生物反应工程原理习题答案(部分)贾士儒版Word版

生物反应工程贾士儒试卷1

生物反应工程考试试卷（2003年6月）班级姓名成绩一、名词解释(10分)流加式操作：能量生长非偶联型：返混：搅拌器轴功率：固定化酶：二、请列出下列物理量的数学表达式(10分)停留时间：呼吸商：稀释率：Da准数：转化率：三、判断题(10分)1、单罐连续培养稳态下，D=μ。

( )2、流加培养达到拟稳态时，D=μ。

( )3、单罐连续培养，在洗出稀释率下，稳态时罐内底物浓度为零。

( )4、Da 准数是决定固定化酶外扩散效率的唯一参数，Da 准数越大，外扩散效率越高。

( )5．酶经固定化后，稳定性增加，活性增大。

( )四、图形题（15分）图1为酶促反应1/r ~1/S 曲线，指出曲线Ⅰ、Ⅱ中哪条代表竞争性抑制，哪条代表无抑制情况。

图2为流体的流变学曲线，试说出每条曲线所代表的流体类型。

图1 图2ⅠⅡ1/rd/d图3为连续培养的数学模型，请在图中标出临界稀释率D crit和最大生产强度下的稀释率D m。

图4为微生物生长模型，请图示说明如何判断限制性基质？图3 图4五、简答题（25分）1、莫诺方程与米氏方程的区别是什么？XDX2、CSTR、PFR代表什么含义？比较CSTR型和PFR型酶反应器的性能。

3、何谓恒化器，何谓恒浊器，二者有何区别？4、影响k L a的因素有哪些，如何提高k L a或N v？5、如何进行流加培养的控制、优化？六、计算题（30分）1、乙醇为基质，通风培养酵母，呼吸商RQ=0.6。

反应方程为：C2H5OH+aO2+bNH3 c（CH1。

75N0。

15O0。

5）+dCO2+ eH2O 求各系数a、b、c、d及菌体得率Y X/S。

2、推导非竞争性抑制酶促反应动力学方程。

3．某微生物的生长可用Monod方程来描述，并且m=0.5/h，K S=2g/L。

连续培养中，流加基质浓度S o=48g/L，Y X/S=0.45g/g，在稳定状态下，菌体的最大生产强度为多少？4、在一定的培养条件下培养大肠杆菌，测得实验数据如下表所示。

反应工程课后答案完整版.

1 绪论1.1 在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反响：进入反响器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气 =2： 4：〔摩尔比〕，反响后甲醇的转化率达 72%，甲醛的收率为 69.2%。

试计算〔1〕〔1〕反响的选择性；〔2〕〔2〕反响器出口气体的组成。

解：〔 1〕由〔〕式得反响的选择性为：〔2〕进入反响器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气 =2：4：〔摩尔比〕，进入反响器的总原料量为 100mol 时，那么反响器的进料组成为·组分摩尔分率 y i0 摩尔数 n i0(mol)CH3 2/〔〕OH空气4/〔〕水〔〕总计设甲醇的转化率为 X A，甲醛的收率为 Y P，根据〔〕和〔〕式可得反响器出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数 n A、n P和 n c分别为：n A=n A0 (1-X A)=7.672 moln P=n A0 Y P=18.96 moln C=n A0(X A -Y P)=0.7672 mol结合上述反响的化学计量式，水〔 n W〕、氧气〔 n O〕和氮气〔 n N〕的摩尔数分别为：n W=n W0+n P+2n C=38.30 moln O=n O0-1/2n P-3/2n C=0.8788 moln N=n N0=43.28 mol所以，反响器出口气体组成为：组分摩尔数〔 mol〕摩尔分率%CH3OHHCHOH2OCO2O2N2反响动力学根底2.4 在等温下进行液相反响 A+B →C+D，在该条件下的反响速率方程为：假设将 A 和 B 的初始浓度均为 3mol/l 的原料混合进行反响，求反响4min 时 A 的转化率。

解：由题中条件知是个等容反响过程，且 A 和 B 的初始浓度均相等，即为，故可把反响速率式简化，得由〔〕式可知代入速率方程式化简整理得积分得解得 X A =82.76%。

2.6 下面是两个反响的T-X 图，图中 AB 是平衡曲线， NP 是最正确温度曲线，AM 是等温线， HB 是等转化率线。

生化反应工程原理习题答案

生化反应工程原理习题答案生化反应工程原理习题答案生化反应工程是一门研究生物化学反应在工业生产中应用的学科，它涉及到生物反应的原理、工艺、设备等方面。

在学习生化反应工程的过程中，习题是不可或缺的一部分。

下面将为大家提供一些生化反应工程原理习题的答案，希望对大家的学习有所帮助。

1. 什么是生化反应工程？答：生化反应工程是将生物化学反应应用于工业生产中的一门学科。

它研究的是如何利用生物体内的酶、微生物等生物催化剂，通过控制反应条件和优化工艺流程，实现高效、可持续的生物化学反应。

2. 生化反应工程的应用领域有哪些？答：生化反应工程广泛应用于食品、制药、化工等领域。

例如，生化反应工程可以用于生产食品添加剂、药物、酶制剂等。

此外，生化反应工程还可以应用于环境保护领域，例如利用微生物降解有机废水、废弃物等。

3. 生化反应工程中常用的反应器有哪些？答：生化反应工程中常用的反应器有批式反应器、连续流动反应器和固定床反应器等。

批式反应器适用于小规模实验室研究，连续流动反应器适用于大规模工业生产，固定床反应器适用于催化剂固定在固定床上的反应。

4. 生化反应工程中的反应条件有哪些因素？答：生化反应工程中的反应条件包括温度、pH值、反应物浓度、反应时间等。

这些因素会影响反应速率、产物选择性和产量等。

5. 什么是生化反应工程中的产物选择性？答：生化反应工程中的产物选择性是指在反应过程中产生的不同产物之间的选择性。

通过调节反应条件和优化催化剂等，可以控制产物的选择性，从而实现高效、经济的生化反应。

6. 生化反应工程中的酶催化反应有什么特点？答：生化反应工程中的酶催化反应具有高效、特异性和温和的特点。

酶作为生物催化剂，能够在相对较低的温度和中性条件下催化反应，具有较高的选择性和活性。

7. 生化反应工程中的微生物反应有什么特点？答：生化反应工程中的微生物反应具有较高的底物适应性和底物转化能力。

微生物通过代谢途径将底物转化为产物，具有较高的效率和产物选择性。

生物反应工程原理习题答案(部分)贾士儒版Word版

第四章复习题
4．Monod 方程建立的几点假设是什么？Monod 方程与米氏方程主要区别是什么？
答： Monod方程建立的基本假设：微生物生长中，生长培养基中只有一种物质的浓度（其他组分过量）会影响其生长速率，这种物质被称为限制性基质，并且认为微生物为均衡
生长且为简单的单一反应。

Monod 方程与米氏方程的主要区别如下表所示：
Monod 方程与米氏方程的区别
5．举例简要说明何为微生物反应的结构模型？
答：由于细胞的组成是复结的，当微生物细胞内部所含有的蛋白质、脂肪、碳水化合物、核酸、维生素等的含量随环境条件的变化而变化时，建立起的动力学模型称为结构模型。

8.缺
9．在啤酒酵母的生长试验中，消耗了 0.2kg 葡萄糖和 0.0672kgO2，生成 0.0746kg 酵母菌和0.121kgCO2，请写出该反应的质量平衡式，计算酵母得率YX/S 和呼吸商 RQ。

解：假设反应的质量平衡式为：
10.微生物物繁殖过程中分裂一次生成两个子细胞，也有 4 分裂或 8 分裂的，试证明当 n 分裂时，有如下式子：t d/t g= ln 2/ lnn ，式中： td 为倍增时间， tg为世代时间。

dX/Xdt=μ, 边界条件，t=0,X=X0,
积分得ln(X/X0)= μt
t=t d,, X/X0=2,所以td=ln2/μ
13.缺
15.缺
第五章复习题
第三章复习题4.解
5．
20.
（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）。

生化反应工程原理简答题

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？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)。

⑴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。

生物反应工程习题精解

−1 −2
k
k
试分别利用（1）M-M 方程推导方法和（2）B-H 方程推导方法，求其速率方程式。解：根据题意采用两种方法进行列方程组，见下： M − M法
rs = k+3CES 2 dC ES 2 = k+2CES 1 − k+3CES 2 − k−2CES 2 = 0 dt dCES 1 = k C C + k C − k C − k C = 0 +1 E S −2 ES 2 −1 ES 1 +2 ES 2 dt C = C + C + C E ES 1 ES 2 E0 B − H法 rs = k+3CES 2 k C C = k C +1 E S −1 ES 1 k+2CES 1 = k−2CES 2 C = C + C + C E ES 1 ES 2 E0
2.5Eadie 在 1942 年测量了乙酰胆碱（底物）在某酶上进行水解反应的初始速率，数据如下：反应初速率反应初速率底物浓度/（mol/l）底物浓度/（mol/l） mol/(l·min) mol/(l·min) 0.0032 0.111 0.0080 0.166 0.0049 0.148 0.0095 0.200 0.0062 0.153 试用（1）L-B 法；（2）H-W 法；（3）E-H 法估计其动力学参数值。解：由题中数据进行变换后可达下表： CS CS/rS rs/Cs rs 1/VS 1/CS
CS 0 C ln S 0 CS r CS 1 t t ，以对作图，可得一直线，该直线 = max − CS 0 − CS C S 0 − C S K m CS 0 − C S K m CS 0 − CS ln

天津科技大学生物反应工程课程PDF精讲课件教案合辑(共621页)

• 2000年后人类基因组计划的完成，后基因组计划的进行，特别是 Metabolic Engineering and Systems Biology的形成与发展，给生物反应工程技术带来新的发展机遇。
分子生物学面临的挑战！？
• 如果生物反应现象仅是通过物理学家或化学家用机械的语言、化学的语言、物理语言来描述，一定是将生物反应分解至分子，或更小的单位，然后再以此为基础把生物现象简化为化学过程或物理过程，这种将生物现象简化的方法，无疑将抛弃生物反应的本质特征。 • 另外，由于决定生物生命的最小单位是细胞，因此，细胞个体之间的相互影响也是利用生物过程获得目的产物的技术人员不得回避的问题，但是，以往由于多种原因，无法开展相关的研究。细胞之间的相互影响与细胞内部反应的相互作用必然涉及影响强弱和时间的长短问题，而这必要需要一些工程学方法来解决，因此，也就给生物反应工程技术带来新的机遇与挑战。
经典酶学研究中，酶活力的测定是在反应的初始短时间内进行的，并且酶浓度、底物浓度较低，且为水溶液，酶学研究的目的是探讨酶促反应的机制。工业上，为保证酶促反应高效率完成，常需要使用高浓度的酶制剂和底物，且反应要持续较长时间，反应体系多为非均相体系，有时反应是在有机溶剂中进行。
2.2 均相酶促反应动力学 2.2.1 酶促反应动力学基础可采用化学反应动力学方法建立酶促反应动力学方程。对酶促反应 A B C D ，有：
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Bioreaction Kinetics, Bioreactors and Scale-Up of Bioprocesses
• • • • • • • Foundation of Biology and Engineering Enzyme Kinetics Biochemical Reactions Design of Fermentaton Processes Mass Transfor Scale-Up of Bioprocesses Advance of Bioreaction Engineering

反应工程课后习题参考答案

反应工程课后习题参考答案1绪论1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：2CH3OHO22HCHO2H2O2CH3OH3O22CO24H2O进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），反应后甲醇的转化率达72%，甲醛的收率为69.2%。

试计算（1）反应的选择性；（2）反应器出口气体的组成。

解：（1）由（1.7）式得反应的选择性为：S0.961196.11%（2）进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），当进入反应器的总原料量为100mol时，则反应器的进料组成为2由甲醇的转化率达72%某y某=72%;=69.2%227.4解得某=18.96;y=0.77所以，反应器出口气体组成为：CH3OH:27.4某y100%=6.983%某y10022某3y100%=40.19%空气：某y1002217.81某2y水：100%=34.87%某y10022某HCHO:100%=17.26%某y10022yCO2:100%=0.6983%某y1002254.791.2工业上采用铜锌铝催化剂由一氧化碳和氢合成甲醇，其主副反应如下：CO2H2CH3OH2CO4H2(CH3)2OH2OCO3H2CH4H2O4CO8H2C4H9OH3H2OCOH2OCO2H2由于化学平衡的限制，反应过程中一氧化碳不可能全部转化成甲醇，为了提高原料的利用率，生产上采用循环操作，即将反应后的气体冷却，可凝组份变为液体即为粗甲醇，不凝组份如氢气及一氧化碳等部分放空，大部分经循环压缩机后与原料气混合返回合成塔中。

下图是生产流程示意图放空气体Akmol/h原料气和冷凝分离后的气体组成如下：组分原料气冷凝分离后的气体COH2CO226.8268.251.4615.4969.780.82CH40.553.62N22.9210.29粗甲醇的组成为CH3OH89.15%,(CH3)2O3.55%,C3H9OH1.10%,H2O6.20%,均为重量百分率。