1生物反应工程：生物反应工程是一门以研究生物反应过程中带有共性的工程技术问题的学科。是以生物学、化学、工程学、计算机与信息技术等多学科为基础的交叉学科。
2生物反应过程：是指将实验室的成果经放大而成为可供工业化生产的工艺过程，包括实现工业化生产过程的高效率运转，或者说提高生产过程效率。
4生物反应器：是指以活细胞或酶为生物催化剂进行细胞增殖或生化反应提供适宜环境的设备或者场所。
5生物反应过程的缩小：根据生产实际，在实验室中使用小型反应器来模拟生产过程，以进行深入研究。
6转化率：某反应物的转化浓度与该反应物起始比值的百分比
7收率：指按反应物进行量计算，生成目的产物的百分数。用质量百分数或者体积百分数表示
8系统生物学：用生物遗传物理的方法，对生物学进行扰动，从而通过生物系统产生的影响进而研究，进而所得的数据进行挖掘和综合构建描述系统结构及相应于上述各种扰动的数学模型。
9流加操作：是指先将一定量基质加入反应器内，在适宜的条件下将微生物菌种接入反应器中，反应开始，反应过程中将特定的限制性基质按照一定要求加入到反应器中，以控制限制性基质浓度保持一定，当反应结束时取出反应物料的操作方式。
10指数流加操作：通过采用随时间呈指数变化的方式流加基质，维持微生物细胞对数生长的操作方式。
11非结构模型：在确定论模型的基础上，不考虑细胞内部结构的不同，即认为细胞为单一组分，在这种理想状态下建立起来的动力学模型。
12外扩散效率因子ηout：是指有外扩散影响是的实际反应速率和无外扩散的固定化酶外表面处的反应速率之比。
13Da 准数：最大反应速率和最大传质速率之比。
14分批发酵：是指将新鲜的培养基一次性加入发酵罐中，在适宜的条件下接种后开始培养，培养结束后，将全部发酵液取出的培养方法。
15连续培养发酵连续式操作(continuous operation)：是指以一定的速率不断向发酵罐中供给新鲜的培养基，同时等量地排出发酵液，维持发酵罐中液量一定的培养方法.
16稀释率：培养液流入速度和反应器内培养液的体积之比，他表示连续反应器中物料的更新快慢程度
17得率系数;是对碳元素等物质生成细胞或是其他产物的潜力进行定量评价的重要参数
18细胞得率：消耗1克基质生成细胞的克数成为细胞得率或是生长得率。
19动植物细胞培养：是一项将动植物的组织、器官或细胞在适当的培养基上进行无菌培养的技术。
20悬浮培养：通过震荡或是转动装置使细胞始终处于分散悬浮于培养液内的培养方法。
21停留时间：停留时间τ是指反应物料进入反应器时算起，至离开反应器时为止所经历的时间。22填充床型反应器(PBR)：把催化剂填充在固定床（填充床）中的反应器叫做填充床（固定床）型反应器。
23流化床型反应器(FBR)：装有较小颗粒的垂直塔式反应器。底物以一定流速从下向上流过，使固定化酶颗粒在流体中维持悬浮状态进行反应。
24生物膜反应器（MBR）：利用膜的分离功能，同时完成反应和分离过程的反应器。
25酶反应器：酶作为催化剂进行生物反应的场所。
26微生物的生长速率：在单位时间内微生物细胞浓度的变化量。
27微生物的比生长速率：单位重量菌体的瞬时增量。
3 釜式反应器 3.1在等温间歇反应器中进行乙酸乙酯皂化反应： 325325+→+CH COOC H NaOH CH COONa C H OH 该反应对乙酸乙酯及氢氧化钠均为一级。反应开始时乙酸乙酯及氢氧化钠的浓度均为0.02mol/l ，反应速率常数等于5.6l/mol.min 。要求最终转化率达到95%。试问： （1） （1） 当反应器的反应体积为1m 3时，需要多长的反应时间？ （2） （2） 若反应器的反应体积为2m 3，，所需的反应时间又是多少？ 解：（1）002220 00001()(1)110.95169.6min(2.83) 5.60.0210.95 ===?---= ?=?-??Af Af X X A A A A A A A A A A A dX dX X t C C R k C X kC X h (2) 因为间歇反应器的反应时间与反应器的大小无关，所以反应时间仍为2.83h 。 3.2拟在等温间歇反应器中进行氯乙醇的皂化反应： 223222+→++CH ClCH OH NaHCO CH OHCH OH NaCl CO 以生产乙二醇，产量为20㎏/h ，使用15%（重量）的NaHCO 3水溶液及30%（重量）的氯乙醇水溶液作原料，反应器装料中氯乙醇和碳酸氢钠的摩尔比为1：1，混合液的比重为1.02。该反应对氯乙醇和碳酸氢钠均为一级，在反应温度下反应速率常数等于5.2l/mol.h ，要求转化率达到95%。 （1） （1） 若辅助时间为0.5h ，试计算反应器的有效体积； （2） （2） 若装填系数取0.75，试计算反应器的实际体积。 解：氯乙醇，碳酸氢钠，和乙二醇的分子量分别为80.5,84 和 62kg/kmol,每小时产乙二醇：20/62=0.3226 kmol/h 每小时需氯乙醇：0.326680.5 91.11/0.9530%?=?kg h 每小时需碳酸氢钠：0.326684 190.2/0.9515%?=?kg h 原料体积流量： 091.11190.2 275.8/1.02+= =Q l h 氯乙醇初始浓度：00.32661000 1.231/0.95275.8?==?A C mol l 反应时间： 02000110.95 2.968(1) 5.2 1.23110.95===?=-?-??Af Af X X A A A A B A A dX dX t C h kC C kC X 反应体积：0(')275.8(2.9680.5)956.5=+=?+=r V Q t t l
试卷编号： 一、名词解释题（本大题共3小题，每小题3分，总计9分） 1.Bioseparation Engineering：回收生物产品分离过程原理与方法。 2.双水相萃取：某些亲水性高分子聚合物的水溶液超过一定浓度后可形成两相， 并且在两相中水分均占很大比例，即形成双水相系统(two aqueous phase system)。 利用亲水性高分子聚合物的水溶液可形成双水相的性质，Albertsson于50年代 后期开发了双水相萃取法(two aqueous phase extraction)，又称双水相分配法(two aqueous phase partitioning)。 3.电渗：在电场作用下，带电颗粒在溶液中的运动。 二、辨别正误题并改正，对的打√，错的打×（本大题共15小题，每小题2分，总计30分） 1.壳聚糖能应用于发酵液的澄清处理是由于架桥作用。错（不确定） 2.目前国内工业上发酵生产的发酵液是复杂的牛顿性流体,滤饼具有可压缩性。错 3.盐析仅与蛋白质溶液PH和温度有关，常用于蛋白质的纯化。错 4.超临界流体是一种介于气体和液体之间的流体，可用于热敏性生物物质的分离。 对 5.膜分离时，当截留率δ=1时,表示溶质能自由透过膜。错 6.生产味精时，过饱和度仅对晶体生长有贡献。对 7.阴离子纤维素类离子交换剂能用于酸性青霉素的提取。对 8.卡那霉素晶体的生产可以采用添加一定浓度的甲醇来沉淀浓缩液中的卡那霉 素。 9.凝胶电泳和凝胶过滤的机理是一样的。错 10.PEG-硫酸钠水溶液能用于淀粉酶的提取。对 11.乙醇能沉淀蛋白质是由于降低了水化程度和盐析效应的结果。对 12.冷冻干燥一般在-20℃—-30℃下进行，干燥过程中可以加入甘油、蔗糖等作为保 护剂。对 13.反相层析的固定相和流动相都含有高极性基团，可用来分离生物物质。错 14.大网格吸附剂由于在制备时加入致孔剂而具有大孔径、高交联度，高比表面积 的特点。错（不确定） 15.PEG沉淀蛋白质是基于体积不相容性。错 三、选择题（本大题共10小题，每小题2分，总计20分） 1.对于反胶束萃取蛋白质，下面说法正确的是：A A 在有机相中，蛋白质被萃取进表面活性剂形成的极性核里 B 加入助溶剂，可用阳离子表面活性剂CTAB萃取带正电荷的蛋白质 C 表面活性剂浓度越高越好 D 增大溶液离子强度，双电层变薄，可提高反胶束萃取蛋白质的能力 2.能进行海水脱盐的是：C A 超滤 B 微滤
生物反应工程原理复习资料 生物反应过程与化学反应过程的本质区别在于有生物催化剂参与反应。 生物反应工程是指将实验室的成果经放大而成为可提供工业化生产的工艺工程。 酶和酶的反应特征 酶是一种生物催化剂，具有蛋白质的一切属性；具有催化剂的所有特征；具有其特有的催化特征。 酶的来源：动物、植物和微生物 酶的分类：氧化还原酶、水解酶、裂合酶、转移酶、连接酶和异构酶 酶的性质：1）催化共性：①降低反应的活化能②加快反应速率③不能改变反应的平衡常数。 2)催化特性：①较高的催化效率 ②很强的专一性 ③温和的反应条件 易变性和失活 3）调节功能：浓度、激素、共价修饰、抑制剂、反馈调节等 固定化酶的性质 固定化酶：在一定空间呈封闭状态的酶，能够进行连续反应，反应后可以回收利用。 与游离酶的区别： 游离酶----一般一次性使用（近来借助于膜分离技术可实现反复使用） 固定化酶--能长期、连续使用（底物产物的扩散过程对反应速率有一定的影响；一般情况下稳定性有所提高；以离子键、物理吸附、疏水结合等法固定的酶在活性降低后，可添加新鲜酶溶液，使有活性的酶再次固定，“再生”活性） 固定化对酶性质的影响：底物专一性的改变 、稳定性增强 、最适pH 值和最适温度变化、动力学参数的变化 单底物均相酶反应动力学 米氏方程 快速平衡法假设：（1）CS>>CE ，中间复合物ES 的形成不会降低CS （2）不考虑 这个可逆反应（3） 为快速平衡， 为整个反应的限速阶段，因此ES 分解成产物不足以 破坏这个平衡 稳态法假设：（1）CS>>CE ，中间复合物ES 的形成不会降低CS （2）不考虑 这个可逆反应（3）中间复合物ES 一经分解，产生的游离酶立即与底物结合，使中间复合物ES 浓度保持衡定，即 P E ES S E k k k +→+?-2 1 1 P E ES +←ES S E ?+P E ES +→P E ES +←0=dt dC ES
1补料分批培养主要应用在哪些情况中？ ①生长非偶联型产物的生产②高密度培养③产物合成受代谢物阻遏控制④利用营养缺陷型菌株合成产物⑤补料分批培养还适用于底物对微生物具有抑制作用等情况。⑥此外，如果产物黏度过高或水分蒸发过大使传质受到影响时，可以补加水分降低发酵液黏度或浓度。 2比较理想酶反应器CSTR型与CPFR型的性能？ 答： A停留时间的比较： 在相同的工艺条件下进行同一反应，达到相同转化率时，两者所需的停留时间不同，CSTR型的比CPFR型反应器的要长，也就是前者所需的反应器体积比后者大。另外，以对两反应器的体积比作图可知，随反应级数的增加，反应器的体积比急剧增加。 B酶需求量的比较： 对一级动力学： 转化率越高，CSTR中所需酶的相对量也就越大。另外，比值还依赖于反应级数，一级反应时其比值最大，0级反应时其比值最小。 C酶的稳定性：0级反应时，CSTR与CPFR内酶活力的衰退没有什么区别。但如果反应从0级增至一级，那么，两种反应器转化率下降的差别就变得明显。CPFR产量的下降要比CSTR快得多，因而CPFR中酶的失活比CSTR中更为敏感。但是，如上所述，在某些场合，操作条件相同，要得到同样的转化率，CSTR所需酶的数量远大于CPFR所需的量。 D反应器中的浓度分布： CSTR与CPFR中的底物浓度分布。由图可知，在CPFR中，虽然出口端浓度较低，但在进口端，底物浓度较高；CSTR中底物总处于低浓度范围。如果酶促反应速率与底物的浓度成正比，那么对于CSTR而言，由于整个反应器处于低反应速率条件下，所以其生产能力也低。
3试着分析目前连续式操作难以大规模应用的原因？ 连续培养的工业生产应用的受限原因（连续培养的应用主要集中在研究领域）。 (1)杂菌污染问题。因连续培养以长期、稳定连续运转为前提，在整个培养过程中，必需不断地供给无菌的新鲜培养基，好氧发酵时，必需同时供给大量的无菌空气，这两种供给的过程中极易带来杂菌的污染，长期保持连续培养的无菌状态非常困难。 (2)变异问题。因工业化生产所用菌株大都是通过人工诱变处理的高度变异株，在长期的连续培养过程中容易使回复突变菌株逐渐积累，最后取得生长优势。 (3)成本问题，为降低成本,其一要使原料以最大的转化率和最大的产率转化为产物；是使发酵终了液中含有尽可能高的产物浓度，以缩小产物分离提取系统的规模和操作的费用。一些发酵过程其产物的分离提取费用约占生产总成本的40%以上；而对于大多数抗生素和精细化学品的发酵生产，其本身就是一个高成本分离过程的生产过程。而在连续培养过程中，流出的发酵液中产物浓度一般比分批培养、流加培养的低，结果加重了分离提取的负荷，在生产成本上没有竞争力。 4简述动植物细胞培养的特点难点，并与微生物细胞培养相比较 动植物细胞培养： 是一项将动植物的组织、器官或细胞在适当的培养基上进行无菌培养的技术。 动物细胞培养的特性 许多基因产物不能在原核细胞内表达，它们需要经过真核细胞所特有的翻译后修饰，以及正确的切割、折叠后，才能形成与自然分子一样的功能和抗原性。这就使动物细胞一跃成为一种重要的宿主细胞，用以生成各种各样的生物制品。动物细胞体外培养具有明显的表达产物的优点，为传统微生物发酵所无法取代。
化学反应工程模拟题答案 一、填空题： 1.所谓“三传一反”是化学反应工程学的基础，其中“三传”是指质量传 递、热量传递和动量传递，“一反”是指反应动力学。 2.各种操作因素对于复杂反应的影响虽然各不相同，但通常温度升高有利于 活化能高的反应的选择性，反应物浓度升高有利于反应级数大的反应的选择性。 3.测定非理想流动的停留时间分布函数时，两种最常见的示踪物输入方法为 脉冲示踪法和阶跃示踪法。 4.在均相反应动力学中，利用实验数据求取化学反应速度方程式的两种最主 要的方法为积分法和微分法。 5.多级混合模型的唯一模型参数为串联的全混区的个数N ，轴向扩散 模型的唯一模型参数为Pe（或Ez / uL）。 6.工业催化剂性能优劣的三种最主要的性质是活性、选择性和稳定性。 7.平推流反应器的E函数表达式为 , () 0, t t E t t t ?∞= ? =? ≠ ?? ，其无因次方差 2 θ σ= 0 ，而全混流反应器的无因次方差2θσ＝ 1 。 8.某反应速率常数的单位为m3 / (mol? hr )，该反应为 2 级反应。 9.对于反应22 A B R +→，各物质反应速率之间的关系为 (-r A)：(-r B)：r R＝1：2：2 。 10.平推流反应器和全混流反应器中平推流更适合于目的产物是 中间产物的串联反应。
11.某反应的计量方程为A R S →+，则其反应速率表达式不能确定。 12.物质A按一级不可逆反应在一间歇反应器中分解，在67℃时转化 50％需要30 min, 而在80 ℃时达到同样的转化率仅需20秒，该反应的活化能为 3.46×105 (J / mol ) 。 13.反应级数不可能（可能/不可能）大于3。 14.对于单一反应，在相同的处理量和最终转化率条件下，选择反应器时 主要考虑反应器的大小；而对于复合反应，选择反应器时主要考虑的则是目的产物的收率； 15.完全混合反应器（全混流反应器）内物料的温度和浓度均一， 并且等于（大于/小于/等于）反应器出口物料的温度和浓度。 二、多项选择题： 1．关于理想的间歇式反应器、平推流反应器和全混流反应器，下列描述正确的是 A, C, D A. 三者同为理想反应器，但理想的内涵是不同的； B. 理想的间歇式反应器和全混流反应器的理想的内涵是一样的，都是反 应器内温度和组成处处相同； C. 理想的间歇式反应器和全混流反应器的理想的内涵是不一样的，虽然 都是反应器内温度和组成处处相同，但前者随着时间的变化温度和组 成可能都发生变化，而后者则不随时间变化； D. 平推流和全混流反应器都是连续流动式反应器，前者的返混为零，后 者为无穷大 2．关于积分法和微分法，认识正确的是 A, B
生物分离工程练习题1 https://www.doczj.com/doc/7516197817.html,work Information Technology Company.2020YEAR
《生物分离工程》练习题 绪论 1.生物分离过程包括目标产物的提取、浓缩、纯化。 2.生物分离过程的显著特点是什么？ 1、条件温和 2、安全性、卫生性要求高 3、方法需要具有高选择性 4、对原料高度浓 缩 3.评价一个分离过程的效率主要有三个标准，目标产物的浓缩程度、分离纯化程 度、回收率。 4.图中F表示流速，c表示浓度；下标T和X分别表示目标产物和杂质。C、P和W分别 表示原料、产品和废料。写出产品浓缩率m、分离因子α、回收率REC的计算公式。 书本第九页 第一章细胞分离与破碎 1.在细胞分离中，细胞的密度ρS越大，细胞培养液的密度ρL越小，则细胞沉降 速率越大。 2.过滤中推动力要克服的阻力有过滤介质阻力和滤饼阻力，其中滤饼占 主导作用。 3.B可以提高总回收率。 A.增加操作步骤 B.减少操作步骤 C.缩短操作时间 D.降低每一步的收率 4.重力沉降过程中，固体颗粒不受C的作用。 A.重力 B.摩擦力 C.静电力 D.浮力 5.过滤的透过推动力是D 。 A.渗透压 B.电位差 C.自由扩散 D.压力差 6.在错流过滤中，流动的剪切作用可以B。 A.减轻浓度极化，但增加凝胶层的厚度 B.减轻浓度极化，但降低凝胶层的 厚度 C.加重浓度极化，但增加凝胶层的厚度 D.加重浓度极化，但降低凝胶层的 厚度 7.重力沉降过程中，固体颗粒受到重力，浮力，流体摩擦阻力的作用，当 固体匀速下降时，三个力的关系平衡 8.撞击破碎适用于D的回收。 A.蛋白质 B.核酸 C.细胞壁 D.细胞器
绪论 1.生物技术产品的生产过程主要由哪四个部分组成？ （1）原材料的预处理； （2）生物催化剂的制备； （3）生化反应器及其反应条件的选择和监控； （4）产物的分离纯化。 2.什么是生化反应工程,生化反应工程的研究的主要内容是什么 定义：以生化反应动力学为基础，运用传递过程原理及工程学原理与方法，进行生化反应过程的工程技术分析、开发以及生化反应器的设计、放大、操作控制等综合边缘学科。 主要内容：生物反应动力学和生物反应器的设计，优化和放大 3. 生物反应过程的主要特点是什么？ 1.采用生物催化剂，反应过程在常温常压下进行，可用DNA重组及原生质体融合技术制备和改造 2.采用可再生资源 3.设备简单，能耗低 4.专一性强，转化率高，制备酶成本高，发酵过程成本低，应用广，但反应机理复杂，较难控制，反应液杂质较多，给提取纯化带来困难。 4. 研究方法 经验模型法、半经验模型法、数学模型法；多尺度关联分析模型法（因次分析法）和计算流体力学研究法。 第1章 1. 酶作为生物催化剂具有那些催化剂的共性和其独特的催化特性？谈谈酶反应专一性的机制。 催化共性:降低反应的活化能，加快生化反应的速率；反应前后状态不变. 催化特性:高效的催化活性;高度的专一性; 酶反应需要辅因子的参与;酶的催化活性可被调控;酶易变性与失活。 机制：锁钥学说；诱导契合学说 2. 什么叫抑制剂？ 某些物质，它们并不引起酶蛋白变性，但能与酶分子上的某些必需基团（主要是指活性中心上的一些基团）发生化学反应，因而引起酶活力下降，甚至丧失，致使酶反应速率降低，能引起这种抑制作用的物质称为抑制剂。 3. 简单酶催化反应动力学（重点之重点） 4．酶动力学参数的求取方法(L-B法、E-H法、H-W法和积分法) L-B法: E-H法： H-W法： 积分法： S S ) (1) S c mI s m s s I I m i K C K ↓ ?++
填空题 1理想的酶反应器主要有两种：CPFR和CSTR 2养的传递有串联模型和并联模型（不好这样说） 3KLa中a大小取决于所设计的空气分布器，空气流动速率，反应器的体积和空气泡的直径等且空气泡的直径越小，越有利于传递 4的物理意义是最大反应速率和最大传质速率之比。Da准数越小，固定化酶表面浓度[S]s越是接近主题浓度[S],辨明最大传质速率越是大于最大反应速率，为反应控制。Da准数越小，越好。 5内部扩散与催化反应是同时进行的，二者相互影响，外扩散通常是先于反应。 6影响固定化酶促反应的蛀牙因素是：分子构象的改变，位阻效应，微扰效应，分配效应和扩散效应 7有效电子数：当1mol碳源完全氧化时，所需要氧的摩尔系数的4倍称为基质的有效电子数若碳源为葡萄糖，其完全燃烧是每摩尔葡萄糖需要 6mol，所以有效电子数是24，氧化一个有效电子伴随着焓值变化109.0KJ.即 8通过对细胞和环境之间能量的交换关系的研究，为培养基中（组分）的选择提供参考 9影响酶催化反应的环境因素有（温度），（pH），浓度等。影响酶催化反应的浓度因素有（底物浓度）和（效应物浓度）。影响酶催化反应的最基本的因素是（浓度）。 10反应器放大的目的是使产品的（质优）和（成本低效益好）；必须使菌体在大中小型反应器中所处的外界环境（相同）。 11若要消除外扩散限制效应，最常用的方法是（）；若是要消除内扩散限制效应，最常用的方法是（）。 12影响机械通气搅拌发酵过程中体系溶氧系数的因素有（操作变量），（培养液的理化性质），（反应器的结构）。 13根据Garden模型，如果产物和细胞的速率-时间曲线的变化趋势同步，则该产物的生成模型是（）。 15对米氏方程的讨论 当CS<
1.反应动力学主要研究化学反应进行的机理和速率，以获得进行工业反应器的设计和操作所必需的动力学知识，如反应模式、速率方程及反应活化能等等。包含宏观反应动力学和本征反应动力学。 2.化学反应工程化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的学科，即以化 学反应为研究对象，又以工程问题为研究对象的学科体系。 3.小试，中试小试：从事探索、开发性的工作，化学小试解决了所定课题的反应、分离过程和所涉及物料的分析认定，拿出合格试样，且收率等经济技术指标达到预期要求。中试：要解决的问题是：如何釆用工业手段、装备，完成小试的全流程，并基本达到小试的各项经济技术指标，规模扩大。 4.三传一反三传为动量传递（流体输送、过滤、沉降、固体流态化等，遵循流体动力学基本规律）、热量传递（加热、冷却、蒸发、冷凝等，遵循热量传递基本规律）和质量传递（蒸馏、吸收、萃取、干燥等，遵循质量传递基本规律），“一反”为化学反应过程（反应动力学）。 5催化剂在化学反应中能改变反应物的化学反应速率（提高或降低）而不改变化学平衡，且本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变的物质叫催化剂。 6催化剂的特征（1）.催化剂只能加速热力学上可以进行的反应。 （2）.催化剂只能加速反应趋于平衡，不能改变反应的平衡位置（平衡常数）。 （3）催化剂对反应具有选择性，当反应可能有一不同方向时，催化剂仅加速其中一种。 （4）.催化剂具有寿命，由正常运转到更换所延续时间。 7活化组份活性组分是催化剂的主要成分，是真正起摧化作用的组分。常用的催化剂活性组分是金属和金属氧化物。 8.载体催化剂活性组分的分散剂、粘合物或支撑体，是负载活性组分的骨架。 9助催化剂本身没有活性，但能改善催化剂效能。助催化剂是加入催化剂中的少量物质，是催化剂的辅助成分，其本身没有活性或活性很小，但是他们加入到催化剂中后，可以改变催化剂的化学组成，化学结构，离子价态、酸碱性、晶格结构、表面结构，孔结构分散状态，机械强度等，从而提高催化剂的活性，选择性，稳定性和寿命。 10平推流反应器理想平推流反应器是指通过反应器的物料沿同一方向以相同速度向前流动，像活塞一样在反应器中向前平推， 11全混流反应器流入反应器的物料，在瞬间与反应器的物料混合均匀，即在反应器中各处物料的温度、浓度都是相同的。
第一章复习题 1.生物分离工程在生物技术中的地位？ 2.生物分离工程的特点是什么？ 3.生物分离工程可分为几大部分，分别包括哪些单元操作？ 4.在设计下游分离过程前，必须考虑哪些问题方能确保我们所设计的工艺过程最为经济、可靠？ 5.生物分离效率有哪些评价指标？ 第二章复习题 1．简述细胞破碎的意义 2．细胞破碎方法的大致分类 3．化学渗透法和机械破碎法相比有哪些优缺点？ 第三章复习题 1．常用的蛋白质沉淀方法有哪些？ 2．影响盐析的主要因素有哪些？ 3．何谓中性盐的饱和度？ 4．盐析操作中，中性盐的用量（40% 硫酸铵饱和度）如何计算？5．简述盐析的原理。6．简述有机溶剂沉析的原理。 7．简述等电点沉析的原理。 第四章复习题 1．膜分离技术的概念 2．膜的概念 3．根据膜孔径大小，膜分离技术的分类 4．基本的膜材料有哪些？ 5．常用的膜组件有哪些？ 6．何谓反渗透？实现反渗透分离的条件是什么？其特点有哪些？ 7．强制膜分离的概念？ 8．电渗析的工作原理？ 9．膜污染的主要原因是什么？常用的清洗剂有哪些？如何选择？ 10．膜分离在生物产物的回收和纯化方面的应用有哪些方面？ 第五章复习题 1.什么是萃取过程？ 2.液－液萃取从机理上分析可分为哪两类？ 3.常见物理萃取体系由那些构成要素？ 4.何谓萃取的分配系数？其影响因素有哪些？ 5.何谓超临界流体萃取？其特点有哪些？有哪几种方法？ 6.何谓双水相萃取?常见的双水相构成体系有哪些？ 7.反胶团的构成以及反胶团萃取的基本原理 第六章复习题 1.影响吸附的主要因素？ 2.亲和吸附的原理和特点是什么？ 3.常用的离子交换树脂类型有哪些？ 4.影响离子交换速度的因素有哪些？ 5.用于蛋白质提取分离的离子交换剂有哪些哪些特殊要求，主要有哪几类？ 第七章复习题
XX市高等教育自学考试课程考试大纲课程名称：生化反应工程课程代码：3283 第一部分课程性质与目标 一、课程性质与特点 《生化反应工程》是高等教育自学考试生物技术（生物制药方向）专业的一门专业课，是在完成生物化学、微生物学、物理化学和化工原理等课程后开设的必修课程之一。本课程的学习对全面掌握生物技术进行生化工程的研究开发起着重要的作用。 本课程重点论述了生化反应过程动力学和生化反应器两个方面。前者着重论述了均相酶催化反应、固定化酶催化反应和细胞反应过程的基本动力学规律，并重点探讨了传递因素对反应动力学的影响及处理方法；对于生化反应器的设计和分析，则重点讨论了三种理想反应器，并适当介绍了对非理想流动反应器的处理方法。通过学习可以使学生对于生化反应工程有较系统的认识，达到熟悉并掌握该课程的基本任务、内容、研究对象和研究方法。本大纲是根据国家教育部制定的高等教育自学考试生物技术专业本科生培养目标编写的，立足于培养高素质人才，适应生物制药专业的培养方向。本大纲叙述的内容尽可能简明，便于自学。 二、课程目标与基本要求 本课程的目标和任务是使学生通过本课程的自学和辅导考试，进行有关生化反应工程的基础理论、基本知识的考察和训练，并了解现代生化反应的进展，为今后的学习和工作打下坚实的基础。 课程基本要求如下： 1、了解生化反应工程的特点、任务、研究的对象及研究的内容和方法。 2、掌握均相酶催化反应、固定化酶催化反应动力学的规律和动力学方程、传递因素对反应动力学的影响及其处理方法。 3、掌握细胞反应过程计量学、细胞反应过程动力学的规律及动力学方程。 4、了解生化反应器的种类、基本设计方程和动物细胞培养反应器的种类。掌握三种理想生化反应器、半间歇半连续反应器的设计式和相关的计算。 5、学习生化反应器的流动模型与放大，了解停留时间的定量描述和理想流动模型。掌握停留时间分布密度、分布密度函数及统计特征值的计算，熟悉三种非理想流动模型及相应的计算。 三、与本专业其他课程的关系 本课程在生物制药专业的教学计划中被列为专业课，在生物化学、微生物学、物理化学和化工原理课程与生物制药工程等学科之间有着承前启后的相互联系作用，本课程的学习对全面掌握生物技术专业各学科的知识起着重要作用。 第二部分考核内容与考核目标 第一章绪论(一般) 一、学习目的与要求 通过本章的学习，了解生化工程与生化反应工程。 二、考核知识点与考核目标
化学反应工程名词解释 与简答题 https://www.doczj.com/doc/7516197817.html,work Information Technology Company.2020YEAR
1.反应动力学主要研究化学反应进行的机理和速率，以获得进行工业反应器的设计和操作所必需的动力学知识，如反应模式、速率方程及反应活化能等等。包含宏观反应动力学和本征反应动力学。 2.化学反应工程化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的学科，即以化 学反应为研究对象，又以工程问题为研究对象的学科体系。 3.小试，中试小试：从事探索、开发性的工作，化学小试解决了所定课题的反应、分离过程和所涉及物料的分析认定，拿出合格试样，且收率等经济技术指标达到预期要求。中试：要解决的问题是：如何釆用工业手段、装备，完成小试的全流程，并基本达到小试的各项经济技术指标，规模扩大。 4.三传一反三传为动量传递（流体输送、过滤、沉降、固体流态化等，遵循流体动力学基本规律）、热量传递（加热、冷却、蒸发、冷凝等，遵循热量传递基本规律）和质量传递（蒸馏、吸收、萃取、干燥等，遵循质量传递基本规律），“一反”为化学反应过程（反应动力学）。 5催化剂在化学反应中能改变反应物的化学反应速率（提高或降低）而不改变化学平衡，且本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变的物质叫催化剂。 6催化剂的特征（1）.催化剂只能加速热力学上可以进行的反应。 （2）.催化剂只能加速反应趋于平衡，不能改变反应的平衡位置（平衡常数）。 （3）催化剂对反应具有选择性，当反应可能有一不同方向时，催化剂仅加速其中一种。 （4）.催化剂具有寿命，由正常运转到更换所延续时间。 7活化组份活性组分是催化剂的主要成分，是真正起摧化作用的组分。常用的催化剂活性组分是金属和金属氧化物。 8.载体催化剂活性组分的分散剂、粘合物或支撑体，是负载活性组分的骨架。 9助催化剂本身没有活性，但能改善催化剂效能。助催化剂是加入催化剂中的少量物质，是催化剂的辅助成分，其本身没有活性或活性很小，但是他们加入到催化剂中后，可以改变催化剂的化学组成，化学结构，离子价态、酸碱性、晶格结构、表面结构，孔结构分散状态，机械强度等，从而提高催化剂的活性，选择性，稳定性和寿命。 10平推流反应器理想平推流反应器是指通过反应器的物料沿同一方向以相同速度向前流动，像活塞一样在反应器中向前平推， 11全混流反应器流入反应器的物料，在瞬间与反应器内的物料混合均匀，即在反应器中各处物料的温度、浓度都是相同的。
《生物分离工程》复习资料 一、名词解释 1、双电层：偏离等电点的蛋白质的净电荷或正或负，成为带电粒子，在电解质溶液中就、吸引相反电荷的离子，由于离子的热运动，反离子层并非全部整齐的排列在一个面上，而是距表面由高到低有一定的浓度分布，形成分散双电层简称双电层。 2、层（吸附层）：相距胶核表面有一个离子半径的平面以内，反离子被紧密束缚在胶核表面。 3、扩散层：在平面以外，剩余的反离子则在溶液中扩散开去，距离越远，浓度越小，最后达到主体溶液的平均浓度。 4、超临界流体萃取：利用超临界流体为萃取剂的萃取操作。 5、细胞破碎：指利用外力破坏细胞膜和细胞壁，使细胞内容物包括目的产物成分释放出来 8、凝聚：在化学物质（铝、铁盐等）作用下，胶体脱稳并使粒子相互聚集成１大小块状凝聚体的过程。 9、絮凝：絮凝剂（大分子量聚电解质）将胶体粒子交联成网，形成10大小絮凝团的过程。 10、错流过滤：液体的流向和滤膜相切，使得滤膜的孔隙不容易堵塞。被过滤的发酵液在压力推动下，带着混浊的微粒，以高速在管状滤膜的内壁流动，而附着在滤膜上的残留物质很薄，其过滤阻力增加不大，因而能在长时间内保持稳定不变的过滤速度。 凝聚沉淀法：，废水中悬浮固体浓度也不高，但具有凝聚的性能，在沉淀的过程中，互相粘合，结合成为较大的絮凝体，其沉淀速度是变化的。 道南（）效应：离子和荷电膜之间的作用即相同电荷排斥而相反电荷吸引的作用。电渗析：利用分子的荷电性质和分子大小的差别进行分离的膜分离法。 高效液相色谱：高效液相色谱是色谱法的一个重要分支，以液体为流动相，采用高压输液系统，将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱，在柱内各成分被分离后，进入检测器进行检测，从而实现对试样的分析 电渗析：利用分子的荷电性质和分子大小的差别进行分离的膜分离法。 14、截留率：表示膜对溶质的截留能力,可用小数或百分数表示,在实际膜分离过程中,由于存在浓度极化,真实截留率为R。=1 透过液浓度截留液浓度。 15、截断曲线：通过测定相对分子质量不同的球形蛋白质或水溶性聚合物的截留率，可获得膜的截留率与溶质相对分子质量之间关系的曲线。 16、截断分子量：截留曲线上截留率为0.90（90%）的溶质的相对分子质量叫截断分子量。 17、泡点法：用修正的 M 方程计算液相组成，内层循环用 S 方程迭代计算级温度，外层循环用 H 方程迭代气相流率。 18、浓差极化：在膜表面附近浓度高于主体浓度的现象。当溶剂透过膜而溶质留在膜上，因而使膜面上溶质浓度增大的现象. 19、反渗透：使一侧溶液中的溶质（水）渗透到另一侧，在一侧所施加的压力必须大于渗透压，此操作即为反渗透。 ζ电位：双电层中存在距表面由高到底的电位分布,接近紧密层和分散层交界处的点位值。 液膜萃取：就是利用液膜的选择透过性,使料液中的某些组分透过液膜进入接受液,然后将三者各自分开,从而实现料液组分的分离。 等电点沉淀法：蛋白质在值为等电点的溶液中净电荷为零，蛋白质之间静电排斥力最小，溶解度最低，利用蛋白质在值等于其等电点的溶夜中溶解度下降的原理进行沉淀分级的方法。、 纳滤：介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术分配系数：萃取过程中常用溶质在两相中的总浓度之比 27、分离因素：表征萃取剂对溶质A和B分离能力的大小的数。 28、乳化：水或有机溶剂以微小液滴分散在有机相或水相中的现象。 29、值：表面活性剂的亲水与亲油程度的相对强弱，在工业上常用值来表示。 值即亲水与亲油平衡程度，数越大，亲水性越强，形成型乳浊液，数越小，亲油性越强，形成型乳浊液。
生化反应工程考试大纲 生物反应过程动力学和生物反应器是生物反应工程的核心内容。生物反应过程动力学则包括酶催化反应动力学、细胞反应过程动力学和固定化生物催化反应过程动力学；生物反应器则包括理想生物反应器操作模型、工业生物反应器传的传递特性、混合特性和反应器的设计和放大。 一、酶催化反应过程动力学 M－M方程的动力学特征：速率与酶浓度、底物浓度的关系、动力学参数的含义及求法； 可逆抑制的酶催化反应动力学：竞争，非竞争和反竞争三种可逆抑制的动力学特点、表示方法及如何区分； 不可逆抑制动力学的特点； 底物抑制与活化（变构酶催化）的动力学特点和其主要参数； 酶失活动力学的主要特征。 二、细胞生长及反应动力学 细胞得率系数、最大得率系数和呼吸商得概念和求法； 描述细胞生长的黑箱模型、结构模型和非结构模型的概念； Monod模型的动力学特征，μ、μmax和Ks的物理意义； 细胞不同生长阶段时μ的变化； 产物生成动力学的三种分类及其动力学特点； 底物消耗动力学的描述方法，Y X/S 与Y G 的关系； 三、固定化生物催化反应过程动力学 弄清空间效应、分配效应、扩散效应（包括外扩散和内扩散）、本征反应动力学和表观反应动力学的概念； 描述外扩散影响的无量纲数Da的物理意义以及用Da值判断反应过程的控制步骤；消除外扩散影响的方法； 描述内扩散影响的主要参数De、ф和η的定义，一级反应时ф1、η1的求法，用ф值大小判断反应的控制步骤；内扩散的消除方法； 表观梯勒模数Ф的定义；对一级M－M反应时Ф值的表示，用Ф值判断反应
控制步骤； 对一级反应，内外扩散同时存在时Bi、Da和ф1之间的关系，总有效因子的求法； 在扩散影响下的表观反应级数、表观化能和表观稳定性与其本征值有何变化及其变化原因。 四、生物反应器的操作模型 分批式、连续式和半分批式（流加操作）各自有何操作特点，流加操作对细胞反应有何特殊意义； 对BSTR，反应时间和辅助时间、反应时间的确定、反应器有效体积的确定； 对单级CSTR，D与τm的关系，D、Dopt、Dc和Cx、Cs、DCx的定义式及求的确定； 法，τm与V R 对循环的单级CSTR，R和β的定义，D与μ的关系； 对CPFR，模型的特征，τp的求法，CPFR与CSTR的比较，CPFR与CSTR相串联的特征； 对流加操作，其操作过程中主要特征、恒速流加与指数流加各有何特点； 反应－分离相耦合对细胞反应的意义。 五、生物反应器的传递与混合特性 牛顿型流体与非牛顿型流体的主要差别； 氧在细胞反应中的传递阻力如何确定，大多情况下氧的传递阻力是什么； 细胞反应中供氧速率与耗氧速率的关系，即OTR与OUR的关系，Col、Col*、Colc之区别，Kla的动态测定法； 混合程度与混合尺度、宏观混合与微观混合，宏观流体与微观流体，混合过程主要机理； 2的意义，CSTR和CPFR的宏观混合特宏观混合模型：E(t)、F(t)、E和σ t 征参数值；多重串联模型的模型参数； 微观混合的混合程度和混合时间的概念。 六、生物反应器的设计和放大 生物反应器具备的主要特点；
化学反应工程复习资料 一．填空 1.理想反应器是指 _______、______ _。 2.全混流反应器的返混_______。平推流反应器的返混为_______。 3.反应器物料的停留时间的分布曲线是通过物理示踪法来测定的，根据示踪剂的输入方式不同分为 _______、_______、_______。 4.平推流管式反应器t t =时，E （t ）=____。；平推流管式反应器t t ≠时，E （t ）=_____。；平推流管式反应器t t ≥时，F （t ）=___ 。；平推流管式反应器t ＜t 时，F （t ）=____。 5.平推流管式反应器其E （θ）曲线的方差=2θσ_______。；平推流管式反应器其E （t ）曲线的方 差 =2t σ_______。 6.全混流反应器t=0时E （t ）=_______。；全混流反应器其E （θ）曲线的方差=2θσ_______。；全 混流反应器其E （t ）曲线的方差 =2t σ_______。 7.催化剂“三性”是指 、 和 。 8.凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作___ ____。 9. 化学反应过程按操作方法分为____ ___、___ ____、_____ __操作。 10. 化学反应工程中的“三传一反”中的三传是指____ ___、___ ____、____ ___。 11. 化学反应的总级数为n ，如用浓度表示的速率常数为C K ，用逸度表示的速率常数 f K ，则 C K =_______f K 。 12.在构成反应机理的诸个基元反应中，如果有一个基元反应的速率较之其他基元反应慢得多，他 的反应速率即代表整个反应的速率，其他基元反应可视为处于____ ___。 13. 一级连串反应A S P 在全混流釜式反应器中，则目的产物P 的最大浓度=max ,P C ______、=opt τ______。 14. 一级连串反应A S P 在平推流反应器中，则目的产物P 的最大浓度=max ,P C _______、=opt t ______。
第一章 1．生物分离工程的一般过程P4 答：①发酵液的预处理主要采用凝聚和絮凝等技术来加速固相，液相分离，提高过滤速度。过滤、离心是其最基本的单元操作。 ②产物的提取采用沉淀、吸附、萃取、超滤等单元操作。 ③产物的精制常采用色谱分离技术，有层析、离子交换、亲和色谱、吸附色谱、电色谱。 ④成品的加工处理浓缩、结晶、干燥 第二章 一、概念： 1.发酵液的预处理：指采用凝聚和絮凝等技术来加速固相、液相分离，提高过滤速度。 2.凝集（凝聚）：指在投加的化学物质（如水解的凝聚剂，铝、铁的盐类或石灰等）作用下，发酵液中的 胶体脱稳并使粒子相互凝集成为1mm大小块状絮凝体的过程。 3.絮凝：指某些高分子絮凝剂能在悬浮粒子之间产生桥梁作用，使胶粒形成粗大絮凝团的过程。 4.离心分离：指在离心场的作用下，将悬浮液中的固相和液相加以分离的方法。主要用于颗粒较细的悬 浮液和乳浊液的分离。（分为差示离心、均匀介质离心、密度梯度离心、等密度梯度离心和平衡等密度离心。） 5.等电点沉淀法：利用蛋白质等两性化合物在等电点时溶解度最低，易产生沉淀的性质，用酸化剂或碱化 剂调节发酵液的pH，使其达到菌体蛋白的等电点而产生沉淀。 二、填空： 1、按过滤时料液流动方向的不同，分为常规过滤和错流过滤。 2、可溶性杂蛋白的去除法包括：等电点沉淀法、热处理法、化学变性沉淀法和吸附法 三、问答 1、发酵液的一般特征？ ①组成大部分为水； ②发酵产物的浓度较低； ③发酵液中的悬浮固形物主要是菌体和蛋白的胶状物； ④含有培养基中的残留成分，如无机盐类、非蛋白质大分子及其降解产物； ⑤含有其他少量代谢副产物；
⑥含有色素、毒性物质。热原质等有机杂质。 2、常用的絮凝剂有什么？ 无极絮凝剂：Al2(SO4)3·18H2O (明矾)、氯化钙、氯化镁碱式氯化铝、高分子无机聚合物等。 有机絮凝剂：壳多糖及其衍生物、明胶、丙烯酰胺类、聚苯乙烯类、聚丙烯酰类聚乙烯亚胺类。 3、影响絮凝效果的因素？ 答：①絮凝剂的种类； ②絮凝剂浓度； ③ pH; 最关键因素，影响絮凝剂活性基团的解离度。 ④搅拌转速和时间。 4、发酵液预处理的方法？ 答：①凝聚和絮凝方法 ②加热法 ③调节PH法 ④加水稀释法 ⑤加入助滤剂法 ⑥加吸附剂法或加盐法 ⑦高价态无机离子去除法 Ca2+——草酸、草酸钠→形成草酸钙沉淀 Mg2+——三聚磷酸钠(Na5P3P10)→形成三聚磷酸钠镁可溶性络合物 Fe3+——黄血盐(K4Fe(CN)6) →普鲁士蓝淀 ⑧可溶性杂蛋白的去除法 3、VB12发酵液絮凝预处理的研究 答：由正交试验确定影响絮凝的主要因素，结果表明，最佳絮凝条件：絮凝剂为聚合氯化铝、加入体积分数7%，pH6、搅拌速度14r/min、搅拌时间45s。通过加压过滤实验，得到絮凝后
凝聚：指在投加的化学物质（铝、铁的盐类或石灰等）作用下，胶体脱稳并使粒子相互聚集成１mm 大小块状凝聚体的过程。PPT 电泳：荷电的胶体粒子在电场中的移动。PPT 或者：荷电溶质（电解质）或粒子在电场作用下发生定向泳动的现象P362 电泳迁移率（mobility）:在电位梯度E的影响下，带电颗粒在时间t中的迁移距离d。PPT 或者：单位电场强度下的电泳速度。P363 膜分离的概念：利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动力，由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。PPT 或者：利用具有一定选择性透过特性的过滤介质进行物质的分离纯化。P56 离子交换: 在吸附剂与溶液间发生离子交换，即吸附剂吸附离子后，它同时要放出等当量的离子于溶液中。PPT 亲和层析：是利用生物分子对之间所具有的专一而又可逆的亲和力使生物分子分离纯化的技术。PPT 过滤：是在外力作用下，利用过滤介质使悬浮液中的液体通过，而固体颗粒被截留在介质上，从而实现固液分离的一种单元操作。PPT 或者：利用薄片形多孔性介质（如滤布）截留固液悬浮液中的固体粒子，进行固液分离的方法。P20 沉降：离心分离是基于固体颗粒和周围液体密度存在差异，在离心场中使不同密度的固体颗粒加速沉降的分离过程，当静置悬浮液时，密度较大的固体颗粒在重力作用下逐渐下沉，这一过程称为沉降。PPT 重结晶：是利用杂质和结晶物质在不同溶剂和不同温度下的溶解度不同，将晶体用合适的溶剂再次结晶，以获得高纯度的晶体的操作。PPT 分辨率：也称分离度。它是指相邻两色谱保留值之差与两峰底宽平均值之比。PPT 晶体：形成新相（固体）需要一定的表面自由能。因此，溶液浓度达到饱和溶解度时，晶体尚不能析出，只有当溶质浓度超过饱和溶解度后，才可能有晶体析出。溶液达到过饱和状态是结晶的前提；过饱和度是结晶的推动力。PPT 分子伴侣：是一种热休克蛋白质，在体内和体外都具有抑制蛋白质伸展肽链错误折叠和聚集、促进肽链折叠成天然活性肽的作用。P394 对流干燥：对流干燥过程中载热体对对流方式与湿物料颗粒（或液滴）直接接触，向湿物料对流传热，故对流干燥又称直接加热干燥。P440
化学反应工程考试总结 一、填空题： 1.所谓“三传一反”是化学反应工程学的基础，其中“三传”是指质量传递、热量传递 和动量传递，“一反”是指反应动力学。 2.各种操作因素对于复杂反应的影响虽然各不相同，但通常温度升高有利于活化能高 的反应的选择性，反应物浓度升高有利于反应级数大的反应的选择性。 3.测定非理想流动的停留时间分布函数时，两种最常见的示踪物输入方法为脉冲示踪法 和阶跃示踪法。 4.在均相反应动力学中，利用实验数据求取化学反应速度方程式的两种最主要的方法为 积分法和微分法。 5.多级混合模型的唯一模型参数为串联的全混区的个数N ，轴向扩散模型的唯一模 型参数为Pe（或Ez / uL）。 6.工业催化剂性能优劣的三种最主要的性质是活性、选择性和稳定性。 7.平推流反应器的E函数表达式为 , () 0, t t E t t t ?∞= ? =? ≠ ?? ，其无因次方差2θσ= 0 ，而全混流反应器的无因次方差2θσ＝ 1 。 8.某反应速率常数的单位为m3 / (mol? hr )，该反应为 2 级反应。 9.对于反应22 A B R +→，各物质反应速率之间的关系为(-r A)：(-r B)：r R＝1：2：2 。 10.平推流反应器和全混流反应器中平推流更适合于目的产物是中间产物的串联反 应。 11.某反应的计量方程为A R S →+，则其反应速率表达式不能确定。 12.物质A按一级不可逆反应在一间歇反应器中分解，在67℃时转化50％需要30 min, 而 在80 ℃时达到同样的转化率仅需20秒，该反应的活化能为 3.46×105(J / mol ) 。 13.反应级数不可能（可能/不可能）大于3。 14.对于单一反应，在相同的处理量和最终转化率条件下，选择反应器时主要考虑反应器 的大小；而对于复合反应，选择反应器时主要考虑的则是目的产物的收率；15.完全混合反应器（全混流反应器）内物料的温度和浓度均一，并且等于 （大于/小于/等于）反应器出口物料的温度和浓度。