《现代生物化学工程学基础》期末考试试卷

1《现代生物化学工程学基础》期末考试试卷一一、选择题（本大题共20小题，每小题2.5分，共50分；未选、错选或多选均不给分，少选、但答案正确，给2分。）1.下列说法正确的是（）A.绝对压强=表压+大气压；B.绝对压强=表压-大气压；C.真空度=大气压+绝对压强；D.真空度=大气压-绝对压强。2.下列操作属于质量传递的是（）A.气体的压缩；B.气体的吸收；C.液－液萃取；D.结晶。3.下列说法正确的是（）A.物料衡算的依据是质量守恒定律；B.热量衡算的依据是能量守恒定律；C.过程速率=推动力/阻力；D.过程速率=推动力×阻力。4.在管道中作稳定流动的气体一定有（）A.WS1（质量流量）=WS2（质量流量）=常量；B.VS1（体积流量）=VS2（体积流量）=常量；C.u1•A1=u2•A2=常量；D.u1•A1•ρ1=u2•A2•ρ2=常量。5.如图所示，某理想流体从A截面稳定流入管道，从D截面稳定流出。相互间可列出能量衡算式（柏努利方程）的截面是（）A.A、B截面；B.B、C截面；C.C、D截面；D.A、D截面。6.压缩比p出/p进3的气体输送机械称为（）A.压缩机；B.鼓风机；C.通风机；D.真空泵。7.下列说法正确的是（）A.搅拌槽内设置挡板，可有效地抑制或削弱“打旋”现象；B.提高叶轮转速，可有效地抑制或削弱“打旋”现象；C.增大叶轮直径，可有效地抑制或削弱“打旋”现象；D.搅拌槽内设置导流筒，可有效地抑制或削弱“打旋”现象。8.下列有关对流传热的说法，正确的是（）A.热阻主要集中在层流区；B.热阻主要集中在湍流区；C.推动力是流体与器壁的温度差；D.推动力是流体主体与层流区的温度差。ADBC29.冷、热两流体进行热交换，其相对流动方式如图所示，平均温度差最大的操作是（）t2t2T1A.T1T2；B.；T2t1t1T1T2T1T2C.；D.。t2t1t1t210.工业上用于描述非球形颗粒形状的参数是（）A.球形度φS；B.当量直径；C.比表面积；D.体积比。11.下列说法正确的是（）A.在饼层过滤中，细小颗粒会在滤孔中产生“架桥”现象；B.在饼层过滤中，大颗粒会在滤孔中产生“架桥”现象；C.饼层过滤中的“架桥”现象会阻碍过滤过程的进行；D.饼层过滤中的“架桥”现象有利于促进过滤过程的进行。12.在液－固浸提过程中，传质的控制步骤是（）A.到达固相表面的溶剂，通过扩散进入到固体颗粒内部；B.固体颗粒内部的溶质在与溶剂的相互作用下，进入溶剂（溶解）形成溶液；C.溶质通过固体空隙以扩散的形式到达固相表面；D.通过固扩散到达固相表面的溶液，再以扩散的形式穿过液膜进入液相主体。13.以压强差为推动力的膜分离操作的是（）A.超滤(ultrafiltration，UF)；B.反渗透(reverseosmosis，RO)；C.渗析(dialysis，D)；D.电渗析(eletrodialysis，ED)。14.在简单蒸馏操作过程中，下列说法正确的是（）A.气相（馏出液）的组成中，易挥发度组分的含量由高→低逐步变化；B.气相（馏出液）的组成中，易挥发度组分的含量由低→高逐步变化；C.操作的温度由高→低逐步变化；D.蒸气的温度由低→高逐步变化。15.根据“双膜”理论，下列说法正确的是（）A.吸收过程的阻力应“全部”集中在两个滞流膜层（双膜）上；3B.吸收过程的阻力主要在气膜上；C.吸收过程的阻力主要在液膜上；D.吸收过程的阻力应“全部”集中在两个流体主体上。16.在蒸发操作中，下列说法正确的是（）A.单位加热蒸汽的消耗量（D/W），可用来表示加热蒸汽的利用程度；B.单效蒸发的(D/W)min≈1，说明单效蒸发加热蒸汽的利用程度较好；C.双效蒸发的(D/W)min≈0.5，说明双效蒸发加热蒸汽的利用程度较差；D.蒸发操作是一个耗能较大的单元操作。17.下列说法正确的是（）A.发酵的上游工程主要包括优良种株的选育，最适发酵条件的确定，营养物的准备等；B.利用菌种的自然突变而进行菌种筛选的过程叫做自然选育；C.利用物理、化学因素，通过人工诱发的基因突变而进行菌种筛选的过程叫做诱变选育；D.酵母菌在有氧条件下进行发酵，并产生大量乙醇。18.下列说法正确的是（）A.乙醇脱氢酶属于氧化还原酶类；B.葡萄糖异构酶属于水解酶类；C.用物理吸附法制成的固定化酶，酶的活性损失较小，载体与酶的结合牢固；D.用共价结合法制成的固定化酶，常会使酶的活性受到损害。19.下列说法正确的是（）A.动物细胞内质网上合成的蛋白质多为糖蛋白，需要糖基化；B.动物细胞的培养须避光，在光照下可产生有毒光产物；C.植物细胞因有纤维素细胞壁，故其抗剪切能力较强；D.植物细胞在悬浮培养中常以单细胞的形式生长。20.下列说法正确是（）A.内切酶（incisionenzyme）是具有特异生物功能的一种酶，能识别DNA序列之内或附近特异位点，并将DNA双链的特异位点切割；B.DNA连接酶是一种封闭DNA链上的缺口酶，借助ATP或NAD水解提供的能量催化DNA链的5’-PO4与另一DNA链的3’-OH生成磷酸二酯键；C.质粒是真核细胞细胞核外或原核生物拟核区外，能够进行自主复制的遗传单位，在基因工程中质粒常被用做基因的载体；D.重组之后的外源DNA必须回到细胞（生物体内）中，构建出基因细菌才能进行复制、表达，并显示其生物活性。二、简答题（本大题共4小题，每小题5分，共20分）21.离心泵的主要性能参数有哪些？4⑴扬程He－单位质量的液体经过离心泵后所获得的有效能量。（1分）⑵流量Vs－离心泵在单位时间内所能排送液体的量。（1分）⑶功率Ne－带动该离心泵正常运转所需要的动力。（1分）⑷效率η－泵的有效功率与轴功率之比。（1分）⑸转速n－离心泵叶轮的转速。（1分）22.强化吸收过程的主要途径有那些？⑴提高吸收过程的推动力。（3分）提高吸收过程的推动力可采取：①提高吸收剂的流量，降低吸收剂入口吸收质的浓度，增大吸收过程的液相推动力CA*-CA。②降低吸收剂的入口温度，增大气相中吸收质的分压，增大吸收过程的气相推动力pA-pA*。③采用逆流操作，促使吸收剂与吸收质充分接触，促进体系的溶解平衡，增大吸收过程的气相推动力pA-pA*及液相推动力CA*-CA。⑵减小吸收过程的阻力。（2分）减小吸收过程的阻力可采取：①明确吸收过程的控制因素，适当提高流体的湍流程度，减薄相界面滞流层厚度。②改善填料性能，提高填料的相际传质面积，降低吸收总阻力。23.酶催化作用的主要特点是什么？⑴极高的催化效率；⑵高度的专一性；⑶要求反应条件温和；⑷活性调节机制复杂24.DNA重组技术的基本操作步骤有那些？⑴获取目的基因；⑵基因载体的选取；⑶DNA的体外重组；三、计算题（本大题共4小题，每小题5分，共20分）25.如图所示，某高位槽水面距出水管口垂直距离为10m，出水管采用φ60×3水管，水在流动过程中的压头损失Hf=5m（水柱）。求高位槽每小时的送水量。解：以出水管口中心线为基准面，即：h1=10m；h2=0。则，能量衡算式为：h1+u12/2g+P1/ρg=u22/2g+P2/ρg+Hf（1分）由于高位槽的液面远远大于管道截面积，即：u1≈0。则：10mu12/2g=0由于高位槽与出水管口均与大气相通，即：P1=P2。则：h1=u22/2gu22=2(h1-Hf)g=2×(10-5)×9.81=98.1u2=9.9(m/s)（1分）5由于：VS=u2·A=u2·π/4·d2=9.9×π/4×0.0542则：VS=0.023(m3/s)=82m3/h（2分）答：高位槽的送水量为82m3/h。（1分）26.某换热器内冷、热两流体采取逆流操作。已知，热流体的进、出口温度分别为T1=120℃，T2=60℃；冷流体的进、出口温度分别为t1=20℃，t2=40℃，求其平均温度差。解，平均温度差计算公式：Δtm=(Δt1-Δt2)/ln(Δt1/Δt2)（1分）逆流操作：Δt1=T1-t2=120–40=80(K)Δt2=T2-t1=60–20=40(K)则：Δtm=(80-40)/ln(80/40)=40/ln2=58(K)（3分）答：逆流操作的平均温度差为58K（或℃）。（1分）27.某厂欲将5000kg、含水分为5％的岩白菜素干燥，要求得到的岩白菜素产品含H2O不得高于0.1％。对该干燥过程进行物料衡算。解：假设在干燥过程中无损耗，则体系的物料衡算：总物料G(输入)=G(水分)+G(产品)水分G(输入)×5％=G(水分)+G(产品)×0.1％（1分）⑴产品中岩白菜素（晶体）的质量G(晶体)=G(输入)×95％=5000×95％=4750(kg)（1分）⑵产品质量G(产品)≤G(晶体)（1+0.1％）=4750（1+0.1％）=4754.75(kg)（1分）⑶需蒸发水分质量G(水分)≥G(输入)-G(产品)=5000-4750=250(kg)（1分）答：若不考虑生产损耗，可得产品4754.75kg，至少需蒸发水分250kg。（1分）28.某厂欲对某A、B二组分体系进行简单蒸馏分离。已知：A组分的正常沸点为100℃；B组分在100℃时的饱和蒸气压为50.56kPa。求体系在100℃时，A组分的相对挥发度。解，假定体系服从拉乌尔定律，即：pi=pi0·xi（1分）T1T2t2t1干燥器G(输入)=5000kgG(产品)G(水分)6则：αAB=υA/υB=pA0/pB0=101.3/50.56=2.00（3分）答：体系在100℃时，A组分的相对挥发度αAB=2.00。（1分）四、讨论题（本大题共3小题，29、30小题，每题3分；31小题4分，共10分）29.晶体从溶液中形成并析出的机理较为复杂。问：晶体从溶液中形成可分为哪几个基本步骤？答：在结晶操作中，晶体从溶液中形成并析出其机理较复杂。一般可简单地认为，晶体的形成大体分为三个阶段。1.介质达到过饱和状态——晶体从溶液中形成，不论是通过减少溶剂量还是降低温度，首先须使其介质达到过饱和状态。2.晶核的形成——当介质达到过饱和状态后，溶液中便产生细小晶粒（晶核）。3.晶体的生长——在过饱和溶液中，溶质质点在过饱和度推动力的作用下，向晶核或加入晶种运动，并在其表面有序堆积，使晶核或晶种不断长大形成晶体。在晶体生长阶段，根据液相扩散理论可知，该阶段应当由扩散过程、表面反应过程及传热过程三个步骤组成。30.若采用搅拌式反应器进行细胞的悬浮培养，如何对传统的搅拌式微生物反应器进行改进？对于动物细胞，因没有细胞壁的保护，对搅拌剪切作用十分敏感，直接的机械搅拌很容易对其造成损害。同样，植物细胞的纤维素细胞壁虽然使细胞具有很强的抗张强度，但其抗剪切的能力相当弱。因此，传统用于微生物的搅拌反应器用作细胞的培养，须对搅拌方式加以改进。其改进方法可从如下两个方面进行：1.供氧方式的改进一般情况下搅拌式反应器常伴有鼓泡。鼓泡能为细胞生长提供所需氧分，但细胞对鼓泡的剪切也很敏感。可采用笼式供氧方式(即：气泡用丝网隔开，不与细胞直接接触）。这样，反应器既能保证混合效果又有尽可能小的剪切力，以满足细胞生长的要求。2.搅拌桨的改进搅拌桨的形式对细胞生长的影响非常大。改进时主要考虑如何减小细胞所受的剪切力。采用双螺旋带状搅拌桨，并在设置挡流板或导流桶可有效地抑制或削弱“打旋”现象，减小搅拌产生的剪切力。31.紫杉醇（Paclitaxel）是一种较好的治癌药物，是红豆杉属植物中的一种次生代谢产物，云南红豆杉(国家Ⅰ级重点保护野生植物)树皮中含有约0.02％的紫杉醇。问：如何提取制备紫杉醇？1.若要以云南红豆杉（国家Ⅰ级重点保护野生植物）为原料制备紫杉醇，通过组培的方法先进行原料制备。2.紫杉醇生产工艺流程装订线请考生注意：答题时不要超过“装订线”，否则后果自负。装订线请考生注意：答题时不要超过“装订线”，否则后果自负。红豆杉芽(母本)愈伤组织培养愈伤组织材料预处理分离提取浓缩纯化干燥产品(紫杉醇)