2023年生物工程题库

选择题

1.对于气升环流式反映器：A

A.导流筒区的混合较还隙区好和溶氧较还隙区差

B.导流筒区的混合较还隙区差和溶氧较还隙区好

C.导流筒区的混合和溶氧均较还隙区好

D.导流筒区的混合和溶氧均较还隙区差

2.在设计啤酒发酵罐时，当发酵罐的工作压力为2kg/cm2时，则设计压力为B

A..kg/cm2

B.2.2kg/cm2

C.2..kg/cm2

D.3kg/cm2

3.同样容积的啤酒发酵罐造价最便宜的是B

A.锥形罐

B.联合罐

C.朝日罐

D.塔式罐

4.在塔式啤酒连续发酵中，酵母生长重要在A

A.底部稳定区域

B.不稳定区

C.搅动区

D.静止区

5.圆筒锥底啤酒发酵罐中发酵液的对流重要依靠：D

A.搅拌

B.空气

C.温度变化

D.C02

6.与啤酒发酵醪进行热互换时，圆筒锥底啤酒发酵罐的夹套内不宜采用的冷媒是：C

A.乙二醇

B.乙醇

C.冷冻水

D.氨

A.7、下列反映器形式中，不合用于植物细胞培养的是：C

B.机械搅拌式反映器

C.气升式反映器

D.微载体反映器

【）.中空纤维细胞培养反映器

E.8、下列动物细胞反映器中，即可培养悬浮生长细胞，又可培养贴壁依赖性细胞C

F.通气搅拌式反映器

G.气升式反映器

H.中空纤维细胞培养反映器

D.微栽体反映器

9、还不能实现在线检测的参数是：D

A.发酵尾气中的氧气

B.发酵尾气中的二氧化碳

C.发酵液中的氧

【）.发酵液中的细胞浓度

10、下列关于滤饼比阻叙述对的的是：C

A.加入助滤剂易使细小的胶体粒子“架桥”长大，形成大孔径的滤饼层，从而使漉饼比阻减少

B.加入絮凝剂，减少了滤饼层的可压缩性，使弯曲因子变小，从而使滤饼比阻减少

C.滤饼比阻与单位面积灌饼层上毛细孔数H成反比。

D.滤饼比阻与滤饼层毛细孔直径成反比

11.下列关于过滤速率叙述不对的的是：D

A.过滤速率与过滤压差成正比

B.过滤速率与过滤面枳成正比

C.过漉速率与滤液黏度成反比

D.过滤速率与滤饼比阻力成反比

12.反映离心机分离的重要指标是：C

A.转速

B.转鼓直径

C.离心分离因数

D.操作体积

13.当一台离心机转速达成lOOOOrpm时D

A.可用于大肠杆菌发酵液的澄清

B.不可用于大肠杆菌发酵液的澄清

C.可用于大肠杆菌发酵液的浓缩

D.不拟定

11.BMY型压滤机表达该设备是C

A.明流、液压厢式压滤机

B.暗流、液压厢式压滤机

C.明流、液压板框压滤机

D.暗流、液压板框压滤机

15.将发酵液加水后，减少了发酵液中固形物的浓度及其发酵液II勺郑度，从向使发蟀液的过谑速度I)

A.提高

B.减少

C.相等

D.不拟定

16.对广黏度大、同含物高的料液，适合采用卜•列哪种形式的膜分离设备B

A.板式膜过滤器

B.管式膜过滤器

C.中空纤维式膜分离器

D.螺旋卷式膜分离器

17、萃取浓度高的萃取方式是C

A.单级萃取

B.多级错流萃取

C.多级逆流萃取

D.先错流萃取，后逆流萃取

18、下图是一台多级离心萃取机，对的的叙述是：C

Luwesta三级高心萃取机结构

A.A是重液出口，B是重液入口，C是轻液入口，D是轻液出口

B.A是轻液出口，B是轻液入口，C是重液入口，D是重液出口

C.A是重液出口,B是轻液入口,C是重液入口,D是轻液出口

D.A是重液入口,R是轻液出口,C是重液出口,D是轻液入口

19、下图是一台ABE-216立式连续离心萃取机轻重液流向示意图，下列叙述对的的是：A

ABE-216阙心萃取机

轻无液走向示意图

A.A是轻液出口，B是重液出口，C是重液入口，I)是轻液入口

B.A是重液出口，B是轻液出口，C是轻液入口，D是重液入口

C.A是重液出口，B是轻液入口，C是重液入口，D是轻液出口

D.A是重液入口，B是轻液出口，C是重液出口，D是轻液入口

20、反吸附离子互换时，其树脂的饱和度要比正吸附B

A.高

B.低

C.相等

I).不拟定

21.下列那个因素会导致升膜式真空蒸发浓缩设备在浓缩过程中产生“十壁”现象。B

A.料液黏度太.

B.传热温度差过.

C.气流速度过.

I).蒸发浓缩倍数不高

22.升膜式直空蒸发浓缩设备中，“爬膜”产生的必要条件是：R

A.足够高的传热温度

B.足够的传热温差和强度

C.足够的料液流速

D.足够的传热面积

23.不合用于浓缩较高黏度物料的蒸发器是A

A.升膜式真空蒸发.

B.降膜式真空蒸发器

C.刮板式真空蒸发器

D.离心式薄膜蒸发器

24.降膜式真空蒸发器成膜的关键是：B

A.料液流.

B.料液的分派

C.传热温度

D.二次蒸汽的流速

25.提高内部扩散控制的干燥速率重要措施有：A

A.减小物料颗粒大小

B.改善空气与物料之间的流动和接触状.

C.提高干燥室的真空度

I).减少空气湿度

26.降速干燥阶段的干燥速度重要取决于：D

A.空气温.

B.空气湿.

C.空气流.

D.物料自身特性

27、流化床干燥时引起“沟流”的重要因素C

A.固体颗粒大小相差较大

B.孔板孔径太大

C.气体分布不良

D.物料黏度太小

28、生产上，沸腾造粒最抱负的情况是:B

A.自我成.

B.涂布成粒

C.粘结成粒

I).结晶成粒

29、冷冻干燥设备的最大生产能力由：C

A.最低冷冻温度决定

B.最大真空度决定

C.冷凝器最大负霜量决定

I).干燥室最大传热面积决定

30、实现真空冷冻干燥的必要条件是：B

A.干燥过程的压力高于操作温度下冰的饱和蒸汽压

B.干燥过程的压力低于操作温度下冰的饱和蒸汽压

C.干燥过程的压力等于操作温度下冰的饱和蒸汽压

I).干燥过程的压力为操作温度下次的饱和蒸汽压1/2

31.下列塔板中，不设溢流管的塔板有：C

A.泡罩塔.

B.SD形塔.

C.浮阀波纹筛.

D.斜孔板

A.32.在常压酒精-水蒸储系统中，当酒精蒸汽组成与液体组成相等时此点的沸点：B

B.最局

C.最低

D.等于水的沸点

E.等于酒精的沸点

33.好气性发酵工厂，为保证安全，在无菌空气进入发酵罐之前：C

A.应当安装截止阀

B.应当安装安全阀

C.应当安装止回阀

I).不应当安任何阀门

34.在发酵设备管道或阀门上经常安装有一个旋塞阀作“小辫子”用，下列“小辫子”不具有的作用是：B

A.在启动蒸汽管道时，小排汽阀可先排除蒸汽里的冷凝水，保证蒸汽干燥。

B.调节管道中的蒸汽压力。

C.在蒸汽管道中，关闭蒸汽阀后，打开两个蒸汽阀间的小排汽阀即可防止因蒸汽阀泄漏，又可防止冷凝水

进入无菌系统导致染菌。

D.使蒸汽在设备、管道中有进有出成“活蒸汽”而流动通畅，保证灭菌彻底。

35.发酵管路系统中的“小辫子”作用是C

A.分流蒸汽以缓解蒸汽压力

B.分流空气以缓解空气压力

C.形成活蒸汽以消除死角

D.在管道上起到疏水的作用

填空题

1.下图是具有外循环冷却的气升环流式反映器。

其中8是该设备的热互换器结构。

1

L-4

7

----------------

2.下图是文氏管自吸式反映器。其中6是该设备的文氏管结构。

1

3.液气比R是气升式反映器的重要工艺参数，所谓液气比就是发酵液循环流量与

______通风量________________之比。

4.密闭式啤酒发酵罐操作时罐内会产生真空，对设备导致破坏，设备应设防止真空的装置，真空产生的因

素是放料速度快，导致一定的负压—和罐内残存的C02在清洗时被除去o

5、目前，投入啤酒生产的连续发酵方法重要有—塔式连续发酵—和—多罐式连续发酵o

6.新型啤酒发酵罐重要有圆筒锥底发酵罐、联合罐和朝日罐。

7、大型啤酒发酵罐的清洗一般采用CIP系统。

8、某酒精工厂,每发酵罐、的进料量为24t/h,每4h装满一罐,糖化醪密度为1075Kg/m\装模系数为0.9,

计算此发酵罐的全体积约为99m3

9、啤酒发酵罐中发酵液的对流重要是依靠其中」2?_的作用，此外冷却操作时啤酒温度的变化

也会引起罐的内容物的对流循环。

10、设计压力容器时，所指的设计压力是—设备最大的承受压力最高工作压力是设备一般工

作时所达成的最高压力设计压力通常取—L1倍最高工作压

11.CIP清洗系统是CleanInPlace的简称，即内部清洗系统,进行大罐清洗工作的关键

设备是喷嘴

13.固定化植物细胞生物反映器有

14、下图是Gelligen动物细胞培养反映器，其中A是管式搅拌器

柞气冷凝!8

15.悬浮培养合用于非贴壁依赖型细胞，贴壁培养合用于贴壁依赖型细胞。除此之外尚有一种包埋

培养对两类细胞都合用。（固定亿）？

16.动物细胞培养的操作方式有一分批式、—流加式、一半连续式

__________、_连续式、_灌注式________________-

17,生物反映检测仪器的基本构成是一［iiO__________、信号转换、信号放大

和输出显示

18、常用于溶氧测定的电极是—覆膜溶氧电极。

19、常用于检测发酵尾气中6和CO?的仪器分别为一磁氧分析仪__________和红外线C02分析仪

20、下图是微生物发酵的温度控制系统，图中标示1.2.3分别是该系统的温度传感变送器

温度管制器和调节阀。

下图是微生物发酵的PH控制系统，图中标示L2.3分别是该系统的PH测量电极和变送器

控制器和空气开关。

22.酒精厂以玉米粮食为原料的生产中需要粗选机、除铁器等设备对原料进行预解决。？

23.啤酒厂生产麦芽汁多采用四器组合，四器为糊化锅、糖化锅、过滤槽、沸煮

锅糊化锅的作用是加热煮沸辅助原料和部分麦芽液.

24.锤式粉碎机的作用力重要为冲击力。

25、为了提高对物料的剪切力，有许多馄式粉碎机，常将两个车昆子的转速设计成有一定的转速

差。

26、过滤速率与—过滤面积和_过滤压差成正比，而与—淀液黏度成反

比。

27、按过滤推动力可将过滤设备分为常压过滤机、加压〜和真空~。

28、过滤操作条件优化涉及改善悬液的物理性质和优化操作条件。

29、对发酵液进行加热解决可提高过滤速度的因素是减少滤液黏度和使蛋白质

变性.

30,板框过滤时，滤液的引出方式有明流和暗流之分，明流是指从每一滤板下方直接引出的滤

液，

暗流是指集中在末端出I1流出的滤液o

31.BAY型压滤机中，符号B表达该压源机是板框式压源机，A表达暗流，Y表达液

压压紧。

32、下图是转筒真空过滤机设备结构操作过程图，其中A为过滤区区域，B为

洗涤吸干区区域，C为卸渣区区域，D为再生区区域.

33.离心机分离因数是反映离心机分离能力的重要指标，它是指_离心力与重力的

比值，其大小与离心机的转速和转鼓直径有关。现在的离心机分离因数很高，通常是用一

提高转速的方法来提高分离因数。

34、离心分离设备分两类，分别是过滤式高心设备和沉降式离心分离设

备O

35、碟式离心机分离乳浊液，重液向周边流出，轻液向中间流出。

36.膜分离过程的实质是小分子物质透过膜。

37、目前膜分离设备重要有—板式膜过滤器、_中空纤维式膜分离器—、―管式膜过滤器

________、一螺旋卷式膜分离器这4种形式。

38、萃取操作中，用于两液相混合的设备有一混合罐、_混合管、—喷射萃取器

及泵等。

39、液-液萃取设备应涉及3个部分：混合设备、分离设备和溶剂回收设备。

40、二氧化碳超临界萃取设备的基本组成有—压缩机、_C02循环泵、_萃取釜

和冷水机

41.升膜式真空蒸发浓缩设备溶液在加热管中产生爬膜的必要条件是要有足够的_传热温差_______和

一传热强度________。

42.升膜式真空蒸发器正常操作的关键是让物料在管壁上形成连续不断的液膜。

43、为了保证蒸发过程的顺利进行，必须做到—供应足够的热量维持蒸发温度，补充汽化带走的温度

______、一提供足够的蒸发表面积，以保证热量传递、______保证溶剂蒸汽

迅速排除。

44.结晶设备应有搅拌装置，使结晶颗粒保持悬浮于溶液中，并同溶液有一个相对运动，以成薄晶体外

部境界膜的厚度,提高溶质质点的扩散速度,加速晶体长大。对于煮晶锅多采用

锚式搅拌器，立式结晶箱多采用，卧式结晶箱多采用。

45.结晶设备根据方法不同可分为—浓缩结晶设备、—冷却~和一等电点

46、结晶操作时，起晶方法有一自然起晶、—刺激起晶法、晶

种起晶法。

47、生物工业中常用的瞬时快速干燥方法有—滚筒~、—喷雾~、

—气流~___和一沸腾~•低温干燥有一真空二一

和

冷冻~O

48、干燥过程涉及恒速〜和降速〜两个阶段。

49、在干燥过程中，恒速干燥阶段又称为表面汽化控制阶段，降速干燥阶段又称为

______内部扩散控制阶段。

50、喷雾干燥时，液料的雾化方式有三种，分别是—压力式、—气流式

和离心式O

51.沸腾造粒干燥过程中，影响产品颗粒大小的因素有—停留时间、

________摩擦作用和干燥温度________________O

52.在长管气流干燥系统中，为了充足运用气流干燥中颗粒加速段较强的传热传质作用，可把该长管设计

成管径交替缩小与扩大的脉冲式气流干燥管

53、冷冻干燥系统重要由4部分组成，即冷冻装置真空~、水汽除去、和

加热部分

54.冷冻T燥分为升华T燥和解析干燥两个阶段。

55.三塔式酒精蒸储流程是由—粗储塔分储.精微三个塔组成。

56雄持精储操作连续稳定的必要条件是塔顶液相回流和塔釜上升蒸气流动动态平衡

57、分子蒸镯实行应满足的两个条件是轻重分子的平均自由程必须有差异，且差异越来越好

和蒸发面和冷凝面的间距必须小于转分子的平均自由程

58、在空气精过滤与发酵罐之间，为防止发酵液倒流一般要安装

是非题

1.外循环气升式发酵罐的优点之一是无需空气过滤净化系统。

2.对于气升环流式反映器导流筒区的混合和溶氧较还隙区好。Y

3.新型啤酒发酵罐有圆筒体锥低发酵罐、联合罐和朝日罐，同样容积的发酵罐按m2/100L

计算造价，最便宜的是联合罐。Y

4.圆筒锥底啤酒发酵罐的夹套内可用冷冻水与啤酒发酵醪进行热互换。

5.圆筒锥底啤酒发酵罐中发酵液的对流重要依靠温度变化。

6、联合罐在发醉生产上的用途与锥形罐相同，既可用于前、后发醉，也能用于多罐法及一罐法生产。Y

7、APV发酵塔采用的是上面酵母,

8、下图是糖蜜质原料制酒精连续发酵流程。

5.4的妣宓7后饭尔8，加熄#»9-

IO徐，”冷冻HLII汕顺日:浜12利h柏

9、用微载体系统大规模培养动物细胞具有单层培养和悬浮培养的优势，且为均相培养。Y

1()、灌注式动物细胞培养是指将细胞种子和培养液一起加入反映器内进行培养，一方面新鲜

培养液不断加入反映器内，另一方面又将反映液连续不断取出，使细胞处在一种不断的

营养状态。

11.与微生物细胞相比，植物细胞培养的所需溶氧系数kLa要低得多。Y

12.工业发酵中常采用的是覆腴溶氧电极。Y

13、发酵过程中，尾气中的二氧亿碳浓度是不可在线测定。

14.增大毛细孔的直径、减少弯曲因子有助于减少滤饼比阻力。Y

15.在过滤操作时'过滤速率与过滤面积和过滤压差成正比与滤饼比阻力成反比。？

16、根据过滤微分方程，过滤速度与过滤压差成正比，因而提高过滤压差就可提高发酵液的过滤速度。?

17、将发酵液加水后，减少了发酵液中固形物的浓度及其发酵液的黏度，从而使发酵液的过滤速度得到提

息）O

18、添加助滤剂相应地改变了滤饼结构，滤饼可压缩性下降了，弯曲因子减少，从而减少了过滤阻力。Y

19、对于滤液需保持无菌，不与空气接触的发酵液过滤解决，官选择明流式板框压滤机。

20、离心分离因数或是离心加速度与重力加速度之比。Y

21.离心机的转速是反映离心机分离能力的更要指标。

22.当一台离心机转速达成lOOOOrpm时，可用于大肠杆菌发酵液的澄清。

23、当一台离心机分离因数达成50000时，可用于大肠杆菌发酵液的澄清。Y

24.GF型管式离心机可用于发酵液的澄清操作。

25.GQ型管式离心机可用「发酵液的澄清操作。Y

26.管式禽心机转筒中的三翼挡板的作用是避免料液产生漩涡。

27、管式离心机转筒中的二翼挡板的作用是使料液获得与转筒同样的加速度。Y

28、碟式离心机碟片的作用是缩短固体颗粒（或液滴）的沉降距离、扩大转鼓的沉降面积，转鼓中由于安

装了碟片而大大提高了分离机的生产能力。Y

29、反吸附离子互换时，其树脂的饱和度要比正吸附高。

30、工业上萃取设备•般是按多级逆流萃取的流程来设计。Y

31.工业上萃取设备一般是按多级错流萃取的流程来设计。

32、升膜式真空蒸发浓缩设备中，“爬膜”产生的必要条件是足够的传热面枳。

33.料液黏度太小会导致升膜式真空蒸发浓缩设备在浓缩过程中产生“干壁”现象。

34.升膜式蒸发器正常操作的关键是让液体物料在管壁上形成连续不断的液膜。Y

35、工业结晶时，要避免自然起晶的操作。Y

36.降膜式真空蒸发器成膜的关键是料液的流速。

37、降膜式真空蒸发器成膜的关键是料液的分派。Y

38、提高表面汽化控制的干燥速率重要措施有提高干燥温度、改善空气与物料之间的流动和

接触状况以及减少空气湿度。Y

39、提高内部扩散控制的干燥速率重要措施有提高干燥温度、改善空气与物料之间的流动和接触状况以及

减少空气湿度。

40、在长管气流干燥系统中，为了充足运用气流干燥中颗粒加速段较强的传热传质作用，可

把该长管设计成脉冲式气流干燥管。Y

41.进行沸腾造粒干燥生产时，以自我造粒形成的产品，质量最佳。

42、采用双级制冷压缩机系统，以氨为制冷剂，最低温度可达

43.冷冻干燥设备的最大生产能力由干燥室最大传热面积决定。

44.冷冻干燥设备的最大生产能力由冷阱的最大负霜量决定的。Y

45.具有恒沸点的酒精一水溶液不也许用普通的常压（大气压）蒸溜方法得到无水酒精。Y

46.粗饲是将分离挥发性相差不大，且规定将组分完全分开。

47、混合溶液在沸点下汽化时,所产生的蒸汽中易挥发的酒精组分的含量比在原混合液中多。Y

48、采用减压蒸窗的方法，可以得到高于96度的酒精或无水酒精。Y

49、下图是不对的的发酵罐取样口布管。

51.空气进罐的最后一个阀门往往采用安全阀，这是防止由于操作失误导致的发酵液倒流入

空气过滤系统。

问答题

1、画出机械搅拌式生物反映器的结构简图,标出各部件的名称,并分别阐述其作用。

重要部件：1.罐体，盛发酵液，发酵场合；2.搅拌器：混合液体和传质；3.挡板：防治液面

中夬形成漩涡流动，增强其湍动和溶氧传质；4.轴封：防止染菌和泄露；5.空气分布器：分

布空气；6.消泡装置：防止发酵液随气泡外溢7.夹套：冷却

图见P23

根据气液传质理论，提出机械搅拌通风发酵罐增长氧传递速率的措施。★

答：由OTR二Kla(C*-C)可知增大Kia或增大(C*-C)来增长氧传递速率

增大(C*-C)的方法：1.提高罐压2.富集氧气

由Kla=K(Pg/VL厂0.4Vsi/0.5可知增大K。的方法：1,提高转速或增大搅拌叶轮直径,从而

提高搅拌功率Pg;2.提高通气量；3.提高发酵罐的高径比，对提高溶氧速率和减少单位溶解

氧功耗均有利，所以在设计时，应尽也许选择较大的高径比。

2、气升式发酵罐的工作原理。

工作原理：把无菌空气通过喷嘴或喷孔射进发酵液中，通过气液混合物的湍流作用而使空气泡

分割细碎，同时由于形成的气液混合物密度减少，故向上运动，而含气率小的发酵液则下沉，形

成循环流动,实现混合与溶氧侍质

3、机械搅拌自吸式的工作原理。

工作原理：自吸式机械搅拌发酵罐的重要构件是吸气搅拌叶轮及导轮，简称转子及定子，当转子

转动时，其框内液体被甩出而形成真空而吸入空气。通过导向叶轮而使气液均匀分布甩出，并

使空气在循环的发酵液中分裂成细微的气泡,在湍流状态下混合、湍动和扩散

判断下图为什么种生物反映器并标明图中6的名称，以及请简述该生物反映器工作原理。

文氏管自吸式发醇罐见p4K

1-排管2-罐体3-换热夹套4-循环泵5-压力表6.文氏管

工作原理：用泵使发酵液通过文氏管吸气装置，由于液体在文氏管的收缩段中流速增长，形成真

空而将空气吸入,并使气泡分散,与液体均匀混合,实现溶氧传质

6.下图为一啤酒发酵生产系统，请指出图中1.3.5各为什么设备,并简述该生产工艺的特点。

1•薄板换热器3-酵母离心机5-朝日罐

特点：1.三种设备互相组合，解决了前、后发酵温度控制和酵母浓度的控制问题,加速了啤酒的

成熟。

2.使用酵母离心机分离发酵液的酵母,可以解决酵母沉淀慢的缺陷

3.运用凝聚性弱的醉母讲行发醉.增长酵母与发醉液接触时间.促讲发酵液中乙醉和双乙酰的

还原,减少其含量。

7、试述啤酒塔式连续发酵流程。

塔式连续发酵时，分批加入经解决过的无菌麦汁,麦汁在塔内边上升边发酵,直至满塔为止。培

养并使其达成规定的酵母浓度梯度后，用泵连续加入麦汁。在发酵过程中，须经常丛塔底通入

CO,以保持酵母柱的疏松度。流出的嫩啤酒，通过酵母分离器后，再经薄板换热器冷却至-1℃,

然后送入贮酒罐内，通过充C02后，贮存4d.即可过滤包装出厂

8、简述植物细胞培养的特点以及常用的培养器的类型及优缺陷。

1.植物细胞培养液的黏度随细胞浓度的增长而显著上升

2.在kia值高的操作条件通入一定量的C02对细胞量的增大时有效的

优点缺陷

机械合用于许多细胞的培养中，并且由于剪切力大。易对植物细胞导致较大损伤，

搅拌也具有反映器内的温度、川、溶对次级代谢产物的合成也会产生影响

时反氧及营养物浓度较其他反映器更

映器易控制

非机由于没有活动的搅拌装置，剪切操作弹性小，低气速时特别在培养后期植物细

械搅力小，对细胞损伤小，并且容易胞密度较高时，混合效果较差。假如提高通气

拌时实现长期无菌培养量，又会产生大量泡沫，严重影响植物细胞的

反映生长。此外，对这类反映器缺少足够的经验，

器放大过程也不如机械搅拌式反映器成熟

填充可以消除或极大地减弱流质流动混合效率低，使必要的氧传递、pH值、温度的

床反引起的切变力控制和产物的排泄很困难；填充床中颗粒或支

映器持物的破碎会阻塞液体流动；

用于固定的胶粒在高压下容易变形，会导致填

充床阻塞。

用于固定的胶粒在高压下容易变形，会导致填

充床阻塞。

流化混合限度高，传质传热效果好剪切力和颗粒碰撞会破坏固定化细胞：

床反流体动力学复杂使其放大困难

映器

膜反可以维持较高的细胞浓度。同时这种反映器的传质效率低，同样具有容易堵塞

映器又可以将细胞产物不断地从反映的问题，并且投资较大

体系中分离出去（对于胞外产物），

减少了产物的反馈克制，提高了

生产效率。

9、请简述通气搅拌式、气升式、中空纤维、微囊、大载体和微载体动物细胞培养反映器的原

理和特点。

原理特点

通气液在由丝网制成的通气腔内实现；而在优点：流体混合好，剪切力小，能较好适

气鼓泡通气过程中所产生的泡沫经管道进入合悬浮和微载体系统培养动物细胞的规

搅液面上部的由丝网制成的消泡腔内，泡沫定。

拌经钢丝网破碎提成气、辛在两部分，避免在缺陷：溶氧系数小，不能满足高密度细胞

式向培养基通气时损伤细胞的耗氧规定；气路系统不能就地灭菌

缺陷：溶氧系数小，不能满足高密度细胞

的耗氧规定；气路系统不能就地灭菌

缺陷：溶氧系数小，不能满足高密度细胞

的耗氧规定；气路系统不能就地灭菌

气通过直接喷射空气供氧1.没有移动部件，细胞损伤率比较低；2

升完全密封；3便于无菌操作；4不易污

式染；5设计简朴；6氧的转换率高

2.

中中空纤维是用聚矶或聚丙烯制成。管壁薄，优点：培养器体积小，细胞高密度生长；

空是半透膜，一个培养筒内由数千根中空纤浓缩产品；产物纯度高；自动化限度高，

纤维组成生长周期长

维纤维管内为“内室”，可灌流无血清培养缺陷：成本高

液供细胞生长，管间隙为“外室”，接种缺陷：成本高

细胞就贴附于“外室”的管壁上，并吸取

从“内室”渗透来的营养，迅速生长繁

殖。

纤维管内为“内室”，可灌流无血清培养

液供细胞生长，管间隙为“外室”，接种

细胞就贴附于“外室”的管壁上，并吸取

从“内室”渗透来的营养，迅速生长繁

殖。

微把生物活性物质、完整的活细胞或组织包优点：细胞密度大；产物单位体积浓度

囊在薄的半透膜中高；分离纯化操作经济方便；抗体活

性、纯度高

缺陷：成功率低，培养液用量大，囊内的

部分死亡细胞导致产物的污染

缺陷：成功率低，培养液用量大，囊内的

部分死亡细胞导致产物的污染

缺陷：成功率低，培养液用量大，囊内的

部分死亡细胞导致产物的污染

大大载体是由海藻酸钠构成。海藻酸钠具有优点：操作控制方便，可随机取样检测；

载反复排列的葡糖醛酸和甘露糖醛酸，在钙附着细胞密度高；消耗用品价格低廉，产

体溶液中形成适宜于附着的网络状凝胶珠。物收获量大，有明显的经济效益

在收集细胞时，可用EDTA和柠檬酸钠使细缺陷：不具有细胞分泌产物的浓缩装置

胞从凝胶中分离出来缺陷：不具有细胞分泌产物的浓缩装置

微细胞吸附于一种特殊的支撑材料一微载体优点：①兼有单层培养和悬浮培养的优势，

载的表面，从而在搅拌条件下得以在培养液且为均相培养；②细胞所处环境均一，放

体中进行悬浮培养并最终长成单层的细胞培大容易；③环境条件（温度、阴、C02.DO

养系统等）容易测量；

比表面积大，单位体积培养液的细胞产率

高；⑤培养操作可系统化、自动化，减少

了污染机会⑥细胞和培养液易于分离。

缺陷：①搅拌浆及微珠间的碰撞易损伤细

胞；②接种密度・高；③微载体吸附力弱，

不适合培养悬浮型细胞。④不能移种操作

缺陷：①搅拌浆及微珠间的碰撞易损伤细

胞；②接种密度高；③微载体吸附力弱，

不适合培养悬浮型细胞。④不能移种操作

缺陷：①搅拌浆及微珠间的碰撞易损伤细

胞；②接种密度高；③微载体吸附力弱，

不适合培养悬浮型细胞。④不能移种操作

10、检测方法或仪器相应关系

对于

发酵

生物

反映

系统

中需

控制

的重

要参

变量

有哪

些？

分别

采用

何种

方法

或仪

器进

行检

测？

这些

需控

制的

参变

量与

生物

反映

效能

有何

相关

相

应？

参变

量

温度温度计、热电偶、热敏电影响各种酶反映的速率和蛋白质的性质；温度的变化会

阻及金属电阻温度计影响发酵液的物理性质

压力隔阂式压力计保持正压以防上外界空气中的杂菌侵入而导致污染；发

酵罐操作压力的变化，会影响溶解氧浓度和溶解的二氧化

碳浓度的变化，从而进一步影响菌体生长与代谢。

黏度毛细管黏度计、回转式黏黏度大小可以作为细胞生长或细胞形态的一项指标，同时

度汁、涡轮旋转式黏度也能反映发酵罐中菌丝降解过程的情况，了解黏度随培养

计、振动式黏度传感仪，时间而变化的规律，对发酵工艺调控是很有益的。此外，

间歇取样罐外测量发酵液从发酵液黏度对发酵的影响看，随发酵液黏度的增长，不

黏度利于氧的传递,从而影响好氧发酵。

浊度采样后用常规比色计（固可以及时反映单细胞的生长状况

定波长）或分光光度计（可

变波长）测定

泡沫电导、电容传感器和压差泡沫过多时,发酵液上浮严重，导致大量逃液.发酵液从轴

而度传感器封或排气管路溢出而增长染菌机会等，严重时导致通气搅

电容法、压差法拌无法进行，菌体呼吸受阻，最终导致代谢异常或菌体自

溶

pHpH复合电极不同微生物有各自的最适生长pH和最适生产PH：pH还

在线测定发酵液pH影响细胞的结构和菌体对.基质的运用速度，从而影响菌体

的生长和产物的合成；pH还影响细胞膜的电荷状况，引

起膜透性发生改变，进而影响菌体对营养物质的吸取和代

谢产物的形成等；pH还对发酵液或代谢产物产生物理化

学的影响

溶解覆膜溶氧电极溶解氧低，好氧微生物的生长就要受到克制；溶解氧的大

氯小对菌体生长和产物的性质及产量都会产生不同的影响

呼吸排气C02浓度的测量：电有效的反映微生物代谢活性的指标

代谢导式、热导式和红外线式

参数

排气02浓度的测量：电

化学式（原电池）02分析仪

和顺磁02分析仪两大

类。

生物实验室：在线激光浊度根据发酵液的菌体量和单位时间的菌浓、溶氧浓度、糖

质、

底物计、高压液相分析仪、流浓度、氮浓度和产物浓度等的变化值，即可分别算出菌体

和产动注射分析仪工业：采用的比生长速率、氧比消耗速率、糖比消耗速率、氮比消

物浓

离线分析耗速率和产物比生产速率

度

补料1.根据大量实验室的实验研使微生物得以沿着优化的生长轨迹生长，进而获得高效的

控制究结果得出的补料轨迹来指产物。

导生产过程的补料（需靠经

验）；2.基于CER来控制补

料速率，用化学平衡的方法调

整补料量。

菌丝菌丝形态观测常采用涂片菌丝形态：其改变往往是生化代谢变化的反映。生产中，

形态镜检的方法。常以菌丝形态作为评判菌种质量、区分发酵阶段、控制

与菌

菌体浓度：全细胞浓度测发酵过程和决定发酵周期的依据之一

体浓

定：干重法（DCW）、湿

度

重法（WCW）、浊度法

（0D）、体积法

（PMV）、血球板计数

法、平板计数法（CFU）

菌体浓度：全细胞浓度测

定：干重法（DCW）、

湿重法（WCW）、浊度

法（0D）、体积法

（PMV）、血球板计数

法、平板计数法（CFU）

11.请简述三种连续灭菌流程，并比较各流程优缺陷。

（1）连消塔加热的连续灭菌流程：待灭菌料液由连消泵送入连消塔底端，料液在此被加热

蒸汽立即加热到灭菌温度128—132C,由顶部流出，进入维持罐，维持8-25min,后经喷淋

冷却器冷却到生产温度进入发酵罐。

（2）喷射加热的优点缺陷

连续灭菌流程：

培养液在指定的

灭菌温度下逗留

的时间由维持段

管子的长度来保

证。灭过菌的培

养基通过一膨胀

阀进入真空冷却

器而急速冷却。

(3)薄板换热器

的连续火菌流程：

培养液在设备中

同时完毕预热、

加热灭菌、维持

及冷却的过程。

连消塔加热的连能一次冷到发酵温度用水量大

续灭菌

喷射加热的连续在更短时间内完毕加热、冷却，且冷却只能冷到一定温度，需要在

灭菌冷却水用量少发酵罐中继续冷却，同时还会导

致料液体积散失减少

薄板换热器的连换热效率高，并且运用冷培养液作流程时间稍长

续灭菌冷却剂，即冷却了热培养液，又预

热了冷培养液，节约了用水和蒸汽

12.根据基本过滤方程，试述强化过滤速度的措施。★

dV_1\pF

di+R

由上式可知强化过滤速度的方法

减少滤饼比阻力rO,可以从增大毛细孔的直径或减少弯曲因子去减少

1.添加电解质、絮凝剂、凝固剂。这些物质能使悬浮的固形物质的粒度变大，硬度变高

2.添加助滤剂，改变了滤饼结构，滤饼可压缩性下降了

3.调节pHo将pH调至滤液的等电点附近，使蛋白质积聚析出。或大幅度调节pH,使蛋白质

变性凝固

4.加热。使蛋白质变性凝固

一、减少滤液的黏度

1）热解决能使蛋白质变性凝固，从而使过滤速度大提高。

2.减少悬浮液中固形物的浓度

三、提高过滤压力差△P

13.请简述板框压滤机的结构和工作原理。

结构：板框压滤机重要是由许多滤板和滤框间隔排列而成。板和框多做成正方形，角段

均开有小孔，装合压紧后即构成供滤浆或洗涤水流通的孔道。框的两侧覆以滤布，滤板的两

面制成沟槽，分别与洗水孔道和滤出口相通。

工作原理：过滤时，悬浮液由离心泵或齿轮泵经滤浆通道打入框内，滤液穿过滤框两侧

滤布，沿相邻滤板沟槽流至滤液出口，固体则被截留于框内形成滤饼。滤饼充满滤框后停止

工作。

14.请简述转筒真空过滤机的结构和工作原理。

结沟：由筛板组成的能转动的水平圆筒，表面为一层金属丝网，覆有滤布；圆筒内沿径向被

筋板分隔成若干空间，每个空间都以单孔道通至筒轴颈端面的分派头，分派头内沿径向隔离

成3室，分别与真空、压缩空气管路相通

工作原理：圆筒内下部的空间与料液相接触，由于在这个区中的空间与真空管连通，于是滤

液被吸入筒内并经导管和分派头排至滤液贮罐中，而固体粒子则被吸附在滤布的表面形成滤

饼层。当圆筒从从料浆槽中转出后，由喷嘴将洗涤水喷向圆筒面上的滤饼层进行洗涤，因此

区也与真空道相通，于是洗涤水穿过滤饼层而被吸入筒内，并经分派头引至洗水贮罐中。经

洗涤和脱水的滤饼层继续转进卸渣及再生区，这区与压缩空气管路连通，压缩空气从圆筒内

向外穿过滤布而将滤饼层吹松，随后由刮刀将其刮除。刮掉滤饼后的滤布继续吹压缩空气，

以吹净残余滤渣，使滤布再生

15.什么是离心机的离心分离因数,根据离心分离因数的大小不同，离心机可分为几类？

离心分离因数：离心力与重力的比值。或是离心加速度与重力加速度之比。

普通离心机:f<3000；高速离心机：f=3000-50000；超速离心机:f>50000

16.试简述管式离心机和碟式离心机的工作原理。

蝶式离心机的工作原理：当悬浮液在动压头的作用下，经中心管流入高速旋转的碟片之间的

间隙时，便产生了惯性离心力，其中密度较大的固体颗粒在离心力作用下向上层硬片的下表

面运动，而后沿碟片下表面向转子周边下滑，液体则沿转子中心上升，从套管中排出，达成

分离的目的。同理对于乳浊液的分离，轻液沿中心向上流动，重液沿周边向下流动而得到分

离。

管式离心机的工作原理：当待解决的物料在一定压力下由进料管经底部空心轴进入鼓底，靠

圆形折转挡板分布开鼓的四周。为使液体不脱离鼓壁，在鼓内设有十字形挡板，液体在鼓内

由挡板被加速到转鼓速度，在离心力场下，浮浊液（或悬浮液）沿轴向上流动的过程中被分

层成轻液相和重液相（或液相和固相），并通过上方环流溢流口排出。解决悬浮液时，可将

管式离心机的重液口关闭，只留有中央轻液溢流口，固体在离心力场下沉积于鼓壁上。

17、膜分离优点缺陷

设备TT哪几

种形式？

试比较它们

的优缺陷。

板式膜过滤保存体积小，操作费用低的压力降，死休积较大，易漏，高固

器液流稳定，比较成熟。含量会堵塞进料液通道，

拆卸比清洁管道更费时间

管式膜过滤易清洗，单根管子容易调换，无机保存体积大，压力降大，

器组件可在高温下可用有机溶剂进行单位体积中所含过淀面积

操作并可用化学试剂来消毒。适合较小。

黏度大、固含物高的料液。

中空纤维式保存体积小，单位体积中所含过滤料液需要预解决，单根纤

膜分离器面积大，可以逆流操作，压力较低，维损坏时，需调换整个组

设备投资低。件。

螺旋卷式膜设备投资很低，操作费用也低，单料液需经预解决，流体阻

分器位体积中所含过滤面积大，换新膜力大、易污染、难清洗、

容易。液流不易控制。

18、叙述升膜式真空蒸发浓缩设备的原理和特点，并说明升膜式真空蒸发浓缩设备正常操

作的关键是什么？★

原理：物料从加热器下部的进料管进入，在加热管内被加热蒸发拉成液膜，浓缩液在二次蒸

汽带动下一起上升，从加热器上端沿气液分离器筒体的切线方向进入分离器，浓缩液从分离器

底部排出,二次蒸汽进入冷凝器。

特点：传质效率高：升膜式蒸发器浓缩时间短，特另］合用于发泡性强、黏度较小的热敏性

物料，但不适于黏度较大、受热后易积垢、浓缩后有结晶析出的物料。

关键：让液体物料在管壁上形成连续不断的液膜。

19、叙述降膜式真空蒸发浓缩设备的原理和特点，并说明降膜式真空蒸发浓缩设备正常操作的

关键是什么？

原理:物料从加热上部进入,经分派器导流管进入加热管,沿管壁成膜状向下流动。

特点：物料重要是靠物料自身重力下降，二次蒸汽气速可以较小,对黏度大的也易成膜

关键问题是:液料的分派。

20、叙述升降膜式真空蒸发浓缩设备的原理和特点。

原理：升降膜式蒸发器是在一个加热器内安装两组加热管，一组作升膜式另一组作奖膜

式。物料溶液先进入升膜加热管，沸腾蒸发后，气液混合物上升至顶部，然后转入另一半加热

管,再进行降膜蒸发，浓缩液从下部进入气液分离器，分离后，二次蒸汽从分离器上部排入冷凝

器,浓缩液从分离器下部出料。

特点：⑴符合物料的规定。初进入蒸发器时,物料浓度较低,物料蒸发内阻较小，蒸发速

度较快，容易达成升膜的规定。物料经初步浓缩，浓度较大，但溶液在降膜式蒸发中受重力作

用沿管壁均匀分布形成膜状。

⑵升膜蒸发后的汽液混合有助于降膜的进料分派,有助于液体的均匀分布。

⑶运用开膜来控制降膜的进料,有助于操作的控制。

⑷将两个浓缩过程串联,可以提高产品的浓缩比，减低设备的高度。

21.叙述刮板式蒸发器的工作原理”

工作原理：液料从进料管以稳定的流量进入随轴旋转的分派盘中，在离心力的作用下，通过

盘壁小孔被抛向器壁，受重力作用沿器壁下流，同时被旋转的刮板刮成薄膜，薄液在加热区

受热，蒸发浓缩，同时受重力作用下流，瞬间另一块刮板将浓缩液料翻动下推，并更新薄膜,

这样物料不断形成新液膜蒸发浓缩，直至液料离开加热室流到蒸发器底部，完毕浓缩过程。

冬季室温低，管道凉，从结晶罐忽然放料到卧式结晶箱也许发生什么现象？导致什么后果？

采用什么方法防范？

23.干燥机理是什么？生物工业产品干燥的有哪些特点？试述干燥设备的选型原

则。

干燥机理：湿物料的干燥操作中，有2个基本过程同时进行，一是热量由气体传递给湿

物料，使其温度升高，二是物料内部的水分向表面扩散，并在表面汽化被气流带走，因此，

干燥操作属传热传质同时进行的过程，且两者的传递方向相反。

生物工业产品干燥的特点：快速高效、温度不宜太高、时间不宜太长，且干燥产品需保

持一定纯度。

选型原则：1）产品质量规定；2）产品的纯度；3）物料的特性；4）产量及劳动条件

24.试述喷雾干燥原理及其特点，常用的喷雾干燥设备有哪些？

原理：运用不同的喷雾器,将悬浮液或黏滞的液体喷成雾状,与热空气之间发生热量

和质量传递而进行干燥的过程。

特点：1）干燥速度快，时间短。3-30S。

2）干燥温度较低。

3）制品具有良好的分散性和溶解性,成品纯度高。

常用的喷雾干燥设备:压力式喷雾器、气流式喷雾器和离心式喷雾器

25.喷雾干燥设备中，实现料液雾化的雾化潜有哪几种形式？任选其中一种，简述其原

理。

实现料液雾化的喷雾器:压力式喷雾器、气流式喷雾器、离心式喷雾器

气流喷雾是依靠压力为0.25〜O.6MPa的压缩空气高速通过喷嘴时,将料液吸入井破雾化

离心喷雾干燥是运用在水平方向作高速旋转的圆盘给予料液以离心力，使其高速甩出，形成薄

膜、细丝或液滴，