生化工程-自考重点

第一章 绪论 O9AFQ)u 1、重点 B;KpO+m 1.1 生化工程的定义（识记）将生物技术的实验室成果经工艺及工程开发，成为可供工业生产的工艺过程，常称为生化工程 nwIj?(8x 1.2 生化工程的研究内容（识记）、培养基灭菌、空气除菌、通气搅拌、反应器及比拟放大 6Ll 、微生物的连续培养、生物反应动力学、固定化酶技术及应用 l+X, 2、次重点 q$Ms7 a 生化工程的发展历程（识记） kfZ(:3W$ 生化工程学诞生于上世纪40年代。 A;o(9VHZ 早期的发酵工业只有较少种类的产品，其中厌氧发酵产品居多。如酒类、乳酸。厌氧发酵由于不大量供应氧气，染杂菌导致生产失败的机会较少，故而深层液体厌氧发酵早就具有相当大的规模。那时只有少数的好氧发酵产品采用了深层液体发酵生产法，如面包酵母 ，醋酸。前者因为酵母的比生长速率较高，后者因为醋酸的生成导致发酵液中pH降低，不易污染杂菌。 w,Xa 40年代前期，正好是第二次世界大战期间，战场上有成千上万的伤员需要救治，急需药物（非磺胺类）防止伤口感染。 (g;nU0u N| （2）空气过滤设计（应用） u|6-I 2、次重点 ?n/ （2）典型空气除菌流程（识记）(高空采风空压机贮罐冷却器总过滤器分过滤器净化空气进罐)(北方) o4Cq /K (湿度大时,应该在冷却器后加上油水分离器和除雾器) 3laS$c （3）新型过滤器（理解）(聚乙烯醇过滤器,折式过滤除菌器,高效烧结金属过滤器,绝对过滤器) ,2+d+Zuh jb9W7;RL O:pg+o& 第三章 氧的供需 h=F(v( 1、重点 MX7Ix （1）概念： ?%Tx% dB 比耗氧速率:单位质量的细胞（干重）在单位时间内消耗氧的量。 a?8)47) 摄氧率: 单位体积培养液，在单位时间内耗氧量。 ccPWfy_ 临界氧浓度: 指不影响菌体的呼吸和财务合成的最低氧浓度。 96QY0 氧的传递通量: ,|z#Rr(n 双膜理论: Dm8fcD (1)在气液两个流体相间存在界面，在界面两侧各有一层稳定的薄膜，即气膜与液膜，这两层稳定的薄膜在任何流体力学条件下，均呈滞流状态（湍流时，滞流层薄；层流时，滞流层厚。 )oz2V9X (2)界面上不存在传递阻力，那么在两相界面上，两相浓度总是相互平衡的（气体中氧的浓度与溶解在液体中氧浓度处于平衡状态）。 &FTz (3) 传递阻力都集中在气膜和液膜之中。即气膜和液膜以外无传递阻力，气相气体和液相主体中氧气浓度均匀。 6 R)KIG 体积溶氧速率(Nv) /2c(6h alHA&YCK 体积溶氧系数：KL以氧浓度为推动力的容积氧传递系数，反映了设备的供氧能力OTR=KL (C* CL ） /V/NL#(R （2）影响供氧的因素（理解） Q1x&Zm1v （3）摄氧率和kLa的测定（理解） $,U/,XA E (1) 亚硫酸钠氧化法(2) 动态法用溶氧电极 (3) 氧衡算法 RJerx: 2、次重点 h4|BGO 培养过程中的氧传递（识记） jcL !Od 3、一般： ZCc23UwI （1）溶解氧对细胞生长的影响（识记） xRXvTNEg （2）溶解氧对发酵代谢产物生成的影响（识记） ?#(LH$l_ 5o7(t ,&S0/j Aixe?A_x 第四章 机械搅拌轴功率计算 :!Z9l 1、重点 BHI+:L （1）概念： fHor 轴功率:搅拌器以既定的转速回转时,用以克服介质的阻力所需要的功率. r1 功率准数Np:表示机械搅拌器所施与单位体积被搅拌液体的外力与单位体积被搅拌的惯性力之比. y _V=: 通气准数Na: 它表示发酵罐内空气的表观流速与搅拌叶顶端流速之比 %_.Db| （2）搅拌器轴功率计算（应用） aaY AS/: 2、次重点 QAlKG, 非牛顿流体的搅拌器轴功率的计算（理解） 0Pf886 3、一般： *,lDo9 通气搅拌反应器的搅拌桨叶类型p47（识记） _p0Yhju? 1.螺旋浆式搅拌器2.圆盘平直涡轮搅拌器 eu$VKLY* 3. 圆盘弯叶涡轮搅拌器4. 圆盘平直箭叶搅拌器（一般6片，最少3片，最多6片） )Wq1 af 搅拌的作用： HLV8_gQPf 把通入的气体打碎，强化湍流程度，使空气与发酵液充分混合，气、液、固三相更好地接触，增加了溶氧速率，使微生物悬浮混合均匀，促进代谢产物的传质速率。 dyn)KDS 搅拌器的型式、直径大小、转速、组数、搅拌器间距以及在罐内的相对位置等对氧的传递速率都有影响。 vkGF_aenk nNji1 在反应罐的放大中，放大倍数实际上就是罐的体积增加倍数。放大倍数m=V放大/V模型 +:jonN9d 一般要保持几何相似的原则，那么 = =常数， =（ ）3=m, = =m1/3, M11 tUl （2）空气流量放大（应用） BXdk0 (1)以单位培养液体积中空气流量相同的原则放大： (vvm)1=(vvm)2 G9okl9;od Vs(vvm)VL/PD2 (vvm)D/P = ，VS2可求 /LaM37 (2)以空气直线流速相同的原则放大: VS2= VS1， = = （VVM）2可求。 FvVC 2Z （3）以 KLa 值相同的原则放大Kd=(2.36+3.30Ni)(Pg/V)0.56Vs0.7N0.710-9 P A ZjA0d 式中有Pg、N等未定参数。 可考虑用其它经验式，如KLa ,最后推导出： = （ ）2/3 。 084Us s （3）以kLa值相同的原则放大（应用）溶氧系数是所有好气性发酵的主要指标，任何通气发酵在一定条件下都有一个达到最大产率的溶氧系数，故维持大、小罐的溶氧系数相等进行放大是合理的。 F!hjtIkPj 经过实验和有关准数的整理，可得通风量 Q 与溶氧系数kLa (Q/V)HL 2/3 s/hWhaS kLa- 体积溶氧系数（ 1/h ） Q- 通风量 (m3 /min); En_BN V- 发酵液体积 (m3 ) HL - 发酵液深度 (m) Sl)hwlE （4）恒定等体积功率放大P92（应用）对于连续发酵和在发酵过程中需要补料的分批发酵，要求整个反应器的液体快速均匀混合，使液体中产物和底物的浓度均匀一致，这时就必须按P/V 相等的原则进行放大。 :tW&z41 2、次重点 !2s!l （1）概念： E-Xz 周线速度：搅拌叶轮尖端线速度 x)?V7t 混合时间：把少许具有与搅拌罐内的液体相同物性的液体注入搅拌罐内，两者达到分子水平的均匀混合所需要的时间。 E)m KSwh 3、一般： -6-rX D 搅拌液流速度压头（H）、搅拌液流循环量(Q)以及Q/H比值对比拟放大的意义P85（应用） (*|wN wT$3F9 .ILeG qiAmaX 第六章 细胞反应动力学 1t/cYUTy 1、重点 Yb8CB （1）概念： LEnv/t6U 绝对速率：是在单位时间、单位体积某一组分的变化量 qcUxu4 比速率：是单位浓度细胞为基准的各组分变化速率，反映了细胞活力的大小。，=（dx/dt）/x；单位为1/h，其中x菌体浓度（ g/L ） n7ZJ wl 得率系数：是基质转化为细胞或其他产物潜力的定量评价。 %jj-Gz! 理论得率：微生物反应过程中，部分碳源作为基质被同化为挤爆成分，就碳源被同化为菌体的观点来看菌体的得率。 ?S5,f_ 3、一般: 多级连续培养（识记） d(D|rf,av 多级连续培养 ZqWB 根据各级反应器的物料衡算，可得出稳态下第n级反应器中的细胞浓度、比生长速率、限制性基质浓度和产物浓度的表达式: # p,L Xn= , x2x1; n=D(1 )，2