發(fā)酵工程及設(shè)備習(xí)題答案

1、-. z.第一章1簡(jiǎn)述發(fā)酵工程的概念及其主要內(nèi)容。發(fā)酵工程是生物技術(shù)的重要組成局部，是生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要環(huán)節(jié)。它是應(yīng)用生物學(xué)、化學(xué)和工程技術(shù)學(xué)的原理，大規(guī)模工廠化培養(yǎng)動(dòng)植物和微生物細(xì)胞，生產(chǎn)生物量或產(chǎn)物的科學(xué)。發(fā)酵工程可分為上游工程、中游工程和下游工程。生產(chǎn)微生物細(xì)胞或生物量；生產(chǎn)微生物的酶；生產(chǎn)微生物的代謝產(chǎn)物；生產(chǎn)基因重組產(chǎn)物；將一個(gè)化合物經(jīng)過發(fā)酵改造其化學(xué)構(gòu)造生物轉(zhuǎn)化。2.什么叫次級(jí)代謝產(chǎn)物？次級(jí)代謝產(chǎn)物是微生物在哪些生長(zhǎng)時(shí)期形成的？其與初級(jí)代謝產(chǎn)物有什么關(guān)系？以初級(jí)代謝產(chǎn)物為原料通過次級(jí)代謝合成的，對(duì)自身無(wú)明確生理作用的代謝產(chǎn)物叫次級(jí)代謝產(chǎn)物。關(guān)系：先產(chǎn)生初級(jí)代謝產(chǎn)物，后產(chǎn)生次級(jí)代謝

2、產(chǎn)物；初級(jí)代謝是次級(jí)代謝的根底；次級(jí)代謝是初級(jí)代謝在特定前提下的繼續(xù)與開展。3.發(fā)酵過程有哪些組成局部？用于菌種擴(kuò)大培養(yǎng)和發(fā)酵生產(chǎn)用的培養(yǎng)基配方；培養(yǎng)基、發(fā)酵罐和輔助設(shè)備的滅菌；足量的高活性、純培養(yǎng)的接種物；在適宜條件的發(fā)酵罐中培養(yǎng)菌體生產(chǎn)產(chǎn)物；產(chǎn)物的提取和純化；生產(chǎn)過程的廢物的處理。第二章1.發(fā)酵工程菌株的選育方法有哪些？各有何特點(diǎn)？自然選育：自發(fā)突變率低，變異程度較輕微，變異過程十分緩慢；自發(fā)突變不定向，負(fù)向變異可能性大，正向變異可能性小誘變育種：方法簡(jiǎn)單，快速，收效顯著。原生質(zhì)體融合：打破種屬間的界限，提高重組頻率，擴(kuò)大重組幅度。雜交育種：使不同菌株的優(yōu)良性狀集中在重組體中，擴(kuò)大變異*圍

3、，具有更強(qiáng)的方向性和目的性?；蚬こ逃N：按人們的愿望使生物體的遺傳性狀發(fā)生定向變異。2.發(fā)酵工程對(duì)菌種有何要求？菌種的別離和篩選根本流程是怎樣的？要求：能大量高效合成產(chǎn)物；發(fā)酵培養(yǎng)基原料廉價(jià)；培養(yǎng)條件容易控制；易于液中提取產(chǎn)物；不易污染其它雜菌和噬菌體；無(wú)毒無(wú)害；性能穩(wěn)定，不易退化3.菌種退化的主要表現(xiàn)，并分析原因和防治的方法。表現(xiàn)：菌種的退化可以是形態(tài)上的，也可以是生理上的，如原有細(xì)胞形態(tài)性狀變得不典型，菌種生長(zhǎng)速度變慢，產(chǎn)生的孢子變少，代謝產(chǎn)物生產(chǎn)能力下降等。原因：一是菌種保藏不當(dāng)；二是菌種生長(zhǎng)的要求沒有得到滿足。方法：1減少傳代次數(shù)；2創(chuàng)造良好的培養(yǎng)條件；3經(jīng)常進(jìn)展純種別離，并對(duì)相應(yīng)的

4、性狀指標(biāo)進(jìn)展檢查；4采用有效的菌種保藏方法；最有效的方法是菌種復(fù)壯，具體是采用純種別離技術(shù)選出優(yōu)良菌株；寄生性菌株通過在寄主體內(nèi)生長(zhǎng)恢復(fù)寄生性；淘汰衰退的個(gè)體。4.說(shuō)明菌種保藏的根本原理和方法，并指出國(guó)內(nèi)的菌種的主要保藏機(jī)構(gòu)。原理：根據(jù)菌種特性，創(chuàng)造有利于其休眠的環(huán)境如枯燥、低溫、缺氧、缺乏營(yíng)養(yǎng)、加保護(hù)劑等保存孢子、芽孢等的休眠體。方法：斜面低溫保藏法；液體石蠟封存保藏法；砂土管保藏法；懸液保藏法；真空冷凍枯燥保藏法；低溫保藏法；液氮超低溫保藏法。CGMCC 普通微生物菌種保藏管理中心CCTCC 中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心ACCC 中國(guó)農(nóng)業(yè)微生物菌種保藏管理中心AS-IV 中國(guó)科學(xué)院*病毒研究所C

5、FCC 中國(guó)林業(yè)微生物菌種保藏管理中心CICC 中國(guó)工業(yè)微生物菌種保藏管理中心CMCC 中國(guó)醫(yī)學(xué)細(xì)菌保藏管理中心CVCC 獸醫(yī)微生物菌種保藏管理中心GIMCC *省微生物研究所微生物菌種保藏中心SH *市農(nóng)業(yè)科學(xué)院食用菌研究所BCRC *生物資源保存及研究中心5.常用的工業(yè)微生物種類有哪些？每種舉3個(gè)典型代表并說(shuō)明其主要發(fā)酵產(chǎn)品。細(xì)菌: 枯草芽孢桿菌；乳酸桿菌；醋酸桿菌；棒狀桿菌；短桿菌。淀粉酶；蛋白酶；乳酸；氨基酸；肌苷酸放線菌：常用的放線菌：鏈霉菌屬、小單孢菌屬和諾卡氏菌屬等。能產(chǎn)生多種抗生素。如鏈霉素、紅霉素、金霉素、慶大霉素等酵母菌：啤酒酵母；假絲酵母；類酵母；釀酒；面包；低凝固點(diǎn)石油

6、；脂肪酶；酵母菌體蛋白霉菌：根霉、毛霉、犁頭霉，紅曲霉，曲霉、青霉，酶制劑；抗生素；有機(jī)酸；甾體激素等6.采取什么方法能夠別離到能分解并利用苯作為碳源和能源物質(zhì)的細(xì)菌純培養(yǎng)物？(1)取樣：從苯含量較高的環(huán)境中采集土樣或水樣；(1)配制培養(yǎng)基，制備平板：一種僅以苯作為唯一碳源(A)，另一種不含任何碳源作為對(duì)照(B)；(3)稀釋：將樣品適當(dāng)稀釋(十倍稀釋法)，涂布入平板；(4)培養(yǎng)：將平板置于適當(dāng)溫度條件下培養(yǎng)，觀察是否有菌落產(chǎn)生；(5)選擇培養(yǎng)：將A平板上的菌落編號(hào)并分別轉(zhuǎn)接至B平板，置于一樣溫度條件下培養(yǎng)(在B平板上生長(zhǎng)的菌落是可利用空氣中CO2的自養(yǎng)型微生物)；(6)篩選培養(yǎng)：挑取在A乎板上

7、生長(zhǎng)而不在B平板上生長(zhǎng)的菌落，在一個(gè)新的A平板上劃線、培養(yǎng)獲得單菌落，初步確定為可利用苯作為碳源和能源的微生物純培養(yǎng)物；(7)將初步確定的目標(biāo)菌株轉(zhuǎn)接至以苯作為惟一碳源的液體培養(yǎng)基中進(jìn)展搖瓶發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，利用相應(yīng)化學(xué)分析方法定量分析該菌株分解利用苯的情況。第三章1.簡(jiǎn)要說(shuō)明工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基的選擇依據(jù)。 = 1 * GB3 滿足產(chǎn)物最經(jīng)濟(jì)的合成。發(fā)酵后所形成的副產(chǎn)物盡可能的少。培養(yǎng)基的原料應(yīng)因地制宜，價(jià)格低廉；且性能穩(wěn)定，資源豐富，便于采購(gòu)運(yùn)輸，適合大規(guī)模儲(chǔ)藏，能保證生產(chǎn)上的供給。應(yīng)能滿足總體工藝的要求，如不影響通氣、提取、純化及廢物處理等。2發(fā)酵過程中泡沫形成的原因是什么？有何危害？如何消除泡沫？原

8、因：與培養(yǎng)基的組分或微生物產(chǎn)生的一些因子有關(guān)，主要是培養(yǎng)基中的蛋白質(zhì)在氣液界面處形成穩(wěn)定薄膜所致。泡沫會(huì)導(dǎo)致培養(yǎng)基中的細(xì)胞逃逸進(jìn)而自溶，釋放出胞內(nèi)蛋白，進(jìn)一步增加泡沫的穩(wěn)定性。危害： = 1 * GB3 導(dǎo)致發(fā)酵罐工作容積減小； = 2 * GB3 傳質(zhì)傳熱速率降低； = 3 * GB3 干擾傳感器使發(fā)酵過程的監(jiān)控失效； = 4 * GB3 空氣過濾器受潮易污染雜菌； = 5 * GB3 發(fā)酵液逃逸導(dǎo)致產(chǎn)物損失。消泡沫方法： = 1 * GB3 改用合成培養(yǎng)基，改良*些物理參數(shù)如pH、溫度、通風(fēng)和攪拌； = 2 * GB3 利用機(jī)械消泡器； = 3 * GB3 利用消泡劑會(huì)降低傳氧速率。3.種

9、子培養(yǎng)基和發(fā)酵培養(yǎng)基有何異同？種子培養(yǎng)基的糖分較少，氮源較多種子培養(yǎng)基應(yīng)和發(fā)酵培養(yǎng)基成分相近對(duì)于連續(xù)發(fā)酵，種子培養(yǎng)基和發(fā)酵培養(yǎng)基應(yīng)當(dāng)一樣對(duì)抗生素發(fā)酵，種子培養(yǎng)基應(yīng)含有充足的碳源和氮源4.在設(shè)計(jì)*一發(fā)酵培養(yǎng)基時(shí)應(yīng)當(dāng)了解哪些知識(shí)？根據(jù)前人的經(jīng)歷和培養(yǎng)基成分確定一些必須考慮的問題，初步確定可能的培養(yǎng)基成分通過單因子實(shí)驗(yàn)最終確定出最為適宜的培養(yǎng)基成分；培養(yǎng)基成分確定后，剩下的問題就是各成分最適的濃度，由于培養(yǎng)基成分很多，為減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)常采用一些合理的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法第四章1.什么叫對(duì)數(shù)殘留定律？在應(yīng)用對(duì)數(shù)殘留定律進(jìn)展培養(yǎng)基滅菌工藝條件計(jì)算是滅菌度一般選多少？對(duì)數(shù)殘留定律：培養(yǎng)基中的微生物受熱的死亡速率與殘

10、存的微生物數(shù)量成正比，即通常生產(chǎn)中取培養(yǎng)基的滅菌要求即滅菌度為N=10-3個(gè)/罐2.選用什么滅菌工藝條件既能到達(dá)滅菌要求，又能減少營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的破壞。為什么？連續(xù)滅菌。高溫短時(shí)，當(dāng)滅菌溫度上升時(shí)，微生物殺滅速度的上升，超過培養(yǎng)及成分的速度，根據(jù)這一理論，培養(yǎng)基滅菌采用高溫短時(shí)間的方法，以減少營(yíng)養(yǎng)成分的破碎，營(yíng)養(yǎng)成分雖因溫度增加，破壞也增加，但因滅菌溫度大為縮短，總的破壞量因此減少。3.過濾除菌的機(jī)理有哪些？纖維介質(zhì)過濾除菌起作用的是哪幾個(gè)機(jī)理？ = 1 * GB3 慣性作用； = 2 * GB3 擴(kuò)散作用； = 3 * GB3 靜電吸附； = 4 * GB3 攔截作用慣性沖擊捕集作用 2攔截捕集作

11、用 3擴(kuò)散作用 4重力沉降作用 5靜電吸引作用4.一臺(tái)連續(xù)滅菌器的滅菌溫度是129.5，要求在40min內(nèi)對(duì)30m3的培養(yǎng)基進(jìn)展滅菌,培養(yǎng)基的原始污染度是105個(gè)菌/cm3,要求滅菌后30m3培養(yǎng)基中只有一個(gè)菌，試計(jì)算滅菌時(shí)間應(yīng)為多長(zhǎng)129.5下枯草桿菌芽孢比熱死速率常數(shù)是28.7min-1。解：根據(jù)對(duì)數(shù)殘留定律5.*發(fā)酵罐的通風(fēng)量為103/min，發(fā)酵周期100h，要求倒罐率為0.1%，原始空氣含菌量為5000個(gè)/m3，試計(jì)算過濾器過濾介質(zhì)的厚度選用直徑為16m的棉花纖維，當(dāng)空氣的流速為0.1m/s時(shí)過濾常數(shù)是0.135cm-1。第五章1單細(xì)胞微生物分批培養(yǎng)過程分為哪幾個(gè)時(shí)期？各個(gè)時(shí)期的比生

12、長(zhǎng)速率分別是多少？細(xì)胞生長(zhǎng)可分為遲滯期、加速期、對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期、減速期、穩(wěn)定生長(zhǎng)期和衰亡期6個(gè)階段。 = 1 * GB3 遲滯期，將少量的單細(xì)胞接種到一定體積的固定培養(yǎng)基中，開場(chǎng)階段細(xì)胞并不分裂，細(xì)胞數(shù)目不增加這一階段稱為遲滯期。 = 2 * GB3 .加速期，經(jīng)過遲滯期后，細(xì)胞開場(chǎng)大量繁殖，進(jìn)入一個(gè)短暫的加速期并很快到達(dá)對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期。 = 3 * GB3 對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，微生物經(jīng)過遲滯期的調(diào)整后，進(jìn)入快速生長(zhǎng)階段，使細(xì)胞數(shù)目和菌體質(zhì)量的增長(zhǎng)隨培養(yǎng)時(shí)間成直線上升，這一時(shí)期稱為對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期。 = 4 * GB3 .減速期，分批培養(yǎng)中，微生物群體不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間保持指數(shù)增長(zhǎng)這是由于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的缺乏代謝產(chǎn)物的積累，從而

13、導(dǎo)致生長(zhǎng)速率下降。進(jìn)入減速期 = 5 * GB3 穩(wěn)定生長(zhǎng)期，微生物在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)后期，隨著基質(zhì)的消耗，即當(dāng)限制性基質(zhì)濃度S=Ks時(shí)，基質(zhì)則不能支持微生物的下一集細(xì)胞分裂。 = 6 * GB3 .衰亡期，穩(wěn)定生長(zhǎng)期后，隨著基質(zhì)的嚴(yán)重缺乏，代謝產(chǎn)物得更多積累，細(xì)胞的能量?jī)?chǔ)藏消耗完畢以及環(huán)境條件的惡劣變化使細(xì)胞生長(zhǎng)進(jìn)入衰亡期。2.何為分批式培養(yǎng)與發(fā)酵、連續(xù)式培養(yǎng)與發(fā)酵、分批補(bǔ)液式培養(yǎng)與發(fā)酵？試比較三者的優(yōu)缺點(diǎn)及其在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用情況。分批培養(yǎng)與發(fā)酵法：采用單罐液體深層發(fā)酵法，即液體培養(yǎng)基一次性投入發(fā)酵罐，滅菌、冷卻、接種后，進(jìn)展一次性培養(yǎng)與發(fā)酵，最后一次性收獲的培養(yǎng)與發(fā)酵的方法。連續(xù)培養(yǎng)：指在以一定

14、的速度向發(fā)酵罐內(nèi)連續(xù)供給新鮮培養(yǎng)基，同時(shí)以一樣速度將培養(yǎng)液從發(fā)酵罐內(nèi)放出，從而使發(fā)酵罐內(nèi)液體量維持恒定，使培養(yǎng)物在近似恒定狀態(tài)下生長(zhǎng)和進(jìn)展代謝活動(dòng)的方法。優(yōu)點(diǎn)：恒定狀態(tài)可有效地延長(zhǎng)分批培養(yǎng)中的對(duì)數(shù)期，到達(dá)穩(wěn)定高速培養(yǎng)微生物或產(chǎn)生大量代謝產(chǎn)物的目的。防止分批培養(yǎng)所需的清洗、投料、滅菌、接種、放罐等各種操作，有利于提高生產(chǎn)率。發(fā)酵產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。便于自動(dòng)控制。缺點(diǎn)：菌種在長(zhǎng)時(shí)間培養(yǎng)中易變異，且容易染菌。假設(shè)操作不當(dāng)，新參加的培養(yǎng)基與原有的培養(yǎng)基不易完全混合。分批補(bǔ)料培養(yǎng)；指在分批式培養(yǎng)液體深層培養(yǎng)至中后期時(shí)，通過間歇或連續(xù)向發(fā)酵罐中補(bǔ)加滅菌的新鮮液體培養(yǎng)基，增加發(fā)酵液的總量，以維持較高的發(fā)酵產(chǎn)物的增

15、長(zhǎng)幅度最后一次性收獲的發(fā)酵方式。與分批培養(yǎng)方式比較 = 1 * GB3 .可以解除培養(yǎng)過程中的底物抑制、產(chǎn)物的反響抑制和葡萄糖的分解阻遏效應(yīng)； = 2 * GB3 .對(duì)于耗氧過程，可以防止在分批培養(yǎng)過程中因一次性投糖過多造成的細(xì)胞大量生長(zhǎng)、耗氧過多以至通風(fēng)攪拌設(shè)備不能匹配的狀況；在*種程度上可減少微生物細(xì)胞的生成量、提高目的產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率； = 3 * GB3 .微生物細(xì)胞可以被控制在一系列連續(xù)的過渡態(tài)階段，可用來(lái)控制細(xì)胞的質(zhì)量；并可重復(fù)*個(gè)時(shí)期細(xì)胞培養(yǎng)的過渡態(tài)，可用于理論研究。與連續(xù)培養(yǎng)方式比較不需要嚴(yán)格的無(wú)菌條件；2.不會(huì)產(chǎn)生微生物菌種的老化和變異； = 3 * GB3 .最終產(chǎn)物濃度較高，

16、有利于產(chǎn)物的別離； = 4 * GB3 .使用*圍廣3.何謂Monod方程？簡(jiǎn)述Monod方程的指導(dǎo)意義、試用*圍以及在可逆性抑制劑作用下主要參數(shù)變化。Monod方程菌體生長(zhǎng)比速與限制性基質(zhì)濃度S的關(guān)系方程見課本4在分批式培養(yǎng)與發(fā)酵中，根據(jù)產(chǎn)物生成與微生物生長(zhǎng)和基質(zhì)消耗的關(guān)系，發(fā)酵動(dòng)力學(xué)模型有哪些？這些動(dòng)力學(xué)模型對(duì)發(fā)酵生產(chǎn)實(shí)踐有什么指導(dǎo)意義？根據(jù)產(chǎn)物生成與微生物生長(zhǎng)和基質(zhì)消耗之間的關(guān)系，Gaden(1959)將分批發(fā)酵產(chǎn)物生成動(dòng)力學(xué)類型分為生長(zhǎng)偶聯(lián)型、非生長(zhǎng)偶聯(lián)型和局部生長(zhǎng)偶聯(lián)型。如果生產(chǎn)的產(chǎn)品是生長(zhǎng)偶聯(lián)型如菌體與初級(jí)代謝產(chǎn)物，則宜采用有利于細(xì)胞生長(zhǎng)的培養(yǎng)條件，延長(zhǎng)與產(chǎn)物合成有關(guān)的對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期；

17、如果產(chǎn)品是非生長(zhǎng)偶聯(lián)型如次級(jí)代謝產(chǎn)物，則宜縮短對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，并迅速獲得足夠量的菌體細(xì)胞后延長(zhǎng)平衡期，以提高產(chǎn)量。5.連續(xù)式培養(yǎng)發(fā)酵有哪些？在開放式單級(jí)均勻混合非循環(huán)連續(xù)培養(yǎng)與發(fā)酵系統(tǒng)中，寫出稀釋度D與限制性營(yíng)養(yǎng)物濃度S以及細(xì)胞濃度*的動(dòng)力學(xué)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，繪出稀釋度D對(duì)限制性營(yíng)養(yǎng)物濃度S、細(xì)胞濃度*、細(xì)胞生長(zhǎng)速率D*、倍增時(shí)間td影響的動(dòng)力學(xué)曲線并討論其意義。開放式與封閉式連續(xù)培養(yǎng)與發(fā)酵；單級(jí)(罐)式與多級(jí)(罐)式連續(xù)培養(yǎng)與發(fā)酵均勻混合型與非均勻混合型連續(xù)培養(yǎng)與發(fā)酵；循環(huán)式與非循環(huán)式連續(xù)培養(yǎng)與發(fā)酵6.以生物素為限制性基質(zhì)，當(dāng)棒桿菌的比生長(zhǎng)速率是0.036h-1時(shí)，生物素的濃度應(yīng)該是多少？該菌對(duì)生物

18、素的最大比生長(zhǎng)速率是0.2h-1，飽和常數(shù)是0.40g/L。自己計(jì)算第六章1、發(fā)酵罐應(yīng)滿足哪些根本要求？能夠保證無(wú)菌狀態(tài)，可滅菌，耐2.5kg/cm2表壓的壓力；提供好氣嫌氣環(huán)境；設(shè)備能耗盡可能低；具有溫度控制、pH控制及取樣裝置；蒸發(fā)損失不應(yīng)過大；設(shè)備操作、清洗和維護(hù)的人工盡可能少；通用性；內(nèi)壁要光滑、減少死角；不同容積的設(shè)備應(yīng)具有相似的幾何形狀，便于按比例放大；本錢盡可能低。2、機(jī)械攪拌發(fā)酵罐攪拌器的型式有哪些？各有什么特點(diǎn)和應(yīng)用？1軸向流的代表：螺旋槳攪拌器優(yōu)點(diǎn)：混合效果好缺點(diǎn)：剪切作用差，不能阻止氣流沿?cái)嚢栎S上升，不能打碎氣泡，不利于溶氧，只用于培養(yǎng)基的配制，料液的混合。2徑向流攪拌器

19、的型式與特點(diǎn)：圓盤平直葉渦輪攪拌器：是徑向流的代表，在圓盤上焊有六片平直葉，圓盤可阻止氣體沿?cái)嚢栎S上升，軸向流差，不利于混合，徑向流強(qiáng)，剪切作用強(qiáng)，有利于打碎氣泡，溶氧效果好，功率消耗大。圓盤彎葉渦輪攪拌器：徑向流較差，剪切作用不如平直葉，溶氧效果不如平直葉，軸向流較強(qiáng)，混合效果較好，功率消耗小。圓盤箭葉渦輪攪拌器：徑向流差，剪切作用小，溶氧效果差；軸向流強(qiáng)，混合效果最好，功率消耗最小。3、試比較機(jī)械攪拌發(fā)酵罐、自吸式發(fā)酵罐、和升氣式發(fā)酵罐的構(gòu)造和優(yōu)缺點(diǎn)。1氣升式發(fā)酵罐：特點(diǎn)及構(gòu)造：利用壓縮空氣的動(dòng)能使醪液翻動(dòng)，以減去機(jī)械攪拌和擋板，節(jié)省動(dòng)力；罐外冷卻，減少了罐內(nèi)附件。優(yōu)點(diǎn): 構(gòu)造簡(jiǎn)單，附件少

20、，容易制造，維修和清洗。取消了攪拌轉(zhuǎn)動(dòng)，減少了投資，節(jié)省動(dòng)力約50%，對(duì)菌體無(wú)損傷。密封性能好，不易染菌。能自消泡，不須加消泡劑。裝料系數(shù)高，可達(dá)80%-90%。缺點(diǎn): 耗氣量非常大?；旌吓c通氣相耦合問題，很難在不改變通氣的條件下改變混合狀況。循環(huán)周期長(zhǎng)，2.5分鐘以上，對(duì)于好氧菌,不能滿足溶氧需要。對(duì)于粘度大的醪液，相間混和接觸較差。無(wú)菌空氣壓力高，罐壓低，罐底易出現(xiàn)沉淀。降溫也比較困難。自吸式發(fā)酵罐：特點(diǎn)不用空壓機(jī)，在攪拌時(shí)或液體高速噴射時(shí)自動(dòng)吸入空氣。優(yōu)點(diǎn): 不需另設(shè)空氣制備系統(tǒng),投資少,能耗低,吸入的氣泡小,溶氧效果好,是通用罐的3倍.缺點(diǎn):攪拌轉(zhuǎn)速要求高,如20立方米罐,要求400

21、rpm,而通用罐 200 rpm,功率消耗大,產(chǎn)生泡沫多,裝料系數(shù)減少，70%；空氣過濾器的阻力要求小;發(fā)酵罐內(nèi)壓力低,僅有0.1-0.2 kg/cm2,易染菌,主要用于飼料酵母,液體醋等粗放的通風(fēng)發(fā)酵。3通用式發(fā)酵罐的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): 適用*圍廣，便于控溫，醪液混合效果好，罐壓高。缺點(diǎn): 攪拌功率消耗大，每立方米需2千瓦左右；罐內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜，不易清洗，死角多，易滲漏，易染菌。培養(yǎng)菌絲體時(shí)，攪拌易受傷。需龐大的無(wú)菌空氣制備系統(tǒng)，投資高，能耗高。第七章1什么叫攪拌軸功率？攪拌器以既定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)用以克制介質(zhì)的阻力所需用的功率2發(fā)酵工業(yè)常見的非牛頓型流體有哪些？彬漢塑性流體擬塑性流體漲塑性流體凱松體流體

22、3測(cè)定KLa的方法有哪些？各有那些優(yōu)缺點(diǎn)？亞硫酸鹽氧化法優(yōu)點(diǎn)：方法簡(jiǎn)便，取樣體積小，可減少由于發(fā)酵罐中液體體積的變化所造成的誤差缺點(diǎn)：費(fèi)時(shí)長(zhǎng)，準(zhǔn)確性很差排氣法A穩(wěn)態(tài)法優(yōu)點(diǎn)：快捷，一般僅需15min，可采用添加有死菌體的發(fā)酵培養(yǎng)基，適用于小型發(fā)酵裝置缺點(diǎn)：用于大型發(fā)酵罐時(shí)有一定的局限性，不能用于超過1m高的裝置B動(dòng)態(tài)法優(yōu)點(diǎn)：在真是的發(fā)酵體系中測(cè)定KLa；在發(fā)酵過程的不同階段都可進(jìn)展；測(cè)定迅速；僅需復(fù)膜溶氧電極即可缺點(diǎn)：溶氧濃度的增加*圍較小，對(duì)需氧量接近發(fā)酵罐供氧能力的發(fā)酵過程不適用；恢復(fù)通風(fēng)后，微生物的呼吸速率*QO2不是一個(gè)常數(shù)；在高于1m的發(fā)酵罐中用此法測(cè)定的Kla值明顯偏低；不適用于黏性

23、體系氧的衡算法優(yōu)點(diǎn)：最簡(jiǎn)便；可在發(fā)酵過程中測(cè)定溶氧效率4影響發(fā)酵罐的KLa的因素有哪些？其機(jī)理是什么？空氣流速KL a 隨空氣流速的增加而增大，但空氣速度過大，則可使葉輪發(fā)生過載攪拌打散氣泡，增大氣液接觸面；形成渦流，延長(zhǎng)氣泡在液體中停留時(shí)間；形成湍流，減小氣泡外的液膜阻力；防止菌絲結(jié)團(tuán)，減少菌絲團(tuán)阻力發(fā)酵液的性質(zhì)黏度、pH、極性、外表*力、離子濃度、菌體濃度等，都會(huì)影響氣泡的大小、穩(wěn)定性和氧的傳遞速率5比較放大的基準(zhǔn)有哪些？反響器的幾何特征2、氧的體積傳遞系數(shù)kLa3、最大剪切力對(duì)機(jī)械攪拌反響器，可用攪拌器葉尖線速度表示4、單位體積液體的攪拌消耗功率P/VL) 5、單位反響器有效體積的通氣速

24、率VVM6、通氣表觀線速度7、混合時(shí)間8、攪拌雷諾準(zhǔn)數(shù)7 計(jì)算見課本第八章1 PH對(duì)發(fā)酵過程有哪些影響，發(fā)酵過程中應(yīng)如何控制PH？1影響酶活性，改變菌體的代謝途徑影響細(xì)胞膜帶電情況，改變膜透性，影響微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)吸收及產(chǎn)物的分泌影響*些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的可給性改變培養(yǎng)基的氧化復(fù)原條件影響產(chǎn)物的穩(wěn)定性影響*些微生物的形態(tài)2調(diào)節(jié)根底培養(yǎng)基的配方調(diào)整碳氮源的配比調(diào)整生理酸/堿性物質(zhì)的比例使用緩沖劑或參加碳酸鈣補(bǔ)料控制H2SO4和NaOH直接控制用補(bǔ)硫酸銨和氨水控制 PH較高時(shí)補(bǔ)加硫酸銨。當(dāng)pH較低時(shí)補(bǔ)加氨水。可以通過補(bǔ)加糖或油來(lái)調(diào)節(jié)pH2溶解氧對(duì)發(fā)酵過程有哪些影響？發(fā)酵過程中應(yīng)如何控制溶解氧？10溶解氧影響菌

25、體生長(zhǎng)和代謝產(chǎn)物積累對(duì)大多數(shù)需氧發(fā)酵，溶解氧高有利于菌體生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成，但并非越高越好2提高溶氧的方法有：改變氣體成分，用純氧增加氧分壓，也成富氧通氣提高罐壓，但CO2溶解度也增加提高通氣量，但會(huì)產(chǎn)生大量泡沫提高攪拌速度和增加擋板，但工業(yè)化大生產(chǎn)中，大型發(fā)酵罐的轉(zhuǎn)速一般都是固定的，高轉(zhuǎn)速也造成大量泡沫產(chǎn)生3發(fā)酵過程中泡沫消長(zhǎng)的規(guī)律是什么？應(yīng)如何控制和消除泡沫？1泡沫多少與通氣攪拌的程度有關(guān)，攪拌是引起泡沫的主要原因。泡沫的產(chǎn)生與培養(yǎng)基的成分有關(guān)，蛋白質(zhì)原料是主要的發(fā)泡物質(zhì)，豐富的有機(jī)質(zhì)增加黏度，有利于泡沫的穩(wěn)定。滅菌方法也會(huì)影響泡沫的形成。菌種不同，如有的生長(zhǎng)慢，易起泡。發(fā)酵過程中，初期泡沫穩(wěn)

26、定，隨著營(yíng)養(yǎng)物的分解利用，泡沫減少，發(fā)酵中后期，菌體大量繁殖，發(fā)酵液粘稠，菌體自溶造成可溶性蛋白質(zhì)濃度增加，泡沫上升2泡沫的消除：機(jī)械消沫：在罐內(nèi)裝消沫漿。但作用不大?；瘜W(xué)消沫：A.消泡劑有天然油，豆油，菜子油等，它還作為碳源被菌利用。B.高分子物質(zhì)如聚氧丙烯甘油(GP)、聚氧乙烯氧丙烯甘油(GPE)，又叫泡敵。消泡能力比植物油60-80倍強(qiáng)。目前工業(yè)上已取代油。4發(fā)酵生產(chǎn)中應(yīng)如何防治雜菌和噬菌體的污染？1無(wú)菌檢查顯微鏡檢查無(wú)菌試驗(yàn)法試劑盒檢驗(yàn)法2發(fā)酵設(shè)備的定期檢查3嚴(yán)格按要求進(jìn)展操作第十一章1沉淀法主要包括哪些方法？其機(jī)理分別是什么？鹽析法破壞水化膜破壞水化膜，暴露出憎水區(qū)域中和電荷，減少靜

27、電斥力等電點(diǎn)沉淀法有機(jī)溶劑沉淀法降低溶劑介電常數(shù)破壞水化膜相反力非離子型聚合物沉淀法與有機(jī)溶劑相似，能降低水活度，破壞蛋白質(zhì)的水化膜。常用非離子性聚合物為Polyethylene glycol (PEG)：是一種水溶性的高分子聚合物，分子量 4,000 以上的 PEG 可以用來(lái)沉淀蛋白質(zhì)聚電解質(zhì)沉淀法架橋與靜電金屬離子沉淀法2發(fā)酵工業(yè)常用的吸附劑有哪些？應(yīng)如何選用？活性炭它能吸附絕大局部有機(jī)氣體以及惡臭物質(zhì)對(duì)SO2、NO*、Cl2、H2S、CO2等有害氣體也有優(yōu)良的吸附能力優(yōu)點(diǎn)：性能穩(wěn)定、抗腐蝕。缺點(diǎn)：可燃性活性氧化鋁無(wú)毒、對(duì)水的吸附容量很大優(yōu)點(diǎn)：性能穩(wěn)定、抗腐蝕。缺點(diǎn)：可燃性廢氣的凈化可在移

28、動(dòng)床中使用硅膠常用于處理含濕量較高的氣體枯燥，烴類物質(zhì)回收等沸石分子篩常用于含SO2、NO*、CO、CO2、NH3、CCl4、水蒸汽和氣態(tài)碳?xì)浠衔飶U氣的凈化大孔吸附樹脂選擇性好，解吸容易、機(jī)械強(qiáng)度好、可反復(fù)使用和流體阻力較小3多級(jí)逆流萃取流程的萃取機(jī)理是什么？料液移動(dòng)的方向和萃取劑移動(dòng)的方向相反第十二章離子交換別離1.常用的離子交換樹脂有哪幾種？其交換機(jī)理是什么？離子交換樹脂陽(yáng)離子交換樹脂：強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂，弱酸性陽(yáng)離子交換樹脂陰離子交換樹脂：強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂，弱堿性陰離子交換樹脂特種樹脂：大孔離子交換樹脂，螯合樹脂，多糖基離子交換劑，萃淋樹脂2.在發(fā)酵工業(yè)應(yīng)如何選用離子交換樹脂？3

29、.簡(jiǎn)述離子交換別離技術(shù)的根本原理。離子交換別離技術(shù)是基于不溶性高分子化合物作為層析物質(zhì)的一種別離方法。通過分子中的活性離子將溶液中帶相反電荷的物質(zhì)吸附在離子交換劑上，然后用適當(dāng)?shù)南疵撊軇⑽轿镔|(zhì)再?gòu)碾x子交換劑上洗脫下來(lái)，從而到達(dá)目的產(chǎn)物的別離、濃縮和純化的目的。第十三章膜別離技術(shù)截留分子量、膜的濃差極化和膜污染各是什么？如何減輕膜污染？截留分子量：相當(dāng)于一定截留率(通常為90%或95%)的相對(duì)分子量。濃差極化:在膜別離過程中，膜外表上溶質(zhì)濃度高于主體溶質(zhì)濃度的現(xiàn)象。膜污染:由于溶質(zhì)與膜的相互作用而在膜外表和孔內(nèi)吸附，或因濃差極化，溶質(zhì)在膜外表產(chǎn)生沉淀或結(jié)晶，形成凝膠層引起膜性能變化的現(xiàn)象。對(duì)

30、料液進(jìn)展預(yù)處理：除菌；對(duì)膜進(jìn)展預(yù)處理：開發(fā)抗污染的膜；改變操作條件：加大料液流速。什么是膜別離？常用的膜別離過程有哪幾種？其機(jī)理是什么？膜別離：利用膜的選擇性孔徑大小，以膜的兩側(cè)存在的能量差作為推動(dòng)力，由于溶液中各組分透過膜的遷移率不同而實(shí)現(xiàn)別離的一種技術(shù)。反滲透，NF 納濾，Ultrafiltration 超濾，微濾，一般過濾膜別離過程的實(shí)質(zhì)是物質(zhì)透過或被截留于膜的過程，近似于篩分過程，依據(jù)濾膜孔徑大小而到達(dá)物質(zhì)別離的目的，故而可以按別離粒子大小進(jìn)展分類。什么是超濾？影響超濾的因素有哪些？超濾在發(fā)酵工業(yè)有哪些應(yīng)用？超濾：別離介質(zhì)同上，但孔徑更小，為0.001-0.02 m，別離推動(dòng)力仍為壓力

31、差，截?cái)喾肿恿靠勺兓?。什么是反滲透？簡(jiǎn)述其根本原理。反滲透：在溶質(zhì)濃度高的一側(cè)施加超過滲透壓的壓力，使溶劑透過膜的操作。其根本原理為溶解擴(kuò)散。在高于溶液滲透壓的壓力作用下，只有溶液中的水透過膜，而所有溶液中的大分子、小分子有機(jī)物及無(wú)機(jī)物全被截留住。第十四章蒸餾設(shè)備酒精發(fā)酵成熟醪中含有哪些雜質(zhì)？在蒸餾過程中應(yīng)如何除去？雜質(zhì)類別化學(xué)組成理化特點(diǎn)去除方法頭級(jí)雜質(zhì)(醛酯雜質(zhì)) 乙醛、乙酸乙酯、甲酸乙酯沸點(diǎn)比乙醇低排醛塔排至大氣或冷凝收集做工業(yè)酒精中級(jí)雜質(zhì)(酯酒) 異丁酸乙酯、異戊酸乙酯等沸點(diǎn)與乙醇接近在塔頂?shù)渭覰aOH溶液，生成不揮發(fā)性鹽類或沉淀尾級(jí)雜質(zhì)(雜醇油) 高級(jí)醇、戊醇、異丁醇、甘油、異丙醇等

32、沸點(diǎn)比乙醇高在進(jìn)料板以下(/上)第24塊氣(/液)相取出端級(jí)雜質(zhì)(甲醇) 甲醇酒精濃度低時(shí)難揮發(fā)，酒精濃度高時(shí)易揮發(fā)脫甲醇塔，自塔頂排出做工業(yè)酒精兩塔蒸餾流程液相過塔和汽相過塔各有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？氣相：粗餾塔頂上升的酒精蒸汽直接進(jìn)入精餾塔，可以節(jié)約加熱蒸汽和冷卻水兩塔直接聯(lián)通，互相影響。液相：較氣相過塔多一次排除頭級(jí)雜質(zhì)的時(shí)機(jī)，所得的成品酒精質(zhì)量較高蒸汽消耗量較多。常用的酒精粗餾塔有哪些類型？各有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？泡罩塔板特點(diǎn)：不易堵塞、不漏液、操作彈性較大；構(gòu)造復(fù)雜、本錢高，阻力大、氣液接觸不均勻、塔板效率低。篩孔塔板特點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單、造價(jià)低，阻力小、氣液接觸較均勻；易漏液，操作彈性小，氣液接觸時(shí)間短，

33、氣體向上直吹易產(chǎn)生霧沫夾帶。SSD形塔板特點(diǎn)：保持泡罩塔板的優(yōu)點(diǎn)，塔板上氣流與液流并行，防止固體沉降，板面液體落差小，氣液接觸較均勻，塔板壓降較大。浮閥塔板上升氣體量發(fā)生變化，浮閥升降改變氣相流通面積，氣流速度變化不大，不漏液，操作彈性大，氣液接觸時(shí)間長(zhǎng)，塔板效率較高，浮閥易出故障。斜孔塔板特點(diǎn)：氣液接觸均勻，霧沫夾帶較少，塔板效率較高，生產(chǎn)能力大常用的酒精精餾塔有哪些類型？各有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？浮閥板、斜孔板、篩孔板。本錢：篩孔板斜孔板斜孔板篩孔板第十五章蒸發(fā)與結(jié)晶設(shè)備發(fā)酵工程常用的蒸發(fā)設(shè)備有哪些類型？在選用蒸發(fā)設(shè)備時(shí)應(yīng)考慮發(fā)酵液的哪些特性？1、按使用壓力分類：加壓、常壓、真空2、按蒸汽利用分類：

34、單效、多效、熱泵3、按設(shè)備型式分類：中央循環(huán)管式、夾套式、盤管式、刮板式4、按物料啟動(dòng)情況分類：自然循環(huán)、強(qiáng)制循環(huán)、薄膜式熱敏性、結(jié)晶性、結(jié)垢性、起泡性、腐蝕性、黏滯性升模式蒸發(fā)器與降膜式蒸發(fā)器的差異有哪些？升模式蒸發(fā)器：形成的液膜與蒸發(fā)的汽流的方向一樣，由下而上的并流上升。成膜方便，不存在液體分配不勻的問題，但是不適合粘度大的液體濃縮降膜式蒸發(fā)器：形成的液膜與蒸發(fā)的汽流的方向一樣，由上而下并流向下。成膜均勻度不如升膜式，適合粘度較高的物料濃縮。簡(jiǎn)述結(jié)晶的根本原理。晶體是具有一定的幾何形狀、一定顏色的固體，物質(zhì)自溶液中成晶體狀態(tài)析出，或從熔融狀態(tài)受冷時(shí)成晶體狀態(tài)凝結(jié)的過程稱為結(jié)晶。發(fā)酵工業(yè)起晶方法有哪些？舉例說(shuō)明。自然起晶：把溶液蒸發(fā)濃縮至過飽和區(qū)不穩(wěn)定區(qū)，則有大量晶核自然形成。