生物工程设备复习题(完美打印版)

1一、填空题：（共30分，每小空1分）1、离子交换树脂的主要理化性能有：颗粒度、交换容量、机械强度、膨胀度、含水量、密度、孔结构等。2、我们可以通过设计生物反应器来实现生物反应的三个目标：生产细胞、收集细胞的代谢产物、直接利用酶催化得到所需产物。3、大型发酵罐设计主要考虑因素：罐的耐压要求、罐的内部清洗、罐内的对流与热交换。4、常见的通风发酵罐类型：机械搅拌发酵罐、气升式发酵罐、自吸式发酵罐、伍式发酵罐、文氏管发酵罐。5、按操作压强可将蒸发分为:加压、常压或减压（真空蒸发）。6、真空干燥设备一般由哪三个部分组成：密闭干燥室、冷凝器和真空泵。7、影响恒速干燥的主要因素：空气流速、空气湿度、空气温度等外部条件。8、液-液萃取设备包括哪三个部分：混合设备、分离设备和溶剂回收设备。9、固体物料粉碎按受力情况分类：挤压；冲击；磨碎；劈碎。10、糖蜜利用之前如何处理：稀释、酸化、灭菌和增加营养盐。11、啤酒发酵设备发展方向：向大型、室外、联合的方向发展。12、影响传质推动力的主要因素：温度、溶液的性质、氧分压、发酵罐内液柱的高度二、名词解释题（共16分，每小题2分）1、富氧通风：向发酵罐中通入富氧空气或直接通入氧气，提高相应的饱和溶氧浓度。2、离子交换法：是通过试样离子在离子交换剂（固相）和淋洗液（液相）之间的分配（离子交换）而达到分离的方法。分配过程是一离子交换反应过程。3、悬浮培养：是指细胞在培养器中自由悬浮生长的过程，主要用于非贴壁依赖性细胞培养，如杂交瘤细胞等。4、液化：淀粉糊化后，如果提高温度至130℃，由于支链淀粉的全部（几乎）溶解，网状结构彻底破坏，淀粉溶液的粘度迅速下降，变为流动性较好的醪液，此现象称为淀粉的溶解或液化。6、过滤：以某种多孔物质为介质，在外力的作用下，使悬浮液中的液体通过介质的孔道，而固体颗粒被截留在介质上，从而实现固液分离的单元操作。7、灭菌：采用强烈的理化因素使任何物体内外部的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的措施。8、萃取：利用液体或超临界流体为溶剂提取原料中目标产物的分离纯化操作。9、流加发酵：补料分批发酵也叫半连续发酵、半连续培养，流加发酵，它是以分批培养为基础，间歇或连续地补加新鲜培养基的一种发酵方法。10、冻干技术：冷冻干燥技术(简称冻干技术)是将含水物质在低温下冻结，而后使其中的水份在真空状态下升华的技术。11、结晶：物质自溶液中成晶体状态析出，或从熔融状态受冷时成晶体状态凝结的过程。12、离心分离因数：指离心力与重力的比值，或离心加速度与重力加速度的比值。K=Rω2/g13、溶剂萃取：是将一种溶剂加入到料液中，使溶剂与料液充分混合，则欲分离的物质能够较多地溶解到溶剂中，并与剩余的料液分层，从而达到分离的目的。14、分子筛：具网状结构的天然或人工合成的化学物质。狭义上讲，分子筛是结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐2三、问答题（共40分，每小题5分）1、气升式反应器的工作原理？答：是把无菌空气通过喷嘴或喷孔喷射进发酵液中，通过气液混合物的湍流作用而使空气泡分割细碎，同时由于形成的气液混合物密度降低故向上运动，而气含率小的发酵液则下沉，形成循环流动，实现混合与溶氧传质。2、蒸发器必须满足的基本要求？答:一、热能的不断供给，以维持溶液的沸腾和补充溶剂汽化所带走的热量；二、溶剂蒸汽（即二次蒸汽）的不断排除；三、一定的热交换面积，以保证传热量。3、良好膜分离设备应具备的条件？答:一、膜面切向速度快，以减少浓差极化；二、单位体积中所含膜面积比较大；三、容易拆洗和更换膜；四、保留体积小，且无死角；五、具有可靠的膜支撑装置。4、生物工业的下游加工过程可分为哪几个阶段？答：产品提取、净化和化验；废物处理；产品回收5、搅拌器的输入功率取决于哪些因素?答:叶轮和罐的相对尺寸；搅拌器的转速；流体的性质；挡板的尺寸和数目。6、恒压过滤的特点？答:滤饼不断变厚；阻力逐渐增加；推动力Δp恒定；过滤速率逐渐变小。7、透析的原理？答：透析是采用半透膜作为滤膜,使试样中的小分子经扩散作用不断透出膜外,而大分子不能透过被保留，直到膜两边达到平衡。8、蒸发操作的目的？答:①获得浓缩的溶液直接作为化工产品或半成品。②脱除溶剂，将溶液增溶至饱和状态，随后加以冷却，析出固体产物，即采用蒸发，结晶的联合操作以获得固体溶质。③除杂质，获得纯净的溶剂9、干燥设备的选择的原则？答:一、被干燥物料的性质：湿物料的物理特性、干物料的物理特性、腐蚀性、毒性、可燃性、粒子大小及磨损性；二、物料的干燥特性：湿分的类型（结合水、非结合水）、初始和最终湿含量、允许的最高干燥温度、产品的色泽、光泽等；三、粉尘及溶剂回收四、安装的可行性10、高温致死的原理？答:由于它使微生物的蛋白质和核酸等重要生物高分子发生变性、破坏，例如它可使核酸发生脱氨、脱嘌呤或降解，以及破坏细胞膜上的类脂质成分等。311、CIP清洗的优点？答:(1)能维持一定的清洗效果,保证产品的安全性。(2)节约操作时间、提高效率,以实现商业的最大利润。(3)节省劳动力,保证操作的安全性。(4)节省清洗用水和蒸汽。12、影响介质过滤效率的主要因素？答:介质过滤效率与介质纤维直径关系很大，在其他条件相同时，介质纤维直径越小，过滤效率越高。对于相同介质，过滤效率与介质滤层厚度、介质填充密度和空气流量有关。13、固体物料粉碎的目的？答:增大原料的比表面积；使内含物与介质水和生物催化剂酶接触面积增大；加速物料内含物的溶解与分离。14、通风发酵设备的特点？答:具有良好的传质和传热性能，结构严密，防杂菌污染，培养基流动与混合良好，配套的检测与控制，设备较简单，方便维护检修以及能耗低等特点。15、CIP清洗的主要步骤？答:1、预冲洗清洗介质为清水或工艺用水，3~5分钟，常温或小于60°C；2、碱洗清洗介质为NaOH,1%~2%，10~20分钟，60°C~80°C；3、中间洗涤清洗介质为工艺用水，5~10分钟，小于60°C；4、酸洗清洗介质为HNO3，1%~2%，10~20分钟，60°C~80°C；5、最后冲洗清洗介质为工艺用水，3~10分钟，常温或小于60°C；6、生产前消毒清洗介质为工艺用水,3~5分钟,92°C~95°C。(预冲洗；碱洗；中间冲洗；清水喷冲；碱水喷冲；清水冲洗；酸洗)16、影响体积溶氧系数的主要因素有？答:搅拌；空气流速；空气分布管；发酵罐内液柱的高度；发酵液的性质；泡沫和消泡剂。四、论述题：（共14分,每小题7分）1、论述环境因素对微生物生长代谢的影响？答:一、温度：低温下，细菌蛋白质合成的启动受阻，不能合成蛋白；过高的环境温度会使细菌死亡。二、pH值：改变细胞膜电荷，直接影响酶的活性，影响环境中营养物的解离状态。三、氧化还原电位：不管是好氧性活性污泥法系统还是厌氧性活性污泥消化系统都应控制在一定的范围内，超过这一范围将不利于微生物的生长。四、溶解氧：针对不同的好养微生物或厌氧微生物或兼性厌氧微生物，控制好溶氧量，使微生物更好地生长。五、重金属及其化合物：某些金属离子是微生物生命活动不可或缺的成分；有些金属离子的浓度过高时就会对微生物产生抑制作用；有些金属离子的存在会对微生物产生不利的影响。42、论述填料函式轴封和端面式轴封的优缺点？答:（一）填料函式轴封：优点：结构简单。缺点：死角多，很难彻底灭菌，容易渗漏及染菌；轴的磨损情况较严重；填料压紧后摩擦功率消耗大；寿命短，经常维修，耗工时多。（二）端面式轴封：优点：清洁；密封可靠；无死角，可以防止杂菌污染；使用寿命长；摩擦功率耗损小；轴或轴套不受磨损；它对轴的精度和光洁度没有填料密封要求那么严格，对轴的震动敏感性小。缺点：结构比填料密封复杂，装拆不便；对动环及静环的表面光洁度及平直度要求高。3、阐述影响加压蒸汽灭菌效果的因素？答:（1）灭菌物体含菌量的影响。天然原料尤其是麸皮等植物性原料配成的培养基，一般含菌量较高，而用纯粹化学试剂配制成的组合培养基，含菌量低。（2）灭菌锅内空气排除程度的影响检验灭菌锅内空气排除度，可采用多种方法。最好的办法是灭菌锅上同时装有压力表和温度计，其次是将待测气体通过橡胶管引入深层冷水中，如只听到“扑扑”声而未见有气泡冒出，也可证明锅内已是纯蒸汽了。（3）灭菌对象pH的影响（4）灭菌对象的体积。要防止用常规的压力和时间在加压灭菌锅内进行大容量培养基的灭菌。（5）加热与散热速度。这两段时间也对灭菌效果和培养基成分发生影响。为了使科学研究的结果有良好的重演性，在灭菌操作中对这些技术细节都应加以注意。4、论述过滤前如何对发酵液进行预处理？答：可通过下列所述的方法处理发酵液：(1)加热：能改善发酵液的操作特性；使发酵液的粘度明显下降。(2)凝聚和絮凝：有效地改变细胞、菌体和蛋白质等胶体粒子的分散状态，使之聚集，颗粒增大，便于分离。(3)加入盐类：可除去高价无机金属离子。如Ca2+,Mg2+,Fe3+等。(4)调节pH：能使蛋白质变性凝固；改变絮凝剂的电离度，从而改变分子链的伸展状态；适当增大过滤速度。(5)加入助滤剂：均匀分布于滤饼层中，相应地改变了滤饼结构，降低了滤饼的可压缩性，也就减小了滤饼阻力。