2025 年大学生物工程（生物反应器优化）上学期期末测试卷

2025年大学生物工程（生物反应器优化）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.生物反应器优化的核心目标是（）A.提高产物产量B.降低能耗C.实现高效稳定的生物过程D.减少设备成本2.以下哪种不是生物反应器常见的搅拌方式（）A.机械搅拌B.气体搅拌C.电磁搅拌D.重力搅拌3.关于生物反应器中溶解氧的控制，以下说法错误的是（）A.可以通过调节通气量来控制B.搅拌速度对溶解氧影响不大C.可采用富氧空气提高溶解氧D.某些情况下可设置曝气头分布4.生物反应器优化中，对温度控制的主要目的是（）A.适应微生物生长和代谢B.防止设备过热C.保持反应体系恒温D.以上都是5.以下哪种因素不会显著影响生物反应器内的pH值（）A.培养基成分B.细胞代谢产物C.搅拌速度D.缓冲剂种类6.优化生物反应器的传质效率主要是为了（）A.加快底物消耗B.促进产物生成C.提高反应速率D.以上都对7.对于生物反应器的材质选择，不需要考虑的因素是（）A.耐腐蚀性B.价格C.透明度D.生物相容性8.以下哪种策略不能用于生物反应器的优化（）A.改变接种量B.调整培养基渗透压C.增加设备体积D.优化补料策略9.生物反应器优化过程中，监测生物量的常用方法是（）A.重量法B.比浊法C.色谱法D.电位法10.关于生物反应器的放大，以下说法正确的是（）A.几何相似放大即可B.动力学相似是关键C.只需要考虑体积变化D.放大过程中无需调整参数二、多项选择题（总共5题，每题5分，每题至少有两个正确答案，请将正确答案填写在括号内）1.生物反应器优化中，可用于改善混合效果的措施有（）A.增加搅拌强度B.改变搅拌桨叶形状C.优化罐体结构D.降低通气量2.影响生物反应器内微生物生长的环境因素包括（）A.温度B.pH值C.溶解氧D.渗透压3.生物反应器优化时，可采用的先进控制技术有（）A.模糊控制B.神经网络控制C.比例积分微分控制D.自适应控制4.优化生物反应器的传质性能可采取的方法有（）A.提高搅拌效率B.增加气液接触面积C.改善膜传质D.降低反应体系粘度5.生物反应器设计时需要考虑的工程因素有（）A.流体力学特性B.传热传质特性C.结构强度D.操作便利性三、判断题（总共10题，每题2分，请判断对错，在括号内打“√”或“×”）1.生物反应器优化只需要关注反应过程中的生物因素，无需考虑工程因素。（）2.搅拌速度越快，生物反应器内的传质和混合效果一定越好。（）3.不同微生物对温度、pH值等环境条件的要求相同。（）4.生物反应器的放大过程中，保持几何相似就能保证反应效果一致。（）5.溶解氧过高或过低都会抑制微生物的生长和代谢。（）6.优化生物反应器的传质效率可以通过提高反应体系的粘度来实现。（）7.生物反应器内的pH值主要由培养基中的缓冲剂维持稳定。（）8.先进控制技术在生物反应器优化中能完全替代传统控制方法。（）9.生物反应器的材质对反应过程没有直接影响。（）10.改变补料策略是生物反应器优化的重要手段之一。（）四、简答题（总共3题，每题10分，请简要回答问题）1.简述生物反应器优化中搅拌的作用及优化搅拌的方法。2.说明生物反应器中温度控制的重要性及常用的温度控制方式。3.阐述生物反应器放大过程中需要考虑的关键因素。五、论述题（总共1题，每题20分，请详细论述相关内容）论述如何综合考虑各种因素实现生物反应器的全面优化。答案：一、单项选择题1.C2.D3.B4.D5.C6.D7.C8.C9.B10.B二、多项选择题1.ABC2.ABCD3.ABD4.ABCD5.ABCD三、判断题1.×2.×3.×4.×5.√6.×7.√8.×9.×10.√四、简答题1.搅拌作用：使反应体系混合均匀，促进传质（底物、产物、氧气等的传递），防止局部浓度差异过大影响反应。优化方法：调整搅拌速度、改变搅拌桨叶形状（如采用不同类型的桨叶，如平桨、推进式桨、涡轮式桨等）、优化搅拌桨的安装位置和数量等。2.温度控制重要性：温度影响微生物的生长速率、代谢途径和酶活性等，合适的温度能保证微生物高效生长和产物合成。常用控制方式：采用加热设备（如蒸汽加热、电加热等）和冷却设备（如水冷、风冷等），通过温度传感器实时监测温度并反馈调节加热或冷却装置，实现恒温控制。3.关键因素：几何相似（保证设备形状相似）、动力学相似（保证反应动力学特性相似，如传质、传热、反应速率等）、物理性质相似（如密度、粘度等）。同时要考虑放大过程中可能出现的问题，如混合效果变差、传质效率降低等，并采取相应措施进行调整，如改变搅拌方式、增加通气量等。五、论述题实现生物反应器全面优化需综合考虑多方面因素。首先是生物因素，了解所培养微生物的生长和代谢特性，根据其对温度、pH值、溶解氧等环境条件的要求进行精准控制。比如嗜热微生物需较高温度环境，要确保温度稳定在适宜范围。其次是工程因素，优化搅拌、通气等操作条件以改善传质和混合效果。例如合理设计搅拌桨叶提高混合均匀性。再者是控制技术，运