反应器设计时，需要考虑的主要因素包括__________、__________和__________。
5. 根据反应器内物料流动的特点，可以将反应器分为__________流动和__________流动。
三、简答题（每题5分，共20分）1. 简述反应速率和反应速率常数的区别。
2. 描述固定床反应器和流化床反应器的主要区别。
3. 解释为什么在某些情况下需要使用催化剂。
4. 讨论温度对化学反应速率的影响及其在工业应用中的意义。
四、计算题（每题10分，共20分）1. 已知某化学反应的速率常数k=0.05 s^-1，反应物A的初始浓度为1 mol/L，求10秒后A的浓度。
2. 假设一个完全混合反应器中进行一级反应，反应物B的初始浓度为2 mol/L，反应速率常数k=0.02 min^-1，求5分钟后B的浓度。
计算题(生物反应工程)20225
计算题（生物反应工程）20225P1956-1在一定的酶浓度下，液相底物S分解为产物P，该反应器仅有底物S影响其反应速率，其动力学数据如下：cS/(mol/L)122334454.764.985105rS/[mol/(L·min)]1现在CSTR中进行此分解反应，保持相同的酶浓度和其操作条件。
试求：（1）当VR=250L，cS0=10mol/L，某S=0.80时，进料体积流量V0应为多少？（2）当V0=100L/min,，cS0=15mol/L，某S=0.80时，反应器有效体积VR为多少？（3）当VR=3m3，V0=1m3/min，cS0=8mol/L，反应器出口底物浓度和反应器内底物浓度各为多少？（4）当VR=1m3，V0=1m3/min，cS0=15mol/L，其出口底物浓度为多少？解：（1）有cS0cS=某S则cS=2mol/LrS=2mol/(L·min)cS0有VRrS=V0（cS0－cS）250某2=V0（10－2）V0=62.5L/min(2)有cS0cS=某ScS=cS0(1－0.8)=3mol/LrS=3mol/(L·min)cS0VRrS=V0（cS0－cS）VR某3=100某(15－3)VR=400L(3)VRrS=V0（cS0－cS）3某rS=1某(8－cS)当rS=2时，cS=26-2在一5m3CSTR中进行连续发酵，加料中底物浓度为20kg/m3，该反应器的有关参数为：-13ma某=0.45h，KS=0.8kg/m，Y某/S=0.55。
试求：（1）当底物达到90%转化时，所要求的加料速率是多少？（2）如果要求其细胞产率达到最大，加料速率为多少？细胞最大产率是多少？解：（1）cS=cS0（1－90%）=2kg/m3D==ma某0.4520.9cS=2.8KS+cS0.8+2DV03;VV0=1.61m3/hR5m/hVRma某（（2）Dopt=1－KS）=0.362h-1KSCS0cS,optKSDoptma某Dopt=3.29kg/m3c某,optY某/S[cS0cS,opt]=0.55某(20－3.29)=9.2kg/m3(P某)ma某Doptc某,opt0.362某9.2=3.33kg/(m3·h)V0=5某0.362=1.8m/h6-10某液相酶反应具有下列动力学数据已知：cS0=10mol/L，V0=100L/min，某S=0.90cS/(mol/L)120.333416180.25100.1rS/[mol/(L·min)]0.1253（1）若采用带循环的CPFR，试求其最佳循环比及相应的反应器有效体积？（2）若要使反应器体积最小，如何设计最佳反应器方案？指出每个反应器的有效体积大小？解：(1)由题意知，出口浓度为1mol/L。
生化工程习题计算题部分(常熟理工学院)
例1: 当杀菌温度从120℃升至150 ℃，试计算维生素B1的分解速率常数K B 和嗜热脂肪芽孢杆菌的死亡速率常数K S 。
已知ΔE S =283460 J/mol, As=1.06×1036 (min-1) ；ΔE B =92114 J/mol, A B =1.06×1010 (min-1).解：由（1）式，即㏑K=㏑ A － (ΔE /RT)得 lnKs= ln As － ΔE S /(RT)∴ Ks 在120 ℃时为0.0156 (min -1)150 ℃时为7.54 (min -1)灭菌速率常数提高482倍。
同样地： K B 在120 ℃时为0.00535 (min -1)，150 ℃时为0.040 (min -1)，同样的温度变化仅提高6.5倍。
例2: 将10000千克的培养基在发酵罐内进行分批灭菌，灭菌温度为120℃，灭菌后要求每1000批中只有一个杂菌，培养基原始污染度为105个/g ，试计算总杀菌效率V 总。
解： N=10-331535001010100001010ln 34.5N N N N--==⨯⨯=即，V 总=34.5例3: 发酵培养基60m 3，杂菌活孢子浓度105/mL ，要求灭菌后残存孢子数 N 为10-3个。
设计的T-t 过程如下，是否达到灭菌要求？（A=7.94×1038 min -1，△E=287441 J/mol ，R=8.28 J/(mol·K)） T/ ℃ 30 50 90 100 110 120 120 110 100 90 60 44 30 T/min103036435055586370102120140exp()EK A RT ∆=-5603101060ln ln 36.310N N -⨯⨯==从得出的K 值可以看出，在100℃以下灭菌，对细菌孢子的杀灭几乎是无效的，因为从灭菌开始的前36min 和63min 以后，K 值几乎可以忽略不计。
生化反应工程试卷B
〇--〇--〇〇--〇--〇题答要不内线封密试卷代号：天津渤海职业技术学院2004——2005学年度第二学期期末考试一、填空（每空1分，共40分）1、生化反应过程的特点：；；；2、根据国际生物化学协会规定的分类方法，仅根据酶所催化反应的类型，可将酶分为六大类，即、、、、、。
3、M-M方程中的参数r p,max=k+2·C Eo,它表示了时的反应速率，r p,max （正比/反比）于酶的初始浓度C Eo，k+2又称为，表示。
4、M-M方程所表示的动力学关系中r s与C s的关系表示了三个不同动力学特点的区域：当时酶催化反应可近似看作为一级反应，r s= C s；当时酶催化反应可近似看作为零级反应，r s= C s，当C s与K m的数量关系出于上述两者之间的范围时，则符合关系式5、影响固定化酶动力学的因素包括效应、效应和效应。
6、细胞反应过程的主要特征：是反应过程的主体；其本质是复杂的；细胞反应是之间的反应，细胞也能进行。
7、间歇培养时细胞生长过程包括、、、和四个阶段。
8、在有氧条件下，杆菌在甲醇上生长，进行间歇培养时μmax=0.305h-1，则细胞质量倍增时间t d=9、细胞受热死亡的规律中最常见的是对数死亡律，细胞的死亡速率可用一级动力学表示，其积分式是10、细胞固定化的方法包括、、、、。
11、通用发酵罐内设置机械搅拌的目的首先是；其次是。
二、名次解释（每题2分，共10分）1、生物技术2、生化反应工程3、均相酶催化反应4、固定化酶5、酶的比活力三、简答题(每题5分，共15分)1、酶的催化共性2、固定化细胞培养的优点3、简述连续式操作反应器的优点与缺点〇--〇--〇〇--〇--〇题答要不内线封密四、计算题1、在一间歇操作的搅拌反应器中进行脲酶催化尿素分解为氨和二氧化碳的反应，动力学常数为K m=0.0266mol/L,当酶浓度为5g/L时的最大反应速率为1.33mol/(L·s),则在等温反应条件下当酶浓度为0.001g/L时的大反应速率为多少？（5分）2、某一酶催化反应的K m=4.7×10-5mol/L，r max=22μmol/（L·min）, Cs=2×10-4mol/L,CI=3×10-4mol/L,试分别计算在竞争性抑制、非竞争性抑制、反竞争性抑制三种情况下的反应速率和抑制程度。
生化工程原理复习题及答案
生化工程原理复习题及答案一、名词解释1、生化工程：将生物技术的实验室成果经工艺及工程开辟，成为可供工业生产的工艺过程，常称为生化工程。
2、灭菌：是指用物理或者化学方法杀灭物料或者设备中的一切生命物质的过程。
3、惯性冲撞机制：气流中运动的颗粒，质量，速度，具有惯性，当微粒随气流以一定的速度向着纤维垂直运动时，空气受阻改变方向，绕过纤维前进，微粒由于惯性的作用，不能及时改变方向，便冲向纤维表面，并滞留在纤维表面。
4、细胞得率：是对碳的细胞得率。
=生成细胞量某细胞含碳量或者=消耗基质量某基质含碳量。
5、生物反应动力学：是研究在特定的环境条件下，微生物的生长、产物的生成、底物的消耗之间的动态关系及规律，以及环境因子对这些关系的影响。
生物反应工程：是一门以生物反应动力学为基础，研究生物反应过程优化和控制以及生物反应器的设计、放大与操作的学科。
6、返混：反应器中停留时间不同的物料之间的混合称为返混。
7、细非结构模型：8、非结构模型：如果把菌体视为单组分，则环境的变化对菌体组成的影响可被忽略，在此基础上建立的模型称为非结构模型。
结构模型：在考虑细胞组成变化基础上建立的微生物生长或者相关的动力学模型。
9、限制性底物：是培养基中任何一种与微生物生长有关的营养物，只要该营养物相对贫乏时，就可能成为限制微生物生长的因子，可以是C 源、 N 源、无机或者有机因子。
10、绝对过滤介质：绝对过滤介质的孔隙小于细菌和孢子，当空气通过时微生物被阻留在介质的一侧。
深层过滤介质：深层过滤介质的截面孔隙大于微生物，为了达到所需的除菌效果，介质必须有一定的厚度，因此称为深层过滤介质。
11、均衡生长:在细胞的生长过程中，如果细胞内各种成份均以相同的比例增加，则称为均衡生长。
非均衡生长:细胞生长时胞内各组分增加的比例不同，称为非均衡生长。
二、问答1、试述培养基灭菌通常具有哪些措施？灭菌动力学的重要结论有哪些？答：培养基灭菌措施有：(1)使用的培养基和设备需经灭菌。
化学反应工程习题库(计算题举例及详细解答))
a
Kp
p H 2 pO 2
0.5
p H 2O
令k1 k1 K p b0,O2 K p
a
, k2 k2
b
0.5
0,O2
K p ;由实验测得 a 0.5, 最后可得
0.5
a
p H 2O r k1 pCO p H2
pH2 k 2 pCO p H 2O
x Af ,c x Af , f c A0 e 2k e2 0.135kmol/ m3 , x A,e x A, f 0.865
（g）平推流反应器与全混流反应器并联,
c Af , g
c A0 1 1 1 (c A0 e 2 k ) e 2 0.234 , x A, g 0.776 2 1 2k 2 3
60 0.62m 3 960 368 0.496 m 3 740
该反应为液相反应，反应过程中体积比不变，且每次投料体积为:
3 V 0.0625 0.496 0.559m
计算结果表明，转化率从0.9提高到0.99，反应时间从 4.81h延长到52.9h，说明大量反应时间花在高转化率。
9.纯苯氯化为串联反应，生成物为一氯苯，副产物为二氯苯反应方程式为
1 bN 2 p N 2 bNH 3 p NH 3
3
0.5 1.5 1 bN 2 PN 2 bNH 3 k p PN PH 2 2
2．Temknh等提出铁催化剂上氨合成反应为下列步骤所组成 3 式中X代表活性位。若过程 NX H 2 NH 3 X N 2 2 X 2 NX
生化反应工程试卷
生化反应工程试卷某某研究生课程考试试卷（某某某某学年第1学期）考试科目：生物反应工程（A卷）考试班级：某某某某某考试形式：开（开/闭卷）考试时间：120分钟考试人数：命题人签名：系分管领导签名：考生注意：1．本试卷共4页，试卷如有缺页或破损，请立即举手报告以便更换。
2．所有试题的答案均写在专用的答题册（纸）上，写在试题纸上一律无效。
3．考试结束后，考生不得将试卷、答题册（纸）和草稿纸带出考场。
一、请列出下列物理量的数学表达式(5’)停留时间\\呼吸商\\稀释率\\Da准数\\转化率二、判断题(5’)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。
()三、简答题(每题10’)1．实验测得分配系数KP分别为（a）KP>1，（2）KP=1，（3）KP<1，试从概念上说明载体颗粒与反应液之间的固液界面处底物浓度的变化情况。
2.CSTR、PFR代表什么含义？比较CSTR型和PFR型酶反应器的性能。
3.莫诺方程与米氏方程的区别是什么？第1页四、计算题(每题20’)1.2cSr某c某2cSg/(L·min)，已知co1.在甘露醇中培养大肠杆菌，其动力学方程为=6g/L,Y某/=0.1。
试求：(1)当甘露醇溶液以1L/min的流量进入体积为5L的连续操作搅拌槽式反应器（CSTR）中进行反应时，其反应器内细胞的浓度及其生长速率为多少(2)如果要求大肠杆菌在CSTR内的生长速率达到最大，最佳的加料速率应为多少？大肠杆菌的生长速率为多大？2.假设通过实验测定，反应底物十六烷烃中有2/3的碳转化为细胞中的碳。
计算下述反应的计量系数(1)C16H34+aO2+bNH3→c(C4.4H7.3O0.86N1.2)+dH2O+eCO2(2)计算上述反应的得率系数Y某/S(g干细胞/g底物)和Y某/O(g干细胞/g氧)五、文献阅读归纳(20’)用100-200字简述所附文献提及课题研究和发展情况。
北京化工大学 生化反应工程考题类型 博士研究生考研考博入学考试
北京化工大学
生化反应工程考题类型（只两题）
1、填空题
例：
对有抑制均相酶催化反应，当提高底物浓度时：
若该反应的抑制程度减小，则为（）抑制；若该反应的抑制程度增大，则为（）抑制；若该反应的抑制程度不变，则为（）抑制。
2、计算题
例：
在一间歇操作的反应器内进行一均相无抑制的酶催化反应：S P 已测得该酶的催化反应动力学参数为：
r max=9mol/(L.h)，Km＝6mol/L；
已知反应底物初始浓度为12mol/L，要求底物最终转化率为0.9。
试求：
1）达到上述转化率要求时，所需反应时间为多少？
2）若该酶在反应中有失活现象，并已测得该酶失活半衰期为4h，则要达到上述转化率所需的反应时间又为多少？
生物反应工程
参考书
1生物反应动力学与反应器（第三版）
戚以政汪叔雄编著
北京化学工业出版社2007.9
2 生物反应工程
戚以政夏杰编著
北京化学工业出版社2004.7。
生化工程习题计算题部分(常熟理工学院)
例1: 当杀菌温度从120℃升至150 ℃，试计算维生素B1的分解速率常数K B 和嗜热脂肪芽孢杆菌的死亡速率常数K S 。
已知ΔE S =283460 J/mol, As=1.06×1036 (min-1) ；ΔE B =92114 J/mol, A B =1.06×1010 (min-1).解：由（1）式，即㏑K=㏑ A － (ΔE /RT)得 lnKs= ln As － ΔE S /(RT)∴ Ks 在120 ℃时为0.0156 (min -1)150 ℃时为7.54 (min -1)灭菌速率常数提高482倍。
同样地： K B 在120 ℃时为0.00535 (min -1)，150 ℃时为0.040 (min -1)，同样的温度变化仅提高6.5倍。
例2: 将10000千克的培养基在发酵罐内进行分批灭菌，灭菌温度为120℃，灭菌后要求每1000批中只有一个杂菌，培养基原始污染度为105个/g ，试计算总杀菌效率V 总。
解： N=10-331535001010100001010ln 34.5N N N N--==⨯⨯=即，V 总=34.5例3: 发酵培养基60m 3，杂菌活孢子浓度105/mL ，要求灭菌后残存孢子数 N 为10-3个。
设计的T-t 过程如下，是否达到灭菌要求？（A=7.94×1038 min -1，△E=287441 J/mol ，R=8.28 J/(mol·K)） T/ ℃ 30 50 90 100 110 120 120 110 100 90 60 44 30 T/min103036435055586370102120140exp()EK A RT ∆=-5603101060ln ln 36.310N N -⨯⨯==从得出的K 值可以看出，在100℃以下灭菌，对细菌孢子的杀灭几乎是无效的，因为从灭菌开始的前36min 和63min 以后，K 值几乎可以忽略不计。
化学工程基础第八章 化学反应工程原理 习题答案
VR = qv,o ⋅ t = 0.8 × 6.24 = 5.0m3
10、在测定动力学数据时常用内循环式无梯度反应器。该反应器实质上是一个全混流反应器。为了判 断是否达到了全混流，以氮作主流体，氢为示踪剂。氢的初始浓度为c0，用阶梯输入法测得反应器出口处氢 的浓度c(t)/c0如下： s/u／min c(t)/co 0 0 4 0.333 9 0.579 14 0.757 24 0.908 34 0.963 44 0.986
0 )] 0
从下图可知，s/u~1n[1−( cc )]为一直线，因此达到了全混。
o
武
汉
ln[1-F(θ)] -2 -3 -4 0 10 20 30 40 s
5
-1
大 学
4 9 14 24 34 −0.405 −0.909 −1.415 −2.386 −3.297
44
−4.269
0
Σt 2 E( t )Δt Σt 2c ( t )Δt − (t )2 = − (t )2 ΣE( t )Δt Σc ( t )Δt
应用题中数据计算得： Σ c(t)Δt = 0.41946, Σt C(t)Δt = 131.94 Σ t2c(t)Δt = 79743.2 131.94 所以 t = = 314.6s 0.41946
（1） （2）
11.294 × 100% = 98.0% 11.52
11 × 1% = 95.5% 11.52
NO 的选择性： β = φ / x = 0.955 或： β = 11.0 11.294 = 97.4%
因为 E(t) =
武
解： t = τ =
t o
故将题中的纵坐标 c(t)扩大 2 倍，即可得 t−E(t)曲线。 习题 4 附图
化学反应工程原理第二版课后练习题含答案
化学反应工程原理第二版课后练习题含答案第一章：化学反应及其动力学1.1 选择题1.在一个二级反应中，反应物消耗的速率是：A. 指数级B. 线性级C. 平方级D. 无法确定答案：A2.在实验室里，观察到以下两个过程：I、反应物浓度显著降低时，反应速率也随之降低；II、加热环境下反应速率明显提高。
从以上两个过程可以推断：A. 反应是随机过程，和反应物数量无关B. 反应是由反应物占据的活性中心引发，活性中心数量随反应物浓度升高而增多C. 反应是由温度升高引起反应物动能升高而加快反应速率D. 反应是由催化剂引发的，加热可提高催化剂效率答案：C1.2 填空题1.在单级分步反应中，反应速率方程为 r=kC_A^m C_B^n ，其中，m+n=……答案：22.在第一级反应中，半衰期的定义为反应物浓度减少到初值的……答案：一半1.3 计算题1.在气相反应 A+B=C 中，当初浓度均为 2mol/L 时，反应速率为0.1mol/L*s，求 5s 后反应物含量（假设反应一级）。
答案：k = r/C_A = r/2 = 0.1/2 = 0.05kt = 0.05 5 = 0.25C_A = C_A0 * e^{-kt} = 2 * e^{-0.25} = 1.22mol/LC_B = C_B0 * e^{-kt} = 2 * e^{-0.25} = 1.22mol/LC_C = C_C0 + (C_A0-C_A) = 2 + (2-1.22) = 2.78mol/L2.在二级反应A+B→C 中，初时只有 A，它以 0.1mol/L的浓度存在；目标是 10min 之后浓度为 0.05mol/L。
反应速率常数为 0.0002L/mol∙min，计算 B 的增长者代表反应物的摩尔量。
答案：k = r/(C_AC_B)r = kC_AC_BdC_A/dt = -r = -kC_AC_BdC_B/dt = -r = -kC_AC_BC_A(t) = C_A0/(1+C_A0C_B0kt)C_B(t) = C_B0/(1+C_A0C_B0kt)10min = 600sC_A(600s) = 0.05mol/L = 0.1mol/L/(1+0.1mol/LC_B00.0002L/mol∙min600s)0.1mol/LC_B00.0002L/mol∙min600s = 1C_B0 = 5mol/L反应物摩尔量 = C_B0t = 5mol/L*600s = 3000mol。
化学反应工程原理例题与习题-许志美-华东理工大学出版社
1 - 0 .977 = 0 .023。 例 1 - 2 化学计量系数与转化率
某厂合成聚氯乙烯所用的氯乙烯单体 , 由 C2 H2 和 HCl 以活性 炭为载
体的氯化汞催化剂上合成得到 , 其反应式如下 :
C2 H2 + HCl
C2 H3 Cl
该厂所用的原料混合气中
·4·
化 学 反 应 工程 原 理 例 题 与 习 题
C2 H2∶HCl = 1∶1 .1( 摩尔比 ) 。 若反应器出口气体中氯乙烯含量为 0 .85 ( 摩尔 分率 ) , 试分 别计 算乙 炔和氯化氢的转化率。
解 : 为便于 计 算 , 假 设 进 入 反 应 器 的 C2 H2 为 1mol, 反 应 掉 的 量 为 zmol , 则 :
反应器进口
nA = 2 - n1 - n2
nB = 1 - n1
nP = n1 - n2
( 3)
nR = n1
nS = 2 n2 ∑=3
所以
KP1
=
(1 -
n1 ( n1 n1 ) (2 -
n2 ) n1 -
n2 ) = 2 .667
( 4)
KP2 = ( 2 -
n1
( 2 n2 )2 - n2 ) ( n1
第1章 绪 论
第1章 绪 论
1 .1 提 要
1 .1 .1 化学反应工程研究内容
·1·
1 .1 .2 化学反应工程的任务
1 .1 .3 优化技术指标 对反应
·2·
化 学 反 应 工程 原 理 例 题 与 习 题
转化率
选择性
xA =
nA0 nA0
nA ;
xA
=
cA0 - cA cA0
生化反应工程试题库
试题库结构章节 试题分布名词解释 数学表达式 简答题图形题推导题判断题 计算题合计第一章 0 0 9 0 0 0 0 9 第二章 0 0 11 0 0 0 2 13 第三章 1 3 9 3 11 4 2 33 第四章 1 11 6 7 1 11 14 51 第五章 3 1 7 8 2 0 13 34 第六章 6 0 6 2 0 0 0 14 第七章 2 2 2 2 0 0 13 21 第八章 0 0 36 0 0 0 2 38 合计 13 17 86 22 14 15 46 213一、名词解释[03章酶促反应动力学]酶的固定化技术：[04章微生物反应动力学]有效电子转移：[05章微生物反应器操作]流加式操作：连续式操作：分批式操作：[06章生物反应器中的传质过程]粘度：牛顿型流体：非牛顿型流体塑性流体假塑性流体胀塑性流体[07章生物反应器]返混：停留时间：二、写出下列动力学变量（参数）的数学表达式[03章酶促反应动力学]1. Da准数：2. 外扩散效率因子：3. 内扩散效率因子：[04章微生物反应动力学]1. 菌体得率：2. 产物得率：3. 菌体得率常数：4. 产物得率常数：5. 生长比速：6. 产物生成比速：7. 基质消耗比速：8. 生长速率：9. 产物生成速率：10. 基质消耗速率：11. 呼吸商：[05章微生物反应器操作]1. 稀释率：[07章生物反应器]1. 停留时间：2. 转化率：三、简答题：[01章绪论]1．什么是生物反应工程、生化工程和生物技术？2．生物反应工程研究的主要内容是什么？3．生物反应工程的研究方法有哪些？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？[02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。
《生化反应工程专论》复习题 (1)
《生化反应工程专论》复习题一、名词解释 1、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。
2、固定化酶的位阻效应是载体的遮蔽作用（如载体的空隙大小、固定化位置或方法不当）给酶的活性中心或调节中心造成空间障碍，使底物和效应物无法与酶接触等引起的。
3、Y ATP消耗1摩尔ATP 所获得的干菌体克数，g/mol.4、微生物生长动力学的非结构模型不考虑细胞结构，每个细胞之间无差别，即认为细胞为单一成分。
这种理想状态下建立起来的动力学模型称为非结构模型。
5、搅拌器轴功率是指搅拌器以既定的速度转动时,用以克服介质的阻力所需要的功率。
6、搅拌器输入搅拌液体的功率是指搅拌器以既定的速度转动时,用以克服介质的阻力所需要的功率。
也称搅拌器的轴功率7、深层过滤的对数穿透定律进入滤层的微粒数与穿透滤层的微粒数之比的对数是滤层厚度的函数。
21lnN KL N =- 8、搅拌雷诺准数雷诺准数是惯性力与液体粘滞力之比,即Re du ρμ=,而在搅拌容器中,液体的代表速度 u= n Di ,并以搅拌器直径 Di 代替管径 d,此时的雷诺准数称为搅拌雷诺准数2Re i nD m ρμ=9、全挡板条件是指在一定转数下再增加罐内附件而轴功率仍保持不变。
要达到全挡板条件必须满足下式要求：(0.1~0.12)0.5b Dn n D D⋅=⋅= D-发酵罐直径，b-挡板宽度，n-挡板数10、气体截留率在通风液体中由于充气而导致的体积增加率。
通风前液体体积为 V L ,通风时体积的增加量为 V g ,则气体截留率为g L gV V V ε=+二、简答题1、简述生化反应工程中涉及到的工程学基本概念（1）恒算概念：通过质量衡算、热量衡算、动量衡算达到物料和能量有效集成。
质量、热量和动量衡算概念是保证技术上可行性和经济上合理性的重要工程措施和环节。
（2）速率概念：速率问题是理论上正确性和技术上可行性的一个重要衡量标志和判断标准，也是技术先进性的反映，更是生物反应工艺、工程探索结果的表现。
生化反应工程期末试卷
武汉工程大学生物反应工程试题班级 _______ 学号_________ 姓名___________一、名词解释（5 2分）底物的抑制作用倍增时间t d位阻效应停留时间反复分批操作二、填空题（6 4）1、K m是［ES］的分解速率 ____ 与形成速率（k i）的比值，K m值的大小反映了______________ （1）试求在单一CSTR中在最佳操作条件下反应器中的底物浓度？（2）若采用带循环的反应器系统，循环比为 1 /3 ，c xr /c xf=6 试求在总反应系统的出口处底物的浓度c sf 和菌体浓度c xf 各位多少？四、简答题（ 5 6 分）1、简述酶的抑制作用机理和酶的抑制剂（概念、种类、特点）。
5 分2、Monod 方程建立的几点假设是什么？3、影响延迟期长短的因素有哪些？如何从实际生产中缩短延迟期？4、流体扩散时，其在微孔内所受的扩散阻力主要来自于哪几个方面？某组分在微孔内的扩散属于何种机理该如何判断？5、简述实施补料分批操作的目的及应用在哪些过程。
通过测定K m值可以判断酶的最适底物，其值最小者为2、对竞争性抑制，抑制程度i= ______________ ，底物浓度的增大可抑制剂的影响可；对非竞争性抑制，抑制程度i= _______________ ，底物浓度的增大 __________ 抑制剂的影响。
3、在细胞反应过程中，可将细胞反应视为生成多种产物的复合反应，根据“黑箱”计量模型和相应简化处理，细胞生长和产物形成的总反应式可表示为： ________________________ 4、在同一测定条件下，固定化酶的催化活性一般 _______ 等摩尔原酶的催化活性，固定后，酶的热稳定性________5、对于液体，由于其分子运动的平均自由程很小，组分在微孔内的扩散可视为__________6、对一简单的S P的液相反应，若要求单位时间内产量为R,反应的初始浓度为c so,其转化率为X s,则单位时间所处理反应物料的体积应为：F= 。
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米氏方程
快速平衡法推导
132
k K k E S ES P E −−→+−−→+←−− r=k3[ES] （3）
k1[E][S]=k2[ES] （1）
[E0]=[E] + [ES] （2）
A 整理（1）可得：设k2/k1=K S [ES]= [E][S]/ K S
B 由（3）得[ES]=r/k2，故r/k3=[ E][S]/ K S 即r= k2[E][S]/ K S
C 由（2）得[E]=[ E0] -[ES],
[E]= [ E0]- [ES]代入r= k2[E][S]/ K S 得
r =k2（[ E0]- [ES]）[S]/ K s
D 把r max =k2[E0] 以及r=k2[ES]代入得：
r =r max [S]- r[S]/ K S 整理r=r max [S]/( Ks+[S])
稳态法推导
1913年Michaelis 和Menten 提出反应速度与底物浓度关系的数学方程式，即米－曼氏方程式，简称米氏方程。
V=V max [S]/( Km+[S])
稳态法推导[S]：底物浓度 V ：不同[S]时的反应速度 Vmax ：最大反应速度 Ｋm ：米氏常数
132k K k E S ES P E −−→+−−→+←−−
稳态时ES 浓度不变
反应速度V=k3[ES] （3）
ES 的生成速度=消耗速度k1[E][S]=k2[ES] + k3[ES] （1）
E 的质量平衡方程[E]=[Et] - [ES] （2）
A 整理（1）可得：（k2+k3）[ES]=k1[E][S]
故[ES]=k1[E][S]/(k2+k3);另设置（k2+k3）/k1=Km 则[ES]=[E][S]/ Km
B 由（3）得[ES]=v0/k3，故v0/k3= E][S]/ Km 即v0= k3[E][S]/ Km
C 由（2）得[Ef]=[ Et]- [ES], 而[Ef]可视为[E],故：
[E]= [ Et]- [ES]代入v0= k3[E][S]/ Km 得
V 0 =k3（[ Et]- [ES]）[S]/ Km= (k3[ Et] [S]-k3[ ES] [S])/ Km
D 把（3）V=k3[ES] 以及Vmax=k3[Et]代入得：
V 0=( V max [S]- V 0[S])/ Km V 0 Km= V max [S]- V 0[S] V 0 Km+ V 0[S]= V max [S]
整理得到米氏方程V=V max [S]/( Km+[S])
1 Zymomonas mobilis 细胞在CSRT 中进行培养，V R =60m 3,加料中含有12g/L 葡萄糖，已知Y X/S =0.06,Y P/X =7.7,μmax =0.3h -1,m s =2.2h -1.q p =3.4h -1。
试求：（1）稳态下，CSRT 中基质浓度是1.5g/L 时，所需要的流量是多少？（2）在上述流量下其细胞浓度是多少？（3）在（1）流量下，产物乙醇浓度是多少？
（1）在稳态是，μ=D 。
由于产物是乙醇，为能量代谢相关产物，其动力学方程可以表示为q p = Y P/X μ=Y P/X D 因此D= q p /Y P/X =3.4/7.7=0.44h -1
（2）此时的细胞浓度是C x =Y X/S (C s0- C s )=0.06×(12-1.5)=0.63g/L
（3）产物乙醇浓度：C p = Y P/X C x =7.7×0.63=4.85 g/L
2某微生物在甘露醇中的生长符合下述动力学：r X =1.5C x C s /(3.0+C s )(g/m 3h)式中C s 代表的是甘露醇的浓度；C x 代表的是微生物的浓度。
已知每生长1g 微生物要消耗10 g 甘露醇，今在一体积为5m 3的 CSTR 中进行上述反应，并已知V 0=1m 3/h C s0=6g/m 3 C x0=0.试求反应器出口中微生物浓度是多少？若将CSTR 体积改为0.75m 3,其他条件不变，此时会产生何种变化？若是在最佳条件下进行反应，其出口浓度为多少？
由r X=1.5C x C s/(3.0+C s)可知，K m=3g/m3, μmax=1.5h-1.同时可得Y X/S=0.1
当流量是1m3/h时D=V0/V R=1/5h-1=0.2 h-1
C s=K s D/(μmax-D)=3×0.2/(1.5-0.2)=0.46g/m3
C x= Y X/S(C s0- C s)=0.1×(6-0.46)=0.55 g/m3
当反应器体积改为0.75m3时，D=V0/V R=1/0.75h-1=1.33h-1
D C=1.5 C s0/(3.0+ C s0)=1.5* C s0/(3+6)=1
D’> D C 产生洗出现象
在最佳的条件下：D OPT=μmax(1-(K S/( K S+ C s0)0.5))1.5×(1-(3/(3+6))0.5)=0.634h-1 C x= Y X/S(C s0-(K S D OPT/(μmax-D OPT))=0.1×(1-(3×0.634/(1.5-0.634)))=0.38 g/m3。