生物工程设备习题及答案

1、 HYPERLINK :/blog.sina /cty1009 o 答案参见我的新浪博客 :/blog.sina /cty1009 复习题一一、填空题 1.固体物料的输送方法有四种分别为： 、 、 、 。2. 体外培养的动物细胞有两种类型，它们分别是 和 。3.啤酒厂糖化设备多利用四器组合完成，四器主要是指： 、 、 、 和 。4. 生物工程产品研究开发必须经历的3个阶段是 、 和 。5. 离子交换树脂单元由两部分组成分别为： 和 。6. CIP清洗系统之意即： ，其关键设备是 ，一种 ，另一种 。7.在发酵生产的比拟放大的实践中证明，高耗氧微生物应用 的原则进行放大，而黏度较高的非牛顿性流体

2、或高密度细胞培养中应用 的原则进行放大效果好。8.对于弱酸性阳离子交换树脂，其交换能力受溶液PH值得影响，对羧基树脂应使溶液的PH值维持在 ，酚羟基树脂应使溶液的PH值维持在 。9空气过滤除菌过程中，当气流速度处在比较大、中等时、较低时，分别是那种机理在其主要起作用： 、 、 。10.常用的生物传感器是由 和 组成的，后者的作用是 。11在真空式、压力式和混合式三种气流输送流程中，即使系统设备中出现漏孔也不会使粉尘外泄的输送流程是： 。纤维反应器由无数根纤维形成内外两个腔，贴壁细胞接种在 ，培养液进入到 ，代谢目标产物在 ，代谢废物在 。13.锤式粉碎机的矩形锤刀两端各打一轴孔，一个刀片两头反

3、正可调换 次。14. 机械搅拌通风发酵罐中轴封的作用是 。 15. 离心机的离心分离因数指的是： 。16根据生物反应目的不同，总的可以把反应器分为： 、 、 、 。17.转筒真空过滤机的圆筒内径可以分为三个区域分别为： 、 、 。按照过滤、洗涤、吸干、吹松、卸饼等项操作顺序进行。 、并产生 。效果较好。20.固体物料中的水分分为： 和 ；干燥过程中有两个基本过程同时进行，一是 ，另一个是 。21真空式气力输送装置的闭风器应装在： _；压送式气力输送装置的闭风器应装在： _。22. 常用的三种粉碎机械是 、 和 。23.代谢产物和蛋白质释放到生长培养基中或者在细胞内积累，产物的形成可以分为四种形

4、式。这四种细胞产物的合成动力学可以简单的分成两类： 分别是 、 。24、机械搅拌通风发酵罐中，最常用的机械消泡装置为 消泡器。25、近年来，酒精发酵罐已逐步采取 洗涤装置，从而改善了工人劳动强度。26、新型啤酒发酵罐中，目前厂家使用最多的是 。27、动物细胞培养除了贴壁培养和悬浮培养，还有 。28、双转子锤式粉碎机能消除单转子锤式粉碎机中的 现象。29、调节发酵液的PH值到蛋白质的 是除去蛋白质的有效方法。30、由 压缩机提供发酵工业生产所用低压空气最为合理。31、物料干燥中恒速干燥阶段主要排除 。32、冷冻干燥中水的三相点是 、 的重合，冷冻干燥操作的必要条件是 。33、在糖蜜为原料的酒精厂

5、中，多采用 的两塔蒸馏流程。34、当从几个不同的地点向一个卸料点卸料时，应采取 风力输送最为合适。和管路的彻底灭菌，管道应有一定的斜度，最低取 。35沸腾造粒干燥过程中，影响产品颗粒大小的因素有_、_和_。 。37通风发酵罐中常用的搅拌器形式有_、_。38通风发酵过程中，提高溶氧的推动力的方法主要有_、_。39啤酒糖化设备的组合方式有两器组合、四器组合、六器组合。现代啤酒生产厂家一般采用 组合。40依据发酵液的流变，主要有拟塑型流体、涨塑型流体、牛顿型流体和宾汉型流体。其中_的黏度不随着搅拌剪切速率和剪应力的改变而改变。41.下面哪一种产品不能用蒸馏方法提取_（白酒、柠檬酸、酒精、丙酮）。42

6、.锤式粉碎机的主要作用力为_ 。43.机械搅拌自吸式发酵罐的主要构件是_和_。也被称为转子和定子。44.酒精发酵过程中，常采用罐顶喷水淋于罐外壁表面冷却。为避免发酵车间的潮湿和积水，要求在罐底沿四周设有_。45.动物细胞培养的操作方式主要有5种，其中灌注培养和连续培养的区别是_。46笼式通气搅拌器中，气液交换在_进行，鼓泡通气过程中产生的泡沫在_中经钢丝破碎分成气液两部分。47.好氧发酵液中溶氧浓度的测定通常用溶氧电极法。厌氧发酵和亚需氧生物反应系统内，微量的溶氧浓度可用_指示。48.微生物传感器由载体固定的微生物细胞和相关的电化学检测器件组合构成，可以分为_和_。49.原料粉碎可以分为_和_

7、，其中_的车间内布满灰尘，需要有除尘措施。50.蒸煮糖化过程中，加热器是由三层直径不同的套管组成，粉浆流过_，高压加热蒸气从_进入。气液接触均匀，加热比较全面。51.过滤介质的透过性是指_。52.工业操作中，为降低滤饼的比阻，常在悬浮液中添加絮凝剂，其机理是_。53.管式离心机分为GQ型和GF型，其中GF型主要处理_。54.碟式离心机的排渣方式主要有_、_、_。55、反渗透的推动力是_。56、酒精蒸馏三塔式流程，其中三塔分别指的是_、_、_。57、工业生产中“无菌空气”是指_。58、闭风机的叶片转速较低，防止物料被甩出。转速一般为 。59、空气除尘过程中，布袋滤尘器的布袋作用是 。60、物料在

8、水平管道中的运动状态受到气体流速的影响。有三种不同的运动状态，分别是_、_、_。二、判断题1、在气体搅拌式反应器中，加大通气量增加溶氧量对培养植物细胞是有利的。（）2、生物反应三种不同类型的过程中，其中传递过程是生物反应器比拟放大的核心问题。（）3、从理论上讲工业生产过程中，采用高温灭菌时，时间越长效果越好。（）4、离心分离设备的分离因数f越大，分离效果越好。（）6、分级粉碎保证了粉碎精度，却增加了能耗。（）7、在粒子交换反应中，颗粒越小交换速度越快。（）8、冷冻干燥是指利用升华原理将物料中的水份直接干燥到产品指标要求。（）10、应用因次分析法进行反应器放大，准数取得越多，放大效果越准确。（）

9、11、助滤剂颗粒越小，过滤速度越快。（）12、植物细胞的体积比微生物大，植物细胞培养的氧传质速率大于微生物培养。（）13、植物细胞的培养液大多是牛顿性流体，黏度不随着剪应力的改变而改变（）14、饱充CO2、沉淀蛋白质和消除异味均是啤酒后发酵的目的。（）15、拟塑型流体剪切力和剪切速率的关系满足=K*n（n1）。（）16、换热夹套装置因结构简单、加工方便，往往应用于大型发酵罐中。（）17、发酵罐的公称容积就是全体积，包括筒身体积和上、下封头体积。（）18、气升式发酵罐内设导流筒，把培养液分在两大区域，即导流筒区和环间隙。其中导流筒区内的混合和溶氧较好，环间隙内易出现缺氧现象。（）19、锥形罐可单

10、独用于啤酒的前发酵和后发酵，但不可以将前、后发酵合并在一个罐中进行。（）20、酶电极检测某溶液时，输出信号达到稳态值得95%所需的时间为响应时间。（）21、麦汁煮沸锅的作用是浓缩麦汁、浸出酒花的苦味和芳香物质和分解蛋白质。（）22、细菌灭死的活化能比培养基中营养成分破坏的活化能要小得多。（）23、板框式压滤机主要由滤板和滤框组成，板式压滤机全部由滤板组成。（）24、板框式压滤机在洗涤时，要求洗涤板和非洗涤板的滤液出口均打开。（）25、板框式压滤机洗水分别通过两个滤布，过滤面积为过滤操作时的2倍。（）26、转筒真空过滤机在筒轴颈端面的分配头沿径向隔离成3个室，其中一个室与真空管道相连，另外两个室

11、与压缩空气管道相连。（）27、管式离心机的重液出口靠近轴线，轻液出口远离轴线。（）28、碟式离心机设有锥形碟片，液体在碟片间呈薄层状流动而分离，减少了沉降距离和沉降面积，提高了分离效率和生产能力。（）29、板式膜、管式膜均有膜的支撑体，中空纤维膜没有膜支撑体。（）30、透析和反渗透均是透过小分子物质和水。（）31、中空纤维膜的操作分为内压式和外压式，其中外压式是指料液从管外流动，透过液从纤维管内流出。（）32、管式和碟式离心机主要通过提圈改变重液出口半径（rH）。rH越大，离心机的分界半径越小，重液层变厚。（）33、吸附树脂在工业中操作，主要有搅拌罐和固定床两种方法，其中固定床是最普遍也是最重

12、要的操作方法。（）34、物料干燥过程中，无论哪一阶段，热量均用于水分的汽化和物料温度的升高。（）35、长管式气流干燥，要求热空气流速大于物料颗粒的沉降速度。（）36、气流干燥的特点有强度大、时间短、适用性广，特别适合于对晶形有要求、黏度大的物料。（）37、三塔式酒精蒸馏流程，工厂常采用间接式，产品质量高，能生产出高纯度酒精。（）38、空气压缩机主要有涡轮式和往复式，其中生物工业常选用往复式。（）39、带式输送机和螺旋输送机均用于水平或带有一定倾斜角度的物料输送。（）40、压送式气力输送的闭风机是与卸料器配合使用。（）41、斗式提升机的牵引带为胶带时，适用于低速轻载。（）42、吸送式气力输送的风

13、机是安置在整个系统得前端，混合式是安置在中间。（）43、气液分离的旋风式分离机，气体流速越大，离心力越大，分离效果越好。（）44、冷冻干燥是将水在低温下冻结成固态，在高度真空下，直接升华成气态而除去水分。干燥过程中不需要加热。（）45、斜孔塔板的孔口与板面成一定角度，同一排孔的孔口方向、相邻两排孔的孔口方向均相同。（）三、简答题1.简要说明大型啤酒发酵罐设计时应该怎么考虑耐压、传质和热交换、防止真空。2.简要说明泡罩塔板的主要结构。3.简要说明生物传感器的结构、原理。4.简述转筒真空过滤机的工作原理和过程。6.简要叙述固体物料的粉碎按其受力可以分为哪几种？7.ALR的工作原理是什么？并简要说明

14、其特点。8.简述气流输送的三种流程、操作特点。9.简述空气过滤介质除菌的机理。10.简述以淀粉制原料生产酒精生产的分为几个步骤，并说明每个步骤的主要设备和目的。11.简要说明如何确定连续发酵的理论罐数？12.空气除菌中要除去水雾和油雾的原因是什么?13.气流式喷雾干燥中,喷嘴、分配盘和螺旋导风管的作用是什么?14.机械搅拌生物反应器（发酵罐）的主要构件及其作用。15指出板框压滤机的型号“BAS40/635-25”中各个字母和数字代表的含义。16.简述多级离心萃取级EK10007的工作原理。17、简述沸腾造粒干燥器的工作过程。四、综合题1.下图是罐式连续蒸煮和糖化的工艺流程设备，回答下列问题：（

15、1）分别指出设备3、4、5、6、7、10、11、12的名称。（2）淀粉质原料蒸煮的目的是什么？（3）在罐式连续蒸煮中，蒸煮罐的工作原理是什么？蒸煮罐和后熟器的直径为什么不能太大？（4）在糖化之前的冷却是采用真空冷却，简要说明其原理。2.萃取设备主要有混合气和分离器组成，（1）绘出三级逆流萃取的流程图并标明萃取相和萃余相的流向；（2）说明多级逆流和错流的区别；（3）当萃取因数E=5时，分别计算三级逆流和错流的收率。3. 已知两级冷却、分离、加热的空气除菌流程图如上：回答下列问题 ：（1）指出1、2、3、4、5、7、8、9设备的名称。（2）说明该流程中两个分离器选择的依据，并说明旋风分离器的直径为

16、什么在设计的时候不应该太大？（3）空气贮罐的作用是什么？（4）如果我们选择流程中过滤器的通风量为10m3/min，含菌量为5000个/ m3，发酵周期为100h，要求倒罐率为0.1%（即1000次发酵周期漏进一个杂菌）过滤常数K=13.5/m，求过滤层的厚度L？起主要作用的除菌机理是什么？并说明为什么当气速过大时随气速的增加捕集效率又有所下降？5.（1）机械搅拌式通风发酵罐内的搅拌器和挡板的主要作用是什么简要说明（2）已知KLa和Pg时通风发酵罐的主要性能参数，计算经验公式如下：KLa=KPg/V1Vs1/h Pg =2.25P0nDi/Vg10-3试问当通气量增大时，为了强化溶氧传质效率应该

17、采取什么措施？6. 一台连续灭菌设备，培养液流量18立方米/小时，发酵罐装料36立方米，原始污染度为105个/毫升，要求灭菌度为10-3个/罐，灭菌温度398开，k=11min-1。装料系数为0.9,维持时间系数为0.5。求维持时间和维持罐容积。7.纤维素固定床吸附乳酸脱氢酶。已知固定床直径，高度100cm。空隙率为0.3，酶的稀溶液浓度为1.7mg/L，在此条件下，吸附等温线q（mg/cm3）=38c（mg/L）。在一定流速下，操作6.4h出现突变点，10h后固定床失去吸附能力，计算：（1）突变时吸附段的高度；（2）平衡段的高度；（3）固定床的吸附率。8.在一混合罐中进行萃取操作，料液流量3

18、 m3/h，溶剂流量1 m3/h，料液中溶质浓度为12kg/m3，且K=30。请计算萃取相与萃余相理论浓度、萃取因数及产物得率。复习题二一、名词解释VVM；Yx/s；qs ；YP/S ；KL；kLa；kd；D；Dcrit；Ks；Km；YP/X；max；qCO2；qO2；td；YATP；补料分批发酵；临界氧浓度；呼吸商； 过滤效虑；雷诺准数；比热死速率常数（K）；活塞流反应器（PF）；连续式全混流型反应器（CFSTR）；返混；连续培养；高密度培养；补料培养；生产强度；固定化酶；固定化细胞；传氧效率二、思考题1、 举出几例微生物大规模表达的产品, 及其产生菌的特点？2、 工业化菌种应具备哪些特点？

19、3、 什么是培养基?发酵培养基的特点和要求？4、 什么是前体？前体添加的方式？5、 什么是生长因子？生长因子的来源？6、 培养基设计的一般步骤？7、 什么是种子的扩大培养？8、 种子扩大培养的目的与要求及一般步骤？9、 在大规模发酵的种子制备过程中，实验室阶段和生产车间阶段在培养基和培养物选择上 各有何特点？10、 什么是接种量？对于细菌、放线菌及霉菌常用的接种量是多少？11、 什么时发酵级数？发酵级数对发酵有何影响，影响发酵级数的因素有哪些？12、比较接种、倒种和双种三者之间的区别。13、 影响微生物需氧的因素有哪些？ 如何调节摇瓶发酵的供氧水平？如何调节通气搅拌发酵罐的供氧水平？14、测定

20、Kla的方法有哪些？发酵液中Kla的调节可以采取哪些措施？15、 氧的供需研究与反应器设计与放大的关系？16、 准确判断发酵终点有什么好处？依据哪些参数来判断？ 17、 pH对发酵的影响表现在哪些方面？ 发酵过程的pH控制可以采取哪些措施？18、 发酵过程温度的选择有什么依据？19、 染菌对发酵有什么危害，对提炼有什么危害？ 有哪些原因会引起染菌？染菌以后应采 取什么措施？ 20、 为什么会感染噬菌体？感染了噬菌体后应采取哪些措施？21、 泡沫对发酵有哪些有益之处，哪些有害之处？22、 发酵中泡沫形成的原因是什么？常用的消泡剂有哪几类？对于黏稠的发酵液应选怎样的消泡剂，对于较稀的发酵液应选怎样

21、的消泡剂？23、 用于在线检测的传感器必须符合哪些要求？24、 pH电极的指示电极能测定pH值的原理是什么？25、 pH电极的测量范围有没有限制？使用时应注意哪些问题？26、 溶氧电极能够测定液体中溶氧浓度的原理是什么？ 影响溶氧电极测定的灵敏度和准确性的因素有哪些？27、高密度培养的意义是什么？难以实施的原因是什么？28、试回答什么是生物反应过程中的直接参数和间接参数，并各举5个实例。29、连续发酵技术与分批培养技术相比，有哪些优越性？为什么连续培养不能无限期地连续下去，请简述之？30、机械搅拌发酵罐中，搅拌器的搅拌作用是什么？搅拌转速的高低对不同种类微生物的生长、代谢有何影响？31、什么是

22、间歇培养？间歇培养时细胞生长过程中包括哪几个阶段？32、机械搅拌发酵罐的基本结构包括哪些部件？ 33、根据无抑制细胞生长动力学（Monod方程），试述与Cs(基质浓度)之间的关系。34、氧从气相传递到液相的推动力是什么？并简述影响推动力的因素有哪些？ 35、泡沫的控制方法可分哪两大类？请简述之。36、为何在单级恒化器培养微生物时，D很大或很小时，Yx/s会偏离Yx/s=X/（S0-S）？37、获得所培养细胞的生物量，可采用什么方法进行测定，试举23例？ 37、影响分批发酵过程总的体积产率的因素有哪些？你认为生产上提高发酵产率可采用哪些可行性措施？39、以下三种酶反应抑制的L-B图中分别判断各为

23、什么性质的抑制，并说明抑制剂对Km和rmax有什么影响？ A BC40、判断下图为何种生物反应器？请简述其操作原理。 41、指出下列分批发酵中的产物合成各属于哪种动力学模型，并简述之。生物量 代谢物42、发酵操作方式可分为分批、流加和连续三种，试述三种方法的优缺点。43、MONOD方程与米氏方程有何区别？44、全混流反应器与活塞流反应器的优缺点？45、深层过滤的对数穿透定律。46、什么是双膜理论？47、 试述流变模型的定义？发酵液流体的类型共有哪几种？48、生物反应器的放大方法有哪些？49、什么是选择性培养基？它在工业微生物学工作中有何重要性？试举一例并分析其中的选择性原理。50、以氨基酸代谢为例，说明为什么有些突变菌株对末端代谢产物的结构类似物具有抗性？三、计算题1、在一定培养条件下，培养大肠杆菌，测定实验数据如下：S（mg/L）100120153170220（h-1）求(1)在该培养条件下，大肠杆菌的最大比生长速率MAX,饱和常数KS(2)比生长速率为MAX时的倍增时间d。2、某菌株的比生长速率为-1，试求该微生物的倍增时间。 3、设计一台通风量为50M /min的棉花活性炭空气过滤器， 空气压力为 0.4 MPa(绝对压力)，已知棉花纤维直径 d=16 微米，填充系数= 8%，空气线速度为 0.1 M/sec，若进入空气过滤器的空气含菌量是 50