生物反应工程(知识点参考)

名词解释

1，返混:不同停留时间的物料的混合。

2，双膜理论:作为界面传质动力学的理论，该理论较好地解释了液体吸收剂对气体吸收质吸收的过程。一种关于两个流体相在界面传质动力学的理论

3，构象改变:在分子生物学里，一个蛋白质可能为了执行新的功能而改变去形状；每一种可能的形状被称为构象，而在其之间的转变即称为构象改变。

4，分配效应:分配的马太效应（Matthew Effect），是指好的愈好，坏的愈坏，多的愈多，少的愈少的一种现象。

5，酶的固定化技术:酶固定化技术是通过物理或化学的方法将酶连接在一定的固相载体上成为固定化酶，从而发挥催化作用。固定化后的酶在保持原有催化活性的同时，又可以同一般催化剂一样能回收和反复使用，可在生产工艺上实现连续化和自动化，更适应工业化生产的需要。

6，结构模型:就是应用有向连接图来描述系统各要素间的关系，以表示一个作为要素集合体的系统的模型.

7，固定化酶:水溶性酶经物理或化学方法处理后，成为不溶于水的但仍具有酶活性的一种酶的衍生物。在催化反应中以固相状态作用于底物。

8，停留时间:又称寄宿时间，是指在稳定态时，某个元素或某种物质从进入某物到离开该物所度过的平均时间。

9，恒化器：一种微生物连续培养器。它以恒定的速度流出培养液，使容器中的微生物生长繁殖始终低于最快生长速度。这种容器反映的是培养基的化学环境恒定。而恒浊器反映的是细胞浊度（浓度）的恒定。

10，恒浊器：一种连续培养微生物的装置。可以根据培养液中的微生物的浓度，通过光电系统观控制培养液的流速，从而使微生物高密度的以恒定的速度生长。11，生物反应工程：一个由生物反应动力学与化学反应工程结合的交叉分支学科。着重解决不同性质的生物反应在不同型式的生物反应器中以不同的操作方式操作时的优化条件

12，连续灭菌：就是将配制好的培养基在通入发酵罐时进行加热,保温，降温的灭菌过程，也称连消。

13，间歇灭菌：在100℃条件下，灭菌30分钟，间隔24小时再重复操作三次。

14，有效电子转移：是指物质在氧化过程中伴随着能量释放所进行的电子转移。

15，能量生长偶联型：当有大量合成菌体材料存在时，微生物生长取决于ATP的供能，这种生长就是能量生长偶联型。

16，能量生长非偶联型：在A TP的供能充分，而合成细胞的材料受限制时，这种生长就是能量生长非偶联型。

17，不可逆抑制：抑制剂与酶的必需基团或活性部位以共价键结合而引起酶活力丧失，不能用透析、超滤或凝胶过滤等物理方法去除抑制剂而使酶活力恢复的作用。18，流加式操作：能够任意控制反应液中基质浓度的操作方式。

19，代谢工程：通过基因工程的方法改变细胞的代谢途径。

20，连续培养及稳态：又叫开放培养，是相对分批培养或密闭培养而言的。连续培养是采用有效的措施让微生物在某特定的环境中保持旺盛生长状态的培养方法. 生理学家把正常机体在神经系统和体液以及免疫系统的调控下，使得各个器官、系统的协调活动，共同维持内环境的相对稳定状态，叫做稳态。

21，反馈流加：分间接控制，直接控制，定值控制和程序控制等流加培养。

22，高细胞浓度培养：

23，生物反应系统优化：

24，生物反应过程的优化：

公式

1，米氏方程 v=Vmax ×[S]/（Km+[S])

2，monod 方程

3，停留时间 f V =τ

4，稀释率 V F

D =

5，转化率 0

0S S S t

-=χ

6，Da 准数 m

m

N r Da =

7，内扩散效率因子 8，外扩散效率因子 o

out out r r =η

9，菌体得率 dS dX

Y S X -=/

10，菌体得率常数 G

G dS dX

Y )(-=

11，反应器生产能力 （分批式）

（连续） 12，产物生成比速 Xdt dP

Q P =

13，换热装置的传热面积 14，呼吸商22/O CO Q Q RQ =

t

S t P P t r 0⋅==χτχτin out r S P P ⋅==m

all

t K Q F ∆⋅=o

in

in

r r =η

问答

1，比较米氏方程和monod 方程

莫诺方程：S K S

S +=max μμ 米氏方程：S

K S r r m +=max 描述微生物生长

描述酶促反应 经验方程

理论推导的机理方程 方程中各项含义：

μ：生长比速(h -1)

μmax ：最大生长比速(h -1) S: 单一限制性底物浓度(mol/L) K S :半饱和常数(mol/L)

方程中各项含义： r ：反应速率(mol/L.h) r max ：最大反应速率(mol/L.h)

S ：底物浓度(mol/L)

K m ：米氏常数(mol/L) 适用于单一限制性底物、不存在抑制的情况

适用于单底物酶促反应不存在抑制的情况

2，比较CSTR 和PFR 型酶反应器的性能 答：CSTR 代表连续全混流酶反应器。PFR 代表连续活塞式酶反应器。

CSTR 型和PFR 型酶反应器的性能比较：

1）达到相同转化率χ时，PFR 型酶反应器所需停留时间较短。

2）在相同的停留时间达到相同转化率时，CSTR 型反应器所需酶量要大大高于PFR 型反应器。因此一般来说，CSTR 型反应器的效果比PFR 型差，但是，将多个CSTR 型反应器串联时，可克服这种不利情况。

3）与CSTR 型酶反应器相比，PFR 型酶反应器中底物浓度较高，而产物浓度较低，因此，发生底物抑制时，PFR 型酶反应器转化率的降低要比CSTR 型剧烈得多；而产物抑制对CSTR 型酶反应器影响更显著。

3，气体溶解过程的双模理论

答：当气体与液体相互接触时，即使在流体的主体中已呈湍流，气液相际两侧仍分别存在有稳定的气体滞流层（气膜）和液体滞流层（液膜),而吸收过程是吸收质分子从气相主体运动到气膜面，再以分子扩散的方式通过气膜到达气液两相界面，在界面上吸收质溶入液相，再从液相界面以分子扩散方式通过液膜进入液相主体。

4，影响发酵介质流变特性的因素

答：发酵介质的流变特性主要取决于细胞的浓度和其形态。一般发酵介质中液相部分粘度较低，但是随着细胞浓度的增加，发酵介质的粘度也相应增大，流体偏离牛顿特性越大。细胞的形态对发酵介质流动特性也有较大影响，如细胞为丝状形态时会导致发酵介质成为非牛顿型流体。

影响发酵介质流变特性的另一个因素为胞外产物，如产物为多糖，此时细胞的存在对发酵介质的流变特性影响较小，而多糖浓度的高低则对介质的粘度有较大影响。

5，生物反应过程中比氧消耗速率与溶解氧的关系

答：微生物反应过程中比氧消耗速率和溶解氧浓度间的关系可以通过试验来测定。从数据可以看出，当

[DO]在某一值以上时, [DO] 随时间线性减少，其比氧消耗速率qO2与[DO] 无关，为一常数；当[DO]在某