海大生物反应工程原理大全

均相酶促反响动力学；是以争论酶促反响机制为目的,解释了酶促反响机制和过程，还应对器的合理设计和确定反响过程的最正确条件。均相酶催化反响：酶与反响物系同处液相的酶催化反响。单底物酶促反响：一种反响物参与的不行逆反响。返混：不同停留时间的物料的混合，称为返混。酶的固定化技术：是指将水溶性酶分子通过肯定的方式如静电吸附、共价键等与载体结合，制成固相酶的技术。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。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展的电子转移。生物反响工程：生物反响工程是一门以争论生物反响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根底的穿插学科。生物反响器：是使生物技术转化为产品和生产力的关键设备。酶：是生物体为其自身代谢活动而产生的生物催化剂.生物反响过程业化生产过程的高效率运转，或者说提高生产过程效率。生物反响器或者场所。生物反响过程的缩小深入争论。转化率：某反响物的转化浓度与该反响物起始比值的百分比收率系统生物学型。生长得率:1g基质生成干细胞的克数分批式操作将全部反响物料取出的操作方式。反复分批式操作基质，再依据分批式操作方式，反复进展。半分批式操作是指先将肯定量基质参加反响器内，在适宜条件下将微生物菌种接入反响器性基质保持肯定，当反响终止时取出反响物料的操作方式。反复半分批式操作基质，再依据流加操作方式进展，反复进展。连续式操作〔如反响液体积等不随时间变化的操作方式。活性污泥法处理废水、固定化微生物反响等多承受连续式操作。指数流加操作作方式。非构造模型在这种抱负状态下建立起来的动力学模型。外集中效率因子ηout：是指有外集中影响是的实际反响速率和无外集中的固定化酶外外表处的反响速率之比。Da准数：最大反响速率和最大传质速率之比。分批发酵：是指将颖的培育基一次性参加发酵罐中，在适宜的条件下接种后开头培育，培育完毕后，将全部发酵液取出的培育方法。连续培育发酵连续式操作地排动身酵液，维持发酵罐中液量肯定的培育方法.稀释率慢程度得率系数;是对碳元素等物质生成细胞或是其他产物的潜力进展定量评价的重要参数细胞得率1克基质生成细胞的克数成为细胞得率或是生长得率。动植物细胞培育术。悬浮培育：通过震荡或是转动装置使细胞始终处于分散悬浮于培育液内的培育方法。停留时间τ是指反响物料进入反响器时算起22填充床型反响器(PBR)：把催化剂填充在固定床〔填充床〕中的反响器叫做填充床〔固定床〕型反响器。流化床型反响器(FBR)：装有较小颗粒的垂直塔式反响器。底物以肯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展反响。生物膜反响器〔MBR〕：利用膜的分别功能，同时完成反响和分别过程的反响器。酶反响器：酶作为催化剂进展生物反响的场所。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。微生物的比生长速率：单位重量菌体的瞬时增量固定化酶的一种不溶于水，但仍具有活性的酶。酶活力测定〔初速度的测定。速率〔rate〕：指变化快慢程度，包含反响速率和传质速率。反响速率〔reactionrate〕：单位时间、单位反响体积生成的产物量。传质速率〔transferrate〕：单位面积上单位时间的传递量。失活作用或全部丧失活性。影响酶促反响的主要因素有哪些？主要因素：浓度〔酶、底物〕。外因：压力、pH、温度、溶液的介电常数与离子强度等。内因：底物、效应物浓度、酶构造等固定化酶的特性？〔1〕底物专一性的转变由于立体障碍，使的底物特异性发生转变。例如，胰蛋白酶既作化后，胰蛋白酶对二肽或多肽的作用不变，但对酪蛋白的作用仅为游离酶的3％左右。〔2〕稳定性增加一般固定化酶比游离酶稳定性好，表现在热稳定性，保存和使用稳定性〔3〕最适pH值和最适温度变化酶固定化载体为多聚阳离子性质时，固定化酶的最适pH值向酸性一侧移动；酶固定化载体为多聚阴离子性质时，固定化酶的最适pH值向碱性一侧移动；产物为酸性时，固定化酶最适pH值向酶性一侧移动；产物为中性时，最适pH值一般无变化。〔4〕动力学参数的变化酶经固定化后，表观米氏常数发生变化。影响固定化酶促反响的主要因素？分子构象的转变指固定化过程中酶与载体的相互作用引起酶的活性中心或调整中心的构象发生了变化，导致酶与底物的结合力下降。位阻效应由于载体的遮挡作用或固定化方法不当，给酶的活性中心或调整中心造成空间障碍，使底物和酶无法与酶接触。微扰效应由于载体的亲水性、疏水性、介电常数等性质，使酶所处的微环境与宏观环境不同，从而转变了酶的催化力量或酶对效应物的调整力量的效应。安排效应物质的不等安排，从而影响酶促反响速率的一种效应集中效应由于底物、产物或其他效应物的迁移和传递速度所受到的限制，当物质集中系物浓度产生差异。快速平衡法：几点假设：1〕[S]>>初始酶浓度e，中间复合物ES的形成不会降低[S]。〔2〕不考虑E+P→ES这个可逆反响。〔3〕ES→E+P为整个反响的限速阶段，此ES分解成产物缺乏以破坏这个平衡。稳态法：几点假设：〔1〕〔2〕与快速平衡法一样〔3〕中间复合物ES一经分解，产生的游离酶马上与底物结合，使中间复合物ES浓度保持衡定。Kla的因素，如何影响？操作变量：温度、压力、通风量、转速。↑ Kla↑培育液的理化性质：黏度、外表张力、氧的溶解度、培育液组成、培育液流淌状态、发酵类型。 黏度↓、外表张力↓、氧的溶解度↑ Cpro↑C酯醇酮↓Kla↑反响器的构造：反响器的类型、各局部尺寸的比例、空气分布器的型式。有挡板或冷却管、高径比↑ Kla↑ 搅拌器的组成与间距要依据培育液的特性打算外集中过程与内集中过程的比较外集中过程Da准数是打算外集中效率因子的唯一参数

内集中过程准数是打算内集中效率因子的主要参数rDa准数定义：Da max

西勒准数定义：2

R2r maxkaCL Sr

9KmDer外集中效率因子定义：

out

outr

内集中效率因子定义：in

rin0Da<1，过程为反响掌握，Da准数越小， <0.3时，in越接近1；Da>1，过程为外集中掌握，

out1，过程为反响掌握。outDa准数越大，

out

越趋近于零。

>0.3

时，in

<1，过程为内集中掌握。举例简要说明何为微生物反响的构造模型？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构造模型。Monod方程建立的几点假设是什么？Monod方程与米氏方程主要区分是什么？答：Monod方程建立的根本假设：微生物生长中，生长培育基中只有一种物质的浓度会影响其生长速率，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洁的单一反响。 S r S莫诺方程： max 米氏方程：r max K SS

K Sm描述微生物生长阅历方程方程中各项含义：μ：生长比速(h-1)

描述酶促反响理论推导的机理方程方程中各项含义：r：反响速率(mol/L.h)μ ：最大生长比速(h-1)max

r ：最大反响速率(mol/L.h)maxS:单一限制性底物浓度(mol/L)K(mol/L)S

S：底物浓度(mol/L)K(mol/L)m简要答复微生物反响与酶促反响的最主要区分？此外，二者还有以下区分：酶促反响由于其专一性，没有或少有副产物，有利于提取操作，对于微生物反响困难，这正是造成目前发酵行业下游操作简单的缘由之一。对于微生物反响，除产生产物外，菌体自身也可是一种产物，假设其富含维生素或蛋白质或酶等有用产物时，可用于提取这些物质。与微生物反响相比，酶促反响体系较简洁，反响过程的最适条件易于掌握。微生受细胞因素的影响，并且微生物会发生遗传变异，因此，实际掌握有肯定难度。酶促反响多限于一步或几步较简洁的生化反响过程，与微生物反响相比，在经济上有时并不抱负。举例说明连续培育的应用。限制，目前主要用于面包酵母的生产、及污水处理。连续培育在科研领域有着重要的应用，主要表现在以下几个方面：利用恒化器测定微生物反响动力学参数。例如μ

、Ks的测定。m确定最正确培育条件。例如面包酵母生产中最正确葡萄糖浓度确实定。利用冲消灭象进展菌种的筛选。CSTR、PFRCSTRPFR型酶反响器的性能。CSTR代表连续全混流酶反响器。PFR代表连续活塞式酶反响器。CSTR型和PFR型酶反响器的性能比较：到达一样转化率时，PFR型酶反响器所需停留时间较短。在一样的停留时间到达一样转化率时，CSTR型反响器所需酶量要大大高于PFR型反响器。因此一般来说，CSTR型反响器的效果比PFR型差，但是，将多个CSTR型反响器串联时，可抑制这种不利状况。与CSTR型酶反响器相比，PFR型酶反响器中底物浓度较高，而产物浓度较低，因PFR型酶反响器转化率的降低要比CSTRCSTR型酶反响器影响更显著。2在啤酒酵母的生长试验中，消耗了0.2kg葡萄糖和0.0672kgO，生成0.0746kg2酵母菌和0.121kgCOY

和呼吸2RQ。

X/S解：假设反响的质量平衡式为：aC H O bO cCH O dCO eH O6 12 6 2 2 2则：a 0.21000

1.11 b

0.06721000

2.112612166 32d0.12110002.75 e(0.20.06720.07460.121)1000412162 18依据元素平衡式，有C： 1.116c2.75H： 1.1112c42O： 1.11622.1c2.7524联立求解，得c3.91 1.36 0.35所以，可确定该反响的质量量平衡式为：1.11C H O 2.1O 3.91CH O 2.75CO 4H O6 12 6 2 1.36 0.35 2 2X 0.0746Y X/S

S

0.20.121

0.373(kg/kg)RQ

CO2

440.0672

1.3O232微生物物生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 /t ln2/lnn，式中：t 为倍增时间，t 为世d g d g代时间。证：dX 边界条件：t0,XXXdt

0X积分，得ln

tX0X ln2tt ,d X0

2,t d X lnnttg

对于n分裂，X0

g t /td g

ln2/lnn1.04100mol葡萄糖和48mol48mol312mol432mol解：依据题意，可假定反响的质量平衡式为：100CH O bO 48NH 48CHNO 312CO 432HO6 12 6 2 3 2 2RQ

CO2

3121.04，O b2b300300mol。依据元素平衡，有C：60048312H：1200483484322N：4848O：6002300483122432联立方程求解，得6 101 3酵母菌体的化学组成为C6H10N1O3。分别承受含有蛋白胨和牛肉膏的复合培育基、含有20余种氨基酸的合成培育基和根本培育基进展运动发酵单胞菌厌氧培育，碳源为葡萄糖，获得如下表所示结果。菌体的含碳量〔以碳源/细胞计〕为0.45g/g，求承受不同培育基时的Y 。KJ培育基Y 〔g/mol〕X/SY 〔mol/mol〕P/SY 〔mol/mol〕P/S菌体中由葡萄糖〔以细胞/葡萄糖计〕〔以乙醇/葡萄糖计〕〔以乳酸/葡萄糖计〕所来碳元素的量根本4.11.50.21.0合成5.01.50.20.62复合8.01.60.20.48H解：由化工手册可知， GHL

2816KJ/mol，HE1363KJ/mol，Ha

1368KJ/mol，22.15KJ/gk=1.0。YYKJ k

X/S 〔-H )Y 1 2 Y

(H

Y (H )Ya X/S

X/S S1

P/S

P P/S 4.122.154.110.451.04.12816(1.513680.21363) 72 0.0080g/KJ) 〔2〕承受合成培育基时，k=0.62。YKJ

YX/S k (H

1 2 Y (H

Y (H )Ya X/S

X/S S1

P/S

P P/S 5.022.155.010.450.625.02816(1.513680.21363) 72 0.0091g/KJ) 〔3〕承受复合培育基时，k=0.48。YKJ

YX/S k (H

1 2 Y (H

Y (H )Ya X/S

X/S S1

P/S

P P/S 8.022.158.010.450.488.02816(1.613680.21363) 72 3个细胞，由以下生长数据求：〔1〕此微生物理学的比生长速率(h1)；〔2〕此微生物细胞的平均世代时间。时间/h〔g/L〕

00.10

0.50.15

1.00.23

1.50.34

2.00.51解：〔1〕dX 〔16-1〕Xdtt0XX0式积分，得ln(/X)t 〔16-〕0以ln(X/X)~t作图，将得一条直线，直线斜率为。0依据数据，计算ln(X/X)，列入表中，并绘制ln(X/X)~t曲线。0 0t/h00.51.01.52.0X〔g/L〕0.100.150.230.340.51ln(X/X)000.4050.8331.221.63lnln(X/X)01.81.6y=0.8167x1.4R2=0