生物工程设备(习题及其答案)

第一章导论一解释名词生物下游加工过程（生物分离工程），生物加工过程1 、生物下游加工过程（生物分离工程）：从发酵液、酶反应液或动/植物细胞培养液中将目标产物提取、浓缩、分离、纯化和成品化的过程。

（ppt 第一章、课本page 1）2、生物加工过程：一般将生物产品的生产过程叫生物加工过程，包括优良生物物种的选育、基因工程、细胞工程、生物反应工程及目标产物的分离纯化过程。

（课本page 1）二简答题1 生物产品与普通化工产品分离过程有何不同？（生物下游加工过程特点是什么？）答：生物下游加工过程特点：<1>：发酵液组成复杂，固液分离困难——这是生物分离过程中的薄弱环节<2>：原料中目标产物含量低，有时甚至是极微量——从酒精的1/10到抗菌素1/100，酶1/100万左右，成本高。

<3>：原料液中常伴有降解目标产物的杂质——各种蛋白酶降解基因工程蛋白产物，应快速分离。

<4>：原料液中常伴有与目标产物性质非常相近的杂质——高效纯化技术进行分离。

<5>：生物产品稳定性差——严格限制操作条件，保证产物活性。

<6>：分离过程常需要多步骤操作，收率低，分离成本高——提高每一步的产物收得率，尽可能减少操作步骤。

<7>：各批次反应液性质有所差异——分离技术具有一定的弹性。

2 生物分离工程在生物技术中的地位？答：生物技术的主要目标产物是生物物质的高效生产，而分离纯化是生物产品工程的重要环节，而且分离工程的质量往往决定整个生物加工过程的成败，因此，生物分离纯化过程在生物技术中极为重要。

3 分离效率评价的主要标准有哪些？各有什么意义？（ppt）答：根据分离目的的不同，评价分离效率主要有3个标准：以浓缩为目的：目标产物浓缩程度（浓缩率m）以纯度为目的：目标产物最终纯度（分离因子a）以收率为目的：产品收得率（%）4 生物分离工程可分为几大部分，分别包括哪些单元操作？（简述或图示分离工程一般流程及基本操作单元）答：生物分离工程分四大部分：<1>、发酵液预处理与液固分离。

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。

题型：选择（10*2）、判断（10*2）、名词解释（5*3）、简答（5*5）论述（1*20）名词解释：全挡板条件：是指罐内加了挡板使漩涡基本消失，或者说是指达到消除液面旋涡的最低挡板条件。

消泡器；安装在发酵罐内转动轴的上部或安装在发酵罐排气系统上的，可将泡沫打破、分离成液态和气态两相的装置。

生物传感器；将生物体的成份（酶、抗原、抗体、激素）或生物体本身（细胞、细胞器、组织）固定化在一器件上，作为敏感元件的传感器。

真空煮晶锅；可控制溶液的蒸发速度和进料速度的一种结晶设备，适于结晶速度比较快，容易自然起晶（谷氨酸钠），且要求结晶晶体较大的产品。

浓差极化；当溶液从膜一侧流过时，溶剂及小分子溶质透过膜，大分子溶质则被膜阻留，并不断返回于溶液主流中，当这一返回速度低于被阻留分子在膜面聚集的速度，就在膜的一侧形成高浓度的溶质层。

溶剂萃取；将一种溶剂加入料液中，使溶剂和料液充分混合，则欲分离的物质能较多的溶解在溶剂中，并与剩余料液分层，从而达到分离的目的。

沸腾干燥；利用流化床技术，即利用热空气气流使置于筛板上的颗粒状湿物料呈沸腾状态，使粒子中的水分迅速气化达到干燥过程。

搅拌器轴功率；搅拌器以既定的速度转动时，克服介质阻力所需要的功率。

分批灭菌；也称实消、实罐灭菌，是指将配制好的培养基输入发酵罐内，通入蒸汽将培养基和所用设备一起进行灭菌的操作过程。

碟式离心机；可快速连续的对固液和液液进行分离的一种是立式离心机。

在管式离心机的基础上，在转鼓中加入了许多重叠的碟片，以缩短颗粒沉降距离，提高分离效率。

萃取相；指当溶剂与混合溶液混合静置后分为两相，主要由萃取剂组成的相。

冷冻干燥；冷冻干燥法是先将被干燥液态物料冷冻成固体，再在低温减压条件下，使固态的冰直接升华为水蒸气排出而达干燥目的的方法。

抽滤；又称减压过滤，利用抽气泵使抽滤瓶中的压强降低，达到固液分离目的的方法。

离子交换树脂：带有可移动活性离子、具有立体结构网络骨架的不溶性的高分子化合物。

生工设备复习题答案一、选择题1. 生物工程设备中，用于细胞培养的设备是：A. 离心机B. 搅拌槽C. 生物反应器D. 色谱柱答案：C2. 下列哪项不是生物工程设备的基本要求？A. 无菌操作B. 高精度控制C. 低成本D. 高通量答案：C3. 在生物反应器中，通常使用哪种方式来提供氧气？A. 直接注入B. 通过空气过滤系统C. 化学氧化D. 紫外线照射答案：B二、填空题1. 生物反应器的_______是其设计和操作中的关键因素之一。

答案：温度控制2. 细胞培养过程中，_______是维持细胞生长和代谢所必需的。

答案：营养物质3. 在生物工程设备中，_______是用来测量细胞密度和生物量的重要工具。

答案：光学密度计（OD计）三、简答题1. 简述生物反应器在生物工程中的作用。

答案：生物反应器在生物工程中扮演着核心角色，它提供了一个受控的环境，用于细胞或微生物的培养。

在这个环境中，可以精确控制温度、pH值、溶解氧、营养物质供应等关键参数，以优化生物过程，提高生产效率和产品质量。

2. 描述生物工程设备中常用的无菌操作技术。

答案：常用的无菌操作技术包括：使用无菌操作台进行细胞培养，通过高压蒸汽灭菌对设备和耗材进行消毒，使用过滤系统去除空气中的微生物，以及操作人员穿戴无菌服装和手套，以减少污染的风险。

四、计算题1. 如果一个生物反应器的体积为100升，初始溶氧浓度为95%，经过一段时间培养后，溶氧浓度降至75%，求溶氧量的变化量。

答案：初始溶氧量 = 100升 * 95% = 95升。

最终溶氧量 = 100升* 75% = 75升。

溶氧量的变化量 = 95升 - 75升 = 20升。

五、论述题1. 论述生物工程设备在现代生物技术产业中的应用及其重要性。

答案：生物工程设备在现代生物技术产业中扮演着至关重要的角色。

它们不仅提高了生产效率，降低了成本，还使得生物过程更加可控和可重复。

例如，在制药行业，生物反应器用于生产重组蛋白和疫苗；在食品工业，它们用于生产酶和益生菌；在环境工程中，用于废水处理和生物质能源的生产。

（生物科技行业）微生物工程期末复习习题及全部答案绪论●1680年列文虎克制成显微镜───证明了微生物的存在。

●1857年，巴斯德（LouisPasteur）微生物之父证明了酒精是由活的酵母发酵引起的。

且提出了著名的发酵理论：壹切发酵过程都是微生物作用的结果。

1897年德国化学家毕希纳发现磨碎的酵母仍使糖发酵形成酒精───酶●1905年，柯赫建立微生物纯培养技术，为微生物学的发展奠定了基础。

科赫的固体培养基也是微生物学研究史上的壹大突破。

第壹章生产菌种的筛选1、工业化菌种的要求有哪些？①遗传性能要相对稳定，不易变异退化；②能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成产物；③抗病毒能力强，不易感染它种微生物或噬菌体；④产生菌及其产物的毒性必须考虑（在分类学上最好和致病菌无关，不产生任何有害的生物活性物质和毒素，包括抗生素、激素和毒素等，保证安全）；⑤有关合成产物的途径尽可能地简单，或者说菌种改造的可操作性要强；⑥生产特性要符合工艺要求（如生长速度和反应速度较快，发酵周期短等）。

⑦培养和发酵条件温和（糖浓度、温度、pH、溶解氧、渗透压等）2.在工业生产中常用的微生物主要有细菌、酵母菌、霉菌和放线菌3、自然界分离微生物的壹般操作步骤？从环境中分离目的微生物时，为何壹定要进行富集培养？样品的采集-预处理—培养—培养—菌落的选择—出筛—复筛—性能的鉴定—菌种保藏富集培养的原因：自然界中目的微生物含量很少，非目的微生物种类繁多，进行富集培养，使目的微生物在最适的环境下迅速地生长繁殖，数量增加，由原来自然条件下的劣势种变成人工环境下的优势种，使筛选变得可能。

4.每克土壤的含菌量大体上有壹个十倍系列的递减规律：细菌（～108）＞放线菌（～107）＞霉菌（～106）＞酵母菌（～105）＞藻类（～104）＞原生动物（～103）第二章微生物的代谢调节和控制1、酶活性调节的反馈抑制类型和抑制机制。

反馈抑制——主要表当下某代谢途径的末端产物过量时可反过来直接抑制该途径中第壹个酶的活性，促使整个反应过程减慢或停止，从而避免了末端产物的过多累积。

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。

生物工程设备习题一、单项选择题:1.空气过滤系统中旋风分离器的作用是______________。

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.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____________________，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)3.机械轴封的动环的硬度比静环_______。

动环的材料可用___________，静环最常用的材料是___________。

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。

4.目前啤酒厂的圆筒锥底发酵罐内采用____________。

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5.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________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.安装在空气压缩机前的过滤器主要作用是______________。

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9.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。

高三生物生物工程练习题及答案生物工程是应用生物学、工程学、化学等多学科知识，将生物材料和生物技术应用于工程领域的一门交叉学科。

它的发展对解决人类生活和环境问题具有重要意义。

下面给出一些高三生物生物工程的练习题及答案，帮助同学们巩固和扩展知识。

题目一：用生物工程技术制备食品有哪些优势？答案一：生物工程技术制备食品有以下几个优势：1. 提高食品生产效率：生物工程技术可以通过优化微生物发酵、细胞培养等技术，大大提高食品的生产效率，节省人力和时间成本。

2. 改良食品品质：通过生物工程技术，可以改良食品的臭味、口感、营养成分等，使食品更加符合人们的需求和口味。

3. 增强食品安全性：生物工程技术可以应用于食品中有害微生物的检测和杀灭，有效预防食品中的细菌、病毒和寄生虫等对人体的危害。

4. 降低食品生产对环境的影响：生物工程技术能够减少食品生产过程中对环境的污染，更加环保可持续。

题目二：生物工程在医学领域的应用有哪些？答案二：生物工程在医学领域的应用涉及广泛，常见的应用包括：1. 制造药物：生物工程通过基因工程技术，可以大规模制备各种药物，例如生长激素、胰岛素、抗体等，为医学治疗提供了重要支持。

2. 基因治疗：生物工程技术可用于治疗一些基因缺陷引起的疾病，如将正常的基因导入患者体内，修复或替代有缺陷的基因。

3. 组织工程学：生物工程技术可用于培养和复制人体组织和器官，为替代型移植提供了可能，提高了手术成功率。

4. 疫苗生产：通过生物工程技术，可以制造各类疫苗，预防传染病的扩散，保障公共卫生安全。

题目三：生物工程如何应用于环境保护？答案三：生物工程在环境保护方面有以下应用：1. 污水处理：利用生物工程技术，可以通过微生物降解有机物质，净化污水，达到环境排放标准，降低水体污染。

2. 生物能源开发：生物工程技术可以应用于生物质能源（如生物柴油、生物气体）的制备，减少对传统化石能源的依赖，降低温室气体排放。

3. 土壤修复：通过生物工程技术，可以培养和应用一些特殊的微生物，以加速土壤中有害物质（如重金属、农药等）的降解和修复。

第二章物料输送过程与设备离心泵：①原理：驱动机通过泵轴带动叶轮旋转产生离心力，在离心力的作用下液体沿叶片流道被甩向叶轮出口，液体经蜗壳收集送入排出管。

液体从叶轮获得能量，使压力能和速度能均增加，并依靠此能量将液体送到工作地点。

同时，叶轮入口中心形成低压，在吸液罐和叶轮中心处的液体之间产生了压差。

洗液罐中的液体在这个压差的作用下不断吸入管路及泵的吸入室，进入叶轮中心。

气蚀：离心泵工作时，叶轮中心处产生真空形成低压而将液体吸上，在真空区发生大量汽化气泡。

含气泡的液体挤入高压区急剧凝聚破裂产生局部真空。

周围的液体以极高的速度流向气泡中心，产生巨大的冲击力。

把泵内气泡的形成和破裂而使叶轮材料受到破坏的过程，叫做气蚀。

气缚：离心泵启动时，如泵内有空气，由于空气密度很小产生离心力。

因而液体中心产生低压不足以吸入液体，这样虽然启动离心泵也不能完成输送任务的现象。

往复泵：①原理：活塞自左向右移动时泵缸内形成负压，液体吸入电动往复泵阀进入缸内。

当活塞自右向左移动时，缸内液体受挤压，压力增大。

由排出阀排出。

活塞往复一次则各吸入和排出一次液体，这成为一个工作循环。

②结构：泵缸、活塞、活塞杆、吸入阀、排出阀漩涡轮：①特点：流量小。

压强大。

②原理：叶轮旋转时，液体进入流道，受旋转叶轮的离心力作用，被甩向四周环形流道并转动，叶轮内侧液体受离心力的作用大，而在流道内受到离心力作用小，由于所受离心力大小不同，因而引起液体作纵向漩涡运动。

螺纹杆泵：①特点：流量稳定、压强高、作为连消塔进料泵。

②原理：利用螺杆的回转来吸排液体。

压缩比：P出口/P进口（绝对压强）7.涡轮式空压机：①犹如一台多级串联的离心泵压缩机。

②特点：动气量大、出口压强大③③型号：DA型和SA型“D”---单吸“S”---双吸“A”—涡轮压气机往复式空压机：①缺点：气量不稳、空气中夹带油。

②原理：气罐并联。

吸入阀和排气阀具有止逆作用，使缸内气体数量保持一定，活塞移动使气体的压力升高，当达到稍大于出口管的气体压力时，缸内气体便开始顶开排气阀的弹簧进入出口管，不断排出。