《现代生物化学工程学基础》期末考试试卷

1、现代生物化学工程学基础期末考试试卷一一、选择题（本大题共20小题，每小题2.5分，共50分；未选、错选或多选均不给分，少选、但答案正确，给2分。）1. 下列说法正确的是 （ ）A. 绝对压强 = 表压 + 大气压； B. 绝对压强 = 表压 - 大气压；C. 真空度 = 大气压 + 绝对压强； D. 真空度 = 大气压 - 绝对压强。2.下列操作属于质量传递的是 （ ）A. 气体的压缩； B. 气体的吸收； C. 液液萃取； D. 结晶。3.下列说法正确的是 （ ）A. 物料衡算的依据是质量守恒定律； B. 热量衡算的依据是能量守恒定律；C. 过程速率 = 推动力/阻力； D. 过程速率 =

2、推动力阻力。4. 在管道中作稳定流动的气体一定有 （ ）A. WS1（质量流量） = WS2（质量流量） = 常量； B. VS1（体积流量） = VS2（体积流量） = 常量；C. u1A1 = u2A2 = 常量； D. u1A1 1 = u2A22 = 常量。ADBC5. 如图所示，某理想流体从A 截面稳定流入管道，从D截面稳定流出。相互间可列出能量衡算式（柏努利方程）的截面是 （ ）A. A、B截面； B. B、C截面； C. C、D截面； D.A、D截面。6. 压缩比 p出/p进 3 的气体输送机械称为 （ ）A. 压缩机； B. 鼓风机； C. 通风机； D. 真空泵。7. 下列说

3、法正确的是 （ ）A. 搅拌槽内设置挡板，可有效地抑制或削弱“打旋”现象；B. 提高叶轮转速，可有效地抑制或削弱“打旋”现象；C. 增大叶轮直径，可有效地抑制或削弱“打旋”现象；D. 搅拌槽内设置导流筒，可有效地抑制或削弱“打旋”现象。8. 下列有关对流传热的说法，正确的是 （ ）A. 热阻主要集中在层流区； B. 热阻主要集中在湍流区；C. 推动力是流体与器壁的温度差； D. 推动力是流体主体与层流区的温度差。9. 冷、热两流体进行热交换，其相对流动方式如图所示，平均温度差最大的操作是 （ ）t2 t2T1A. T1 T2 ； B. ；T2 t1 t1T1 T2 T1 T2C. ； D. 。

4、t2 t1 t1 t210.工业上用于描述非球形颗粒形状的参数是 （ ）A. 球形度S； B. 当量直径； C. 比表面积； D. 体积比。11.下列说法正确的是 （ ）A. 在饼层过滤中，细小颗粒会在滤孔中产生“架桥”现象；B. 在饼层过滤中，大颗粒会在滤孔中产生“架桥”现象； C. 饼层过滤中的“架桥”现象会阻碍过滤过程的进行；D. 饼层过滤中的“架桥”现象有利于促进过滤过程的进行。12.在液固浸提过程中，传质的控制步骤是 （ ）A. 到达固相表面的溶剂，通过扩散进入到固体颗粒内部；B. 固体颗粒内部的溶质在与溶剂的相互作用下，进入溶剂（溶解）形成溶液；C. 溶质通过固体空隙以扩散的形式到

5、达固相表面；D. 通过固扩散到达固相表面的溶液，再以扩散的形式穿过液膜进入液相主体。13. 以压强差为推动力的膜分离操作的是 （ ）A. 超滤(ultrafiltration，UF)； B. 反渗透(reverse osmosis，RO)；C. 渗析(dialysis，D)； D. 电渗析(eletrodialysis，ED)。14. 在简单蒸馏操作过程中，下列说法正确的是 （ ）A. 气相（馏出液）的组成中，易挥发度组分的含量由高低逐步变化；B. 气相（馏出液）的组成中，易挥发度组分的含量由低高逐步变化；C. 操作的温度由高低逐步变化；D. 蒸气的温度由低高逐步变化。15. 根据“双膜”理论

6、，下列说法正确的是 （ ）A. 吸收过程的阻力应“全部”集中在两个滞流膜层（双膜）上；B. 吸收过程的阻力主要在气膜上；C. 吸收过程的阻力主要在液膜上；D. 吸收过程的阻力应“全部”集中在两个流体主体上。16. 在蒸发操作中，下列说法正确的是 （ ）A. 单位加热蒸汽的消耗量（D/W），可用来表示加热蒸汽的利用程度；B. 单效蒸发的(D/W)min 1，说明单效蒸发加热蒸汽的利用程度较好；C. 双效蒸发的(D/W)min 0.5，说明双效蒸发加热蒸汽的利用程度较差；D. 蒸发操作是一个耗能较大的单元操作。17.下列说法正确的是 （ ）A. 发酵的上游工程主要包括优良种株的选育，最适发酵条件的

7、确定，营养物的准备等；B. 利用菌种的自然突变而进行菌种筛选的过程叫做自然选育；C. 利用物理、化学因素，通过人工诱发的基因突变而进行菌种筛选的过程叫做诱变选育；D. 酵母菌在有氧条件下进行发酵，并产生大量乙醇。18.下列说法正确的是 （ ）A. 乙醇脱氢酶属于氧化还原酶类；B. 葡萄糖异构酶属于水解酶类；C. 用物理吸附法制成的固定化酶，酶的活性损失较小，载体与酶的结合牢固；D. 用共价结合法制成的固定化酶，常会使酶的活性受到损害。19.下列说法正确的是 （ ）A. 动物细胞内质网上合成的蛋白质多为糖蛋白，需要糖基化；B. 动物细胞的培养须避光，在光照下可产生有毒光产物；C. 植物细胞因有纤

8、维素细胞壁，故其抗剪切能力较强；D. 植物细胞在悬浮培养中常以单细胞的形式生长。20.下列说法正确是 （ ）A. 内切酶（incision enzyme）是具有特异生物功能的一种酶，能识别DNA序列之内或附近特异位点，并将DNA双链的特异位点切割；B. DNA连接酶是一种封闭 DNA链上的缺口酶，借助ATP或NAD水解提供的能量催化DNA链的5-PO4与另一DNA链的 3-OH生成磷酸二酯键；C. 质粒是真核细胞细胞核外或原核生物拟核区外，能够进行自主复制的遗传单位，在基因工程中质粒常被用做基因的载体；D. 重组之后的外源 DNA必须回到细胞（生物体内）中，构建出基因细菌才能进行复制、表达，并

9、显示其生物活性。二、简答题（本大题共 4小题，每小题 5 分，共 20 分）21.离心泵的主要性能参数有哪些？扬程 He单位质量的液体经过离心泵后所获得的有效能量。 （1分）流量 Vs离心泵在单位时间内所能排送液体的量。 （1分）功率 Ne带动该离心泵正常运转所需要的动力。 （1分）效率泵的有效功率与轴功率之比。 （1分）转速n离心泵叶轮的转速。 （1分）22.强化吸收过程的主要途径有那些？提高吸收过程的推动力。 （3分）提高吸收过程的推动力可采取：提高吸收剂的流量，降低吸收剂入口吸收质的浓度，增大吸收过程的液相推动力CA* - CA。降低吸收剂的入口温度，增大气相中吸收质的分压，增大吸收过程

10、的气相推动力pA - pA* 。采用逆流操作，促使吸收剂与吸收质充分接触，促进体系的溶解平衡，增大吸收过程的气相推动力pA - pA* 及液相推动力CA* - CA 。减小吸收过程的阻力。 （2分）减小吸收过程的阻力可采取：明确吸收过程的控制因素，适当提高流体的湍流程度，减薄相界面滞流层厚度。改善填料性能，提高填料的相际传质面积，降低吸收总阻力。23. 酶催化作用的主要特点是什么？极高的催化效率；高度的专一性；要求反应条件温和；活性调节机制复杂 24. DNA重组技术的基本操作步骤有那些？获取目的基因 ；基因载体的选取 ；DNA 的体外重组；三、计算题（本大题共 4小 题，每小题5分，共 20

11、分）25.如图所示，某高位槽水面距出水管口垂直距离为10m，出水管采用603 水管，水在流动过程中的压头损失 Hf = 5m（水柱）。求高位槽每小时的送水量。解：以出水管口中心线为基准面，即：h1 = 10m；h2 = 0。则，能量衡算式为： h1 + u12/2g + P1/g = u22/2g + P2/g + Hf （1分）由于高位槽的液面远远大于管道截面积，即：u10。则： 10mu12/2g = 0由于高位槽与出水管口均与大气相通，即：P1 = P2。则：h1 = u22/2g u22 = 2(h1 - Hf)g = 2(10 - 5)9.81 = 98.1u2 = 9.9(m/s)

12、 （1分）由于：VS = u2A = u2/4d2 = 9.9/40.0542则：VS = 0.023(m3/s) = 82m3/h （2分）答：高位槽的送水量为82m3/h。 （1分）26.某换热器内冷、热两流体采取逆流操作。已知，热流体的进、出口温度分别为T1 = 120，T2 = 60；冷流体的进、出口温度分别为 t1 = 20，t2 = 40，求其平均温度差。 解，平均温度差计算公式：tm =(t1 - t2)/ln(t1/t2) （1分）T1T2t2t1逆流操作：t1 = T1 - t2 = 120 40 = 80(K)t2 = T2 - t1 = 60 20 = 40(K)则：tm

13、 =(80 - 40)/ln(80/40) = 40/ln2 = 58(K) （3分）答：逆流操作的平均温度差为 58 K（或）。 （1分）干燥器G(输入)= 5000kgG(产品)G(水分)27.某厂欲将 5000kg、含水分为5的岩白菜素干燥，要求得到的岩白菜素产品含H2O不得高于 0.1。对该干燥过程进行物料衡算。解：假设在干燥过程中无损耗，则体系的物料衡算：总物料 G(输入) = G(水分) + G(产品)水分 G(输入)5 = G(水分) + G(产品)0.1 （1分）产品中岩白菜素（晶体）的质量G(晶体) = G(输入)95 = 500095= 4750(kg) （1分）产品质量G

14、(产品) G(晶体)（1 + 0.1）= 4750（1 + 0.1）= 4754.75(kg) （1分）需蒸发水分质量G(水分) G(输入) - G(产品) = 5000 - 4750 = 250(kg) （1分）答：若不考虑生产损耗，可得产品4754.75kg，至少需蒸发水分250kg。 （1分）28.某厂欲对某A、B二组分体系进行简单蒸馏分离。已知：A 组分的正常沸点为 100；B 组分在 100时的饱和蒸气压为 50.56kPa。求体系在100 时，A 组分的相对挥发度。解，假定体系服从拉乌尔定律，即：pi = pi0xi （1分）则：AB =A/B = pA0/pB0 = 101.3/

15、50.56= 2.00 （3分）答：体系在100 时，A 组分的相对挥发度AB = 2.00。 （1分）四、讨论题（本大题共3小题， 29、30小题，每题3分；31小题4分，共 10 分）29.晶体从溶液中形成并析出的机理较为复杂。问：晶体从溶液中形成可分为哪几个基本步骤？答：在结晶操作中，晶体从溶液中形成并析出其机理较复杂。一般可简单地认为，晶体的形成大体分为三个阶段。1.介质达到过饱和状态晶体从溶液中形成，不论是通过减少溶剂量还是降低温度，首先须使其介质达到过饱和状态。2.晶核的形成当介质达到过饱和状态后，溶液中便产生细小晶粒（晶核）。3.晶体的生长在过饱和溶液中，溶质质点在过饱和度推动力

16、的作用下，向晶核或加入晶种运动，并在其表面有序堆积，使晶核或晶种不断长大形成晶体。在晶体生长阶段，根据液相扩散理论可知，该阶段应当由扩散过程、表面反应过程及传热过程三个步骤组成。 装 订 线请考生注意：答题时不要超过“装订线”，否则后果自负。30.若采用搅拌式反应器进行细胞的悬浮培养，如何对传统的搅拌式微生物反应器进行改进？对于动物细胞，因没有细胞壁的保护，对搅拌剪切作用十分敏感，直接的机械搅拌很容易对其造成损害。同样，植物细胞的纤维素细胞壁虽然使细胞具有很强的抗张强度，但其抗剪切的能力相当弱。因此，传统用于微生物的搅拌反应器用作细胞的培养，须对搅拌方式加以改进。其改进方法可从如下两个方面进行：1.供氧方式的改进一般情况下搅拌式反应器常伴有鼓泡。鼓泡能为细胞生长提供所需氧分，但细胞对鼓泡的剪切也很敏感。可采用笼式供氧方式(即：气泡用丝网隔开，不与细胞直接接触）。这样，反应器既能保证混合效果又有尽可能小的剪切力，以满足细胞生长的要求。2.搅拌桨的改进搅拌桨的形式对细胞生长的影响非常大。改进时主要考虑如何减小细胞所受的剪切力。采用双螺旋带状搅拌桨