生物反应器工程师考试试卷及答案

生物反应器工程师考试试卷及答案一、填空题（每题1分，共10分）1.生物反应器按操作方式可分为分批式、______式和流加式。2.搅拌式生物反应器中，搅拌桨的主要作用是传递______和剪切作用。3.湿热灭菌常用温度为______℃（121±2）。4.气升式生物反应器依靠______的提升作用实现液体循环。5.常见固定化酶载体有琼脂糖、______等。6.通气量单位“vvm”表示______。7.动物细胞培养常用的搅拌式反应器需控制______剪切力。8.发酵过程中，DO（溶解氧）控制与通气量、搅拌转速及______有关。9.pH调节常通过添加______或碱液实现。10.膜生物反应器（MBR）结合膜分离和______技术。二、单项选择题（每题2分，共20分）1.适用于好氧微生物高密度培养的反应器是？A.气升式B.搅拌式C.固定床D.流化床2.湿热灭菌原理是使微生物______变性。A.蛋白质B.细胞壁C.细胞膜D.DNA3.剪切力过大易损伤的细胞是？A.细菌B.真菌C.动物细胞D.植物细胞4.流加式反应器的缺点是？A.避免底物抑制B.操作较复杂C.提高产物浓度D.减少染菌5.中空纤维反应器常用于______培养。A.细菌B.动物细胞C.植物细胞D.游离酶6.不属于通气方式的是？A.直接通气B.膜通气C.真空通气D.间接通气7.离线检测的参数是？A.DOB.pHC.产物浓度D.温度8.细胞固定化方法不包括？A.包埋法B.交联法C.吸附法D.离心法9.泡沫处理方法不包括？A.加消泡剂B.减通气量C.提搅拌转速D.降温度10.无搅拌的反应器是？A.气升式B.机械搅拌式C.搅拌罐式D.固定床三、多项选择题（每题2分，共20分）1.生物反应器功能包括______。A.提供适宜环境B.物质传递C.促进反应D.分离产物2.影响传质效率的因素有______。A.搅拌转速B.通气量C.培养基粘度D.温度3.动物细胞反应器类型包括______。A.搅拌式B.中空纤维C.气升式D.固定床4.灭菌方法包括______。A.湿热B.干热C.过滤D.化学灭菌5.流加式应用领域有______。A.抗生素发酵B.氨基酸生产C.酶制剂D.酒精发酵6.DO控制策略包括______。A.调通气量B.调搅拌转速C.增罐压D.换培养基7.固定化酶反应器优点______。A.酶重复利用B.产物易分离C.酶稳定性高D.连续生产8.反应器设计考虑因素______。A.生物对象特性B.操作条件C.传质传热D.放大效应9.泡沫危害包括______。A.染菌风险B.降传质效率C.影响搅拌D.增能耗10.MBR类型包括______。A.浸没式B.外置式C.中空纤维式D.平板式四、判断题（每题2分，共20分）1.搅拌转速越高，传质效率越高。（×）2.气升式无搅拌，靠气体提升循环。（√）3.湿热灭菌穿透力强于干热。（√）4.流加式底物浓度恒定。（×）5.动物细胞培养无需搅拌。（×）6.固定化细胞不会流失，无需补加。（×）7.pH仅通过酸碱调节。（×）8.中空纤维可实现细胞高密度培养。（√）9.温度升高，DO增加。（×）10.MBR可同时降解和固液分离。（√）五、简答题（每题5分，共20分）1.简述气升式反应器工作原理及优点。答案：原理：底部通压缩空气，气泡上升带动含气区液体（密度低）从升液管上升，降液管液体（密度高）下降，形成循环。优点：无机械搅拌，避免剪切损伤细胞；结构简单，能耗低；传质效率较高；密封点少，染菌风险低；适合好氧微生物及部分动物细胞培养。2.生物反应器灭菌常用方法及适用场景？答案：①湿热灭菌（121℃/103kPa，15-30min）：适用于培养基、罐体，穿透力强；②干热灭菌（160-170℃/2h）：适用于玻璃器皿、金属工具，无湿损伤；③过滤灭菌（0.22μm滤膜）：适用于热敏性物质（维生素、酶）；④化学灭菌（甲醛、过氧乙酸）：适用于无菌室、管道，快速高效但需残留处理。3.DO的重要性及控制措施？答案：DO是好氧发酵关键参数，影响微生物生长及代谢产物（抗生素、酶）合成。控制措施：①调节通气量；②提高搅拌转速（增气液接触）；③增加罐压（提高氧分压）；④降低培养基粘度（减少传质阻力）；⑤富氧通气（需成本控制）。需根据生物对象需求（细菌需高DO，动物细胞需低DO）动态调整。4.固定化酶反应器相比游离酶的优势？答案：①酶可重复利用，降低成本；②产物与酶易分离，简化下游纯化；③酶稳定性提高，延长使用寿命；④可连续化生产，提高效率；⑤反应条件易控制，减少酶失活。适用于食品、医药等行业连续反应。六、讨论题（每题5分，共10分）1.生物反应器放大的主要问题及解决策略？答案：放大问题：①传质传热差异（小试效率高，大试传质系数下降）；②剪切力分布不均（大罐损伤细胞）；③操作梯度大（温度、pH不均）。解决策略：①遵循几何/动力相似原理；②优化搅拌（多级宽叶桨）；③在线检测+反馈控制；④小试模拟大罐条件（增粘度）；⑤CFD模拟传质传热，指导放大。2.动物细胞反应器选择依据及应用场景？答案：选择依据：①细胞类型（悬浮/贴壁）：悬浮用搅拌/气升式，贴壁用固定床/中空纤维；②规模（实验室/工业