2025 年大学生物工程（生物化工原理）试题及答案

2025年大学生物工程（生物化工原理）试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______一、选择题（总共10题，每题3分，每题只有一个正确答案，请将正确答案填写在括号内）1.生物化工中，关于流体输送的下列说法，错误的是（）A.离心泵启动前需灌泵B.流体在管道中流动时存在层流和湍流两种流型C.流量越大，离心泵的扬程越高D.管道阻力包括直管阻力和局部阻力2.对于传热过程，下列表述正确的是（）A.热传导是依靠分子的微观运动传递热量B.对流传热仅发生在流体与固体壁面之间C.辐射传热不需要任何介质D.三种传热方式中热传导的热阻最大3.在吸收操作中，下列能提高吸收效率的措施是（）A.降低温度B.减小吸收剂用量C.提高操作压力D.减小吸收面积4.关于精馏塔的操作，以下说法正确的是（）A.回流比越大，产品纯度越高B.进料热状况对精馏塔操作无影响C.精馏塔塔板数越多，分离效果越好D.塔釜温度越低，塔顶产品质量越好5.生物反应过程中，搅拌的作用不包括（）A.使物料混合均匀B.增加传质系数C.提高反应温度D.防止生物催化剂沉降6.以下关于过滤操作的说法，错误的是（）A.过滤介质的孔径越小，过滤效率越高B.过滤压差越大，过滤速度越快C.滤饼的压缩性越小，过滤越容易D.过滤速度与滤液的粘度成正比7.在干燥过程中，物料的平衡水分（）A.能在一定条件下被干燥除去B.不能用干燥方法除去C.与干燥介质的湿度有关D.始终保持不变8.关于流化床干燥器，下列说法错误的是（）A.传热传质效率高B.适用于热敏性物料干燥C.气体流速较高D.结构简单，操作方便9.生物化工中，常用的分离方法不包括（）A.离心分离B.萃取分离C.电泳分离D.重力沉降分离10.对于连续稳定的化工生产过程，下列说法正确的是（）A.物料的输入量大于输出量B.系统内各参数随时间变化C.物料的积累量为零D.生产过程不需要能量输入二、多项选择题（总共5题，每题4分，每题有两个或两个以上正确答案，请将正确答案填写在括号内，少选、多选、错选均不得分）1.影响离心泵性能的因素有（）A.泵的结构B.流体的性质C.叶轮的转速D.泵的安装高度E.流量调节阀的开度2.下列属于对流传热系数影响因素的有（）A.流体的种类B.流体的流动状态C.传热壁面的形状D.流体的密度E.流体的比热3.在精馏操作中，回流比的大小会影响（）A.塔板数B.产品质量C.能耗D.进料组成E.塔釜液位4.生物反应过程中，影响酶活性的因素有（）A.温度B.pH值C.底物浓度D.抑制剂E.激活剂5.过滤操作中，助滤剂的作用有（）A.增加滤饼的孔隙率B.降低滤饼的压缩性C.提高过滤速度D.防止滤布堵塞E.提高滤液的澄清度三、判断题（总共10题，每题2分，请判断下列说法的对错，正确的打√，错误的打×）1.流体在圆形直管中作层流流动时，其速度分布呈抛物线形。（）2.传热系数K值越大，传热过程的热阻越小。（）3.吸收操作中，吸收剂的选择只需要考虑对溶质的溶解度。（）4.精馏塔的进料热状况参数q值越大，提馏段操作线斜率越大。（）5.生物催化剂固定化后，其活性一定比游离状态时高。（）6.过滤速度与过滤面积成反比。（）7.干燥过程中，物料表面的水分在干燥初期首先被除去。（）8.流化床干燥器中，气体流速过高会导致物料带出量增加。（）9.萃取分离中，分配系数越大，分离效果越好。（）10.化工生产过程中，只要保证物料的质量守恒，就能保证生产的顺利进行。（）四、简答题（总共3题，每题10分，请简要回答下列问题）1.简述离心泵的工作原理，并说明影响离心泵扬程和流量的因素有哪些？2.请阐述吸收操作的基本原理，并说明提高吸收效率的方法有哪些？3.解释精馏塔的精馏原理，并分析回流比、进料热状况等因素对精馏塔操作的影响。五、综合分析题（总共2题，每题15分，请结合所学知识对下列问题进行综合分析解答）1.在生物化工生产中，需要对含某生物活性物质的发酵液进行分离提取。已知该生物活性物质在水溶液中稳定性较差，且发酵液中含有大量的蛋白质、多糖等杂质。请设计一个合理的分离提取工艺流程，并说明各步骤的作用及选择该步骤的依据。2.某生物化工产品的生产过程中，采用连续精馏塔进行分离。现发现塔顶产品纯度下降，塔釜温度升高。请分析可能导致这些问题出现的原因，并提出相应的解决措施。答案：一、选择题1.C2.C3.C4.A5.C6.D7.B8.B9.D10.C二、多项选择题1.ABC2.ABC3.ABC4.ABCDE5.ABCDE三、判断题1.√2.√3.×4.×5.×6.×7.√8.√9.√10.×四、简答题1.离心泵工作原理：依靠叶轮高速旋转，使泵内液体产生离心力，从叶轮中心被甩向边缘，形成高速液体，在泵壳内动能转化为静压能，从而实现液体输送。影响扬程因素：泵的结构、叶轮转速、流体性质等；影响流量因素：叶轮转速、泵出口阀门开度、流体性质等。2.吸收原理：利用气体混合物中各组分在吸收剂中溶解度的差异，使易溶组分进入吸收剂，从而实现气体分离。提高吸收效率方法：降低温度、增加吸收剂用量、提高操作压力、减小吸收塔高度和直径、选择合适吸收剂等。3.精馏原理：利用混合液中各组分挥发度不同，多次进行部分汽化和部分冷凝，使气相中易挥发组分浓度不断提高，液相中难挥发组分浓度不断提高，从而实现分离。回流比增大，产品纯度提高，但能耗增加；进料热状况影响精馏塔内气液流量和组成分布，进而影响精馏操作。五、综合分析题1.工艺流程：发酵液预处理（离心或过滤除去固体杂质）→超滤（除去大分子蛋白质、多糖等）→萃取（选择合适萃取剂提取生物活性物质）→反萃取（得到较纯生物活性物质溶液）→浓缩结晶（得到产品）。依据：离心或过滤除去固体杂质防止堵塞后续设备；超滤利用孔径差异分离大分子杂质；萃取利用溶解度差异提取目标物质；反萃取进一步纯化；浓缩结晶得到产品。2.原因：回流