2025年大学本科（生物工程）生物反应器设计试题及答案

2025年大学本科（生物工程）生物反应器设计试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共40分）（总共20题，每题2分，每题只有一个选项符合题意）1.以下哪种生物反应器类型常用于细胞培养且能较好地模拟体内环境？A.搅拌式生物反应器B.固定床生物反应器C.中空纤维生物反应器D.流化床生物反应器2.生物反应器设计中，对于传质系数的优化，主要是通过改变以下哪个因素来实现？A.温度B.搅拌速度C.底物浓度D.酶浓度3.在生物反应器中，微生物生长的最适pH范围通常是？A.2-4B.5-7C.7-9D.9-114.生物反应器的热传递系数主要受以下哪种因素影响最大？A.反应器材质B.夹套结构C.流体流速D.反应热5.以下哪种生物反应器适合用于连续化生产且能有效控制细胞密度？A.分批式生物反应器B.补料分批式生物反应器C.连续式生物反应器D.膜生物反应器6.生物反应器设计时，为提高气体传递效率，可采用的措施是？A.增加气体流量B.减小反应器体积C.采用高效气液传质装置D.降低液体粘度7.对于酶催化反应的生物反应器，以下哪种固定化酶的方法能较好地保持酶活性？A.物理吸附法B.共价偶联法C.交联法D.包埋法8.生物反应器中，底物抑制现象通常发生在底物浓度？A.很低时B.适中时C.较高时D.极高时9.以下哪种生物反应器在处理高粘度发酵液时具有优势？A.搅拌式生物反应器B.气升式生物反应器C.鼓泡塔生物反应器D.流化床生物反应器10.生物反应器设计中，关于反应器的材质选择，主要考虑的因素不包括？A.耐腐蚀性B.成本C.透明度D.生物相容性11.在生物反应器内，微生物代谢产生的热量主要通过以下哪种方式移除？A.辐射B.传导C.对流D.蒸发12.对于基因工程菌表达产物的生产，哪种生物反应器更有利于产物的分泌和纯化？A.搅拌式生物反应器B.固定化细胞生物反应器C.膜生物反应器D.流化床生物反应器13.生物反应器设计时，为了提高混合效果，通常会增加？A.挡板B.加热装置C.冷却装置D.通气量14.以下哪种生物反应器适用于培养对剪切力敏感的细胞？A.搅拌式生物反应器B.气升式生物反应器C.鼓泡塔生物反应器D.流化床生物反应器15.生物反应器中，溶解氧浓度的控制主要通过调节？A.温度B.搅拌速度C.通气量D.底物浓度16.在生物反应器的放大过程中，以下哪个参数的变化最为关键？A.反应器体积B.搅拌速度C.传质系数D.反应时间17.对于厌氧发酵的生物反应器，以下哪种设计特点是必须的？A.良好的通气系统B.高效的搅拌装置C.密封装置D.加热装置18.生物反应器设计中，关于温度控制，通常采用的方式是？A.自然散热B.夹套加热或冷却C.内部盘管加热或冷却D.以上都是19.以下哪种生物反应器在处理大规模生物反应时具有较高的生产效率？A.分批式生物反应器B.补料分批式生物反应器C.连续式生物反应器D.膜生物反应器20.生物反应器中，细胞生长的动力学模型主要用于描述？A.细胞数量随时间的变化B.底物浓度随时间的变化C.产物浓度随时间的变化D.以上都是第II卷（非选择题共60分）（总共3题，每题20分）21.简述搅拌式生物反应器的结构组成及其各部分的作用。22.某生物反应器用于生产一种生物药物，在运行过程中发现产物浓度增长缓慢。请分析可能的原因，并提出相应的解决措施。23.材料：在生物反应器设计中，常常需要考虑如何提高传质效率。例如，在一个发酵罐中，微生物利用底物进行代谢产生产物，同时需要不断地向发酵罐中通入氧气以维持微生物的生长和代谢。已知发酵罐的直径为2m，高度为3m，通气量为0.5m³/min。问题：请计算该发酵罐的气液比，并分析如何进一步提高传质效率。答案：1.C2.B3.B4.C5.C6.C7.D8.D9.B10.C11.C12.C13.A14.B15.C16.C17.C18.D19.C20.D21.搅拌式生物反应器主要由罐体、搅拌装置、通气装置、换热装置等组成。罐体用于容纳反应物料；搅拌装置通过搅拌桨叶的转动，使物料充分混合，提高传质和传热效率，促进反应进行；通气装置可向罐内通入气体，满足微生物生长或反应对气体的需求；换热装置用于控制反应温度，维持适宜的反应条件。22.产物浓度增长缓慢可能原因及措施：底物浓度不足，应增加底物供应；溶解氧浓度低，需提高通气量或优化通气方式；微生物生长受抑制，检查pH、温度等条件是否合适并调整；反应器传质效率低，可改进搅拌装置或增加传质构件。还可能存在产物反馈抑制，需考虑产物分离或调整反应条件。23.气液比=通气量/发酵液体积，发酵液体积=π×(2/2)²×3=9.42m³，气液比=