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生物反應工程試題及參考答案
試題對于生物反應工程課程的學習至關重要，下面是陽光網小編整理的生物反應工程試題及參考答案，以供大家閱讀。
生物反應工程試題及參考答案(一)
1、說明動物細胞培養反應器中流體剪切力的主要來源?
P210
主要來源為：機械剪切力、氣體攪拌剪切力
2、說明固定化酶反應的Φ模數的物理意義，它與那些變量與參數有關? P103
Φ = 表面濃度下的反應速率 / 內擴散速率
= 最大反應速率的特征值 / 最大內擴散速率的特征值 一級反應：Φ1=VP
SPkV1 Φ1 = Φ1 (VP，SP，kV1，De) De
Φ與內擴散速率、反應速率、內擴散阻力、對反應速率的限制程度、有效因子η等有關，而內擴散的有效因子又和顆粒粒度、顆粒活性、孔隙率、孔徑、反應溫度等有關
3、哪些傳遞過程特性與流體流動的微觀效應有關?
P223，P298 7-30，PPT P1圖
4、從反應器內物料混合的角度說明反應器放大過程中傳遞過程特性的變化? P235
有流體流變特性、流體剪切作用、傳質特性、氧的傳遞、質量傳遞
5、說明生物反應器中對流體剪切力的估計參數有哪些?
P210
通過混合，可使反應器中物料組成與溫度、pH分布更趨于均勻，可強化反應體系的傳質與傳熱，使細胞或顆粒保持懸浮狀態
(1) 宏觀混合：機械攪拌反應物流發生設備尺寸環流，物料在設備尺度上得到混合，對連續流動反應器即為返混
(2) 微觀混合：物料微團尺度上的混合，反映了反應器內物料的'聚集狀態
6、生物反應器操作選擇補料分批培養的理由有哪些?
P131，P177
(1) 積分剪切因子 .ISF = ΔμL / Δx = 2πNd / (D-d)
(2) 時均切變率 γave
(3) 最小湍流漩渦長度λ
7、說明臨界溶氧濃度的生理學意義?
P62，P219
補料分批操作的特點是：可調節細胞反應過程環境中營養物質的濃度，一方面可避免某些營養成分的初始濃度過高而出現底物抑制的現象;另一方面又可防止某些限制性營養成分在反應過程中被耗盡而影響細胞生長及產物形成。同時還可解除產物的反饋抑制及葡萄糖的分解阻遏效應等。故在細胞反應過程中，實施流加操作可有效對反應過程加以控制，以提高反應過程的水平。
生物反應工程試題及參考答案(二)
8、說明得率系數的實質，它與哪些條件有關?
P42
對于好氧微生物細胞反應，微生物細胞對于氧有一個最低的要求，將能滿足微生物呼吸的最低氧濃度稱為“臨界溶氧濃度”，用COL,C表示。當溶氧濃度COL值較低時，即COL < COL,C，氧的比消耗速率qO2則隨COL的升高而近似線性遞增，細胞生長速率與溶氧濃度的關系可近似看作一級動力學關系，細胞生長將受氧濃度限制的影響;當COL > COL,C時，此時qO2不再隨著COL的變化而變化，qO2 = qO2，max，細胞生長速率與溶氧濃度無關。故對于好氧微生物細胞反應，為了消除氧限制的影響，應要求將反應液中溶氧濃度的水平控制在其臨界值以上。
9、對半連續操作方式，Gaden III類反應器是否合適?
P70
GadenIII分類為非生長得率型產物，即生成產物與細胞生長無直接關系，產物為次級代謝產物，而半連續操作可以得到高密度細胞，可延長細胞生長穩定期的時間，適合次級代謝產物合成的特點，以提高其產量，所以該反應器適合。
10、舉例說明應用生物反應工程的研究方法及原理?
P162
有：CSTR與膜過濾組合的細胞循環系統，對廢水的生物處理系統。
原理：該過程由于活性污泥的沉降性能很好，很容易利用沉降的'方法，將待處理水中的污泥進行濃縮，再返回反應器(曝氣池)中，通過活性污泥大量循環的方法，來保持曝氣池中的活性污泥濃度，解決了要求的廢水處理量遠大于活性污泥的比生長速率矛盾，這樣既可以增加反應器的處理能力，又可以提高處理水的質量。
生物反應工程試題及參考答案(三)
11、可以實現擬穩態的操作方式有哪些?
PPT
有：補料分批操作中的恒速流加，反復補料分批培養，反復流加，連續式操作。
12、說明動物細胞培養反應器的設計原理?
PPT
該反應器配有攪拌槳，其目的是為了混合均勻。此外，反應器模擬了體內生長環境，在無菌、適溫及豐富的營養條件下，使細胞生長高密度、大規模培養。
13、說明固定化酶反應的Da準數的物理意義，它與哪些變量與參數有關?
P91
Da = 最大反應速率 / 最大傳質速率
Da = rmax / (kLacζo)
Da值可作為判斷外擴散控制或反應控制的參數，Da = Da(rmax，kLa，cζo)
14、說明由最小湍流漩渦長度判斷剪切力對細胞造成損傷的原理。機械攪拌反應器中流體剪切力是否會對微生物細胞造成損傷?
P213
在湍流條件下，流體的剪切作用與細胞所處環境的速度分布有關，導致細胞死亡與具有一定速度分布的漩渦的相對大小有關。當漩渦尺寸大于細胞尺寸時，細胞會隨著流體一起運動，此時流體的流線與細胞的流線之間速度差很小，細胞受到的剪切力較小，若漩渦尺寸小于細胞尺寸，細胞受到較大的剪切力，進而受到損傷，而微生物有細胞壁的保護一般不會受損。
15、說明本征(微觀)動力學和宏觀動力學的概念。影響宏觀動力學速率的`因素有哪些? P4 下方
(1) 本征動力學又稱為微觀動力學，在無傳遞等工程因素影響時，生物反應固有的速率。該速率除了反應本身的特性之外，只與各反應組份的濃度、溫度、催化劑以及溶劑的性質有關，而與傳遞因素無關。
(2) 反應器動力學又稱為宏觀動力學，在一反應器內所觀測得到的總反應速率，其影響因素有：反應器的形式與結構、操作方式、物料的流動與混合、傳質與傳熱等。
16、說明反饋控制的概念，有哪些操作方式使用這種控制方式?
P185
在反饋控制流加中，常采用便于檢測的參數來推測細胞的濃度或者產物的積累，或者求出與細胞活性或代謝相關的參數，如耗氧速率以及呼吸商等，進而對細胞反應過程進行調節和控制。
有：補料分批流加操作、連續操作等。
17、說明空時與空速的概念，它們與反應速率的關系如何?
P133 及 PPT
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