生物工程设备思考题
名词：
对数残留定律：在灭菌过程中，活菌数逐渐减少，其减少量随着活菌数的减少而递减，即微生物的死亡速率与任一瞬时残留的活菌数成正比。
纳滤：（NF）是介于反渗透与超滤之间的一种压力驱动型膜分离技术，是一个能从溶液中分离出相对分子质量为300-10000的物质的膜分离过程。错流过滤：在泵的推动下料液平行于膜平面流动，与死端过滤不同的是料液流经膜面时产生的剪切力把膜面上滞留的颗粒带走，从而使污染层保持在
一个较薄的水平
双水相萃取：双水相系统形成的两相均是水溶液，它特别适用于生物大分子和细胞粒子，不同的高分子溶液相互混合可产生两相或多相系统，如葡聚
糖和聚乙二醇，按一定的比列与水混合，溶液混浊，静置平衡后，分
成互不相溶的两相，上相富含PEG,下相含葡聚糖。
超临界萃取：利用超临界流体，即其温度和压力略超过或靠近临界温度和临界压力，介于气体和液体之间的流体为萃取剂，从固体或液体中萃取出来
某种高沸点或热敏性成分，以达到分离和提纯的目的。
动物细胞培养生物反应器：是一类模拟培养物在生物体内的生长环境，具有较低的剪切效应，较好的传递效果和力学性质的设备。
中空纤维细胞培养法：细胞能在中空纤维上不断地从流动的培养液中获得营养物质，细胞代谢产物和培养物又可随培养液的流动而流走。
微囊化培养技术：是用固定化技术将细胞包裹在微囊里，在培养液中悬浮培养。酶反应器:以酶为催化剂进行生物反应所需的设备。
1.粉碎的粒径范围如何划分？
原粒径成品粒径
粗碎 40-1500mm 5-50mm
中细碎 5-50mm 0.5-5mm
微粉碎 5-10mm <100um
超微粉碎 0.5-5mm <25um
2.机械粉碎的5种形式（5种粉碎力）
挤压粉碎、冲击粉碎、磨碎、劈碎和剪碎。
3.影响灭菌的因素是什么？
微生物的热阻和相对热阻；培养基成分与其物理状态、其氢离子浓度；其微生物数量；微生物细胞含水量；微生物细胞菌龄；微生物的耐热性；空气排出情况；搅拌；泡沫。
4.培养基的灭菌工业上可为哪几类？
化学灭菌法，电磁波、射线灭菌法，干热灭菌法，湿热灭菌法，过滤除菌法，火焰灭菌法。
5.连续灭菌与间歇灭菌相比有何特点
连续灭菌：保留较多的营养物质，容易放大，较易自动控制，受蒸汽的影响较小，缩短灭菌周期，发酵罐利用率较高，蒸汽负荷均匀，某些情况下可使发酵高腐蚀少，但设备比较复杂；间隙灭菌：设备投资少，染菌的危险性较小，人工操作方便，对培养基固体物质含量较多时更为适宜，但灭菌过程中蒸汽用量变化大，造
成锅炉负荷波动大，一般只限于小型发酵装置。
6.工业上实罐灭菌的条件是什么？空消：一般维持在什么条件？
7.管路在实消时均应遵循的原则是什么？
8.按能量输入方式不同，生物反应器可分为哪几类？
通过机械搅拌输入能量的搅拌式发酵罐、利用气体喷射动能的气升式发酵罐和利用泵对液体的喷射作用使液体循环的喷射环流式发酵罐等。
9.通风式发酵罐生产时应保持什么压力状态？
正压状态
10.生物反应器的作用是什么？
为生物体代谢提供一个优化的物理和化学环境，使生物体能更好地生长，得到更多所需的生物量或代谢产物。
11.生物反应器按催化剂类型或培养对象可分几类？按操作方式如何分类？
生物反应器按催化剂类型或培养对象分类：酶促反应器、微生物培养发酵罐、植物细胞反应器、动物细胞反应器等。按操作方式分类：间隙式生物反应器、连续式生物反应器、半连续式生物反应器。
12.消泡剂应该具备哪些条件？耙式消泡器的长度约为罐径的几倍？
13.通风发酵罐一般装料高度为圆柱部分高度是多少？
H/D=1.7-4，一般以2-3为宜。
14.生物加工过程的控制参数有哪些？
设定参数（物理参数）：温度、压力、通气量、搅拌转速液位等；状态参数（化
学参数）：pH值、DO、溶解CO
2 浓度、尾气O
2
含量、尾气CO
2
含量、黏度、菌体
浓度等；间接参数：氧利用速率（OUR）、二氧化碳释放速率（CER）、比生产速率（u）、体积传质速率（k
L
a）、呼吸熵（RQ）等。
15.要提高溶解氧浓度，常采取什么措施？
搅拌（打成气泡，形成湍流）；增大空气线速度；空气分布装置（一般增大通风量）；发酵罐内柱高度（H/D=1.7-4，一般以2-3为宜）；提高温度；氧分压（纯氧含量高的空气，罐压增大）；其他因素（添加表面活性剂、离子浓度、细胞等）。
16.发酵过程对传感器的要求是什么？
准确性、精确度、灵敏度、分辨能力要高，响应时间滞后要小，能够长时间稳定工作，可靠性好，具有可维修性；
对发酵用传感器的特殊要求是由发酵反应的特点决定的，发酵底物中含有大量的微生物，必须考虑卫生要求，发酵过程中不允许有其他杂菌污染；
传感器与发酵液有直接接触，一般要求传感器能与发酵液同时进行高压蒸汽灭菌，不能耐受蒸汽灭菌的传感器可在罐外用其他方法灭菌后无菌装入；
发酵过程中保持无菌，要求传感器与外界大气隔绝，采用的方法有蒸汽气封、O 形圈密封、套管隔断等；
发酵用传感器容易被培养基和细菌污染，应选用不易被污染的材料如不锈钢，同时要注意结构设计，选择无死角的结构和和形状，防止微生物附着及干扰，便于清洗，不容易泄漏；
传感器要有除被测变量之外不受过程中其他变量和周围环境条件变化影响的能力，如抗气泡及泡沫干扰等。由于上述种种原因，使得许多传感器，尤其是检测化学物质浓度、微生物浓度的传感器，很难在工业规模的生化工程中使用。17.良好的生物反应器的技术要求是什么？
结构严密、耐灭菌、耐腐蚀；良好的气、液、固接触和混合性能，高效的热量、质量、动量传递性能；易于放大；满足生物反应要求下，降低能耗；良好的热量交换性能；良好的检测和控制设备。
18.气升式生物反应器（ALR）的主要类型有哪些？
带升式发酵罐、气升及外循环发酵罐、气升及环流发酵罐、塔式发酵罐。
19.机械搅拌发酵罐的径高比是多少？酒精发酵罐的高径比H/D为多少？
机械搅拌发酵罐的径高比是2-3，酒精发酵罐的高径比H/D为1.1-1.5。
20.机械搅拌式生物反应器主要有哪几部分组成？
罐体、搅拌器、挡板、轴封、空气分布器、传动装置、冷却管、消泡器、人孔、视镜等。
21.螺旋桨式搅拌器的特点是什么？
向下推动，适用于大尺度混合均匀的搅拌。
22.搅拌器的作用是什么？搅拌桨的形式主要有哪些？
作用：打碎气泡，使空气和溶液均匀充分接触，使氧溶解于液醪中。
形式：螺旋桨（轴向搅拌），涡轮式（径向搅拌）。
23.挡板有何作用？全挡板条件是什么？
挡板的作用：防止液面中央形成漩涡流动，增强湍流和溶氧传质；改变液流的方向，由径向流改为轴向流，促使液体激烈翻动，增加溶解氧；防止搅拌过程中漩涡的产生，而导致搅拌器露在料液上，起不到搅拌作用。
全挡板的条件：达到消除液面漩涡的最低条件，即在一定转速下，再增加罐内附件而轴功率仍保持不变。
34.发酵罐挡板宽度一般为多少？挡板与罐壁之间的距离是多少？
挡板宽度：（0.1-0.12）D，装设4-6块即可满足全挡板条件；挡板与罐壁之间的距离：挡板宽度的（1/5-1/8）避免形成死角，防止物料与菌体堆积。
25.动物细胞反应器有哪几类？动物细胞大规模培养技术主要有哪些？
动物细胞反应器类型：气升式生物反应器、中空纤维管生物反应器、流化床生物反应器、搅拌罐生物反应器、堆积床生物反应器、一次性生物反应器，载体细胞培养系统。
动物细胞大规模培养技术：中空纤维细胞培养法、微载体培养技术、微囊化培养技术。
26.应用中空纤维管生物反应器培养动物细胞时的优点是什么？
既可培养悬浮生长的细胞，又可培养贴壁依赖性细胞，细胞密度最高可达109cells/mL,可获得高密度细胞。
27.啤酒露天发酵罐的锥体角度一般为多少？
28.固体静态发酵反应器有哪几类？
填充床生物反应器、流化床生物反应器、转鼓式生物反应器、浅盘式生物反应器、搅拌生物反应器和压力脉动固体发酵生物反应器。
29.目前反应器的放大方法主要有哪些？
经验放大法：放大比例一般较小，但此法不够精确，以定性为主；
因次分析法：也称相似模拟法，根据相似原理，以保持无量纲数相等的原则进行放大；
时间常数法：指某一变量与其变化率之比，常用时间常数有反应时间、扩散时间、混合时间、停留时间、传质时间、传热时间和溶氧临界时间等；
数学模拟法：根据有关原理和必要的实验结果，对实际过程用数学方程的形式加以描述，用计算机模拟研究、设计和放大。
30.经验放大原则是什么？
根据经验和实用的原则：几何相似，以单位体积液体中搅拌功率相同，以单位培养液体积的空气流量相同，以空气线速度相同，以kLa（溶氧系数）相同，搅拌器叶尖速度相同，混合时间相同等原则进行放大。
31.固-液萃取，依溶剂流动与否又分为哪几类？
静态浸出：间隙地加入溶剂，浸渍一定时间；
动态浸出：溶剂不断地流入和流出系统或溶剂与固体原料同时不断地进入和离开系统。
32.作为萃取剂的超临界流体必须具备条件是什么？
需具有化学稳定性，对设备没有腐蚀性；操作温度应低于被萃取溶质的分解温度或变质温度；临界温度不能太低或太高，最好在室温附近或操作温度附近；临界压力不能太高，可节约压缩动力费；选择性要好，容易得到高纯度制品；溶解度要高，可减少溶剂的循环量；萃取剂要容易获取，价格要便宜。
33.双水相萃取常用的成相亲水聚合物是哪些？
葡聚糖、聚乙二醇
34.常见的膜分离过程有哪些？
透析、反渗透、纳滤、超滤、微滤、电渗析、气体透过等。
35.膜分离的优点是什么？
处理效率高、设备易放大；操作温度低、化学机械强度小；选择性好、起到部分纯化作用；密封操作、回收率高，透过滤可循环使用。
36.膜分离技术中，纳滤、超滤、微滤的操作压力各为多少？
纳滤：
超滤：0.1-1.0MP
微滤：
37.膜分离的推动力一般有哪些？
浓度差、压力差、电位差等。
38. 助滤剂应该具有哪些性质？
能形成多孔饼层的刚性颗粒使流饼有良好的渗透性，以及较低的流体阻力；具有化学稳定性；在操作范围内，具有不可压缩性。
39.工业发酵所需的无菌空气除菌和灭菌的方法有哪些？
介质过滤除菌；辐射杀菌（超声波、高能阴极射线、X射线、r射线、射线、紫外线）；化学药品；加热灭菌（空气干湿热杀菌）；静电吸附除菌；
40.常用的空气过滤介质有哪些?
纤维状或颗粒状过滤介质：棉花、活性炭、玻璃纤维、烧结金属、烧结陶瓷，烧结塑料等；过滤纸类介质：玻璃纤维纸；非织造布：聚丙烯熔喷非织造布；微孔
膜类过滤介质。
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1. 常用的两种磁选设备的原理 （1）固定形磁钢装置（平板式磁分离器） 将永久磁钢根据需要的数量组合起来，可分散装置在谷粒经过的加料斜槽或在 加工设备之前集中装置。 工作时，原料以薄层经过磁性部分时，铁块被吸住而除去，原料自由通过。（2）永磁滚筒（旋转式磁分离器） 由转动的外筒和其中固定不动的磁铁芯（ 170 °的半圆形芯子）两部分组成。 工作时，原料经过磁性部分时，铁块被吸住，转动到盛铁盒掉落而除去，原料 自由通过。 2. 筛选分级的原理 利用物料粒度、形状不同，利用一层或数层运动或静止的筛面而达到清理的目的。 3. 振动筛的工作原理 原料大麦进入后经控料闸（控制进料量）首先经过风道进行第一次风选除去轻 的杂质和灰尘（进入沉降室），落入初清筛面，去掉除去大杂质，接着通过筛 孔落入第二级筛面，除去稍大于麦粒的中级杂质，再通过筛孔进入第三级筛面，除去细杂，得到粗糙的原料大麦，最后进行第二次风选，除去三级筛选中的杂 质（进入沉降室），得到原料大麦。 4. 精选机的工作原理 精选是按籽粒长度和形状不同进行分选 精选机是利用带有袋孔（窝眼）的工作面来分离杂粒，袋孔中嵌入长度不同的颗粒，带升高度不同而分离。 5. 常用的大麦精选机有哪两种？各有何特点? （1）碟片式精选机 碟片式精选机的主要构件是一组同轴安装的圆环形铸铁碟片，碟片的两侧工作 面制成许多特殊形状的袋孔。
碟片上袋孔的大小、形状，可根据籽粒长度的粒度曲线来确定。 碟片精选机的优点是工作面积大，转速高，产量比滚筒精选机大；而且各种不 同的袋孔可用于同一机器中；碟片损坏可以更换。 缺点是碟片上的袋孔容易磨损。 （2 ）滚筒精选机 根据滚筒转速差别分为快速滚筒精选机和慢速滚筒精选机。 按其作用有荞子滚筒、大麦滚筒和分级滚筒之分。 滚筒精选机的特点是它分离出来的杂粒中含大麦较少； 其主要缺点是袋孔的利用系数低，产量也较低，且工作面磨损后不能修复。 6. 圆筒分级筛的工作原理和特点？ 根据物料分级的要求，在圆筒筛上布置不同孔径的筛面。原料进入后在传动装 置作用下运动并接触筛面而进行筛分。 优点：设备简单、电动机传动比平板分级筛方便。 缺点：筛面利用率小，仅为整个筛面的 1/5 1.物料的粉碎度（粉碎比） 物料粉碎前后平均直径之比，称为粉碎度或称粉碎比。 X=D1/D2 式中 D1 ——粉碎前物料的平均粒径， mm ；D2——粉碎后物料的平均粒径， mm 。粉碎度表示粉碎操作中物料粒度的变化比例。 2.对粉碎机的要求 （1 ）粉碎后的物料颗粒大小要均匀。 （2）已被粉碎的物块，应立即从轧压部位排除。
生物工程设备复习题 一、选择题 1、目前啤酒厂的糖化锅中利用__B__进行搅拌。 A.圆盘平直叶涡轮搅拌器 B.螺旋浆式搅拌器 C.醪液内二氧化碳的密度梯度 D. 二折叶旋桨式搅拌器 2、空气过滤系统中旋风分离器的作用是____A_____。 A.分离油雾和水滴 B.分离全部杂菌 C.分离二氧化碳 D.分离部分杂菌 3、好气性发酵工厂，在无菌空气进入发酵罐之前___C___，以确保安全。 A.应该安装截止阀 B.应该安装安全阀 C.应该安装止回阀 D.不应该安任何阀门 4、机械轴封的动环的硬度比静环___B____。动环的材料可用___________，静环最常用的材料是___________。 A.大，碳化钨钢，铸铁 B.大，碳化钨钢，聚四氟乙烯 C.小，聚四氟乙烯，不锈钢； D.小，聚四氟乙烯，碳化钨钢。 5、目前啤酒厂的圆筒锥底发酵罐内采用_____C_______。 A.圆盘平直叶涡轮搅拌器 B.螺旋浆式搅拌器 C.无搅拌器 D.锚式搅拌器 6、机械搅拌发酵罐中最下面一档搅拌器离罐底距离一般____A______搅拌器直径的高度，最上面一个搅拌器要在液层以下0.5米(大罐)。 A.小于一个 B.大于一个小于两个 C.等于一个 D.等于两个 7、自吸式发酵罐的搅拌轴是从罐下方进罐的,因此____C____轴封。 A.应该用填料函 B.应该用单端面机械 C.应该用双端面机械 D.无需 8、培养基连续灭菌流程中选用管道维持器，应该使培养基在管道的流速达到___C___，才能保证先进先出。 A.过渡流 B.层流 C.活塞流 D.湍流 9、把干玉米原料从多处集中送到一处，原则上应选择：( D ) A ．带式输送机 B ．压送式气力输送装置C．斗式提升机 D ．吸送式气力输送装置 10、压送式气力输送装置的闭风器应装在：( A ) A ．加料口处 B ．卸料口处 C ．中间部位 D ．无论哪里 11、直接向空气中喷100 ℃蒸汽，此过程对湿空气来说将近似是：( B ) A ．等湿升温 B ．等温加湿 C ．加湿升温 D ．等温等湿 12、垂直管中颗粒物料气流输送的流体力学条件是:( A ) Ａ . 气流速度大于悬浮速度 B. 气流速度小于悬浮速度 C. 气流速度等于悬浮速度 D. 不能确定
生物工程设备部分题型和答案 为什么发酵培养基灭菌采用湿热灭菌法？? 湿热灭菌是利用高饥寒和蒸汽将物料的温度升高使微生物体内的蛋白量变性进行灭菌的一种方法。?工业发酵培养基灭菌的特点是数目多；含有良多固体物质；灭菌后要有利生产菌的成长；便利易行及价格廉价。?由于蒸汽冷凝时会放出大量潜热，并具有很强的穿透力，灭菌效果好；蒸汽来源及控制操作条件方便，适用于工业发酵培养基的灭菌。?影响因素：?培养基成分、起泡水平、造就基颗粒大小、罐内空气消除、搅拌混合匀称等。? 连续消毒灭菌法：当时将筹备好的空罐消好，而后把配制好的培育基经由专用的消毒装备，用泵连续进前进料消毒，冷却的灭菌方式叫持续消毒灭菌法。?特点：连续性强，倏地灭菌消毒，培养基养分成分损坏少，适用于大容积发酵罐物料的连续灭菌消毒。但由于附加设备多，操作环节多，因而染菌机遇增长，染菌面波及普遍。?操作要害：（1）连消设备无泄露，无梗塞，无死角，保障在管路消毒进程中总管，支管灭菌彻底；（2）打料过程中严格控制打料流速及打料温度，严格控制开冷却水时间；（3）打料结束后避免物料长时间在管路中滞留，要及时压出或及时接种。 试述高温短时灭菌的原理：用直接高温蒸汽灭菌，蒸汽在冷凝时释放大量的潜热，蒸汽具有强大的穿透力，蒸汽的湿热破坏菌体蛋白质和核酸的化学键，使酶失活，微生物代谢阻碍而死亡。并分析连续消毒灭菌特点：1提高产量，设备利用率高。2与分批灭菌比较，培养液受热时间短，培养基营养成分破坏少。3产品质量易控制，蒸汽负荷均衡，操作方便。4降低劳动强度，适用于自动控制。 从工程水平考虑，怎样提高供氧速率？? 提高空气流量；改变搅拌桨情势；提高搅拌转速和桨径；提高氧分压；改革培养基性质?。 试述旋风分离器的工作原理，至少列举其两种用途。? 旋风分离器是一种利用离心力沉降原理自气流中分离出固体颗粒的设备。从进口进入含有物料的气流，沿内壁一面做旋转运动，一面下降，达到圆锥底部后，旋转直径逐渐减小，根据动量守恒定律，旋转速度逐渐增加，使气流中的离子受到更大的离心力。离子由于离心力的作用，使它从旋转气流中分离。沿着旋风分离器的内壁面下落而被分离。气流到达圆锥部下端附近就开始反转，在中心部逐渐旋转上升，最后从上出口排出。? 旋风分离器设备的主要功能是尽可能除去输送介质气体中携带的固体颗粒杂质和液滴，达到气固液分离，以保证管道及设备的正常运行。 生物反应器根据能量传递方式可以分为那些类别？通过机械搅拌输入能量的搅拌式发酵罐、利用气体喷射动能的气升式发酵罐和利用泵对液体的喷射作用使液体循环的喷射环流式发酵罐等。 发酵罐：罐体，搅拌器，挡板，消泡器，变速装置，联轴器和轴承，空气分布装置，轴封。
生物工程设备各章节要点 第一章绪论题库 1、生物工程的定义 生物工程是指利用生物体系，应用先进的生物学和工程学原理，通过加工（或不加工）底物原料为人类提供所需产品（或社会服务）的一种新型跨学科技术。 2、1857年微生物学的鼻祖、以“发酵学之父”美誉著称的法国人巴斯德首次证明了酒精发酵是由酵母菌引起的，发酵现象是由微生物所进行的化学反应，而且不同的发酵与不同微生物有关。（列文虎克、弗洛里、钱恩） 3、生物工程设备主要包括生物反应器和生物反应物料处理及产物分离纯化设备。 第二章原料处理及灭菌设备题库 1、发酵工厂中的原料都含有很多种杂质，为了清楚各种杂质，利用物料与杂质在物理特性上的差异，可以采用一些机械方法和措施将杂质除去，目前常用方法有：筛选法、比重法、浮选法、磁选法。 2、振动筛的筛体包括筛框、筛面、吊杆、筛面清理装置、限振装置（不包括自衡振动器、） 3、振动筛筛体内有有三个筛面，第一层是接料筛面，第二层是大杂筛面，第三层是小杂筛面。（判断，填空） 4、提高粉碎机效率的方法有：①采用密闭循环法②增加吸风装置，可以加速粉料离开筛孔③采用鳞状筛代替平筛 5、生物产品发酵工厂中用到的输送设备按所输送的物料可分为固体物料的输送和液体物料的输送，输送固体物料可采用各种类型的输送机和气体输送装置，输送液体物料则采用各种类型的泵和空气压缩机。 6、根据卸料动力的不同，斗式提升机的卸料方法分为离心式、混合式和重力式 7、培养基灭菌方式有两种：分批灭菌法和连续灭菌法（实消法和连消法）。 分批灭菌方法的优点是不需其他设备，操作简单，适于规模小的发酵罐使用或极易发泡或粘度很大的培养基的灭菌；缺点是加热和冷却所需时间较长，发酵罐利用率不高，培养基中营养成分会遭到一定程度的破坏。 培养基的连续灭菌，就是将配好的培养基在向发酵罐等培养装置输送的同时进行加热、保温和冷却而进行灭菌。 连续灭菌具有如下的优点： （1）提高产量。与分批灭菌相比培养液受热时间短，可缩短发酵周期，同时培养基成分破坏较少。 （2）产品质量较易控制。 （3）蒸汽负荷均衡，锅炉利用率高，操作方便。 （4）适宜采用自动控制。 （5）降低劳动强度。 8、培养基灭菌常用的加热设备、保温设备和冷却设备都有哪些，试举例。 目前常用的加热设备是喷射加热器，其特点是结构简单，体积小，操作噪声低，蒸汽与料液混合充分，并在瞬时内即可完成加热。（可用于判断题） 保温设备有两种：一种是罐式保温设备，即维持罐，另一种是管式保温设备，即维持管。 冷却设备有：喷淋冷却器、真空冷却器、薄板换热器和螺旋板换热器 9、为什么说培养基在维持罐中的停留时间应比按对数残留定律计算的维持时间要长？ 维持罐的高径比较小，不以保证培养基先进后出，部分培养基可能在罐中停留时间过长，过度受热，营养成分损失较多；部分培养基可能在罐中停留时间过短，不能达到灭菌要求而造 成染菌。所以，培养基在维持罐中的停留时间应比按对数残留定律计算的维持时间要长。【实际维持时间常取理论灭菌时间的3—5倍】 判断题：培养基在维持罐中的停留时间应比按对数残留定律计算的维持时间要长（短） 第三章空气压缩及除菌设备 1、空气除菌的方法：辐射杀菌、热灭杀菌、静电除菌、介质过滤除菌 1、空气预处理的主要目的有哪两个?t提高压缩前空气的洁净度的主要措施？ 答：⑴①提高压缩空气的洁净度，降低空气过滤器的负荷；②取出压缩后空气中所带的油水，以合适的空气湿度和温度进入困难国企过滤器 ⑵提高空气吸气口的位置和加强吸入空气的前过滤 2、提高截止过滤效率的主要措施 ⑴减少进口空气的含菌数：①加强生产环境的卫生管理，减少环境空气中的含菌量；②提高空气进口位置（高
心电检测实验 实验目的 1.复习放大器,滤波器等相关知识, 了解心电测量的原理，并学习用生理信号采集系统记录人体心电图。 2.要求掌握心电测量电路的硬件实现方法，锻炼电路板的焊接与调试能力. 3.学习正常心电图中各波的命名与波形，了解其生理意义。 实验器材 信号发生器，电源，示波器，电机夹，导线若干，电路板一块 实验原理 1.心脏的基本构造和心电图(ECG) 心脏处于人体的循环系统的中心，主要由心肌构成，心肌是可兴奋组织，它的收缩和舒张是人体血液循环的动力；心肌将心脏分隔成左，右心房和心室四个心腔，腔间有瓣膜控制血液在房室间的流动，通过动脉血管将氧和酶等各种营养物质供给全身组织，并将静脉回流带来的组织代谢废物运走。 心脏是自律性器官，有特殊起博心肌细胞和神经传导树支(束)，包括窦房结，结间束，房室结，房室束，左右束支；在起博心肌细胞(窦房结内)的自律作用下，通过房、室、神经束的传导使心肌收缩和舒张完成心脏的博动；另外，参于循环系统调节的有：交感神经，兴奋时通过肾上腺素使心率加快，而副交感神经兴奋时使心率变慢，还
有化学性的体液因素也可影响心脏的博动。 神经细胞元的放电过程已得到实验认证，心脏特殊起博心肌细胞博动和神经传导树支(束)的传导过程都是神经细胞元放电和传导的过程，因此，可通过在人体体表层安放灵敏度很高的电极接受这些微弱的心脏电活动，称为ECG(electrocardiogram)---心电图，早在1903年就发现心电图及基本测量方法；心电图机检查人体的ECG，判断心脏活动正常与否仍是医院目前首选的检查手段。 标准ECG及参数如下： 典型心电图波形 目前ECG的测量技术已很成熟，标准ECG都打印在栅格纸上，标明X方向每格0.04秒，Y方向每格0.1mv.一般来说，P波表征心脏收缩期开始；QRS复合波是心室收缩的结果，指示心室收缩期开始；T波是心室舒张的结果，将延续到下一个P波止. ECG测量基本导联三角形(肢体)：
生化工程试卷二 一、单项选择题（10 分，每小题1分） 1. SC-CO2萃取常用的基本工艺流程为（） A、等温法 B、等压法 C、吸附法 D、层析法 2. 下列破碎方法中不属于化学法的为（） A、调节pH值 B、有机溶剂 C、表面活性剂 D、渗透压冲击 3. 下列关于碟片式离心机的说法不正确的是（） A、是一种应用最为广泛的离心机 B、可加长分离液体的流程 C、增大了沉降面积 D、缩短了沉降距离 4. 可以直接从整细胞中提取胞内酶的是（） A、双水相萃取 B、反胶束萃取 C、有机溶剂萃取 D、超临界萃取 5. 超临界流体萃取常用的非极性的萃取剂为（） A、CO B、NO C、CO2 D、NO2 6. 下列关于珠磨机的说法正确的是（） A、转盘外缘速度越大，细胞破碎效率越高。 B、其可用于酵母和细菌，但对于真菌菌丝和藻类的破碎更为合适。 C、珠粒越小越有利于细胞破碎。 D、珠粒装填的越多越有利于细胞破碎。 7. 工业上制备超纯水所采用的膜分离技术是（） A、反渗透 B、微滤 C、渗透蒸发 D、电渗析 8. 下列关于离心的四个选项中，不正确的是（） A、可用于互不相溶液—液分离。 B、不同密度固体或乳浊液的密度梯度分离。 C、分离得到的是滤饼一样的半干物。 D、设备复杂，价格贵，分离成本高。 9. 萃取过程的理论基础是（） A、达西定理 B、分配定律 C、质量守恒定律 D、平衡定律 10. 通常去除液体中细菌等微生物的膜分离技术是（） A、超滤 B、微滤 C、反渗透 D、渗析 二、多项选择题（10 分，每小题2分） 1.生化工程的主要分支是。 A生化反应工程B生化控制工程C生化分离工程 D 生化系统工程 2. 生化（物）反应工程的别名有。 A发酵工程B酶反应工程C动、植物细胞培养工程D生物工程
生物工程设备期末题 1．根据工艺操作，发酵生产设备类型分为 发酵设备和 发酵设备。 2．小型发酵罐罐顶和罐身采用 连接，材料一般为不锈钢。 3．罐体各部分的尺寸有一定的比例，罐的高度与直径之比一般为 左右。 4．挡板的作用是防止液面中央形成 流动，增强其湍动和溶氧传质。 5．消泡器的作用是 。 6．大型发酵罐搅拌轴较长，常分为二至三段，用 使上下搅拌轴成牢固的刚性联接。 7．为了防止发酵液泄漏和杂菌污染，搅拌器轴与罐顶或罐底连接处需要密封，即 。 8．一个发酵罐的圆柱部分体积为80 L ，上下封头的体积分别为10 L ，如果装料系数为80%，则罐的总容积为 L ，罐的有效容积为 L ，公称容积为 L 。 9．CIP 清洗系统整个清洗程序分7个步骤：预冲洗、 、中间清洗、清水喷冲、碱喷冲、清水冲洗、 。 10．细胞培养的操作方式有 、流加式操作、半连续式操作、 连续操作和 。 11．笼式通气搅拌反应器由两大部分组成： 和 。搅拌笼体由 和其顶端的 以及套在笼体外面的 组成。 二、名词解释 1. 连续发酵。2．在线检测。3．净化工作台。4．公称容积。5．流加式操作 三、简答题 1. 机械搅拌发酵罐的基本要求是什么？2．机械搅拌通风发酵罐中搅拌器的作用是什么？3．圆柱锥底啤酒发酵罐上为什么要安装真空安全阀？4．朝日罐生产啤酒的优缺点是什么？ 1. 试论述传感器应满足哪些条件？2．以四器组合为例说明啤酒生产中麦汁的制备设备包括哪几种，每种设备的用途是什么？ 六、计算题（10分×1 = 10 分） 一个年生产12万t 赖氨酸的发酵工厂，发酵产酸水平为18％，提取总收率为85％，年生产时间为300d ，发酵周期为60 h ，洗罐准备时间为12 h ，设发酵罐的装罐系数为80％，发酵罐的容积为450 m3。问：1、该工厂每日产量是多少(t/d)？2、每日所需要的发酵液量是多少？3、每日所需要的发酵罐容积为多大？4、生产12万t 赖氨酸需要发酵罐的总数是多少？(每步计算请标清楚单位,小数点后保留一位有效数字) 一、名词解释 1、 菌体的率 YX/S 对基质的细胞得率Yx/s 2、半连续式操作 又称反复分批式培养或换液培养，是指在分批式操作的基础上，不全部取出反应系剩余部分重新补新的营养成分，再按分批式操作的方式进行培养，这是反应器内培养液的总体积保持不变的操作方式。 3、Ka 4、发酵稀释比D:补料速度与反应器体积的比值（h-1），在稳定状态下，细胞的生长速率等于稀释速率 5、过滤效率被捕捉的粉尘量与原空气中粉尘量之比。 6、装料系数：发酵罐存在持气与起泡问题，必须在充入培养液后留有一定的空间。 式中 V —发酵罐的代表容积（m 3）；V 0—进入发酵罐的发酵液量（m 3）ψ —装液系数 7、实罐灭菌：将培养基置于发酵罐中用蒸汽加热，达到预定灭菌温度后，维持一定时间，再冷却到发酵温度，然后接种发酵，又称分批灭菌。 8、升膜式蒸发器：真空蒸发设备，主要由加热室和汽液分离器组成，在真空状态下溶液在蒸发器的加热表面形成液膜，很快受热升温、汽化、浓缩。液膜与蒸发的二次气流方向相同称为升膜式蒸发器。 S x x ?-?=＝消耗基质的质量生成细胞的质量/s Y ?0V V =
生物工程设备习题集 一. 单项选择题: (每题1分) 1.目前啤酒厂的糖化锅中利用_____D____进行搅拌。 A.圆盘平直叶涡轮搅拌器 B.螺旋浆式搅拌器 C.醪液内二氧化碳的密度梯度 D. 二折叶旋桨式搅拌器 2.空气过滤系统中旋风分离器的作用是_____A____。 A.分离油雾和水滴 B.分离全部杂菌 C.分离二氧化碳 D.分离部分杂菌 3.好气性发酵工厂，在无菌空气进入发酵罐之前__C___，以确保安全。 A.应该安装截止阀 B.应该安装安全阀 C.应该安装止回阀 D.不应该安任何阀门 4.无论是种子罐或发酵罐，当培养基尚未进罐前对罐进行预先灭菌，我们称为空罐灭菌，此时对灭菌温度和灭菌时间的要求是____C____，只有这样才既合理经济，又能杀灭设备中各死角残存的杂菌或芽孢。 A.高温瞬时(133℃，15秒钟) B.同实罐灭菌一样(115℃，8-15分钟) C.高温长时(127℃，45分钟) D.间歇灭菌(100℃，30分钟，连灭三次) 5.机械轴封的动环的硬度比静环___B__。动环的材料可用___________，静环最常用的材料是___________。 A.大，碳化钨钢，铸铁 B.大，碳化钨钢，聚四氟乙烯 C.小，聚四氟乙烯，不锈钢； D.小，聚四氟乙烯，碳化钨钢。 6.溶液在升膜式蒸发器加热管中出现爬膜的最重要条件是____D_____。 A.物料进口处或出口处采用浮头管板 B.蒸发器壳体应有膨胀圈 C.物料在加热管内有足够的浓缩倍数，一般为七倍 D.加热的蒸气与物料之间有足够的温度差，一般为20-35℃ 7.目前啤酒厂的圆筒锥底发酵罐内采用_____C_____。 A.圆盘平直叶涡轮搅拌器 B.螺旋浆式搅拌器 C.无搅拌器 D.锚式搅拌器 8.空气过滤系统中空气加热器的作用是______B______。 A.对空气加热灭菌 B.升高空气温度，以降低空气的相对湿度 C.对空气加热，蒸发除去空气中的部分水份 D.升高空气温度，杀灭不耐热的杂菌 9.机械搅拌发酵罐中最下面一档搅拌器离罐底距离一般____C____搅拌器直径的高度，最上面一个搅拌器要在液层以下米(大罐)。 A.小于一个 B.大于一个小于两个 C.等于一个 D.等于两个 10.自吸式发酵罐的搅拌轴是从罐下方进罐的,因此___C___轴封。 A.应该用填料函 B.应该用单端面机械 C.应该用双端面机械 D.无需 11.安装在空气压缩机前的过滤器主要作用是______D______。
生物工程专业实验大纲 目录 《生物反应工程实验》实验教学大纲 (1) 《生物工程专业实验》实验教学大纲 (2) 《生物化学实验》实验教学大纲 (4) 《微生物学实验》实验教学大纲 (6) 《仪器分析实验》实验教学大纲 (8) 《药物分析实验》实验教学大纲 (10) 《分子生物学实验技术》实验教学大纲 (11) 《基础生物学》实验教学大纲 (13) 《免疫学》实验教学大纲 (15) 《现代生物技术》实验教学大纲 (16)
一、实验课程目的与任务 本实验通过对生化反应的了解和生化反应器的使用，熟悉生化反应工程原理，掌握简单的生物反应工程操作，巩固和检验已学的理论知识，为今后的生物工程专业实验和毕业论文打下基础。 二、实验课程内容及具体要求 通过测定反应器的氧体积传质系数a k L 、反应器的停留时间分布以及采用此反应器进行微生物的间歇和连续发酵过程的实验，熟悉生化反应工程原理，重点掌握生化反应器的使用，掌握简单的生物反应工程实验操作。 三、实验项目设置及学时分配 四、实验计划与学时安排 本课程实验20学时，各实验与讲课穿插进行。 五、实验考核及评分办法 1．学生进实验室要求做好预习报告； 2．对实验过程中学生完成情况进行考核，并提出相应存在问题进行质疑； 3．综合每项实验状况给出成绩。 执笔人：曹飞
一、实验课程目的与任务 通过对工业化L－天冬氨酸的酶法生产过程进行实验，深入了解生化工程原理，掌握典型的生物反应过程操作，巩固和检验已学的理论知识，为毕业论文和走向工作岗位打下基础。 二、实验课程内容及具体要求 本实验综合了发酵工程、酶工程、生物分离工程和生物反应器的基本知识，要求学生通过典型产品的酶法制备了解生物工程的相关基本操作，掌握微生物菌种保存与培养、细胞固定化和酶法转化、目标产品的分离提取等基本实验技能。 三、实验项目设置及学时分配
1．发酵罐直径D＝1.8m，圆盘六弯叶涡轮直径Di＝0.6m，一只涡轮，罐内装4块标准挡板，搅拌器转速n＝168r/min，通气量Q＝1.42m3/min，罐压P＝1.5绝对大气压，醪液粘度μ＝1.96×10－3 N·s/m2，醪液密度ρ＝1020kg/m3。计算Pg。 已知；P0=NpDi5n3ρ（W）；ReM＝Di2nρ/μ 圆盘六平直叶涡轮Np≈6；圆盘六弯叶涡轮Np≈4.7；圆盘六箭叶涡轮Np≈3.7。 设与电机传动相关的参数：三角皮带效率为0.92，滚动轴承效率为0.99，滑动轴承效率为0.98端面轴封增加功率为1.0％。 2．在分批培养中，培养基组成时刻都在变化，某一时刻的瞬时得率YX/S＝dX/dS＝μ/qS，YP/S＝dP/dS＝qP/qS，试计算葡萄糖生成乙醇发酵中的得率系数。已知该发酵过程限制性培养基中细胞生长方程和产物生成量计量式及底物比消耗速率可分别表示如下（X ATP代表能量的消耗与生成）。 （1）1.12CH2O+0.15NH3+0.507XA TP＝CH1.62O0.88N0.15+0.12CO2+其他 （2）1.5CH2O＝CH3O0.5+0.5CO2+0.5X ATP（假定产物除CO2只有乙醇，且生成的ATP全部用于细胞生长过程的耗能即不考虑维持代谢） （3）q S＝1.12μ＋1.5 q P 英汉互译 1. 生物技术 2. 生长曲线 3. 洗出 4. 亚单位 5. 关键酶 6. 迟滞期 7. 分批培养8. Immobilized enzyme 9. Optimal temperature 10. Product inhibitor 11. Allosteric effect 12. Dilution rate 13. K G a 14. Sterilization 15. On-line 常用的酶固定化的方法有哪些？简述去固定化原理。 1．请问以下结论是否正确？并阐明原由。 在同一温度下灭菌，连续式全混流型反应器（CFSTR）的灭菌时间要比活塞流模型反应器（PFR）的长得多，比批式全混流反应器的灭菌时间长得同样多。 2．发酵工业中，空气除菌的方法有哪些？广泛采用的是哪种方法？ 3．空气过滤器设计的理论基础是什么？ 4．测量体积溶氧系数k L a的方法有哪些？动态法用溶氧电极测体积溶氧系数的原理是什么？ 5．下图是均相酶反应动力学方程的E-H图形，直线1代表该酶反应得类型是无抑制的酶反应，请标出未知直线所代表的酶反应类型。
生物工程设备 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 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、直接用酶催化得到所需产物。 3、反应器内产率可根据：质量守恒定律和能量守恒定律进行计算。 4、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。 5分批培养细胞可分为延迟期、对数生长期、减速期、平稳期、衰退期五个生长阶段。 6按操作压强可将蒸发分为：加压、常压、减压。 7真空干燥设备一般由密闭干燥室、冷凝器、真空泵三个部分组成。 8固体物料粉碎按受力情况可分为挤压、冲击、磨碎、劈碎。 9糖蜜利用之前，需要进行稀释、酸化、灭菌和增加营养盐。处理。 10啤酒发酵设备向着大型、室外、联合方向发展。 11常见的通风发酵罐类型：机械搅拌式、气升环流式、鼓泡式、自吸式。 12板框过滤机的操作步骤：装合、过滤、洗涤、卸渣、整理。 13影响恒速干燥的主要因素空气流速、空气湿度、空气温度。 14液-液萃取设备包括混合设备、分离设备、溶剂回收设备 三个部分。 15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 16常见的防腐措施：低温、缺氧、干燥、高渗、高酸度、防腐剂。 名词解释题（共16分，每小题2分） 富氧通风：通气发酵罐通常使用的是普通空气。当需要提高相应的饱和溶氧浓度时，除了升高操作罐压外，更有效的方法是用富氧空气或直接通入氧气。 离子交换法: 离子交换分离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。
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 生物工程工艺综合性实验报告 院（系）：城市建设学院 专业班级：生物工程1101 学生姓名：马雪文 学号： 指导教师：李世杰 20 14 年 5 月 26 日至20 14 年 6 月 15 日
发酵工艺综合性实验指导书 一、实验目的 微生物发酵技术是生物工程最核心的技术，微生物发酵按其对 氧的需求可分为好氧微生物发酵，和厌氧微生物发酵。好氧和厌氧发酵有较大的区别，各自对工艺条件、发酵设备有不同的要求。分别掌握好氧和厌氧发酵技术也就比较全面的掌握了工业微生物技术。 本实验分别开出典型的好氧和厌氧发酵实验，训练学生掌握这两种工艺的基本技术、操作程序、分析手段，全面锻炼同学们实际动手能力。巩固和提高微生物净化操作能力、显微观察技术、培养基配制和灭菌技术、无菌取样和细胞量的确定、生长曲线的制作、光谱分析技术、气象色谱分析技术。初步培养同学们工业微生物领域科学研究和技术开发的基本能力。 二、实验原理 红曲霉通过有氧发酵将淀粉质原料转化为次级代谢产物红曲色素。 丙丁梭状芽孢杆菌经厌氧发酵将农副产品转化为丁醇和丙酮。 三、实验内容 1、好氧实验：红曲的发酵实验及其抑菌作用研究 2、厌氧实验：丁醇的发酵实验及其气相色谱检测 四、仪器设备和试剂、消耗品： 1．仪器设备： 电子分析天平 手提式蒸汽灭菌锅、自动控制蒸汽灭菌锅 双孔水浴锅 1000W电炉 5台 生物显微镜、电脑成像生物显微镜 生物培养箱、培养摇床 真空干燥箱 紫外可见分光光度计 离心机
真空泵、真空干燥器 蒸发器 气象色谱仪 2．药品和耗材： 药品：可溶淀粉 1瓶（500克），蛋白胨 1瓶（500克），琼脂，饴糖（麦 芽汁）麦芽1000克，大米粉 5公斤，硝酸钠NaNO 31瓶（500克），磷酸二氢钾KH 2 PO 4 1瓶（500克），磷酸氢二钾K 2HPO 4 1瓶，硫酸镁MgSO 4 ·7H 2 O 1瓶（500克）,硫酸 铵(NH 4) 2 SO 4 1瓶，氯化锰MnCL 2 1瓶，硫酸锰MnSO 4 ·H 2 O 1瓶，碳酸钙CaCO 3 1瓶， 维生素B1(盐酸硫胺素)1小瓶，酵母膏1瓶，乳酸（液态1瓶500克），葡萄糖（分析纯）1瓶，乙醇（分析纯）5瓶(5×500克)，乙醇(色谱纯Aladdin) 2瓶,丁醇（色谱纯Aladdin）2瓶，丙酮（色谱纯Aladdin）2瓶，叔戊醇（色谱纯Aladdin）2瓶 耗材：500ml三角瓶50只， 250ml三角瓶16个，100ml粗口径试管50只，1000ml烧杯10个，培养皿160套，常规试管160个，200ml烧杯16个，1ml移液枪头5盒，标签纸若干，玻璃真空干燥器大号1个，波美计8只，移液枪（1000ml）2只，玻璃珠2盒，100ml量筒8个，500ml量筒2个，称量纸2盒，不锈钢试剂勺4根， pH试纸2包，玻璃棒若干，玻璃推棒32根，5ml移液管16只 五、实验方法步骤和具体操作过程 （一）红曲的发酵实验及其抑菌作用研究 红曲是一种具有一定营养和药理作用的纯天然红色素，可赋予肉制品、食品、饮料等鲜艳的色泽及特殊风味，而且具有较好的营养价值和一定的防腐作用，因而被广泛地应用于食品工业。 红曲是由红曲霉经发酵分泌到胞外的一种色素，发酵的主要原料是淀粉类如大米、薯类等。红曲霉发酵合成色素同时对有害菌产生抑制作用。本实验分为两个部分，前一部分为红曲的发酵实验，后一部分为红曲的抑菌试验。 （Ⅰ）红曲的发酵实验 1．菌种 本实验室保藏的红曲霉菌种monascus purpureus。用本实验室自主设计的保藏方法，在短梗霉多糖膜片中封存，置于冰箱中保藏。使用时每取出一片，
（1）微生物的热阻：微生物对热的抵抗力称为热阻。是指微生物在某一特 定条件(主要是温度和加热方式)下的致死时间。表征不同微生物对热抵抗能力强弱的指标。 （2）有效电子数：1摩尔碳源完全氧化时，所需的氧的摩尔数的4倍，称 为该基质的有效电子数。 （3）k L a ：以(C *-C)为推动力的体积溶氧系数(h -1) （4）混合：指的是相同停留时间、不同空间位置的物料之间的一种以达到 均匀状态为目的过程。 （5）停留时间：指反应物料从进入反应器时算起，至离开反应器时为止所 经历的时间。） （6）写出定义式： 细胞生长得率Yx/s=生成细胞的质量（干重）/消耗底物的质量 选择性 1.何为生化工程，生化工程的研究内容有哪些？ 生化工程全称是生物化学工程（Biochemical Engineering)，是为生物技术服务的化学工程。它是利用化学工程原理和方法对实验室所取得的生物技术成果加以开发，使之成为生物反应过程的一门学科，是生物化学与工程学相互渗透所形成的一门新学科。它应用工程学这一实践技术，以生物体细胞（包括微生物细胞、动物细胞、植物细胞）作为研究的主角、生物化学作为理论基础，从动态、定量、微观的角度，广泛而深刻地揭示了生物工业的过程。所以生化工程是化学工程的一个分支，也是生物工程的一个重要组成部分。 具体的研究内容： ① 原料预处理：即底物（酶催化反应中的作用物）或培养基(发酵过程中的底物及营养物，也称营养基质)的制备过程，包括原料的物理、化学加工和灭菌过程。 ②生物催化剂的制备：生物催化剂是指游离或固定化的活细胞或酶，微生物是最常用的活细胞催化剂，酶催化剂则从细胞中提取出来。 ③生物反应的主体设备：即生物反应器，凡反应中采用整体微生物细胞时，反应器则称发酵罐；凡采用酶催化剂时，则称为酶反应器。另还有适用于动植物细胞大量培养的装置。 ④生物化工产品的分离和精制：这一部分常称下游加工，是生化分离工程 ()S S a P S sp p -=
生物工程设备思考题 名词： 对数残留定律：在灭菌过程中，活菌数逐渐减少，其减少量随着活菌数的减少而递减，即微生物的死亡速率与任一瞬时残留的活菌数成正比。 纳滤：（NF）是介于反渗透与超滤之间的一种压力驱动型膜分离技术，是一个能从溶液中分离出相对分子质量为300-10000的物质的膜分离过程。错流过滤：在泵的推动下料液平行于膜平面流动，与死端过滤不同的是料液流经膜面时产生的剪切力把膜面上滞留的颗粒带走，从而使污染层保持在 一个较薄的水平 双水相萃取：双水相系统形成的两相均是水溶液，它特别适用于生物大分子和细胞粒子，不同的高分子溶液相互混合可产生两相或多相系统，如葡聚 糖和聚乙二醇，按一定的比列与水混合，溶液混浊，静置平衡后，分 成互不相溶的两相，上相富含PEG,下相含葡聚糖。 超临界萃取：利用超临界流体，即其温度和压力略超过或靠近临界温度和临界压力，介于气体和液体之间的流体为萃取剂，从固体或液体中萃取出来 某种高沸点或热敏性成分，以达到分离和提纯的目的。 动物细胞培养生物反应器：是一类模拟培养物在生物体内的生长环境，具有较低的剪切效应，较好的传递效果和力学性质的设备。 中空纤维细胞培养法：细胞能在中空纤维上不断地从流动的培养液中获得营养物质，细胞代谢产物和培养物又可随培养液的流动而流走。 微囊化培养技术：是用固定化技术将细胞包裹在微囊里，在培养液中悬浮培养。酶反应器:以酶为催化剂进行生物反应所需的设备。 1.粉碎的粒径范围如何划分？ 原粒径成品粒径 粗碎 40-1500mm 5-50mm 中细碎 5-50mm 0.5-5mm 微粉碎 5-10mm <100um 超微粉碎 0.5-5mm <25um 2.机械粉碎的5种形式（5种粉碎力） 挤压粉碎、冲击粉碎、磨碎、劈碎和剪碎。 3.影响灭菌的因素是什么？ 微生物的热阻和相对热阻；培养基成分与其物理状态、其氢离子浓度；其微生物数量；微生物细胞含水量；微生物细胞菌龄；微生物的耐热性；空气排出情况；搅拌；泡沫。 4.培养基的灭菌工业上可为哪几类？ 化学灭菌法，电磁波、射线灭菌法，干热灭菌法，湿热灭菌法，过滤除菌法，火焰灭菌法。 5.连续灭菌与间歇灭菌相比有何特点 连续灭菌：保留较多的营养物质，容易放大，较易自动控制，受蒸汽的影响较小，缩短灭菌周期，发酵罐利用率较高，蒸汽负荷均匀，某些情况下可使发酵高腐蚀少，但设备比较复杂；间隙灭菌：设备投资少，染菌的危险性较小，人工操作方便，对培养基固体物质含量较多时更为适宜，但灭菌过程中蒸汽用量变化大，造
一．问答题（20分两道） 1.生化工程的发展： 1. 第一代微生物发酵技术－纯培养技术建立 人为控制发酵过程，简单的发酵罐（以厌氧发酵和表面固体发酵为主），生产酵母、酒精、丙酮、丁醇、有机酸、酶制剂等 2．第二代微生物发酵技术－深层培养技术建立 1928年英国弗莱明发现点青霉可以产生抑制葡萄球菌生长的青霉素 20世纪40年代：青霉素的大量需求－需氧发酵工业化生产 建立了高效通气搅拌供氧（深层培养）技术、无菌空气的制备技术及大型生物反应器灭菌技术，促进了生物制品的大规模工业化－进入微生物发酵工业新阶段 微生物学，生物化学与化学工程相结合，标志着生物化学工程（Biochemical Engineering）的诞生 2. 生化工程的概念： 定义：运用化学工程学原理方法, 将生物技术实验成果进行工程化、产业化开发的一门学科。实质：研究生物反应过程中的工程技术问题，是微生物学、生物化学与化学工程结合。 3.奠定生化工程学科基础的两个关键技术 ①通气搅拌解决了液体深层培养时的供氧问题。 ②抗杂菌污染的纯种培养技术：无菌空气、培养基灭菌、无污染接种、大型发酵罐的密封与抗污染设计制造。 4．高温灭菌机理： 微生物受热死亡的活化能ΔE比营养成分受热分解的活化能ΔE’大。ΔE大，说明反应速率随温度变化也大； 当温度升高，微生物死亡速度比营养成分分解速度快。故采取高温瞬时，有利于快速杀灭菌体，而且减少营养的破坏。养分虽因温度增高破坏也增加，但因灭菌时间大为缩短，总破坏量因之减少。 5. 深层过滤除菌机理： 深层过滤：一定厚度的介质，介质的孔径一般大于细菌，其主要由于滞留作用截获微粒，使空气净化。 滞留作用机制主要构成为： 1．惯性碰撞滞留作用：一定质量的颗粒随气流运动，若遇到纤维，由于惯性力作用直线前进，最终碰撞到纤维，摩擦、黏附作用被停滞于纤维表面。 2．阻拦滞留作用：当V< V c 时, 气流流过纤维，纤维周围产生滞流层，微小颗粒在滞流层接触纤维，由于摩擦黏附作用被纤维阻拦滞留的现象。 3．扩散作用：当V< V c时，微小颗粒在流速缓慢的气流中发生布朗运动，与介质碰撞而被捕获。 6.为什么说提高溶氧速率是需氧型发酵的关键问题： ?28℃下，氧在发酵液中100％的空气饱和浓度只有0.25 mmol/L左右，比糖的溶解度小 7000倍。 ?在对数生长期，即使发酵液中的溶氧能达到100％空气饱和度，若中止供氧，发酵液 中溶氧可在几分钟之内便耗竭，使溶氧成为限制因素。 7. Monod方程 经验公式：μ＝μm S/ (Ks + S) （μ性质？指出下图中的K s，μmax,s等代表什么，图中反映了什么关系？） μ：菌体的生长比速（1/h）； S：限制性基质浓度（g/L）；Ks：饱和常数(相当于1/2
生物工程设备考题 如何在考试中取得好的成绩，做题也是一个练习的好方法。下面给你整理了一些生物工程设备考题，一起来做一做吧。 生物工程设备考题单选题 1.空气过滤系统中旋风分离器的作用是..............。 A. 分离油雾和水滴 B.分离全部杂菌 C.分离二氧化碳 D.分离部分杂菌 2.好气性发酵工厂，在无菌空气进入发酵罐之前......，以确保安全。 A. 应该安装截止阀 B.应该安装安全阀 C.应该安装止回阀 D.不应该安任何阀门 3.溶液在升膜式蒸发器加热管中出现爬膜的最重要条件是..........。 A.物料进口处或出口处采用浮头管板 B.蒸发器壳体应有膨胀圈 C.物料在加热管内有足够的浓缩倍数，一般为七倍 D.加热的蒸气与物料之间有足够的温度差，一般为20-35℃ 4.空气过滤系统中空气加热器的作用是..............。 A.对空气加热灭菌 B.升高空气温度，以降低空气的相对湿度 C.对空气加热，蒸发除去空气中的部分水份 D.升高
空气温度，杀灭不耐热的杂菌 5.机械搅拌发酵罐中最下面一档搅拌器离罐底距离一般..........搅拌器直径的高度，最上面一个搅拌器要在液层以下0.5米(大罐)。 A.小于一个 B.大于一个小于两个 C.等于一个 D.等于两个 6.安装在空气压缩机前的过滤器主要作用是..............。 A.将空气过滤为无菌空气 B.过滤分离空气中的油雾 C.过滤分离空气中的水滴 D.减轻总空气过滤器的过滤负荷 7.为了减轻空气过滤系统的负荷空气压缩机最好选用.........空气压缩机。 A.往复式 B.离心式 C.高压 D.无油润滑 8.培养基连续灭菌流程中选用管道维持器，应该使培养基在管道的流速达到......，才能保证先进先出。 A. 过渡流 B.层流 C.活塞流 D.湍流 9.冷冻升华干燥主要是升华...........。 A.游离水 B.结构水 C.冷凝水 D.气态水。 生物工程设备单选题答案 1.A 2.C 3.D
生物工程专业实验讲义(适用于生物工程专业) 袁丽红曹飞 制药与生命科学学院 二零零四年四月
目录 实验一发酵种子的制备 (1) 实验二 E.coli细胞发酵培养 (2) 实验三高速冷冻离心机的使用方法 (3) 实验四固定化生物催化剂的制备 (4) 实验五游离细胞与固定化细胞酶活比较 (5) 实验六固定化生物催化剂的连续生产 (6) 实验七Ｌ－Asp的分离 (7) 实验八离子交换树脂的预处理及交换容量的测定 (8)
实验一发酵种子的制备 一、目的要求 1．了解实验室种子制备过程。 2．掌握实验室不同菌种种子生产方法。 二、原理 实验室种子制备过程包括琼脂斜面、固体培养基扩大培养或摇瓶液体培养。 不同菌种其具体制备方法不同，其过程如下图： 种子扩大培养过程 三、试验及器材 1．菌种：斜面低温保藏的大肠杆菌（E.coli） 2．培养基：牛肉膏0.5% NaCl 0.5% 蛋白胨1% PH 7.6~7.8 若配固体培养基，在其中加2%琼脂。 3．器材：天平、灭菌锅、试管、三角瓶（500mL） 四、操作方法 1．按培养基配方配制100mL固体培养基，分装于试管中。 压力1Kg/cm2灭菌30mins，结束后取出、趁热制成斜面。 2．按培养基配方配制1000mL液体培养基，分装于三角瓶中，每瓶100mL，压力1Kg/cm2灭菌30mins，结束后取出。 3．挑一环斜面低温保藏的E.coli接于液体培养基中，37℃培养24hs。 4．挑斜面长好的E.coli约2环接入液体培养基中，37℃振荡培养24hs，转速约150rpm。 五、思考与讨论 实验室种子制备的原则是什么？
生化分离工程复习题 2及答案
生化分离工程复习题 一、填空题 1. 生化分离过程主要包括四个方面：预处理、细胞分离、纯化、产品加工。 2. 发酵液常用的固液分离方法有沉淀法和结晶法等。 3. 膜分离过程中所使用的膜，依据其膜特性（孔径）不同可分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜； 4. 离子交换分离操作中，常用的洗脱方法简单洗脱和梯度洗脱。 5. 等电聚焦电泳法分离不同蛋白质的原理是依据其各种蛋白质等电点 的不同。 6. 典型的工业过滤设备有板框压滤机和转筒真空过滤机。 9. 超临界流体的特点是与气体有相似的扩散性能，与液体有相似的密度。 二、单选题 1．供生产生物药物的生物资源不包括（ D ） A. 动物 B. 植物 C. 微生物 D. 矿物质 2．下列哪个不属于初步纯化：( C ) A. 沉淀法 B. 吸附法 C. 亲和层析 D. 萃取法 3．HPLC是哪种色谱的简称（ C ）。 A. 离子交换色谱 B.气相色谱 C.高效液相色谱 D.凝胶色谱 4．其他条件均相同时，优先选用那种固液分离手段（ B ） A. 离心分离 B. 过滤 C. 沉降 D. 超滤 5．适合小量细胞破碎的方法是（ C ） A. 高压匀浆法 B. 超声破碎法 C. 高速珠磨法 D. 高压挤压法 6．有机溶剂沉淀法中可使用的有机溶剂为（ D ） A. 乙酸乙酯 B. 正丁醇 C. 苯 D. 丙酮 7．液-液萃取时常发生乳化作用，如何避免（ D ） A. 剧烈搅拌 B. 低温 C. 静止 D. 加热 8．盐析法与有机溶剂沉淀法比较，其优点是（ B ） A．分辨率高 B．变性作用小 C．杂质易除 D．沉淀易分离 9．工业上常用的过滤介质不包括（ D ） A. 织物介质 B. 堆积介质 C. 多孔固体介质 D. 真空介质 10．哪一种膜孔径最小（ C ） A. 微滤 B. 超滤 C. 反渗透 D. 纳米过滤 11．用于蛋白质分离过程中的脱盐和更换缓冲液的色谱是（ C ） A. 离子交换色谱 B. 亲和色谱 C. 凝胶过滤色谱 D. 反相色谱 12．“类似物容易吸附类似物”的原则，一般极性吸附剂适宜于从何种溶剂中吸附极性物质 （ B ） A．极性溶剂 B．非极性溶剂 C．水 D．溶剂 13．下列细胞破碎的方法中，哪个方法属于非机械破碎法( A ) A. 化学法 B. 高压匀浆 C. 超声波破碎 D. 高速珠磨 14．离子交换树脂适用（ A ）进行溶胀 A. 水 B. 乙醇 C. 氢氧化钠 D. 盐酸