2025年大學本科（生物工程）生物反應器設計試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共40分）（總共20題，每題2分，每題只有一個選項符合題意）1.以下哪種生物反應器類型常用于細胞培養(yǎng)且能較好地模擬體內(nèi)環(huán)境？A.攪拌式生物反應器B.固定床生物反應器C.中空纖維生物反應器D.流化床生物反應器2.生物反應器設計中，對于傳質(zhì)系數(shù)的優(yōu)化，主要是通過改變以下哪個因素來實現(xiàn)？A.溫度B.攪拌速度C.底物濃度D.酶濃度3.在生物反應器中，微生物生長的最適pH范圍通常是？A.2-4B.5-7C.7-9D.9-114.生物反應器的熱傳遞系數(shù)主要受以下哪種因素影響最大？A.反應器材質(zhì)B.夾套結(jié)構(gòu)C.流體流速D.反應熱5.以下哪種生物反應器適合用于連續(xù)化生產(chǎn)且能有效控制細胞密度？A.分批式生物反應器B.補料分批式生物反應器C.連續(xù)式生物反應器D.膜生物反應器6.生物反應器設計時，為提高氣體傳遞效率，可采用的措施是？A.增加氣體流量B.減小反應器體積C.采用高效氣液傳質(zhì)裝置D.降低液體粘度7.對于酶催化反應的生物反應器，以下哪種固定化酶的方法能較好地保持酶活性？A.物理吸附法B.共價偶聯(lián)法C.交聯(lián)法D.包埋法8.生物反應器中，底物抑制現(xiàn)象通常發(fā)生在底物濃度？A.很低時B.適中時C.較高時D.極高時9.以下哪種生物反應器在處理高粘度發(fā)酵液時具有優(yōu)勢？A.攪拌式生物反應器B.氣升式生物反應器C.鼓泡塔生物反應器D.流化床生物反應器10.生物反應器設計中，關(guān)于反應器的材質(zhì)選擇，主要考慮的因素不包括？A.耐腐蝕性B.成本C.透明度D.生物相容性11.在生物反應器內(nèi)，微生物代謝產(chǎn)生的熱量主要通過以下哪種方式移除？A.輻射B.傳導C.對流D.蒸發(fā)12.對于基因工程菌表達產(chǎn)物的生產(chǎn)，哪種生物反應器更有利于產(chǎn)物的分泌和純化？A.攪拌式生物反應器B.固定化細胞生物反應器C.膜生物反應器D.流化床生物反應器13.生物反應器設計時，為了提高混合效果，通常會增加？A.擋板B.加熱裝置C.冷卻裝置D.通氣量14.以下哪種生物反應器適用于培養(yǎng)對剪切力敏感的細胞？A.攪拌式生物反應器B.氣升式生物反應器C.鼓泡塔生物反應器D.流化床生物反應器15.生物反應器中，溶解氧濃度的控制主要通過調(diào)節(jié)？A.溫度B.攪拌速度C.通氣量D.底物濃度16.在生物反應器的放大過程中，以下哪個參數(shù)的變化最為關(guān)鍵？A.反應器體積B.攪拌速度C.傳質(zhì)系數(shù)D.反應時間17.對于厭氧發(fā)酵的生物反應器，以下哪種設計特點是必須的？A.良好的通氣系統(tǒng)B.高效的攪拌裝置C.密封裝置D.加熱裝置18.生物反應器設計中，關(guān)于溫度控制，通常采用的方式是？A.自然散熱B.夾套加熱或冷卻C.內(nèi)部盤管加熱或冷卻D.以上都是19.以下哪種生物反應器在處理大規(guī)模生物反應時具有較高的生產(chǎn)效率？A.分批式生物反應器B.補料分批式生物反應器C.連續(xù)式生物反應器D.膜生物反應器20.生物反應器中，細胞生長的動力學模型主要用于描述？A.細胞數(shù)量隨時間的變化B.底物濃度隨時間的變化C.產(chǎn)物濃度隨時間的變化D.以上都是第II卷（非選擇題共60分）（總共3題，每題20分）21.簡述攪拌式生物反應器的結(jié)構(gòu)組成及其各部分的作用。22.某生物反應器用于生產(chǎn)一種生物藥物，在運行過程中發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物濃度增長緩慢。請分析可能的原因，并提出相應的解決措施。23.材料：在生物反應器設計中，常常需要考慮如何提高傳質(zhì)效率。例如，在一個發(fā)酵罐中，微生物利用底物進行代謝產(chǎn)生產(chǎn)物，同時需要不斷地向發(fā)酵罐中通入氧氣以維持微生物的生長和代謝。已知發(fā)酵罐的直徑為2m，高度為3m，通氣量為0.5m3/min。問題：請計算該發(fā)酵罐的氣液比，并分析如何進一步提高傳質(zhì)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.攪拌式生物反應器主要由罐體、攪拌裝置、通氣裝置、換熱裝置等組成。罐體用于容納反應物料；攪拌裝置通過攪拌槳葉的轉(zhuǎn)動，使物料充分混合，提高傳質(zhì)和傳熱效率，促進反應進行；通氣裝置可向罐內(nèi)通入氣體，滿足微生物生長或反應對氣體的需求；換熱裝置用于控制反應溫度，維持適宜的反應條件。22.產(chǎn)物濃度增長緩慢可能原因及措施：底物濃度不足，應增加底物供應；溶解氧濃度低，需提高通氣量或優(yōu)化通氣方式；微生物生長受抑制，檢查pH、溫度等條件是否合適并調(diào)整；反應器傳質(zhì)效率低，可改進攪拌裝置或增加傳質(zhì)構(gòu)件。還可能存在產(chǎn)物反饋抑制，需考慮產(chǎn)物分離或調(diào)整反應條件。23.氣液比=通氣量/發(fā)酵液體積，發(fā)酵液體積=π×(2/2)2×3=9.42m3，氣液比=