生化工程期末考試復(fù)習(xí)

生化工程期末考試復(fù)習(xí)一.問答題(20分兩道)人為控制發(fā)酵過程，簡單的發(fā)酵罐(以厭氧發(fā)酵和表面固體發(fā)酵為主),生產(chǎn)酵母、酒精、:青霉素的大量需求一需氧發(fā)酵工業(yè)化生產(chǎn)建立了高效通氣攪拌供氧(深層培養(yǎng))技術(shù)、無菌空氣的制備技術(shù)及大型生物反應(yīng)器滅菌技①通氣攪拌解決了液體深層培養(yǎng)時的供氧問題。②抗雜菌污染的純種培養(yǎng)技術(shù)：無菌空2.阻攔滯留作用：當(dāng)VVc時，氣流流過纖維，纖維周圍產(chǎn)生滯流層，微小顆粒在滯流層3.擴(kuò)散作用：當(dāng)VVc時，微小顆粒在流速緩慢的氣流中發(fā)生布朗運(yùn)動，與介質(zhì)碰撞而被280下，氧在發(fā)酵液中100%的空氣飽和濃度只有0.25mmol/L左右，7000倍。在對數(shù)生長期，即使發(fā)酵液中的溶氧能達(dá)到100%空氣飽和度，若中止供氧，發(fā)酵液中溶氧了什么關(guān)系?)μ:菌體的生長比速(1/h);S:限制性基質(zhì)濃度(g/L);Ks:飽和常數(shù)(相當(dāng)于1/28.菌種濃度X、基質(zhì)濃度S、細(xì)胞產(chǎn)率P及稀釋率D的變化關(guān)系如圖：(指出Dc,Dm,DX,漸減少，起初不明顯，當(dāng)D漸接近Dc=μm,X急跌至0,微生物全部洗出。2)基質(zhì)濃度S與稀釋率D的關(guān)系：S變化與X相反：3.D=u是連續(xù)恒定發(fā)酵的前提。(課本p46-48)穿透率：空氣殘留的顆粒數(shù)與空氣中原有顆粒過濾效率：介質(zhì)捕獲的顆粒數(shù)與空氣中原有顆粒數(shù)之比n=(NO-Ns)/NO=1-P通過計(jì)算獲得：1)L90為η(過濾效率)為90%時的濾層厚度當(dāng)過濾效率為90%(穿透率為10%)時：K=-InP/L90=-In10%/L90=2.303/L904雙倒數(shù)三.選擇填空1.菌，滅菌原理：通過控制T和t來滅菌。滅菌工作關(guān)鍵：控制加熱溫度(TK是溫度T的函數(shù)，故T對K的影響是熱滅菌設(shè)計(jì)的核心問題之一。4.各階段對滅菌的貢獻(xiàn)：升溫；保溫；降溫6.分批滅菌(間歇滅菌)的特點(diǎn)：8.空氣除菌的方法：①加熱滅菌②靜電吸附③介質(zhì)過濾除菌：11.過濾除菌設(shè)備(過濾除菌):深層纖維介質(zhì)(棉花、活性炭、玻璃纖維)過濾器：填充物順序：孔板一鐵絲網(wǎng)一麻布一棉花一麻布一活性炭一麻布一棉花原100%一降至50-60%氧濃度均勻，無傳質(zhì)阻力。通過氣膜的傳氧推動力(壓力降)=氣相平均濃度(氧分壓p)一界面相平均濃度(氧分壓pi),通過液膜的傳氧推動力(濃度降)=界面相平衡濃度(Ci)19.攪拌原理：把大氣泡打成小氣泡增加接觸面積；產(chǎn)生渦流延長氣泡停留20.發(fā)酵動力學(xué)類型(根據(jù)產(chǎn)物形成和菌體生長關(guān)系)分為：偶聯(lián)型(初級代謝產(chǎn)物);混合型；非偶聯(lián)型(次級代謝產(chǎn)物)2)培養(yǎng)基混合均勻，菌體、基質(zhì)、含氧等均勻一；3)微生物無死亡(a比死亡速率=0)。D=μ=F/V,可通過改變F(流加速率)調(diào)節(jié)μ值：過1000次滅菌中僅有一次滅菌失敗)滅菌效果(滅菌準(zhǔn)數(shù)):V總=In(Ns/NO)=V加+V保+V冷1.若溫度從1208升至1502,分別計(jì)算1200和1500下的VB1的分解速率常數(shù)KB和嗜熱芽孢2.在1202下滅菌7.6min,計(jì)算此時VC的損失率。(1202下，若Kc=0.055min-1)3.發(fā)酵培養(yǎng)基60m3,初始雜菌數(shù)為105個/ml,生產(chǎn)要求最終無菌度為10-3。采用分批滅菌方式，120日維持5min.已知升溫和降溫的滅菌效果不超過總滅菌度效果的25%。則所設(shè)計(jì)的D濾層=粒數(shù)為5000個/m3,通過過濾器無菌要求為10-3。濾層選用df=16μm,氣速Vs=0.1m/s,填充系數(shù)α=8%:求：過濾效率η及濾層厚度L兩個傳質(zhì)阻力方程：Na=Nv=Nv=kLa(C1.發(fā)酵罐工作容量12m3,罐徑2.2m,通風(fēng)量5m3/min,通氣時攪拌功率11.6Kw,攪拌轉(zhuǎn)速攪拌功率的計(jì)算(計(jì)算題)園盤六平直葉渦輪Np=6.2;園盤六彎葉渦輪Np=4.7;園盤六箭葉渦輪Np=3.7。35計(jì)算PO=pNDiNp(不需記憶，注意單位為國際單位)Pg、PoD通氣、不通氣時的攪拌功率(KW);ND攪拌器轉(zhuǎn)速(r/min);DiD攪拌器直徑(cm);QD通氣量(ml/min);N=168r/min,通氣率Q=1.42m3/min,液體密度p=1020kg/m3,液體粘度μ=1.96×10攪拌器轉(zhuǎn)速N=120r/min,通風(fēng)比=0.5m3/m3.min,液體密度p=1000kg/m3,液體粘度μ=1.0×10-3N.s/(通風(fēng)比=通風(fēng)率/有效液體積)3.發(fā)酵罐工作容量