2025 年大学生物工程（生物反应器设计）上学期期末测试卷

2025年大学生物工程（生物反应器设计）上学期期末测试卷

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______一、单项选择题（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.生物反应器设计中，以下哪种因素对传质效率影响最大？（）A.搅拌速度B.温度C.压力D.气体组成2.对于微生物发酵生物反应器，最常用的pH调节方法是（）。A.加入酸碱溶液B.通入二氧化碳C.通入氨气D.利用缓冲剂3.以下哪种生物反应器类型适用于连续培养？（）A.间歇式反应器B.连续搅拌釜式反应器C.活塞流反应器D.以上都可以4.生物反应器中，氧传递系数KLa的大小主要取决于（）。A.搅拌强度和通气量B.微生物种类C.培养基成分D.反应器体积5.在生物反应器设计中，为了提高底物转化率，通常需要（）。A.增加底物浓度B.减少产物浓度C.优化反应条件D.以上都是6.对于动物细胞培养生物反应器，以下哪种搅拌方式较为合适？（）A.高强度搅拌B.低强度搅拌C.不搅拌D.间歇性搅拌7.生物反应器的热传递主要通过（）方式进行。A.传导B.对流C.辐射D.以上都是8.在生物反应器放大过程中，以下哪种方法是基于几何相似原理？（）A.恒定体积传质系数放大B.恒定搅拌功率放大C.按比例放大尺寸D.恒定传热系数放大9.生物反应器中，微生物生长的最适温度范围通常是（）。A.10-20℃B.20-30℃C.30-40℃D.40-50℃10.以下哪种生物反应器材质具有较好的耐腐蚀性？（）A.不锈钢B.玻璃C.塑料D.陶瓷二、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.生物反应器设计中，影响传质的因素包括（）。A.搅拌强度B.气液界面面积C.气体流速D.液体粘度2.为了维持生物反应器内合适的pH值，可以采取的措施有（）。A.加入酸碱调节剂B.控制二氧化碳通入量C.选择合适的缓冲体系D.调节培养基成分3.以下哪些生物反应器属于非均相生物反应器？（）A.气升式反应器B.固定化酶反应器C.流化床反应器D.膜生物反应器4.在生物反应器放大过程中，需要考虑的因素有（）。A.几何相似B.动力相似C.传热传质相似D.微生物生长特性相似5.生物反应器的性能指标包括（）。A.生产能力B.底物转化率C.产物浓度D.能耗三、判断题（总共10题，每题2分，请判断对错，在括号内打“√”或“×”）1.生物反应器设计中，搅拌速度越快，传质效率越高，所以应尽可能提高搅拌速度。（）2.对于厌氧发酵生物反应器，不需要考虑氧传递问题。（）3.连续搅拌釜式反应器中，物料的停留时间是相同的。（）4.生物反应器的体积越大，其生产效率一定越高。（）5.动物细胞培养生物反应器中，为了防止细胞损伤，通常采用低剪切力的搅拌方式。（）6.生物反应器的热传递系数只与反应器材质有关。（）7.在生物反应器放大过程中，只要保证几何相似，就能保证放大后的性能与小试一致。（）8.微生物在生物反应器中的生长速度只取决于培养基成分。（）9.膜生物反应器中，膜的孔径大小对分离效果有重要影响。（）10.生物反应器的操作压力越高，对传质和反应越有利。（）四、简答题（总共3题，每题10分，请简要回答问题）1.简述生物反应器设计中传质的重要性以及影响传质的主要因素。2.对比间歇式生物反应器和连续式生物反应器的优缺点。3.说明在生物反应器设计中如何考虑微生物生长的营养需求。五、论述题（总共1题，每题20分，请详细论述问题）论述生物反应器放大过程中可能遇到的问题及解决方法。答案：一、单项选择题1.A2.A3.B4.A5.D6.B7.D8.C9.C10.A二、多项选择题1.ABCD2.ABC3.BCD4.ABC5.ABCD三、判断题1.×2.√3.√4.×5.√6.×7.×8.×9.√10.×四、简答题1.传质在生物反应器设计中至关重要，它影响着底物的供应、产物的排出以及微生物的生长代谢。影响传质的主要因素有搅拌强度，增强搅拌可增加气液界面面积和湍动程度；气液界面面积，其大小直接影响传质速率；气体流速，合适的流速利于传质；液体粘度，粘度大会阻碍传质。2.间歇式生物反应器优点：操作简单，适合小批量生产，能灵活调整反应条件。缺点：生产效率低，设备利用率不高。连续式生物反应器优点：生产效率高，可实现连续化生产。缺点：操作复杂，对设备和控制要求高，一旦出现故障影响整个生产过程。3.在生物反应器设计中考虑微生物生长的营养需求，要确定合适的碳源、氮源种类和比例，满足微生物能量和细胞结构合成需求；提供适量的无机盐，如磷、钾、镁等，参与细胞代谢调节；添加必要的生长因子，如维生素、氨基酸等，促进微生物生长繁殖；还要注意营养物质的浓度和添加方式，保证微生物能充分利用且不过量抑制生长。五、论述题生物反应器放大过程中可能遇到诸多问题。首先是几何相似难以保证性能一致，小试到中试、生产规模放大时，仅几何相似不能解决所有问题，不同规模下流体力学、传质传热特性会改变。其次，传质传热问题，放大后传质传热系数变化，可能导致底物供应不足、产物积累、温度控制困难等。再者，微生物生长特性改变，放大后环境变化可能影响