2023年生化工程自考重点

第一章绪论

1、重点

1.1生化工程的定义（识记）将生物技术日勺试验室成果经工艺及工程开发，成为可供工业生产的工艺过程,常称为生化工程

1.2生化工程的研究内容（识记）

1、培养基灭菌、空气除菌、通气搅拌、反应器及比拟放大

2、微生物时持续培养

3、生物反应动力学

4、固定化酶技术及应用

2、次重点生化工程的发展历程（识记）生化工程学诞生于上世纪40年代初期日勺发酵工业只有较少种类的产品，其中厌氧发酵产品居多如酒类、乳酸厌氧发酵由于不大量供应氧气，染杂菌导致生产失败的机会较少，故而深层液体厌氧发酵早就具有相称大的规模那时只有少数日勺好氧发酵产品采用了深层液体发酵生产法，如面包酵母，醋酸前者由于酵母的比生长速率较高，后者由于醋酸日勺生成导致发酵液中pH减少，不易污染杂菌40年代前期，恰好是第二次世界大战期间，战场上有成千上万的伤员需要救治，急需药物（非磺胺类）防止伤口感染早在1928年英国的学者Fleming发现了青霉素，1940年分离出纯品，1941〜1942年在临床上应用，证明有非常好的疗效，这时急待将青霉素投入工业化生产第二章培养基灭菌和空气除菌

1、重点

（1）微生物的热死灭动力学（应用）

（2）空气过滤设计（应用）

2、次重点

（1）分批灭菌的设计（应用）分批灭菌就是将配制好的培养基放在发酵罐或其他装置中，通入蒸汽将培养基和所用设备一起进行加热灭菌H勺过程，一般也称为实罐灭菌

（2）持续灭菌反应器的J流体流动模型（理解）

（3）持续灭菌设计（应用）持续灭菌培养基在发酵罐外通过一套持续灭菌设备，以比分批灭菌高日勺温度和较短H勺时间进行迅速持续加热灭菌，并迅速冷却，再立即输入预先通过空罐灭菌后日勺发酵罐中

3、一般

（1）空气除菌措施（理解）（加热灭菌，辐射灭菌，化学灭菌，静电除尘，介质过滤）

（2）经典空气除菌流程（识记）（高空采风一空压机一贮罐一冷却器一总过滤器一分过滤器一净化空气一进罐）（北方）（湿度大时，应当在冷却器后加上油水分离器和除雾器）

（3）新型过滤器（理解）（聚乙烯醇过滤器，折式过滤除菌器，高效烧结金属过滤器,绝对过滤器）第三章氧的供需

1、重点

（1）概念比耗氧速率:单位质量W、J细胞（干重）在单位时间内消耗氧的量摄氧率单位体积培养液，在单位时间内耗氧量临界氧浓度指不影响菌体的呼吸和财务合成的最低氧浓度氧的传递通量双膜理论⑴在气液两个流体相间存在界面，在界面两侧各有一层稳定的薄膜，即气膜与液膜，这两层稳定H勺薄膜在任何流体力学条件下，均呈滞流状态湍流时，滞流层薄；层流时，滞流层厚2界面上不存在传递阻力，那么在两相界面上，两相浓度总是互相平衡日勺气体中氧日勺浓度与溶解在液体中氧浓度处在平衡状态3传递阻力都集中在气膜和液膜之中即气膜和液膜以外无传递阻力，气和气体和液相主体中氧气浓度均匀体积溶氧速率Nv体积溶氧系数KLQ以氧浓度为推进力的容积氧传递系数，反应了设备的供氧能力OTR=KL0C*-CL2影响供氧的原因理解3摄氧率和kLa的测定理解1亚硫酸钠氧化法2动态法用溶氧电极3氧衡算法

2、次重点培养过程中的氧传递识记

3、一般1溶解氧对细胞生长的影响识记2溶解氧对发酵代谢产物生成的影响识记第四章机械搅拌轴功率计算

1、重点

（1）概念轴功率:搅拌器以既定日勺转速回转时，用以克服介质口勺阻力所需要的功率.功率准数Np:表达机械搅拌器所施与单位体积被搅拌液体的外力与单位体积被搅拌的惯性力之比.通气准数Na:它表达发酵罐内空气的表观流速与搅拌叶顶端流速之比

（2）搅拌器轴功率计算（应用）

2、次重点非牛顿流体的搅拌器轴功率的计算（理解）

3、一般通气搅拌反应器日勺搅拌桨叶类型p47（识记）

1.螺旋浆式搅拌器

2.圆盘平直涡轮搅拌器

3.圆盘弯叶涡轮搅拌器

4.圆盘平直箭叶搅拌器（一般6片，至少3片，最多6片）搅拌日勺作用把通入日勺气体打碎，强化湍流程度，使空气与发酵液充足混合，气、液、固三相更好地接触，增长了溶氧速率，使微生物悬浮混合均匀，增进代谢产物W、J传质速率搅拌器的型式、直径大小、转速、组数、搅拌器间距以及在罐内的相对位置等对氧口勺传递速率均有影响第五章发酵罐的比拟放大

1、重点1几何尺寸放大应用儿何尺寸放大在反应罐的放大中，放大倍数实际上就是罐的体积增长倍数放大倍数m=V放大/V模型一般要保持几何相似的原则，那么==常数，=3=m,==m1/3,2空气流量放大应用⑴以单位培养液体积中空气流量相似的原则放大vvm1=vvm2Vs^vvmVL/PD2vmD/P=,VS2可求V⑵以空气直线流速相似的原则放大:VS2=VS1,==VVM2可求3以KLa值相似日勺原则放大Kd=

2.36+

3.30Ni・式中有Pg、N等未定参数可考虑用其他经验式，如KLax，最终推导出=x2/33以kLa值相似日勺原则放大应用溶氧系数是所有好气性发酵日勺重要指标，任何通气发酵在一定条件下均有一种到达最大产率的溶氧系数，故维持大、小罐的溶氧系数相等进行放大是合理的通过试验和有关准数的整顿，可得通风量Q与溶氧系数kLa8Q/vHL2/3kLa——体积溶氧系数1/hQ---------------------通风量m3/min;V---------发酵液体积m3HL---------------发酵液深度m4恒定等体积功率放大P92应用对于持续发酵和在发酵过程中需要补料的分批发酵，规定整个反应器的J液体迅速均匀混合，使液体中产物和底物W、J浓度均匀一致，这时就必须按P/V相等的原则进行放大1概念:周线速度搅拌叶轮尖端线速度混合时间把少许具有与搅拌罐内日勺液体相似物性日勺液体注入搅拌罐内，两者到达分子水平日勺均匀混合所需要的时间

3、一般搅拌液流速度压头H、搅拌液流循环量Q以及Q/H比值对比拟放大日勺意义P85应用第六章细胞反应动力学

1、重点1概念绝对速率是在单位时间、单位体积某一组分日勺变化量比速率是单位浓度细胞为基准日勺各组分变化速率，反应了细胞活力的大小，dx/dt/x；单位为1/h,其中x—菌体浓度g/L得率系数是基质转化为细胞或其他产物潜力口勺定量评价理论得率微生物反应过程中，部分碳源作为基质被同化为挤爆成分，就碳源被同化为菌体的I观点来看菌体的得率限制性基质在培养微生物H勺营养物质中，对微生物出J生长起到限制作用H勺营养物2无克制的细胞生长动力学——Monod方程应用当培养基中不存在克制细胞生长的物质时，细胞的生长速率与基质浓度关系（Monod方程式）

（4）基质消耗动力学（理解）

（5）产物生成动力学（理解）

2、次重点分批培养细胞反应动力学模型（理解）

3、一般其他类型的细胞生长动力学模型（识记）细胞的产物生成动力学由于代谢产物H勺复杂性，没有统一的模型Gaden根据产物生成速率与细胞生长速率之间口勺关系，提成了三种类型有关模型（/PPXqY产）、部分有关模型（Pqo郎二+）和非有关模型（PqB=）第七章持续培养动力学

1、重点

（1）概念稀释率（D）补料速度与反应器体积的比值（F/V）物料循环比（体积比）加热管的总截面与降液截面之比细胞浓缩比和循环浓缩因子（识记）

（2）单级持续培养动力学方程的推导和模型参数的计算（应用）

（3）持续培养原理日勺应用（理解）持续培养由于新鲜培养基不停补充，因此不会发生营养物欢|枯竭，另首先，发酵液不停取出，发酵罐内的微生物一直处在旺盛的指数生长期，罐内细胞浓度X、比生长速率由以及t,pH等都保持恒定

2、次重点进行细胞回流的单级持续培养方程的推导和模型参数的计算（应用）

3、一般多级持续培养识记多级持续培养根据各级反应器日勺物料衡算，可得出稳态下第n级反应器中日勺细胞浓度、比生长速率、限制性基质浓度和产物浓度的体现式；Xn=,x2x1;pn=D1—,p2p1=D；Sn=Sn-1-,S2S1Pn=Pn-1+,P2P1多极持续培养有助于处理两个矛盾•1处理不一样生产阶段有不一样生产规定日勺矛盾；•2处理迅速生长和营养物充足运用之间的矛盾假如代谢产物和生长是混合生长偶联、非生长偶联，那么生长和代谢产物产生日勺最佳条件不一定相似。