《发酵工程原理及技术》期末试题B及答案

《发酵工程原理及技术》期末试题B

一、填空（每空1分，共30分）

1,酒精发酵罐的冷却装置有、

和三种类型。

2,发醉罐上常用的轴封有和两种类型。

3,按细胞类型可将固定化细胞分为、和三种类型。

4,发酵产品的下游加工工艺过程可分为、、

和四个阶段。

5,发酵过程的主要控制参数主要分为、

和三种类型。

6,超临界流体萃取的流程有、和0

7,植物细胞大规模培养的方式有和o

8,细胞固定化的方法有、、

和。

10,质粒的不稳定性有和两种类型。

1L影响植物细胞培养的因素有和o

12,发酵过程中参数测定的方法和哪两种。

二、名词解释（每题4分，共20分）

1,分批发酵

2,物理密封

3,错流过滤

4,死角

三、简答题（每题4分，共20分）

1，大部分通风发酵过程都会产生泡沫，请问泡沫的形成对发酵过程有何不利影响？

2,简述影响超滤速度的因素。

3,简述动植物细胞培养与微生物细胞培养有何区别。

4,简述Monod方程与米氏方程的区别与联系。

5,搅拌器的轴功率

四、问答、计算题（每题10分，共30分）

1,按照产物生成与菌体生长是否同步，可将分批发酵分为哪两种类型，并用公式进行表述。这种分

类方法对实际生产有何指导意义？

2,根据功率准数所表征的意义推导下式

N=—%—

/V产pN3a

3,请问下图中的管道连接方式有何不合理之处，为什么？请画出正确的连接方式

答案

一、填空（每空1分，共30分）

1,酒精发酵罐的冷却装置有罐顶喷水淋于罐外壁表面进行膜状冷却、

蛇管和罐外壁喷洒联合冷却和罐外列管式喷琳冷却三种类型。

2,发酵罐上常用的轴封有填料函式轴封和端面式（机械）轴封两种类型。

3,按细胞类型可将固定化细胞分为般生虬、动物和植物三种类型。

4,发酵产品的下游加工工艺过程可分为培养液（发酵液）的预处理和固液分离;初步纯化（提取）;&

度纯化（精制）；。和成品加工四个阶段。

5,发酵过程的主要控制参数主要分为侬L、化学和生物三种类型。

6,超临界流体萃取的流程有等温变压法；等压变温法;和吸附法。

7,植物细胞大规模培养的方式有悬浮培养和固定化培养。

8,细胞固定化的方法有吸附、共价、交联和包埋。

10,质粒的不稳定性有分离性不稳定和结构性不稳定两种类型。

11,影响植物细胞培养的因素有细胞的遗传特性和培养环境。

12,发酵过程中参数测定的方法在线和取样（离线）两种。

二、名词解释（每题4分，共20分）

3,分批发酵

是指在一封闭系统内含有初始限量基质的发酵方式。在这一过程中，除了氧气、消泡剂及控制

pH的酸或碱外，不再加入任何其它物质。发酵过程中培养基成分减少，微生物得到繁殖（2分）。

其特点是微生物所处的环境在发酵过程中不断变化，其物理，化学和生物参数都随时间而变化，是

一个不稳定的过程（2分）。

2,物理密封

物理密封是将重组菌封闭于设备内，以防止传染给实验人员和向外界扩散（2分）。实验规模在

20L以下时，物理密封由密封设施、实验室设计和实验注意事项组成（1分）。密封程度分为Pl、P2、

P3和P4级，数字越大，密封水平越高（1分）。

3,错流过滤

错流过滤是一种新的过滤方式与常规过滤的区别在于它的固体悬浮液流动方向与过滤介质平

行，而常规过滤则是垂直的，因此，能连续清除过滤介质表面的滞留物，使滤饼不能形成，所以整

个过滤中能保持较高的滤速。

4,死角

所谓死角是指灭菌时因某些原因使灭菌温度达不到或不易达到的局部地区。发酵罐及其管路如

有死角存在，则死角内潜伏的杂菌不易杀死，会造成连续染菌，影响生产的正常进行。

5,搅拌器的轴功率

是指搅拌器以既定的速度旋转时，用以克服介质的阻力所需的功率，简称轴功率（2分）。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或耗用功率（1分）。发酵罐液体中

的溶氧速率以及气液固相的混合强度与单位体积液体中输入的搅拌功率有很大关系（1分）。

三、简答题（每题4分，共20分）

I，大部分通风发酵过程都会产生泡沫，请问泡沫的形成对发酵过程有何不利影响？

降低发酵设备的利用率；增加了菌群的非均一性；增加了染菌的机会；导致产物的损失；消泡

剂会给后提取工序带来困难。

4,简述影响超滤速度的因素。

压力；发酵液浓度、温度、流速；膜的污染

3,简述动植物细胞培养与微生物细胞培养有何区别。

动物细胞无细胞壁，且大多数哺乳动物细胞附着在固体或半固体的表面才能生长；对营养要求

严格，除氨基酸、维生素、盐类、前萄糖或半乳糖外，还需有血清。动物细胞对环境敏感，包括pH、

溶氧、温度、剪切应力都比微生物有更严的要求，一般须严格的监测和控制（2分）。

植物细胞对营养要求较动物细胞简单。但由于植物细胞培养一般要求在高密度下才能得到一定

浓度的培养产物，以及植物细胞生长较微生物要缓慢，长时间的培养对无菌要求及反应器的设计也

提出特殊的要求（2分）。

4,简述Monod方程与米氏方程的区别与联系。

Monod方程是对实验现象的总结，是经验方程，米氏方程是根据能反应极力推导得出，是机理

方程（2分）。Monod方程与米氏方程的具有相似性（2分）。

5,动物细胞培养的条件控制有何特殊要求

动物细胞生长缓慢，又具有锚地依赖性，培养时为防止污染，除反应器密封性能良好外，尚需

添加抗生素（1分），培养过程还要求培养器、管道及接头处所用材质不可释放出对细胞有毒害的物

质（1分）。在分批培养时，随着细胞生长，营养消耗，必然产生乳酸等代谢物的积累，引起细胞

衰退死亡，需更换培养液或移植继代培养（1分）。动物细胞对环境变化适应能力较微生物细胞小

得多，故条件控制精密度要求更高。其中特别重要的是溶解氧和pH的控制（1分）。

四、问答、计算题（每题10分，共30分）

1，按照产物生成与菌体生长是否同步，可将分批发酵分为哪两种类型，并用公式进行表述。这种分

类方法对实际生产有何指导意义？

生长关联型（第一类型）：产物形成与生长有关，如酒精、某些酶等。（1分）

（2分）

Qj产物形成比速率Q/hL）

：菌体生长为基准的产物的率（）

yp/xg/g

/比生长速率（万，

生长无关联型（第二，三类型）产物的形成速度与生长无关，只与细胞积累量有关。如，抗生

素。（1分）

华=/

Q,=^=P

（2分）

上述分批发酵类型可以分析：如具生产的产品是生长关联型（如菌体与初级代谢产物），则宜采

用有利于细胞生长的培养条件，延长与产物合成有关的对数生长期；如果产品是非生长关联型（如

次级代谢产物），则宜缩短对数生长期，并迅速获得足够量的菌体细胞后延长平衡期，以提高产量。

（4分）

3,根据功率准数所表征的意义推导下式

NP=—pNyD—s

功率准数表征着机械搅拌所施与单位体积被搅拌液体的外力与单位体积被搅拌液体的惯性之

比。所以（2分）

N_单位体积液体所受外力_公/人