2022年生物反应工程复习重点.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 1. 生物反应工程的定义学习必备欢迎下载: 一生物反应动力学为基础, 将传质过程原理、 设备工程学、 过程动态学及最优化原理等化学方法生物过程方面的学问相结合,进行生物反应过程分析与开发,以及生物反应器的设计、操作和掌握；2. 生物反应动力学：主要讨论生物反应速率和各种因素对反应速率的影响；生物反应器的讨论内容：（1）生物反应器中的传递特质即传质、传热及动量；（ 2）生物 器的设计与放大； （3）生物反应器的优化与掌握,包括优化操作与优化设计；3. 生物反应器的讨论内容（1-34 ）1 生物反应器中的传递特性；2 生物反应器的设计与放大；3 生

2、物反应器的优化与掌握；3. 酶促反应中 竞争性抑制 动力学方程4. 酶促反应中 非竞争性抑制 动力学方程名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载5. 酶促反应中 反竞争性抑制 动力学方程6. 判定酶促反应中竞争性抑制、非竞争性抑制、反竞争性抑制曲线竞争型非竞争型反竞争型名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载7. 比较酶促反应中竞争性抑制、非竞争性抑制、反竞争性抑制8. 双底物酶催化反应的机理有哪些？Km、rmax

3、的变化随机机制：两个底物S1和 S2 随机地与酶相结合,产物P1和 P2 也随机地释放出来；很多激酶类的催化机制属于此种；次序机制： 两个底物 S1 和 S2与酶结合形成复合物是有次序的,酶先与底物S1结合形成 ES1复合物,然后ES1再与 S2 结合形成具有催化活性的ES1S2；乒乓机制：最主要的特点是底物 9. 固定化酶的优点：1 可连续稳固地生产产物；S1 和 S2始终不同时与酶结合,其机理式；转氨酶2 反应产物地纯度高、质量好；pH 和反应温度可能按意愿经固定化调整；5 固定3 生产的副产物少；4 反应的动力学常数、反应的正确化酶、细胞在使用时可以再生或回收,可反复使用；6 简洁实现连

4、续自动掌握,节约劳动力；7 可大大提高酶、细胞的比生产才能 10. 酶固定化的方法：（ 1）载体结合法：将酶或细胞利用共价键或离子键、物理吸附等方法结合于水不溶性载体上的一种固定化方法；离子交换树脂等；水不溶性载体：纤维素、琼脂糖等多糖类或多孔玻璃、（ 2）交联法：利用双功能试剂的作用,在酶分子之间发生交联、凝结成网状结构,构成 固定化酶 细胞 （ 3）包埋法：将酶包埋在微细网格或半透性的聚合膜中,使酶分子不能从凝胶的网格中漏出,而小分子的底物和产物可自由通过凝胶网格；聚丙烯酰胺、卡拉胶、琼脂糖和海藻酸钠等；11. 单克莱尔准数物理意义？（ 2-2 ,-46 ）包埋法使用的载作主要有DaDam

5、kohler 准数 是 C*的函数,其物理意义是最大反应速率与最大传质速率之比；Da 1 ,CS 0, out 0 过程为外扩散掌握Da 1 CS C, out 1 过程为反应掌握12. 提高固定化酶外扩散效率, 应设法减小Da 准数；减小Da准数的措施 ？1、降低固定化酶颗粒的粒径,增大比表面积,但由于粒径减小会相伴压降增加,因此应用中综合考虑,确定合适的粒径； 2 、使固定化酶表面流体处于湍流状态以增大名师归纳总结 13. 西勒准数的物理意义 ：是表面反应速率与内扩散速率之比；对各类反应动力学与固定第 3 页,共 7 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - -

6、 - 化酶的外形,普遍化的学习必备欢迎下载C SSDer sdCs1的定义式为 : V Prs2A P2C S,eq14. 提高固定化酶内扩散效率的措施？应设法减小；减小 的措施主要是适当降低固定化酶颗粒粒径；15. 什么是酶的半衰期？具有活性的酶浓度降至酶的总浓度一半的时间16. 呼吸商 ：CO2生成速率 /O2消耗速率17. 细胞得率 ：消耗1g 基质生成细胞的克数（指干细胞重）,Yx/s =生成细胞的质量/ 消耗基质的质量18. 抱负的微生物生长模型应具备条件：（1 要明确建立模型的目的；使用模型的目的, 与其说是对微生物生长增殖的复杂现象有统一、 深刻的懂得, 不如说是为了进行微生物反

7、应器的设计,找到正确操作条件和确定出反应过程的合理治理方法；2 明确地给出建立模型的假定条件,这样才能明确模型的适用范畴3 期望所含有的参数,能够通过试验逐个确定4 模型应尽可能地简洁；19. 代谢产物的生成动力学的类型依据产物生成速率与细胞生长速率之间的关系, Gaden 将其分为三种类型：a 相关模型； b 部分相关模型；c 非相关模型产物是细胞能量代谢的结果；此时产相关模型 ：是指产物生成与细胞生长呈相关的过程；物通常是基质的分解代谢产物；例如：乙醇、葡萄糖酸等；部分相关模型 ：反应产物生成与基质消耗仅有间接的关系；产物是能量代谢的间接结果；在细胞生长期内,基本无产物生成；属于这类的有柠

8、檬酸和氨基酸的生产等；非相关模型 ：产物的生成与细胞的生长无直接关系；在微生物生长阶段,无产物积存,当细胞停止生长,产物却大量生成；属于这类的有青霉素等二级代谢产物的生产；20. 分批式操作的特点及其优缺点特点 ：微生物所处的环境不断变化；适合于少量多品种的发酵生产；发生杂菌污染时终止操作简洁；可比较简洁通过转变处理计策来转变运转条件变化或转产新产品；对原料组成要求较粗放等；优点 ： 设备制作费用低；同一设备可进行多种产品生产；发生杂菌污染或菌种变异概率低等缺点： 反应器非生产周期长；频繁灭菌易使检测装置损耗；每次培育均要接种导致生产成本增加；需要非稳固过程掌握费用等21. 分批培育产生推迟期

9、的缘由名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载菌体适应培育基养分的转变；菌体适应培育基物理环境如温度、pH 以及渗透压等的 变化等； 培育基中存在抑制剂或接种时带入了一些有害的代谢产物抑制菌体生长；接 入的种子为孢子,孢子发芽需要肯定时间；接种静止期或种龄较大的种子；22. 分批培育进入静止期的缘由培育基中必需的养分物质耗尽；有害代谢产物的积存；氧的供应不足；生长因子不足；生长的空间不够等；23. 补料分批式操作（流加操作）的优缺点优点 ：同一套设备可进行多种产品生产；可任意掌握反应器中的基质浓度；可确保

10、微生物所需的环境；假如能够明白菌体在分批过程中的性质,可获得产物高收率缺点 ：存在非生产周期；要较高的投入（需要掌握和高价的检测装置）；人员操作加大了污染的危急；由于频繁染菌,易使检测装置损耗；24. 连续式操作的优缺点 优点 ：可维护稳固的操作条件,从而使产率和产品质量保持相应稳固；能够有效实现机械化和自动化,接触的机会；削减设备清洗、降低劳动强度, 削减操作人员与病原微生物和毒性产物 预备和灭菌等非生产占用时间,提高设备的利用率,节约劳动力和工时；可削减灭菌次数,延长测量仪器探头的寿命；简洁对过程进行优化,有效地提高发酵产率缺点 ：对设备、 仪器及掌握元器件的技术要求较高,从而增加投资成本

11、；开放的系统和长周期发酵, 易造成杂菌污染；长周期连续发酵易发生微生物变异,生长慢的高产菌株可逐步被生长快的低产变异菌株取代,发酵液中结团,造成连续操作的困难；25. 临界稀释率从而降低产率； 丝状菌体易附着在器壁上和在临界稀释率 DCri 稀释率的转变并不是无止境的,而是有一个限度的；增大稀释率会造成菌体浓度下降,假如超过临界稀释率 DCri ,就会显现“ 洗光”washout 现象 26. 氧传递的停滞膜模型的基本论点是 6-53 A. 在气液两相间存在界面,界面两旁具有两层稳固的薄膜,即气膜和液膜；这两层稳固 的薄膜在任何流体力学条件下,均呈滞流状态 B. 在气液界面上,两相的浓度总是相

12、互平稳（空气中氧的浓度与溶解在液体中的氧的浓 度处于平稳状态） ,即界面上不存在氧传递阻力 C. 在两膜以外的气液两相的主流中,由于流体充分流淌,氧的浓度基本上是匀称的,也 就是无任何传质阻力,因此,氧由气相主体到液相主体所遇到阻力仅存在于两层滞流膜中 27. 影响氧传质速率的因素 6-59 依据氧传递速率方程：OTR = kL a C * - C 28. 影响氧的溶解度因素 6-60 增加罐压；增加空气中氧的含量,进行富氧通气操作；29. 影响气液比表面积 a 的因素 6-62 气液比表面积的大小取决于截留在培育液的气体体积以及气泡的大小；截留在液体中的气体越多,气泡的直径越小,那么气泡比表

13、面积就越大；kLa 的因素 6-64 和6-84 30. 影响氧传质系数 搅拌 ：采纳机械搅拌是一般提高溶氧系数的行之有效的方法；空气线速度 ：空气的线速度增大,增加了溶氧,氧传递系数KL 相应地也增大；过大的空气线速度会使搅拌桨叶不能打散空气,气流形成大气泡在轴的四周逸出,使搅拌效率和溶氧速率都大大降低；空气分布管 ：空气分布管的型式、喷口直径及管口与罐底距离的相对位置对氧溶解速率有名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载较大的影响；培育液的性质 ：微生物的生命活动,引起培育液的性质的转变,特殊是粘表面

14、张力、离子液度、密度、扩散系数等,从而影响到气泡的大小、气泡的稳固性,进而对氧传递系数KL带来很大的影响；发酵液粘度： 的转变仍会影响到液体的湍流性以及界面或液膜阻力,从而影响到氧传递系数 KL；当发酵液浓度增大时,粘度也增大,氧传递系数 KL就降低；发酵液中泡沫的大量形成会使菌体与泡沫形成稳固的乳浊液,影响到氧传递系数；表面活性剂 ：培育液中消泡用的油脂等具有亲水端和疏水端的表面活性物质分布在气液界面,增大了传递的阻力,使氧传递系数 KL等发生变化,离子强度 ：一般在电解质溶液中生成的气泡比在水中小得多,因而有较大的比表面积；在同一气液接触的发酵罐中,在同样的条件下,电解质溶液的氧传递系数

15、KL 比水大,而且随电解质浓度的增加,KL也有较大的增加；菌体浓度：影响 k La 的因素可分为三部分：操作变量 ：包括温度、压力、通风量、转速（搅拌功率）等；反应液的理化性质 ：包括反应液的粘度、表面张力、氧的溶解度、反应液的组成成分、反应液的流淌状态、发酵类型等；反应器的结构 ：指反应器的类型、反应器各部分尺寸的比例、空气分布器的形式等；31. 化学法测定溶解氧 6-73 碘量法 （GB7489-87）MnSO4+2NaOH=Mn（OH）2 +Na2SO42Mn（OH）2+O2=2H2MnO3 H2MnO3十 Mn（OH）2MnMnO3 +2H2O（棕色沉淀）加入浓硫酸使棕色沉淀（MnMn

16、03）与溶液中所加入的碘化钾发生反应,而析出碘,溶解氧越多,析出的碘也越多,溶液的颜色也就越深；2KI+H2SO4=2HI+K2SO4 MnMnO3+2H2SO4+2HI=2MnSO4+I2+3H2O I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6 再以淀粉作指示剂,用硫代硫酸钠滴定释放出的碘,来运算溶解氧的含量 32. 提高氧传递速率 Na 的途径 Na的两条途径：一是提高氧传质推动力（C*-C）; 二是提高 kLa值；提高氧传递速率 33. 停留时间 7-40： 是指反应物料进入反应器时算起,至离开反应器时为止所经受的 时间；34. 挑选性挑选性 7-43 ：Sp（selectivity

17、）是在有副反应发生的复合反应中,能够转变为目的产物的底物变化总量中,实际上转变为目的产物的比率；35. 生物反应器的放大方法（7-79 ）生物反应器的放大方法可分为: （1）数学模拟放大； （2）因次分析法放大； （3）体会法就放大 包括反复试验法、部分解析法放大等 ；？会影响36 Monod 方程建立的几点假设是什么？ Monod 方程与米氏方程主要区分是什么最基本假设：微生物生长中,生长培育基中只有一种物质的浓度（其它组分过量）其生长速率, 这种物质被称为限制性 单一反应； 生长 基质；并且认为微生物为均衡生长且为简洁的名师归纳总结 米氏是机理方程,而 Monod方程是体会性方程；第 6 页,共 7 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 学习必备欢迎下载第 7 页,共 7 页- - - - - - -