下载文档原格式
例1: 当杀菌温度从120℃升至150 ℃，试计算维生素B1的分解速率常数K B 和嗜热脂肪芽孢杆菌的死亡速率常数K S 。
已知ΔE S =283460 J/mol, As=1.06×1036 (min-1) ；ΔE B =92114 J/mol, A B =1.06×1010 (min-1).解：由（1）式，即㏑K=㏑ A － (ΔE /RT)得 lnKs= ln As － ΔE S /(RT)∴ Ks 在120 ℃时为0.0156 (min -1)150 ℃时为7.54 (min -1)灭菌速率常数提高482倍。
同样地： K B 在120 ℃时为0.00535 (min -1)，150 ℃时为0.040 (min -1)，同样的温度变化仅提高6.5倍。
例2: 将10000千克的培养基在发酵罐内进行分批灭菌，灭菌温度为120℃，灭菌后要求每1000批中只有一个杂菌，培养基原始污染度为105个/g ，试计算总杀菌效率V 总。
解： N=10-331535001010100001010ln 34.5N N N N--==⨯⨯=即，V 总=34.5例3: 发酵培养基60m 3，杂菌活孢子浓度105/mL ，要求灭菌后残存孢子数 N 为10-3个。
设计的T-t 过程如下，是否达到灭菌要求？（A=7.94×1038 min -1，△E=287441 J/mol ，R=8.28 J/(mol·K)） T/ ℃ 30 50 90 100 110 120 120 110 100 90 60 44 30 T/min103036435055586370102120140exp()EK A RT ∆=-5603101060ln ln 36.310N N -⨯⨯==从得出的K 值可以看出，在100℃以下灭菌，对细菌孢子的杀灭几乎是无效的，因为从灭菌开始的前36min 和63min 以后，K 值几乎可以忽略不计。
微生物电池的化学题1.在微生物电池中，葡萄糖在微生物的作用下将化学能转化为电能。
写出该过程的电极反应式。
答案：负极：C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2+24H+；正极：O2+4e-+4H+=2H2O2. 某微生物电池在运行时可同时实现净化有机物污水、净化含Cr2O72-废水（pH约为6）和淡化食盐水。
根据装置中电子的流向，C室为正极区，Cr2O72-离子在此发生得电子的还原反应转化为2Cr（OH）3沉淀。
电极反应式为Cr2O72-+6e-+8H+═2Cr（OH）3↓+H2O。
（1）装置A室是________（填“正极”或“负极”）区，负极上有机物发生________（填“氧化”或“还原”）反应。
（2）根据装置中电子的流向，X为________，Y为________。
（3）淡化食盐水的是________（填“A”或“C”）室。
答案：（1）负极；氧化；（2）有机物污水；含Cr2O72-废水；（3）C3微生物电池可用于有机废水的处理。
某装置运行的微观示意图如下，下列说法中正确的是（）A. 该装置中碳棒和多孔石墨之间发生氧化还原反应，构成原电池的两极B. 当电路中转移6个电子时，溶液中c(K^{+})c(H^{+})的值不变C. 碳棒电极上发生反应的电极反应式为：CO(NH_{2})_{2} + 6e^{-} + 8H^{+} = CO_{2} \uparrow + N_{2} \uparrow + 6H_{2}OD. 当有1mol H^{+}通过质子交换膜时，外电路转移的电子的物质的量为1mol答案：C【分析】本题考查了原电池原理的应用，明确原电池反应的实质是解本题关键，结合题给信息来分析解答即可，难度中等。
【解答】A.该装置中碳棒和多孔石墨之间不发生氧化还原反应，不构成原电池的两极，故A错误；B.当电路中转移$6$个电子时，溶液中$c(K^{+})c(H^{+})$的值减小，故B错误；C.根据图示知，碳棒电极上发生反应的电极反应式为：$CO(NH_{2})_{2} + 6e^{-} + 8H^{+} = CO_{2} \uparrow + N_{2} \uparrow + 6H_{2}O$，故C正确；D.当有$1molH^{+}$通过质子交换膜时，外电路转移的电子的物质的量为$0.5mol$，故D错误。
微生物工程习题库（部分示例）第一部分名词解释发酵热临界氧浓度比耗氧速率Monod模型上面酵母比生长速率K L a维持因数稀释度半连续发酵刚性节点上面酵母分离性不稳定原生质体融合得率比生长速率呼吸强度发酵热氧的满足度脱缰质粒分离性不稳定反复补料分批操作：RQPID控制：共固定化技术：前体对数残留定律OUR补料分批操作第二部分填空题1、麦芽干燥过程分_________ 和_________ 两个阶段，其中后者是指水分由10%左右降至5% 左右。
2、啤酒生产中通常用________ 罐作为种子的保藏装置；啤酒发酵液过滤常用_______ 法。
3、在酸酶法制备淀粉水解糖工艺中用到的酶（制剂）是__________ 。
4、谷氨酸发酵普遍采用_______ 级发酵；国内常采用______________法从发酵液中提取谷氨酸。
5、结晶味精无光泽的原因可能是_______________ 、______________________ 。
6、发酵过程生物热的测量可采用___________ 、_________等；发酵液液位测量可采用________法；在线测量发酵液菌体浓度可采用______________法。
7、补料的方式有于预定时间一次补料、____________和________________；中间补料需反馈控制，直接法是以______________________作为反馈控制参数。
８、常用化学消泡剂有__________、_________ 、__________等；消泡的原理是________________________ 、_________________________________________。
９、培养基在管道中不可能呈________ 流，因此在设计连消的维持管时不能简单采用平均停留时间来计算管长，而应采用______________模型来计算。
10、空气贮罐的作用是___________、__________________ 、_______________________。
微生物工程课程练习题微生物工程课程练习题一、名词解释1.发酵动力学2.分批培养3.葡萄糖效应4.代谢互锁5.合作终产物抑制6.巴斯德效应7.同型乳酸发酵8.协同反馈抑制9.初级代谢产物10.补料分批培养11.酵母Ⅰ型发酵12.酵母Ⅱ型发酵13.酵母Ⅲ型发酵14.优先合成途径15.营养缺陷型16.代谢渗漏型17.标准呼吸链18.侧呼吸链19.呼吸强度20.摄氧率21.抗结构类似物突变型22.微生物的热阻23.对数残留定律二、填空题（每空0.5分，共30分）1.当前微生物工业用菌种的总趋势是从发酵菌转向，从野生菌转向，从自然选育转向，从诱发基因突变转向。
2.调节培养基pH值的常用方法有、、。
3.淀粉的糖化过程包括、、等三种化学反应。
4.在酵母Ⅱ发酵液中添加发酵的终产物是。
5.谷氨酸合成中氨的导入方式有、和。
6.微生物发酵中供氧是指氧分子从空气泡里通过、和扩散到中。
7.供氧阻力包括、、和；8.耗氧阻力包括、、和。
9.溶氧系数的测定方法主要有、和。
10.只含有单一液相，且粘度小的典型溶液属于流体；含有固相、气相和液相而且粘度较大的发酵醪属于流体。
11.常用的菌种保藏方法有斜面低温保藏法、、、、和。
12.调节培养基pH值的常用方法有、、。
13.淀粉的糖化过程包括、、等三种化学反应。
14.酵母的Ⅲ型发酵是在条件下进行的，其产物为、、和。
15.微生物发酵中耗氧是指氧分子从液体主流通过、和扩散到。
16.谷氨酸合成中氨的导入方式有、和。
17.Monod方程的表达式为，它描述的是微生物生长和之间的关系。
18.在分批培养中，典型的细菌生长曲线包括、、和四个不同生长阶段。
19.干热灭菌对微生物有、和等作用。
20.干热灭菌主要用于，其特点是、。
21.紫外线灭菌的特点是，只能用于、等空间灭菌。
22.紫外线灭菌以波长nm灭菌效率为最高，一般用功率为的紫外灯照射分钟。
23.紫外线灭菌时，温度高则杀菌效率，湿度大则灯的使用寿命，空气中悬浮杂质多则。
计算题（生物反应工程）20225P1956-1在一定的酶浓度下，液相底物S分解为产物P，该反应器仅有底物S影响其反应速率，其动力学数据如下：cS/(mol/L)122334454.764.985105rS/[mol/(L·min)]1现在CSTR中进行此分解反应，保持相同的酶浓度和其操作条件。
试求：（1）当VR=250L，cS0=10mol/L，某S=0.80时，进料体积流量V0应为多少？（2）当V0=100L/min,，cS0=15mol/L，某S=0.80时，反应器有效体积VR为多少？（3）当VR=3m3，V0=1m3/min，cS0=8mol/L，反应器出口底物浓度和反应器内底物浓度各为多少？（4）当VR=1m3，V0=1m3/min，cS0=15mol/L，其出口底物浓度为多少？解：（1）有cS0cS=某S则cS=2mol/LrS=2mol/(L·min)cS0有VRrS=V0（cS0－cS）250某2=V0（10－2）V0=62.5L/min(2)有cS0cS=某ScS=cS0(1－0.8)=3mol/LrS=3mol/(L·min)cS0VRrS=V0（cS0－cS）VR某3=100某(15－3)VR=400L(3)VRrS=V0（cS0－cS）3某rS=1某(8－cS)当rS=2时，cS=26-2在一5m3CSTR中进行连续发酵，加料中底物浓度为20kg/m3，该反应器的有关参数为：-13ma某=0.45h，KS=0.8kg/m，Y某/S=0.55。
试求：（1）当底物达到90%转化时，所要求的加料速率是多少？（2）如果要求其细胞产率达到最大，加料速率为多少？细胞最大产率是多少？解：（1）cS=cS0（1－90%）=2kg/m3D==ma某0.4520.9cS=2.8KS+cS0.8+2DV03;VV0=1.61m3/hR5m/hVRma某（（2）Dopt=1－KS）=0.362h-1KSCS0cS,optKSDoptma某Dopt=3.29kg/m3c某,optY某/S[cS0cS,opt]=0.55某(20－3.29)=9.2kg/m3(P某)ma某Doptc某,opt0.362某9.2=3.33kg/(m3·h)V0=5某0.362=1.8m/h6-10某液相酶反应具有下列动力学数据已知：cS0=10mol/L，V0=100L/min，某S=0.90cS/(mol/L)120.333416180.25100.1rS/[mol/(L·min)]0.1253（1）若采用带循环的CPFR，试求其最佳循环比及相应的反应器有效体积？（2）若要使反应器体积最小，如何设计最佳反应器方案？指出每个反应器的有效体积大小？解：(1)由题意知，出口浓度为1mol/L。
动力学计算题练习与解析动力学是研究物体运动的力学分支，通过计算物体的运动轨迹、速度、加速度等参数，可以深入了解物体的运动规律。
在学习动力学的过程中，解答计算题是非常重要的练习方法。
本文将为大家提供一些动力学计算题的练习与解析，帮助大家更好地理解和掌握动力学知识。
一、匀加速直线运动1. 问题描述：一辆汽车以20 m/s的速度沿直线匀加速行驶，20秒后速度达到40 m/s，求汽车的加速度。
解析：根据匀加速运动的速度-时间关系式v = v0 + at，其中v为终点速度，v0为初点速度，a为加速度，t为时间。
代入已知条件：v =40 m/s，v0 = 20 m/s，t = 20 s，求解a即可。
计算过程：40 = 20 + a × 20解方程可得：a = (40 - 20) / 20 = 1 m/s^2答案：汽车的加速度为1 m/s^2。
2. 问题描述：物体自由落体，从静止开始下落5秒钟后速度达到25 m/s，求物体的加速度。
解析：自由落体是一种匀加速直线运动，其加速度恒定且为重力加速度，记为g。
根据自由落体的速度-时间关系式v = gt，其中v为终点速度，g为加速度，t为时间。
代入已知条件：v = 25 m/s，t = 5 s，求解g即可。
计算过程：25 = g × 5解方程可得：g = 25 / 5 = 5 m/s^2答案：物体的加速度为5 m/s^2。
二、斜抛运动1. 问题描述：小明用力将一个小球水平抛出，抛出角度为30°，速度为10 m/s，求小球的飞行时间和水平位移。
解析：斜抛运动是一个在水平和垂直方向上都有加速度的运动。
首先，根据水平方向上的速度恒定，小球的飞行时间可以通过垂直方向上的运动求解。
根据小球的初速度、抛射角度和重力加速度，可以计算出小球在垂直方向上的运动时间。
然后，水平位移可以通过水平速度与飞行时间的乘积得到。
计算过程：垂直方向上的运动：初速度在垂直方向上的分速度v0y = 10 m/s × sin30° = 5 m/s根据自由落体运动的位移-时间关系式h = v0y × t + 1/2gt^2，其中h为高度，t为时间，g为重力加速度，代入已知条件h = 0，v0y = 5 m/s，g = 9.8 m/s^2，解方程可得t = 1 s水平方向上的运动：水平速度v0x = 10 m/s × cos30° = 10 m/s × √3/2 = 5√3 m/s水平位移d = v0x × t = 5√3 m/s × 1 s = 5√3 m答案：小球的飞行时间为1秒，水平位移为5√3米。
生物反应动力学•一、微生物生长动力学•1、生长速率γx=dX/dt=μX；（1）式中，X为菌体浓度，g·L-1;μ为比生长速率，h-1；【例题】以乙醇为唯一碳源进行产气气杆菌培养，细胞初始浓度X0=0.1kg/m3，培养至3.2h，细胞浓度为8.44kg/m3，如果不考虑延迟期，比生长速率一定，求倍增时间td。
【解】dX/dt=μX （1）当t=0，X=X0，积分（1）得lnX=μt+lnX变形为ln(X/X0)=μt （2）倍增时间是指X/X0=2所需时间，因此ln2=μtd（3）由（2）和（3），可得到t d=............= 0.5（h）•练习•下面为某微生物的生长数据，求此微生物的μ，1小时和2小时时候的生长速率。
•时间/h 0 0.5 1.0 1.5 2.0•细胞干重/(g/L) 0.1 0.15 0.23 0.34 0.512、生长的非结构模型确定论的非结构模型，是一种理想状况，不考虑细胞内部结构，每个细胞之间无差别，细胞群体作为一种溶质；•目前，常使用确定论的非结构模型是Monod方程•μ=μmax[S]/(K s+[S]) （2）•式中，μmax是最大比生长速率，[S]是某限制性营养物的浓度，K s为基质利用常数，相当于μ=μmax /2时的基质浓度．g·I-1，这是菌对基质的亲和力的一种度量。
【例题】乙醇为唯一碳源进行面包酵母培养，获得如下数据：[S]/(g/L) 0.4 0.33 0.18 0.10 0.07 0.049 0.038 0.020 0.014μ/(h-1) 0.161 0.169 0.169 0.149 0.133 0.135 0.112 0.0909 0.0735求μmax 和KS。
•3、基质消耗动力学•以菌体得率为媒介，可确定基质的消耗速率与生长速率的关系。
基质的消耗速率γS可表示为•-γS=d[S]/dt=γX/Y X/S （3）•基质的比消耗速率指基质的消耗速率除以菌体的量，以q S来表示，即qS=γS/X （4）•-q S=μ/Y X/S （5）•【例题】葡萄糖为唯一碳源进行酵母培养，反应式为：• 1.11C6H12O6+2.10O2→C3.92H6.5O1.94+2.75CO2+3.42H2O•μ为0.42h-1，求（1）Y X/S，（2）基质的比消耗速率•练习:•在啤酒酵母的生长试验中，消耗了0.2kg葡萄糖0.0672kgO2，生成0.0746kg酵母细胞和0.12lkg CO2，请计算酵母得率YX/S•μ由Monod 方程表示时，（5）式可变形为：•-q S =（-q S ，max )[S]/(K S +[S]) (6)•当以氮源、无机盐类、维生素等为基质时，由于这些成分只能组成菌体的构成成分，不能成为能源，Y X/S 近似一定，所以式(6)能够成立，但当基质既作为能源又是碳源时，就应考虑维持代谢所消耗的能量。
