2025年大學(xué)生物工程（生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)）上學(xué)期期末測(cè)試卷

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______一、單項(xiàng)選擇題（總共10題，每題3分，每題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)將正確答案填寫在括號(hào)內(nèi)）1.生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)中，以下哪種因素對(duì)傳質(zhì)效率影響最大？（）A.攪拌速度B.溫度C.壓力D.氣體組成2.對(duì)于微生物發(fā)酵生物反應(yīng)器，最常用的pH調(diào)節(jié)方法是（）。A.加入酸堿溶液B.通入二氧化碳C.通入氨氣D.利用緩沖劑3.以下哪種生物反應(yīng)器類型適用于連續(xù)培養(yǎng)？（）A.間歇式反應(yīng)器B.連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器C.活塞流反應(yīng)器D.以上都可以4.生物反應(yīng)器中，氧傳遞系數(shù)KLa的大小主要取決于（）。A.攪拌強(qiáng)度和通氣量B.微生物種類C.培養(yǎng)基成分D.反應(yīng)器體積5.在生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)中，為了提高底物轉(zhuǎn)化率，通常需要（）。A.增加底物濃度B.減少產(chǎn)物濃度C.優(yōu)化反應(yīng)條件D.以上都是6.對(duì)于動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器，以下哪種攪拌方式較為合適？（）A.高強(qiáng)度攪拌B.低強(qiáng)度攪拌C.不攪拌D.間歇性攪拌7.生物反應(yīng)器的熱傳遞主要通過(guò)（）方式進(jìn)行。A.傳導(dǎo)B.對(duì)流C.輻射D.以上都是8.在生物反應(yīng)器放大過(guò)程中，以下哪種方法是基于幾何相似原理？（）A.恒定體積傳質(zhì)系數(shù)放大B.恒定攪拌功率放大C.按比例放大尺寸D.恒定傳熱系數(shù)放大9.生物反應(yīng)器中，微生物生長(zhǎng)的最適溫度范圍通常是（）。A.10-20℃B.20-30℃C.30-40℃D.40-50℃10.以下哪種生物反應(yīng)器材質(zhì)具有較好的耐腐蝕性？（）A.不銹鋼B.玻璃C.塑料D.陶瓷二、多項(xiàng)選擇題（總共5題，每題4分，每題有兩個(gè)或兩個(gè)以上正確答案，請(qǐng)將正確答案填寫在括號(hào)內(nèi)，少選、多選、錯(cuò)選均不得分）1.生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)中，影響傳質(zhì)的因素包括（）。A.攪拌強(qiáng)度B.氣液界面面積C.氣體流速D.液體粘度2.為了維持生物反應(yīng)器內(nèi)合適的pH值，可以采取的措施有（）。A.加入酸堿調(diào)節(jié)劑B.控制二氧化碳通入量C.選擇合適的緩沖體系D.調(diào)節(jié)培養(yǎng)基成分3.以下哪些生物反應(yīng)器屬于非均相生物反應(yīng)器？（）A.氣升式反應(yīng)器B.固定化酶反應(yīng)器C.流化床反應(yīng)器D.膜生物反應(yīng)器4.在生物反應(yīng)器放大過(guò)程中，需要考慮的因素有（）。A.幾何相似B.動(dòng)力相似C.傳熱傳質(zhì)相似D.微生物生長(zhǎng)特性相似5.生物反應(yīng)器的性能指標(biāo)包括（）。A.生產(chǎn)能力B.底物轉(zhuǎn)化率C.產(chǎn)物濃度D.能耗三、判斷題（總共10題，每題2分，請(qǐng)判斷對(duì)錯(cuò)，在括號(hào)內(nèi)打“√”或“×”）1.生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)中，攪拌速度越快，傳質(zhì)效率越高，所以應(yīng)盡可能提高攪拌速度。（）2.對(duì)于厭氧發(fā)酵生物反應(yīng)器，不需要考慮氧傳遞問題。（）3.連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器中，物料的停留時(shí)間是相同的。（）4.生物反應(yīng)器的體積越大，其生產(chǎn)效率一定越高。（）5.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器中，為了防止細(xì)胞損傷，通常采用低剪切力的攪拌方式。（）6.生物反應(yīng)器的熱傳遞系數(shù)只與反應(yīng)器材質(zhì)有關(guān)。（）7.在生物反應(yīng)器放大過(guò)程中，只要保證幾何相似，就能保證放大后的性能與小試一致。（）8.微生物在生物反應(yīng)器中的生長(zhǎng)速度只取決于培養(yǎng)基成分。（）9.膜生物反應(yīng)器中，膜的孔徑大小對(duì)分離效果有重要影響。（）10.生物反應(yīng)器的操作壓力越高，對(duì)傳質(zhì)和反應(yīng)越有利。（）四、簡(jiǎn)答題（總共3題，每題10分，請(qǐng)簡(jiǎn)要回答問題）1.簡(jiǎn)述生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)中傳質(zhì)的重要性以及影響傳質(zhì)的主要因素。2.對(duì)比間歇式生物反應(yīng)器和連續(xù)式生物反應(yīng)器的優(yōu)缺點(diǎn)。3.說(shuō)明在生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)中如何考慮微生物生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)需求。五、論述題（總共1題，每題20分，請(qǐng)?jiān)敿?xì)論述問題）論述生物反應(yīng)器放大過(guò)程中可能遇到的問題及解決方法。答案：一、單項(xiàng)選擇題1.A2.A3.B4.A5.D6.B7.D8.C9.C10.A二、多項(xiàng)選擇題1.ABCD2.ABC3.BCD4.ABC5.ABCD三、判斷題1.×2.√3.√4.×5.√6.×7.×8.×9.√10.×四、簡(jiǎn)答題1.傳質(zhì)在生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)中至關(guān)重要，它影響著底物的供應(yīng)、產(chǎn)物的排出以及微生物的生長(zhǎng)代謝。影響傳質(zhì)的主要因素有攪拌強(qiáng)度，增強(qiáng)攪拌可增加氣液界面面積和湍動(dòng)程度；氣液界面面積，其大小直接影響傳質(zhì)速率；氣體流速，合適的流速利于傳質(zhì)；液體粘度，粘度大會(huì)阻礙傳質(zhì)。2.間歇式生物反應(yīng)器優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單，適合小批量生產(chǎn)，能靈活調(diào)整反應(yīng)條件。缺點(diǎn)：生產(chǎn)效率低，設(shè)備利用率不高。連續(xù)式生物反應(yīng)器優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)效率高，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。缺點(diǎn)：操作復(fù)雜，對(duì)設(shè)備和控制要求高，一旦出現(xiàn)故障影響整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。3.在生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)中考慮微生物生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)需求，要確定合適的碳源、氮源種類和比例，滿足微生物能量和細(xì)胞結(jié)構(gòu)合成需求；提供適量的無(wú)機(jī)鹽，如磷、鉀、鎂等，參與細(xì)胞代謝調(diào)節(jié)；添加必要的生長(zhǎng)因子，如維生素、氨基酸等，促進(jìn)微生物生長(zhǎng)繁殖；還要注意營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度和添加方式，保證微生物能充分利用且不過(guò)量抑制生長(zhǎng)。五、論述題生物反應(yīng)器放大過(guò)程中可能遇到諸多問題。首先是幾何相似難以保證性能一致，小試到中試、生產(chǎn)規(guī)模放大時(shí)，僅幾何相似不能解決所有問題，不同規(guī)模下流體力學(xué)、傳質(zhì)傳熱特性會(huì)改變。其次，傳質(zhì)傳熱問題，放大后傳質(zhì)傳熱系數(shù)變化，可能導(dǎo)致底物供應(yīng)不足、產(chǎn)物積累、溫度控制困難等。再者，微生物生長(zhǎng)特性改變，放大后環(huán)境變化可能影響