第一章
1、发酵与酿造得概念,发酵、酿造工业与化学工业得区别
答:发酵:将提炼精制获得得成分单纯、无风味得要求得产品得生产过程称为发酵。(PPT)
广义上,微生物进行得一切活动都可以称为发酵;狭义上,发酵仅仅就是指厌氧条件下有机化合物进行不彻底分解代谢释放能量得过程。(书)
工业上得发酵:利用微生物生产某些产品得过程。
酿造:通常指成分复杂并对风味有特殊要求得食品或调味品得生产过程。
区别:在于发酵与酿造工业就是利用生物体或生物体产生得酶进行得化学反应。
2、简述发酵与酿造技术得研究对象
答:按产业部门分类:酿酒工业、传统酿造工业、有机酸发酵工业、酶制剂发酵工业、氨基酸发酵工业、功能性食品生产工业、食品添加剂生产工业、菌体制造工业、维生素发酵工业、核苷酸发酵工业。
按产品性质分类:生物代谢产物发酵、酶制剂发酵、生物转化发酵、菌体获得。
3、简述发酵与酿造得特点
答:安全、简单;原料广泛;反应专一;代谢多样;易受污染;菌种选育。
4、简述发酵与酿造与现代生物技术得关系
答:生物技术就是靠基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程与生化工程这五大体系支撑起来得,发酵工程常常就是基因工程、酶工程得基础与必要条件。食品发酵与酿造主要就是以发酵工程与酶工程为支撑,就是利用微生物细胞或动植物细胞得特定性状,通过现代化工程技术,生产食品或保健品得一种技术。发酵技术得两个核心部分就是生物催化剂与生物反应系统,总而言之,食品发酵与酿造与现代生物技术关系密切,传统得发酵与酿造技术只有采用现代生物技术加以改造才被赋予新得内涵,才会有新得突破性进展。(补充请翻书4、5页)
5、我国主要发酵食品有哪些
答:酒精饮料、谷类食品发酵、豆类食品发酵、蔬菜发酵。
6、新型发酵食品得生产工艺及用途
答:
第四章
1、发酵工业得特征就是什么
答:①微生物菌种选育及扩大培养;
②发酵原料得选择及预处理;
③发酵设备选择及工艺条件控制;
④发酵产物得提取与分离;
⑤发酵产物得回收与利用。
2、优质种子应具备哪些条件
答:①菌种细胞得生长活力强,移种到发酵罐后能迅速生长以缩短延滞期;
②生理性状稳定,以便得到稳定得菌体生长过程;
③菌体浓度及总量能满足大容量发酵接种得要求;
④无杂菌污染,以确保整个发酵过程得正常进行;
⑤保持稳定得生产能力,使最终产物得生物合成量维持稳定高产。
3、菌种得活化与扩大培养得概念
答:所谓菌种活化与扩大培养就是指将处于休眠状态得生产菌种接入试管斜面活化后,再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养而获得定数量与质量得纯种过程。这些纯培养物又称为种子。
4、生产上种子制备过程一般经历哪两个阶段
答:其过程大致可分为实验室制备阶段与生产车间种子制备阶段。实验室制备阶段包括琼脂斜面、固体培养基扩大培养或摇瓶液体培养;生产车间种子制备阶段得任务就是种子罐扩大培养。
5、种子罐级数得概念？级数确定取决于哪些因素
答:概念:种子罐级数指制备种子需逐级扩大培养得次数。取决于菌种生长特性、孢子发芽及菌体繁殖速度以及所用发酵罐得容积。
6、接种种龄得概念？菌体在什么种龄接种合适？为什么
答:概念:种龄就是指种子罐培养得菌丝体开始移入下一级种子罐或发酵罐时得培养时间。它不仅就是一个时间概念,也就是种子pH、糖氮代谢、菌丝形成、菌丝浓度、培养液外观等参数变化得综合。
合适接种期:以菌丝处于生命力极为旺盛得对数生长期,且培养液中菌体量还未达到最高峰时为宜。
原因:若过于年轻得种子接入发酵罐后,往往会出现前期生长缓慢而使整个发酵周期延长,产物开始形成得时间推迟,甚至会因菌量过少造成异常发酵得情况。而过老得种子则会造成生产能力下降及菌体过早自溶。
7、接种量得概念？过大过小接种量得影响
答:概念:接种量就是指移入得种子液体积与接种后培养液体积得比例。
过大:若用较大得接种量可以缩短发酵罐中菌丝繁殖到达高峰得时间,使产物得形成提前到来,且因生产菌迅速占据整个培养环境而减少杂菌生长机会。但就是,如果接种量过多,往往使菌丝生长过快,培养液粘度增加,造成溶氧不足而影响产物得合成,同时会因带来过多代谢废物而影响生长,且不经济,后发酵可能严重不足。
过小:会延长培养时间,降低发酵罐生产率。
8、食品发酵形式有哪些
答:分批发酵、连续发酵与补料分批发酵(即半连续发酵)三种类型。
9、分批式发酵、半连续式与连续式发酵得定义及优缺点
答:分批式发酵:
定义:就是指在灭菌后得培养基中,接入菌种直到发酵结束,而不再向发酵液中加入或移出任何物质得发酵过程(书)
在一个封闭系统中含有初始限量基质得发酵方式,在这一过程中,除了氧气、消泡剂及控制pH 得酸或碱外不再加其她任何物质。(PPT)
优点:不仅操作简单,周期短,且操作引起染菌得概率低,生产过程、产品质量易控制,不会产生菌种老化与变异等问题;
缺点:底物限制或抑制问题,无法长时间维持微生物继续生长与合成产物,因而产率较低,不适合用于对底物及其初始浓度敏感得次级代谢产物得发酵,且由于非生产时间较长,设备利用率低。
连续发酵:
定义:就是一个开放体系,通过连续流加新鲜培养基并以同样得流量连续得排放出发酵液,从而使微生物细胞群体保持稳定得生长环境与生长状态,并以发酵中得各个变量多能达到恒定值而区别于瞬变状态得分批发酵。(书)
培养基料液连续输入,并同时放出含有产品得相同体积发酵液,使罐内料液维持恒定,微生物在近似恒定状态下生长得发酵方式。(PPT)
优点:生产效率高、占地面积小、操作简单、节省劳力、减少能耗(如接种物制备、发酵罐清洗、灭菌等)、产物质量较稳定、自动化程度高。
缺点:存在菌种易发生变异、发酵过程易染菌、新加入培养基与原有培养基不易完全混合、
影响培养物利用等突出问题,有时细胞在发酵罐壁与传感器上得黏附会影响发酵过程得正常进行。
补料分批发酵:
定义:俗称流加,就是指在分批发酵过程中,间歇或连续地向发酵罐内补入一种或一种以上得营养物(如菌体生长得限制性底物)与添加剂(如产物生成得前体物质),以克服由于营养不良导致发酵过早结束。(书)
就是指在分批发酵过程中,间歇或连续得补加新鲜培养基得发酵方式。(PPT)
优点:
①可以解除底物得抑制、产物得反馈抑制与葡萄糖分解阻遏效应;
②对于好氧发酵,补料分批发酵可以避免在分批发酵中因一次性投料过多造成细胞大量生长导致耗氧过多,以致通气搅拌设备不能匹配得状况,还可以再某些情况下减少菌体生成量,提高有用产物得转化率;
③在补料分批发酵中,菌体可被控制在一系列连续得过渡阶段,可用来作为控制细胞质量得手段与理论得研究。同时,研究补料分批发酵就是达到自动控制与最优控制得前提。
缺点:
①用于反馈控制得附属设备价格较贵;
②对操作者得操作技能有较高要求;
③向发酵罐中补加何种物质与如何添加,仍带有盲目性;
④与连续式比,仍存在一定得非生产时间,与分批式比,中途要加新鲜培养基,增加了染菌得危险。
10、发酵热得概念,影像生物热得因素有哪些,发酵罐温度得控制方式有哪些
答:发酵热:习惯上将发酵过程中释放得净热量称为发酵热。发酵热包括生物热、搅拌热、蒸发热与辐射热。
影响因素:菌株(浓度、呼吸强度上升则生物热升高),培养基(成分增加,生物热升高),发酵时期(发酵旺盛期大于其她时期)
控制方式:发酵设备上安装热交换设备,如夹套(10立方米以下)、排管或蛇管(10立方米以上),冬季发酵时空气还需进行加热。
11、临界氧浓度概念,生产上溶氧得方式
答:临界氧浓度:通常将不影响微生物呼吸得最低溶氧浓度称为临界氧浓度。(书)
指不影响菌体呼吸所允许得最低氧浓度,或微生物对发酵液中溶解氧浓度得最低要求。(PPT) 溶氧方式:通气与搅拌;(改变通气量、搅拌速度与培养液得黏度)
①通气可供给大量得氧;②通气量与菌种、培养基性质(黏度)、培养阶段有关;③搅拌能使新鲜氧气更好与培养液混合,保证氧气得最大限度溶解,并且搅拌有利于热交换,使培养液温度一致,还有利于营养物质与代谢物得分散。
12、发酵过程中可通过哪些方式来控制发酵液pH
答:①调节培养基得初始pH至适合范围,并加入缓冲溶液或碳酸钙制成缓冲能力强,pH变化不大得培养基。
②选用不同代谢速度碳源与氮源构成适当比例配制培养基。
③在发酵过程中加入弱酸或弱碱进行pH得调节,进而合理得控制发酵过程,也可通过调整通气量来控制pH。
④发酵过程中采用补料方法控制pH。
⑤发酵过程中将pH控制与代谢调节结合起来。
还可采取得应急措施有:
①改变搅拌速度或通气量,以改变溶解氧浓度,控制有机酸得积累量及其代谢速度;
②改变温度,以控制微生物代谢速度;
③改变罐压及通气量,改变溶解二氧化碳浓度;
④改变加入得消泡油用量或加糖量等,调节有机酸得积累量。
13、发酵过程中泡沫得产生及控制
答:泡沫产生原因:一就是由外界引进得气流被机械得分散形成;二就是由发酵过程中产生得气体聚集形成得发酵泡沫。
控制:
①物理消泡:利用改变温度等方法,使泡沫黏度或弹性降低,从而使泡沫破裂。
②机械消泡:靠机械力打碎泡沫或改变压力,促使气泡破裂。(耙式消泡桨、碟片式消泡器)
③化学消泡:使用化学消泡剂进行消泡得方法。(消泡剂:天然油脂类、聚醚类、醇类、硅酮类)
14、发酵过程常检测得参数有哪些
答:物理参数:温度、压力(维持得压力)、转速、功率、空气流量、黏度、浊度;
化学参数:pH、基质浓度、溶氧浓度、氧化还原电位、产物浓度、尾气氧气与二氧化碳浓度、其她参数;
生物参数:菌体浓度、生物量。
第五章
1、列举食品发酵生产常用设备(填空)
答:①原料处理设备——原料粉碎设备(锤式粉碎机、辊式粉碎机)、原料输送设备(气流输送—真空式+压力式、机械输送—带式、螺旋输送机、斗式提升机);
②固体发酵设备;
③机械搅拌通气发酵罐(生物反应器):通气式发酵罐(标准通气式发酵罐,改良通气式发酵罐),自吸式发酵罐,液提式发酵罐,气提式发酵罐。
④空气净化系统:辐射杀菌、热杀菌、静电除尘法、过滤除菌法。
⑤培养基灭菌系统:加热蒸汽灭菌(间歇法与连续法)(设备:连消塔+喷射加热器+维持罐)。
⑥产物分离与提取设备——过滤与离心分离设备(常压过滤、加压过滤、真空过滤、离心过滤)、干燥设备(空气干燥、加热面传热干燥、红外线干燥、冷冻升华干燥、微波干燥)、蒸馏设备(单塔式酒精连续蒸馏流程、双塔式酒精连续精馏流程、多塔式酒精连续精馏流程)。2、啤酒发酵罐得结构及特点,啤酒发酵罐得清洗方式
答:结构:罐体部分——罐顶+圆柱体+圆锥底,温度控制部分——冷却层、保温层、测温元器件、温度记录及温度控制装置,操作附件部分——进、出管道、阀门与视镜+CO2回收与CO2洗涤装置+真空/过压保护装置+取样阀+原位清洗装置(CIP)+换间板,仪器与仪表部分。
特点:发酵罐发酵得主要特点就是采用较高得发酵温度与高凝性酵母、进一步提高发酵液浓度,保持茁盛得酵母层与缩短发酵时间进行可控发酵。
清洗方式:固定洗球清洗,旋转打湿清洗,旋转冲击清洗。
3、啤酒得分类
答:①上面发酵与下面发酵啤酒;②淡色啤酒、浓色啤酒与黑色啤酒;③鲜啤酒(不经巴氏杀菌)与熟啤酒(经巴氏杀菌),纯生啤酒(除菌过滤,不需杀菌);④低浓度啤酒、中浓度啤酒、高浓度啤酒;⑤啤酒新品种(干啤酒、无醇啤酒、稀释啤酒、保健型啤酒)
4、酿造啤酒用原料有哪些
答:①大麦;②啤酒花;③辅助原料;④水;⑤酵母。
5、酒花主要成分及功能
答:①酒花树脂:α—酸、β—酸
②酒花油:酒花香味得主要来源;
③多酚物质:a、澄清麦汁及使酒体醇厚;b、低分子多酚能赋予一定醇厚感,氧化了得高分子多
酚使风味粗糙生硬。
这三者得功能:赋予啤酒特有得爽口得苦味与香味,酒花树脂还有防腐功能,多酚物质则具有澄清麦汁与赋予啤酒以醇厚酒体得作用。
6、啤酒酿造使用辅料得意义,常使用得辅料有哪些
答:意义:降低生产成本,降低麦汁总氮、提高啤酒稳定性,调整麦汁组分、提高啤酒得某些特性。常使用辅料:我国用大米,欧美玉米,某些国家小麦,国际上大麦。
7、啤酒生产工艺流程
答:麦芽—粉碎—糖化—麦汁—发酵—过滤—除菌—成品
8、参与麦芽糖化得主要酶类有哪些,这些酶得作用原理与酶解得最适条件(空,补充)
答:(书272页开始)α—淀粉酶,β—淀粉酶,支链淀粉酶
α—淀粉酶作用原理:从底物分子内部不规则随机切开α—1、4—糖苷键,水解产物为麦芽糖、少量葡萄糖,以及一系列分子质量不等得低聚糖与糊精。
β—淀粉酶作用原理:作用于淀粉得α—1,4—糖苷键,其分解作用由非还原性末端开始,其水解最终产物为麦芽糖与β—极限糊精。
次要:书162页
β—葡聚糖酶:切割葡聚糖,使酒黏稠。
蛋白酶:内肽酶与端肽酶,等等。
半纤维素酶:分解胚乳细胞壁中纤维素与可溶性大麦树胶(主要成分β—葡聚糖)
9、麦汁糖化方法有哪些,叙述双醪一次煮出法得糖化操作流程
答:方法:煮出糖化法,浸出糖化法,双醪糖化法,外加酶糖化法。
双醪一次煮出法(常被误认为就是二次煮出法):
糊化锅中先煮沸辅料,将生淀粉充分溶解为熟淀粉,然后辅料加入到有麦芽醪得糖化锅中继续煮沸,第二次煮沸得才为麦芽醪液,最后糖化过滤。
10、啤酒生产上麦汁得过滤常用方法有哪些
答:过滤槽法、压滤机法、快速渗出槽法。
11、麦汁煮沸与酒花得添加得目得与作用
答:目得:煮沸以稳定麦汁成分;作用:①排除麦汁异杂臭味;②蒸发掉多余水分;③有效成分溶出;④使蛋白质变性与絮凝沉淀;⑤钝化酶活力,杀灭微生物。
12、叙述啤酒酵母得扩大培养过程
答:斜面试管(原菌种)—富氏培养瓶(或试管培养)—巴氏瓶培养(或三角瓶培养)—卡氏罐培养—酵母培养槽—酵母繁殖罐培养—发酵罐
13、啤酒发酵过程中酵母代谢得主要产物与副产物有哪些
答:
14、啤酒发酵分哪几大类型
答:传统式小罐发酵:上面发酵+下面发酵(主发酵与后发酵);大罐发酵:单罐发酵+两罐发酵;啤酒发酵新技术(连续化啤酒发酵、固定化酵母啤酒发酵)。
15、啤酒大罐发酵得优点
答:与传统发酵相比,有产量大、控制灵活、缩短发酵周期、减少厂房投资、降低劳动强度与提高劳动产率等优点。
16、啤酒得过滤方式有哪些
答:过滤方式有滤棉过滤、硅藻土过滤、微孔滤芯过滤与板式过滤机过滤等几种。
17、葡萄酒分类
答:按色泽分:白葡萄酒、红葡萄酒、桃红葡萄酒;
按二氧化碳压力分类:平静葡萄酒、起泡葡萄酒、加气起泡葡萄酒;
按含糖多少:干、半干、半甜、甜葡萄酒。
18、二氧化硫在酿造中得作用
答:澄清、护色、抗氧化(防止酒氧化)、杀死或抑制微生物、增酸、溶解等。
19、从工艺角度分析红、白葡萄酒生产得异同点。(补充)
答:白葡萄酒与红葡萄酒前加工工艺不同(书175页开始)
红葡萄酒得皮渣分离:有些红葡萄酒在压榨分离后诱发苹果酸—乳酸发酵,可以将尖酸转化为乳酸,口感更柔与;
20、白葡萄酒酿造如何防氧化
答:选择最佳采收期;原料低温处理;快速分离;低温澄清处理;控温发酵;皂土澄清;避免与铁、铜等金属物接触;添加二氧化硫;充加惰性气体;添加抗氧化剂。
21、澄清方法有哪些
答:下胶净化;冷处理;离心澄清;过滤等。(自然、离心过滤、硅藻土、板框、膜过滤澄清) 22、现有解百纳葡萄酒100吨,含糖量187g/L,总酸7g/L(酒石酸计),卫生状况良好,与生产干红,请:
①设计有关指标;
②列出所要辅料及量;
③制定工艺方案并对操作要点说明。(百度无答案)
答:
23、为何酿造葡萄酒要适宜得含酸量？若含酸过高/低得原料会给成品酒口感带来怎样得影响？此时在酿酒工艺中如何进行酸度调整
答:原因: 酸直接作用葡萄酒得颜色,葡萄酒得平衡感与葡萄酒得口感,酵母在发酵过程中得活性与保护葡萄酒免收细菌得侵害。
过高过低:葡萄酒中含有过多得酸会使口腔产生尖锐得酸感。葡萄酒中酸得含量过低,品尝起来则会松弛,平淡与使香气不可识别。
调整:补酸——用酒石酸或柠檬酸补酸来防止酸度过低;降酸——化学、物理、生物降酸。第七章
1、食醋(米醋)得酿造机理及所利用得微生物
答:机理:食醋生产就是一个复杂得生化过程,第一步就是将原料淀粉水解成糖,即糖化作用;第二步就是将糖在厌氧条件下发酵生成酒精;最后一步就是将酒精氧化成醋。所利用微生物:酵母菌、曲霉菌、醋酸菌。
2、请设计一种新型果醋得生产工艺流程、配方与主要发酵参数。
答:
第九章
1、用大豆制豆坯时,泡豆得目得与泡豆水用量就是什么
答:目得:有利于大豆蛋白得破碎溶解,泡去没洗净得污垢,减少豆腥味;
2、腐乳毛霉前期发酵得目得就是什么,适宜发酵温度为多少
答:前期发酵主要就是为了培养毛霉,使白色菌丝长满豆腐坯表面,形成坚韧皮膜,积累蛋白酶,为腌制装坛后期发酵创造条件;毛霉生长要求温度较低,其最适生长温度为16℃左右,一般只能在冬季气温较低得条件下生产毛霉腐乳。
3、腐乳后发酵得目得就是什么,酒得作用
答:后发酵就是借毛霉中得蛋白酶使蛋白质水解;酒得作用:①防腐②与有机酸结合形成酯
③利于后期发酵。
4、豆制品发酵微生物有哪几类
答:曲霉菌、细菌、酵母菌、毛霉,根霉等。
5、豆豉、纳豆、丹贝生产常用得菌种有哪几种
答:豆豉:根霉、毛霉、曲霉或者就是细菌;纳豆:煮熟得大豆接种纳豆菌;丹贝:少孢根霉RT—3。
发酵工程课后思考题 第一章绪论 1、发酵及发酵工程定义？ 答：它是应用微生物学等相关的自然科学以及工程学原理，利用微生物等生物细胞进行酶促转化，将原料转化成产品或提供社会性服务的一门科学。由于它以培养微生物为主，所以又称为微生物工程。 2、发酵工程基本组成部分？ 答：从广义上讲分为三部分：上游工程、发酵工程、下游工程 3、发酵工业产业化应抓好哪三个环节？ 答：发酵工程产业化就是将有关应用微生物的科学研究成果转化为发酵产品，并投向市场的过程。 三个环节：投产试验、规模化生产和市场营销。 ①投产试验：涉及到”上、中、下三游”工作，即研究成果的验证、小试、中试和扩大试验。 ②规模化生产：值得注意的是产品质量问题，其检测必须符合相应产品标准。 ③市场营销：市场开拓对技术本身影响不大，但参与市场竞争却是产业化成败的决定因素。 4、当前发酵工业面临三大问题是什么？ 答：菌种问题 纯种，遗传稳定性，安全，周期短、转化率高产率高抗污染能力强：噬菌体、蛭弧菌； 合适的反应器 生产规模化原料利用量大，并且具有一定选择性，节能，结构多样化、操作制动化，节劳力。 基质的选择 价廉原料利用量大，并且具有一定选择性易被利用、副产物少，满足工艺要求。 5、我国发酵工业应该走什么样的产业化道路？发酵过程的组成部分？ 答第一步为技术积累阶段、第二步为产业崛起阶段、第三步为持续发展阶段 典型的发酵过程可划分成六个基本组成部分： （1）繁殖种子和发酵生产所用的培养基组份设定； （2）培养基、发酵罐及其附属设备的灭菌； （3）培养出有活性、适量的纯种，接种入生产容器中； （4）微生物在最适合于产物生长的条件下，在发酵罐中生长； （5）产物分离和精制； （6）过程中排出的废弃物的处理。 第二章菌种的来源(1) 1、自然界分离微生物的一般操作步骤？ 答：标本采集，预处理，富集培养，菌种分离（初筛，复筛），发酵性能鉴定，菌种保藏 2、从环境中分离目的微生物时，为何一定要进行富集？ 答：让目的微生物在种群中占优势，使筛选变得可能。 3、什么叫自然选育？自然选育在工艺生产中的意义？ 答：不经人工处理，利用微生物的自然突变进行菌种选育的过程称为自然选育。 意义：自然选育是一种简单易行的方法，可达到纯化菌种、防止菌种退化、稳定生产、提高产量的目的。虽然其突变率很低，但却是工厂保证稳产高产的重要措施。 4、诱变育种对出发菌株有哪些要求？
第一章 思考题 1． 试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和区别。 答：导热和对流的区别在于：物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象，称为导热；对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。联系是：在发生对流换热的同时必然伴生有导热。 导热、对流这两种热量传递方式，只有在物质存在的条件下才能实现，而辐射可以在真空中传播，辐射换热时不仅有能 量的转移还伴有能量形式的转换。 2． 以热流密度表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯忒藩－玻耳兹曼定律是应当熟记的传热学公式。试 写出这三个公式并说明其中每一个符号及其意义。 答：① 傅立叶定律： dx dt q λ-=，其中，q －热流密度；λ－导热系数；dx dt －沿x 方向的温度变化率，“－”表示热量传递的方向是沿着温度降低的方向。 ② 牛顿冷却公式： )(f w t t h q -=，其中，q －热流密度；h －表面传热系数；w t －固体表面温度；f t －流体的温度。 ③ 斯忒藩－玻耳兹曼定律：4T q σ=，其中，q －热流密度；σ－斯忒藩－玻耳兹曼常数；T －辐射物体的热力学温度。 3． 导热系数、表面传热系数及传热系数的单位各是什么？哪些是物性参数，哪些与过程有关？ 答：① 导热系数的单位是：W/(m.K)；② 表面传热系数的单位是：W/(m 2.K)；③ 传热系数的单位是：W/(m 2.K)。这三个参数中，只有导热系数是物性参数，其它均与过程有关。 4． 当热量从壁面一侧的流体穿过壁面传给另一侧的流体时，冷、热流体之间的换热量可以通过其中任何 一个环节来计算（过程是稳态的），但本章中又引入了传热方程式，并说它是“换热器热工计算的基本公式”。试分析引入传热方程式的工程实用意义。 答：因为在许多工业换热设备中，进行热量交换的冷、热流体也常处于固体壁面的两侧，是工程技术中经常遇到的一种典型热量传递过程。 5． 用铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶仍然安然无恙。而一旦壶内的水烧干后，水壶很快就 烧坏。试从传热学的观点分析这一现象。 答：当壶内有水时，可以对壶底进行很好的冷却（水对壶底的对流换热系数大），壶底的热量被很快传走而不至于温度升得很高；当没有水时，和壶底发生对流换热的是气体，因为气体发生对流换热的表面换热系数小，壶底的热量不能很快被传走，故此壶底升温很快，容易被烧坏。 6． 用一只手握住盛有热水的杯子，另一只手用筷子快速搅拌热水，握杯子的手会显著地感到热。试分析 其原因。 答：当没有搅拌时，杯内的水的流速几乎为零，杯内的水和杯壁之间为自然对流换热，自热对流换热的表面传热系数小，当快速搅拌时，杯内的水和杯壁之间为强制对流换热，表面传热系数大，热水有更多的热量被传递到杯壁的外侧，因此会显著地感觉到热。 7． 什么是串联热阻叠加原则，它在什么前提下成立？以固体中的导热为例，试讨论有哪些情况可能使热 量传递方向上不同截面的热流量不相等。 答：在一个串联的热量传递过程中，如果通过每个环节的热流量都相同，则各串联环节的总热阻等于各串联环节热阻的和。例如：三块无限大平板叠加构成的平壁。例如通过圆筒壁，对于各个传热环节的传热面积不相等，可能造成热量传递方向上不同截面的热流量不相等。 8.有两个外形相同的保温杯A 与B ，注入同样温度、同样体积的热水后不久，A 杯的外表面就可以感觉到热，而B 杯的外表面则感觉不到温度的变化，试问哪个保温杯的质量较好？ 答：Ｂ：杯子的保温质量好。因为保温好的杯子热量从杯子内部传出的热量少，经外部散热以后，温度变化很小，因此几乎感觉不到热。 第二章 思考题 1 试写出导热傅里叶定律的一般形式，并说明其中各个符号的意义。 答：傅立叶定律的一般形式为：n x t gradt q ??-=λλ＝－，其中：gradt 为空间某点的温度梯度；n 是通过该点的等温线上的法向单位矢量，指向温度升高的方向；q 为该处的热流密度矢量。
发酵工程与设备实验 1.决定摇瓶溶氧量的因素有哪些？它们如何影响摇瓶溶氧量？答：⑴摇瓶的透气性：8层纱布，纱布透气性越好，摇瓶溶氧量越大。⑵摇瓶的转速：转速越大，培养基流动越剧烈，增大与气体接触面积。⑶培养基的粘稠度：粘稠度越大，氧气越难进入，溶氧量越低。 2.采用磷钼蓝法测定发酵液中的植酸酶活性实验中，空白对照中并未发生酶和底物的水解反应，但经过显示后，颜色却呈较深的蓝色，试解释其原因。 答：①磷钼蓝受热，易被氧化成蓝色还原物。②植酸钠中含杂质磷太多。 3.红曲米发酵实验中，为何要添加酸水？无菌酸水如何制得？答：是为了洗脱菌种，同时为红曲霉生长创造酸性环境。 制备：取一烧杯的蒸馏水，往水中加入乳酸并调PH至4.0.然后取10ml配制好的溶液于干净的试管中，密封包扎后，放入高压灭菌锅灭菌，即可得到无菌酸水。 4.产植酸酶黑曲霉的分离实验中，为何选用植酸钙而不选用植酸钠？ 答：钠盐易溶解、钙盐难容，易形成透明圈，从而筛选。 5.产植酸酶黑曲霉的分离实验中，为什么不将脱氧胆酸钠溶液
和氯霉素眼药水加入到筛选培养基中一起灭菌？ 答：①脱氧胆酸钠会与铁盐高温时反应。②细菌性抗生素、自身就是杀菌的，且本身无菌，也不能灭菌。 6.请详细说明产植酸酶黑曲霉的分离实验的实验原理。 答：以植酸钙为唯一磷来源的选择培养基，同时以透明圈法，从土壤中分离筛选产植酸酶的黑曲霉 7.产植酸酶黑曲霉的摇瓶发酵实验中，摇瓶的作用有哪些？答：①气体和营养分布均匀②温度保持恒定③代谢产物分散④避免影响其他菌丝生长⑤防止细胞沉淀 8.植酸酶酶活力测定实验中，若显色后的反应体系测定吸光度值为2.23，说明什么问题？该如何调整实验方案？ 答：浓度过大，该稀释。 9.植酸酶活力测定时做标线的目的是什么？ 答：标线是反应吸光度与无机磷浓度之间的关系，待我们测的样品吸光度后即可在标线上读出对应无机磷浓度，从而进行酶活计算。 10.简述灭菌锅的使用方法及步骤。 答：①向锅内注入水至三脚架上边缘、预热。 ②放入物品，将直排气管并放入排气槽。 ③关盖，拧紧对应螺栓，打开开关加热 ④待压力达到0.05MPa，排冷空气，归零。
发酵工程思考题(含答 案)
发酵工程课后思考题 第一章绪论 1、发酵及发酵工程定义？ 答：它是应用微生物学等相关的自然科学以及工程学原理，利用微生物等生物细胞进行酶促转化，将原料转化成产品或提供社会性服务的一门科学。由于它以培养微生物为主，所以又称为微生物工程。 2、发酵工程基本组成部分？ 答：从广义上讲分为三部分：上游工程、发酵工程、下游工程 3、发酵工业产业化应抓好哪三个环节？ 答：发酵工程产业化就是将有关应用微生物的科学研究成果转化为发酵产品，并投向市场的过程。 三个环节：投产试验、规模化生产和市场营销。 ①投产试验：涉及到”上、中、下三游”工作，即研究成果的验证、小试、中试和扩大试验。 ②规模化生产：值得注意的是产品质量问题，其检测必须符合相应产品标准。 ③市场营销：市场开拓对技术本身影响不大，但参与市场竞争却是产业化成败的决定因素。 4、当前发酵工业面临三大问题是什么？ 答：菌种问题 纯种，遗传稳定性，安全，周期短、转化率高产率高抗污染能力强：噬菌体、蛭弧菌； 合适的反应器 生产规模化原料利用量大，并且具有一定选择性，节能，结构多样化、操作制动化，节劳力。 基质的选择
价廉原料利用量大，并且具有一定选择性易被利用、副产物少，满足工艺要求。 5、我国发酵工业应该走什么样的产业化道路？发酵过程的组成部分？ 答第一步为技术积累阶段、第二步为产业崛起阶段、第三步为持续发展阶段 典型的发酵过程可划分成六个基本组成部分： （1）繁殖种子和发酵生产所用的培养基组份设定； （2）培养基、发酵罐及其附属设备的灭菌； （3）培养出有活性、适量的纯种，接种入生产容器中； （4）微生物在最适合于产物生长的条件下，在发酵罐中生长； （5）产物分离和精制； （6）过程中排出的废弃物的处理。 第二章菌种的来源(1) 1、自然界分离微生物的一般操作步骤？ 答：标本采集，预处理，富集培养，菌种分离（初筛，复筛），发酵性能鉴定，菌种保藏2、从环境中分离目的微生物时，为何一定要进行富集？ 答：让目的微生物在种群中占优势，使筛选变得可能。 3、什么叫自然选育？自然选育在工艺生产中的意义？ 答：不经人工处理，利用微生物的自然突变进行菌种选育的过程称为自然选育。 意义：自然选育是一种简单易行的方法，可达到纯化菌种、防止菌种退化、稳定生产、提高产量的目的。虽然其突变率很低，但却是工厂保证稳产高产的重要措施。 4、诱变育种对出发菌株有哪些要求？ 答：出发菌株指用于诱变育种的最初菌株或每代诱变的试验菌株。 选择出发菌株的要求：
一、选择题（共10小题，每题2分，共计20分） 1.下列关于发酵工程的说法，错误的是（C ） A 发酵工程产品主要是指微生物的代谢产物、酶和菌体本身 B 可以通过人工诱变选育新菌株 C 培养基、发酵设备和菌种必须经过严格的灭菌 D 环境条件的变化既影响菌种的生长繁殖又影响菌体代谢产物的形成 2.当培养基pH发生变化时，应该（C ） A 加酸 B 加碱 C 加缓冲液 D 加无机盐 3. 甘油生物合成主要由下列哪种物质引起（D ） A 尿素 B 硫酸铵 C 酶 D 亚硫酸盐 4. 对谷氨酸发酵的叙述正确的是（D ） A 菌体是异养厌氧型微生物 B 生物素对谷氨酸生成无影响 C 谷氨酸的形成与搅拌速度无关 D 产物可用离子交换法提取 5. 为使淀粉和纤维素进行代谢而提供能量，（B ） A 它们必须第一步变成脂肪分子 B 它们的葡萄糖单位必须被释放 C 环境中必须有游离氧存在 D 遗传密码必须起促进作用 6. 关于微生物代谢产物的说法中不正确的是（D ） A 初级代谢产物是微生物生长和繁殖所必须的 B 次级代谢产物并非是微生物生长和繁殖所必须的 C 初级代谢产物在代谢调节下产生 D 次级代谢产物的合成无需代谢调节 7. 在发酵中有关氧的利用正确的是（B ） A 微生物可直接利用空气中的氧 B 微生物只能利用发酵液中溶解氧 C 温度升高，发酵液中溶解氧增多 D 机械搅拌与溶氧浓度无关 8.某药厂用谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸，结果代谢产物没有谷氨酸而产生乳酸及琥珀酸，其原因可能是（B ） A 温度控制不适 B 通气量过多 C pH呈酸性 D 溶氧不足 9.下列可用于生产谷氨酸的菌种是（C ）
《发酵工程工艺原理》复习思考题 第一章思考题： 1．何谓次级代谢产物？次级代谢产物主要有哪些种类？举例说明次级代谢产物在食品中的应用及对发酵食品的影响。 答：次级代谢产物是指对微生物的生长、繁殖分化关系不大、生理功能也不十分清楚，但可能对微生物生存有一定价值的代谢产物； 次级代谢产物主要有抗生素、生物碱、色素、毒素等； 抗生素工业的发展建立了一套完整的好氧发酵技术，大型搅拌发酵罐培养方法推动了整个发酵工业的深入发展,为现代发酵工程奠定了基础。 2．典型的发酵过程由哪几个部分组成？ 第二章思考题： 1．食品发酵对微生物菌种有何要求？举例说明。 ●能在廉价原料制成的培养基上迅速生长，并能高产和稳产所需的代谢产物。 ●可在易于控制的培养条件下迅速生长和发酵，且所需的酶活性高。 ●生长速度和反应速度快，发酵周期短。 ●副产物尽量少，便于提纯，以保证产品纯度。 ●菌种不易变异退化，以保证发酵生产和产品质量的稳定性。 ●对于用作食品添加剂的发酵产品以及进行食品发酵，其生产所用菌种必须符合食品 卫生要求。 例如酵母菌由于生长迅速，营养要求不要，易培养，被广泛应用于各种食品发酵 2．什么叫自然突变和诱发突变？诱变育种的实质是什么？ 答：自然突变是指微生物在自然条件下产生自发变异； 诱发突变是指用各种物理、化学的因素人工诱发基因突变的过程； 诱变育种的实质是基因突变。 3．突变分为哪两种类型，举例说明。 答：点突变: 碱基对置换和移码 染色体畸变: 在染色体上发生大的变化，如断裂、重复、缺失、易位和染色体数目变化等结构变化。 4．何为DNA体外重组技术？举例说明在发酵工业中的应用。 答：DNA体外重组技术就是根据需要用人工方法取得供体DNA上的基因，在体外重组于载体DNA上，再转移入受体细胞，使其复制、转录和翻译，表达出供体原有的遗传性状。 例如利用DNA体外重组技术生产人工胰岛素。 5．何为营养缺陷型？举例说明营养缺陷型的筛选方法。 答：营养缺陷型：指某一菌株丧失了合成某种营养物质的能力，在培养基中若不外加这种营养成分就不能正常生长的变异菌株。表示为“X–”。 青霉素法 6．菌种保藏的目的与核心是什么？产孢子的微生物适宜用何种保藏方法？ 答：目的: 保证菌种不发生遗传变异、无污染和保持活力。 核心：人工创造条件（如低温、干燥、缺氧、和缺乏营养物质），使菌种的代谢活动处于不活动状态。 产孢子或芽孢的微生物采用适宜砂土管保藏法，例如霉菌。 7．造成菌种退化的原因是什么？生产中如何防止菌种的退化？ 答：造成菌种退化的原因主要是保藏方法不妥、保藏操作不当、传代不当、培养基不适、回复突变等；
第一章 1-3 宇宙飞船的外遮光罩是凸出于飞船船体之外的一个光学窗口，其表面的温度状态直接影响到飞船的光学遥感器。船体表面各部分的表明温度与遮光罩的表面温度不同。试分析，飞船在太空中飞行时与遮光罩表面发生热交换的对象可能有哪些？换热方式是什么？ 解：遮光罩与船体的导热 遮光罩与宇宙空间的辐射换热 1-4 热电偶常用来测量气流温度。用热电偶来测量管道中高温气流的温度，管壁温度小于气流温度，分析热电偶节点的换热方式。 解：结点与气流间进行对流换热 与管壁辐射换热 与电偶臂导热 1-6 一砖墙表面积为12m 2，厚度为260mm ，平均导热系数为1.5 W/(m ·K)。设面向室内的表面温度为25℃，而外表面温度为－5℃，确定此砖墙向外散失的热量。 1-9 在一次测量空气横向流过单根圆管对的对流换热试验中，得到下列数据：管壁平均温度69℃，空气温度20℃，管子外径14mm ，加热段长80mm ，输入加热段的功率为8.5W 。如果全部热量通过对流换热传给空气，此时的对流换热表面积传热系数为？ 1-17 有一台气体冷却器，气侧表面传热系数95 W/(m 2·K)，壁面厚2.5mm ，导热系数46.5 W/(m ·K)，水侧表面传热系数5800 W/(m 2·K)。设传热壁可看作平壁，计算各个环节单位面积的热阻及从气到水的总传热系数。为了强化这一传热过程，应从哪个环节着手。 1-24 对于穿过平壁的传热过程，分析下列情形下温度曲线的变化趋向：(1)0→λδ；(2)∞→1h ；(3) ∞→2h 第二章 2-1 用平底锅烧水，与水相接触的锅底温度为111℃，热流密度为42400W/m 2。使用一段时间后，锅底结了一层平均厚度为3mm 的水垢。假设此时与水相接触的水垢的表面温度及热流密度分别等于原来的值，计算水垢与金属锅底接触面的温度。水垢的导热系数取为1 W/(m ·K)。 解： δλt q ?= 2 .2381103424001113 12=??+=?+=-λδ q t t ℃ 2-2 一冷藏室的墙由钢皮、矿渣棉及石棉板三层叠合构成，各层的厚度依次为0.794mm 、 152mm 及9.5mm ，导热系数分别为45 W/(m ·K)、0.07 W/(m ·K)及0.1 W/(m ·K)。冷藏室的有效换热面积为37.2m 2，室内、外气温分别为－2℃和30℃，室内、外壁面的表面传热系数可分别按1.5 W/(m 2·K)及2.5 W/(m 2·K)计算。为维持冷藏室温度恒定，确定冷藏室内的冷却排管每小时内需带走的热量。 解：()2 3 233221116.95.21101.05.907.015245794.05.1123011m W h h t R t q =+ ???? ??+++--=++++?=?= -λδλδλδ总 W A q 12.3572.376.9=?=?=Φ 2-4一烘箱的炉门由两种保温材料A 和B 做成，且δA =2δB (见附图) 。 h 1 t f1 h 2 t f2 t w δA δ B
1、举出几例微生物大规模表达的产品,及其产生菌的特点？ A.蛋白酶表达产物一般分泌至胞外，能利用廉价的氮源，生长温度较高， 生长速度快 ,纯化、分离及分析快速；安全性高，得到 FDA的批准的菌种。 B.单细胞蛋白生长迅速，营养要求不高，易培养，能利用廉价的培养基或生 产废物。适合大规模工业化生产，产量高，质量好。安全性高，得到 FDA的批准的菌种。 C.不饱和脂肪酸生长温度较低，安全性高，能利用廉价的碳源，不饱和脂 肪酸含量高， D.抗生素生产性能稳定，产量高，不产色素，，能利用廉价原料 F.氨基酸代谢途径比较清楚，代谢途径比较简单 2、工业化菌种的要求？ A能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成产物 B有关合成产物的途径尽可能地简单，或者说菌种改造的可操作性要强C. 遗传性能要相对稳定 D.不易感染它种微生物或噬菌体 E.产生菌及其产物的毒性必须考虑（在分类学上最好与致病菌无关） F.生产特性要符合工艺要求 4、讨论：微生物（包括动、植物）可以生产我们所需的一切产品，但是涉 及到工业化生产，对于某一种特定的产品，为何只有特定的微生物才具有大量 表达的潜力？ 在不同的环境条件下，微生物细胞对遗传信息作选择性的表达，实现代谢 的自动调节。代谢的协调能保证在任何特定时刻、特定的细胞空间，只合成必 要的酶系（参与代谢的多种酶）和刚够用的酶量。一旦特定物质的合成达到足 够的量，与这些物关系支持细胞自身的增殖（生产细胞），不支持（人的）目
的产物的过量生产（生产特定的初级代谢产物）。而工业化生产要求特定表达 某种或某类物质，只有正常代谢被打破，代谢协调失常的微生物才能达到要求 5、自然界分离微生物的一般操作步骤？ 样品的采取→预处理→培养→菌落的选择→初筛→复筛→性能的鉴定→菌种保藏 6、从环境中分离目的微生物时，为何一定要进行富集培养？ 自然界中目的微生物含量很少，非目的微生物种类繁多，进行富集培养， 使目的微生物在最适的环境下迅速地生长繁殖，数量增加，由原来自然条件下 的劣势种变成人工环境下的优势种，使筛选变得可能。 7、菌种选育分子改造的目的？ 防止菌种退化 ; 解决生产实际问题 ; 提高生产能力 ; 提高产品质量 ; 开发新产品 . 8、以目前的研究水平，土壤中能够培养的微生物大概占总数的多少？什么 是 16sRNA同源性分析？ 目前能够培养的微生物不到总数的 1%。以 16sRNA为靶基因，设计引物， 建立 pcr 扩增体系，再通过 DNA 测序进行细菌同源性分析。 9、什么叫自然选育？自然选育在工艺生产中的意义？ 自然选育就是不经人工处理，利用微生物的自然突变进行菌种选育的过 程。
一、思考题 1.发酵及发酵工程定义 答：定义：发酵工程是应用微生物学等相关的自然科学以及工程学原理，利用微生物等生物细胞进行酶促转化，将原料转化成产品或提供社会性服务的一门科学。由于它以培养微生物为主，所以又称为微生物工程。 传统发酵是指酵母作用于果汁或发芽的谷物时产生二氧化碳的现象； 生化和生理学意义的发酵指微生物在无氧条件下，分解各种有机物质产生能量的一种方式；或者更严的说发酵是以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精并放出CO2。 工业上的发酵泛指利用生物细胞制造某些产品或净化环境的过程。 青霉素发酵能成功的原因，主要是解决了两大技术问题：1）通气搅拌解决了液体深层培养时的供氧问题；2）抗杂菌污染的纯种培养技术：无菌空气、培养基灭菌、无污染接种、大型发酵罐的密封与抗污染设计制造。 2.发酵工程基本组成部分 答：从广义上讲，由三部分组成：上游工程、发酵工程、下游工程 3.发酵工业产业化应抓好哪三个环节 答：三个环节：投产试验、规模化生产和市场营销 4.当前发酵工业面临三大问题是什么 答：菌种问题、合适的反应器、基质的选择 菌种问题：纯种、遗传稳定性、安全、周期短、转化率高产率高、抗污染能力强：噬菌体、蛭弧菌 合适的反应器：生产规模化、原料利用量大并且具有一定选择性、节能、结构多样化、操作制动化、节省劳力 基质的选择:价廉、原料利用量大并且具有一定选择性、易被利用、副产物少、满足工艺要求 5.我国发酵工业应该走什么样的产业化道路
答:第一步为技术积累阶段、第二步为产业崛起阶段、第三步为持续发展阶段 二、思考题 1、自然界分离微生物的一般操作步骤 答：标本采集→预处理→富集培养→菌种分离（初筛、复筛）→发酵性能鉴定→菌种保藏目的：高效地获取一株高产目的产物的微生物； 2、从环境中分离目的微生物时，为何一定要进行富集富集 答：富集的目的：让目的微生物在种群中占优势，使筛选变得可能。 富集的基本方法：1、控制营养：如以唯一碳源或氮源作底物；2、控制培养条件：如pH、温度、通气量等；3、抑制不需要的种类 3、什么叫自然选育自然选育在工艺生产中的意义 答：定义：不经人工处理，利用微生物的自然突变进行菌种选育的过程称为自然选育。 意义：自然选育是一种简单易行的方法，可达到纯化菌种、防止菌种退化、稳定生产、提高产量的目的。虽然其突变率很低，但却是工厂保证稳产高产的重要措施 回复突变：高产菌株在传代的过程中，由于自然突变导致高产性状的丢失，生产性能下降，这种情况我们称为回复突变。 4、诱变育种对出发菌株有哪些要求 答：出发菌株定义：出发菌株指用于诱变育种的最初菌株或每代诱变的试验菌株。 要求：★对菌株产量，形态、生理等情况了解；★生长繁殖快，营养要求低，产孢子多且早；★对诱变剂敏感；★菌株要有一定的生产能力；★多出发菌株：一般采用3~4个出发菌株，在逐代处理后，将产量高、特性好的菌株留作继续诱变的出发菌株。 5、诱变选育的流程 答：出发菌株经纯化活化前培养（同步培养）→培养液（离心、洗涤、）→单细胞获单胞子悬液→诱变处理→后培养（中间培养）→平板分离→初筛→复筛→保藏及扩大试验 筛选的关键是选择一定的特征（如菌落特征、生化特征等）去判断所筛选的菌株是我们所需要的突变株。
3－15 一种火焰报警器采用低熔点的金属丝作为传热元件，当该导线受火焰或高温烟气的作 用而熔断时报警系统即被触发，一报警系统的熔点为5000C ，)/(210 K m W ?=λ，3/7200m kg =ρ，)/(420K kg J c ?=，初始温度为250C 。问当它突然受到6500C 烟气加热 后，为在1min 内发生报警讯号，导线的直径应限在多少以下？设复合换热器的表面换热系 数为 )/(122 K m W ?。 解：采用集总参数法得： ) exp(0 τρθθcv hA -=，要使元件报警则C 0500≥τ ) exp(65025650500τρcv hA -=--，代入数据得D ＝0.669mm 验证Bi 数： 05.0100095.04) /(3
一、填空题：(20分，每空1分) 1、淀粉水解方法有酸法、酶法和酸酶结合法。 2、根据微生物生长速度与产物合成速度之间的关系，可以将发酵分为三种类型，分别是生长偶联型、非生长偶联型和混合生长偶联型。 3、呼吸抑制发酵的现象叫巴斯德效应。 4、高温灭菌的原理是高温使微生物蛋白质变性失活。 5、常用的干燥方法有对流加热干燥、接触加热干燥和冷冻升华干燥等。 6、发酵醪中菌体分离可采用离心分离和过滤分离方法。 7、发酵热包括生物热、搅拌热、蒸发热和辐射热。 8、发酵过程中，调节PH值常用方法有添加CaCO3法、流加尿素、 加缓冲剂法等。 二、名词解释：（15分，每题3分） 1、分解代谢物阻遏 当菌体利用葡萄糖作C源进行生长时（1分），葡萄糖分解产物能阻遏参与次级代谢产物的合成的酶系生成（1分），从而影响次生代谢物的合成（1分）。 2、对数残留定律 在高温灭菌时，菌的死亡速率与任一瞬间残留的活菌数N成正比（3分）。 3、反馈抑制 酶促反应的终产物（1分）抑制代谢途径第一个酶的活性（2分），这称反馈抑制。 4、限制性基质 微生物生长速率与底物浓度有一定的依赖关系（1分），当底物浓度很小（1分），微生物生长速率与底物浓度成正比，此时基质叫限制性基质（1分）。
5、次级代谢产物 从初级代谢途径中形成分枝代谢途径（1分），并用初级代谢产物生成与菌体生长繁殖无关的物质或功能还未明的化合物（2分），这个过程称次级代谢。 二、判断题（对的在下面的表格中打“√”，错的打“Χ”，10分） 1、柠檬酸发酵主要防止前期染菌。 2、疫苗深层培养，如果中期染菌不严重，考虑继续发酵。 3、介质过滤除菌，必须保证介质之间的孔径小于细菌直径，才能达到除菌目的。 4、发酵醪需先进行菌、液的分离，才能进行后续的提取和精制过程。 5、谷氨酸发酵中，加速DCA循环有利于产物积累。 6、发酵生产单细胞蛋白，需要供氧。 7、在发酵过程中，随着通气量的提高，溶氧系数也增大。 8、为了提高发酵效率及便于控制，在整个发酵期内，我们要选定一个最适温度， 控制发酵在该温度下进行。 9、一般来说，种子培养基的碳氮比低于发酵培养基的碳氮比。 10、消毒不一定能达到灭菌的要求，而灭菌则可达到消毒的目的。 每题1分 四、简答：（40分，每题5分） 1、微生物工程的发展经历了哪几个时期？ 答：1.自然发酵时期（1分） 2.纯培养技术的建立（1分） 3.通气搅拌好气性发酵工程技术建立（1分） 4.人工诱变育种与代谢调控发酵工程技术的建立（1分） 5.发酵动力学、发酵的连续化自动化工程技术的建立 6.基因工程阶段。或答微生物酶反应生物合成和化学合成反应相结合工 程技术建立。（1分） 2、谷氨酸生产如何防止噬菌体污染？ 答：注意环境卫生（1分），防止菌种流到发酵罐等设备以外（1分），发酵液必须经灭菌等处理措施才能排放（1分），选育抗噬菌体菌株，将不同生产菌轮流使用（1分），定期进行菌种复壮，注意检查溶原菌。
一、思考题 1.发酵及发酵工程定义？ 答：定义：发酵工程是应用微生物学等相关的自然科学以及工程学原理，利用微生物等生物细胞进行酶促转化，将原料转化成产品或提供社会性服务的一门科学。由于它以培养微生物为主，所以又称为微生物工程。 传统发酵是指酵母作用于果汁或发芽的谷物时产生二氧化碳的现象； 生化和生理学意义的发酵指微生物在无氧条件下，分解各种有机物质产生能量的一种方式；或者更严的说发酵是以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精并放出CO2。 工业上的发酵泛指利用生物细胞制造某些产品或净化环境的过程。 青霉素发酵能成功的原因，主要是解决了两大技术问题：1）通气搅拌解决了液体深层培养时的供氧问题；2）抗杂菌污染的纯种培养技术：无菌空气、培养基灭菌、无污染接种、大型发酵罐的密封与抗污染设计制造。 2.发酵工程基本组成部分？ 答：从广义上讲，由三部分组成：上游工程、发酵工程、下游工程 3.发酵工业产业化应抓好哪三个环节？ 答：三个环节：投产试验、规模化生产和市场营销 4.当前发酵工业面临三大问题是什么？ 答：菌种问题、合适的反应器、基质的选择 菌种问题：纯种、遗传稳定性、安全、周期短、转化率高产率高、抗污染能力强：噬菌体、蛭弧菌 合适的反应器：生产规模化、原料利用量大并且具有一定选择性、节能、结构多样化、操作制动化、节省劳力 基质的选择:价廉、原料利用量大并且具有一定选择性、易被利用、副产物少、满足工艺要求 5.我国发酵工业应该走什么样的产业化道路？ 答:第一步为技术积累阶段、第二步为产业崛起阶段、第三步为持续发展阶段 二、思考题 1、自然界分离微生物的一般操作步骤？ 答：标本采集→预处理→富集培养→菌种分离（初筛、复筛）→发酵性能鉴定→菌种保藏目的：高效地获取一株高产目的产物的微生物； 2、从环境中分离目的微生物时，为何一定要进行富集富集？ 答：富集的目的：让目的微生物在种群中占优势，使筛选变得可能。 ?富集的基本方法：1、控制营养：如以唯一碳源或氮源作底物；2、控制培养条件：如pH、温度、通气量等；3、抑制不需要的种类 3、什么叫自然选育？自然选育在工艺生产中的意义？ 答：定义：不经人工处理，利用微生物的自然突变进行菌种选育的过程称为自然选育。 意义：自然选育是一种简单易行的方法，可达到纯化菌种、防止菌种退化、稳定生产、提高产量的目的。虽然其突变率很低，但却是工厂保证稳产高产的重要措施 回复突变：高产菌株在传代的过程中，由于自然突变导致高产性状的丢失，生产性能下降，这种情况我们称为回复突变。
传热学第五版课后习题答案
传热学习题_建工版V 0-14 一大平板，高3m ，宽2m ，厚0.2m ，导热系数为45W/(m.K), 两侧表面温度分别为 w1t 150C =?及 w1t 285C =? ，试求热流密度计热流量。 解：根据付立叶定律热流密度为： 2w2w121t t 285150q gradt=-4530375(w/m )x x 0.2λλ??--?? =-=-=- ? ?-???? 负号表示传热方向与x 轴的方向相反。 通过整个导热面的热流量为： q A 30375(32)182250(W) Φ=?=-??= 0-15 空气在一根内经50mm ，长2.5米的管子内流动并被加热，已知空气的平均温度为85℃，管壁对空气的h=73(W/m2.k)，热流密度q=5110w/ m2, 是确定管壁温度及热流量?。 解：热流量 qA=q(dl)=5110(3.140.05 2.5) =2005.675(W) πΦ=?? 又根据牛顿冷却公式 w f hA t=h A(t t )qA Φ=??-= 管内壁温度为： w f q 5110t t 85155(C)h 73 =+ =+=?
1-1．按20℃时，铜、碳钢（1.5%C）、铝和黄铜导热系数的大小，排列它们的顺序；隔热保温材料导热系数的数值最大为多少？列举膨胀珍珠岩散料、矿渣棉和软泡沫塑料导热系数的数值。 解： (1)由附录7可知，在温度为20℃的情况下， λ铜=398 W/(m·K)，λ碳钢＝36W/(m·K)， λ 铝＝237W/(m·K)，λ 黄铜 ＝109W/(m·K). 所以,按导热系数大小排列为: λ 铜>λ 铝 >λ 黄铜 >λ 钢 (2) 隔热保温材料定义为导热系数最大不超过0.12 W/(m·K). (3) 由附录8得知，当材料的平均温度为20℃时的导热系数为: 膨胀珍珠岩散料:λ=0.0424+0.000137t W/(m·K) =0.0424+0.000137×20=0.04514 W/(m·K); 矿渣棉: λ=0.0674+0.000215t W/(m·K) =0.0674+0.000215×20=0.0717 W/(m·K); 由附录7知聚乙烯泡沫塑料在常温下, λ=0.035~0.
传热学习题_建工版V 0-14 一大平板，高3m ，宽2m ，厚，导热系数为45W/, 两侧表面温度分别为 w1t 150C =?及w1t 285C =? ，试求热流密度计热流量。 解：根据付立叶定律热流密度为： 2 w2w121t t 285150q gradt=-4530375(w/m )x x 0.2λλ??--??=-=-=- ? ?-???? 负号表示传热方向与x 轴的方向相反。 通过整个导热面的热流量为： q A 30375(32)182250(W)Φ=?=-??= 0-15 空气在一根内经50mm ，长米的管子内流动并被加热，已知空气的平均温度为85℃，管壁对空气的h=73(W/m 2.k)，热流密度q=5110w/ m 2, 是确定管壁温度及热流量?。 解：热流量 qA=q(dl)=5110(3.140.05 2.5) =2005.675(W) πΦ=?? 又根据牛顿冷却公式 w f hA t=h A(t t )qA Φ=??-= 管内壁温度为：
w f q5110 t t85155(C) h73 =+=+=? 1-1．按20℃时，铜、碳钢（%C）、铝和黄铜导热系数的大小，排列它们的顺序；隔热保温材料导热系数的数值最大为多少列举膨胀珍珠岩散料、矿渣棉和软泡沫塑料导热系数的数值。 解： (1)由附录7可知，在温度为20℃的情况下， λ铜=398 W/(m·K)，λ碳钢＝36W/(m·K)， λ铝＝237W/(m·K)，λ黄铜＝109W/(m·K). 所以,按导热系数大小排列为: λ铜>λ铝>λ黄铜>λ钢 (2) 隔热保温材料定义为导热系数最大不超过 W/(m·K). (3) 由附录8得知，当材料的平均温度为20℃时的导热系数为: 膨胀珍珠岩散料:λ=+ W/(m·K) =+×20= W/(m·K); 矿渣棉: λ=+ W/(m·K) =+×20= W/(m·K);
1.发酵工程的主要内容发酵条件的优化与控制、反应器的设计及产物的分离、提取与精制 2.根据微生物与氧的关系，发酵可分为__需氧发酵_和_厌氧发酵__两大类。 3.在无氧条件下能将丙酮酸分子转变成乙醇分子的微生物是___酵母__。 4.诱发突变的方法分为物理方法和化学方法，物理方法主要是紫外线_，x射线_，B射线_和_激光__；化学诱变剂包括_碱基类似物， _烷化剂__ 和 _吖啶色素_ 。 5.消毒和灭菌的区别在于前者是杀死或除去病原微生物营养体细胞，而后者则指杀死包括芽孢在内的所有微生物。 6.紫外线照射能使 DNA 产生胸腺嘧啶二聚体，从而导致 DNA 复制产生错误；用紫外线诱变微生物应在红灯条件下进行，以防止光复活效应现象的产生。 7.巴斯德效应的本质是能荷调节，表现为呼吸抑制发酵。 8.乳酸发酵一般要在无氧条件下进行,它可分为同型乳酸发酵和异型乳酸发酵_。 1.根据不同的分类原则，工业发酵可分为若干类型。如按发酵形式来区分，有 传统工艺发酵和现代工业发酵；按发酵培养基的物理性状来区分，有固态发酵、半固态发酵和液态发酵；按发酵工艺流程来区分，有分批式发酵、连续式发酵和流加式发酵；按发酵过程中对氧的不同需求来区分，有厌氧发酵和需氧发酵。 2.发酵工业上常用的微生物有细菌（如枯草芽孢杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、 乳酸菌、状芽孢杆菌）、酵母菌、霉菌（如根霉、曲霉）和放线菌四大类群。 3.微生物群体的生长过程，大致可划分为４个阶段：延滞期、对数期、稳定期和衰亡期。 4.微生物生长所需的基本营养物质有碳源、氮源、无机盐类、生长因子和水分。 5.发酵工业生产中的碳源主要是糖类和淀粉，如葡萄糖、玉米、大米、 大麦、高梁、麸皮等。氮源主要是玉米浆、花生饼粉等有机氮源，也有尿素、硫酸铵、硝酸铵等无机氮液。 6.筛选新菌种的具体步骤大体可分为采样、增殖培养、纯种分离、发酵试验、性能测定等。 7.菌种的选育方法常用的有新菌种的分离与筛选、诱变育种和基因重组育种。 8.常见的菌种保藏方法有：斜面转接保藏法、液体石蜡保藏法、 砂土管保藏法、冷冻干燥保藏法和液氮保藏法。 9.培养基的种类繁多，一般可根据其营养物质的不同来源分为合成培养基、天然培养基和半合成培养基，根据培养基的不同用途分为基础培养基、增殖培养基、鉴别培养基和选择培养基；根据培养基的物理状态的不同分为固体培养基、半固体培养基和液体培养基。在工业发酵中，依据生产流程和作用的不同分为斜面培养基、种子培养基以及发酵培养基。 11.发酵生产中常用的除菌方法有高压蒸汽灭菌法、巴斯德消毒法、空气过滤除菌法、、辐射灭菌法和化学试剂消毒等 1、获得纯培养的方法有：平板划线法、平板稀释法、组织分离法 等方法。 的目的通常是为了__ 中和有机酸，调节PH _。 2、液体培养基中加入CaCO ３
抗生素发酵生产工艺 1. 青霉素发酵工艺的建立对抗生素工业有何意义？ 青霉素是发现最早，最卓越的一种B-内酰胺类抗生素，它是抗生素工业的首要产品，青霉素是各种半合成抗生素的原料。青霉素的缺点是对酸不稳定，不能口服，排泄快，对革兰氏阴性菌无效。青霉素经过扩环后，形成头孢菌素母核，成为半合成头孢菌素的原料。 2. 如何根据青霉素生产菌特性进行发酵过程控制？ 青霉素在深层培养条件下，经历7个不同的时期，每个时期有其菌体形态特性，在规定时间取样，通过显镜检查这些形态变化，用于工程控制。 第一期：分生孢子萌发，形成芽管，原生质未分化，具有小泡。 第二期：菌丝繁殖，原生质体具有嗜碱性，类脂肪小颗粒。 第三期：形成脂肪包含体，积累储蓄物，没有空洞，嗜碱性很强。 第四期：脂肪包含体形成小滴并减少，中小空泡，原生质体嗜碱性减弱，开始产生抗生素。 第五期：形成大空泡，有中性染色大颗粒，菌丝呈桶状。脂肪包含体消失，青霉素产量提高。 第六期：出现个别自溶细胞，细胞内无颗粒，仍然桶状，释放游离氨，pH上升。 第七期：菌丝完全自溶，仅有空细胞壁。一到四期为菌丝生长期，三期的菌体适宜为种子。 四到五期为生产期，生产能力最强，通过工艺措施，延长此期，获得高产。在第六期到来之前发束发酵。 3. 青霉素发酵工程的控制原理及其关键点是什么？ 控制原理：发酵过程需连续流加葡萄糖，硫酸铵以及前提物质苯乙酸盐，补糖率是最关键的控制指标，不同时期分段控制。在青霉素的生产中，及时调节各个因素减少对产量的影响，如培养基，补充碳源，氮源，无机盐流加控制，添加前体等；控制适宜的温度和ph，菌体浓度。最后要注意消沫，影响呼吸代谢。 4. 青霉素提炼工艺中采用了哪些单元操作？ 青霉素不稳定，发酵液预处理、提取和精制过程要条件温和、快速，防止降解。提炼工艺包括如下单元操作： ①预处理与过滤：在于浓缩青霉素，除去大部分杂质，改变发酵液的流变学特征，便于后续的分离纯化过程。 ②萃取：其原理是青霉素游离酸易溶于有机溶剂，而青霉素易溶于水。 ③脱色：萃取液中添加活性炭，除去色素，热源，过滤，除去活性炭。 ④结晶：青霉素钾盐在乙酸丁酯中溶解度很小，在乙酸丁酯萃取液中加入乙酸钾-乙醇溶液，青霉素钾盐可直接结晶析出。 氨基酸发酵工艺 1. 如何对谷氨酸发酵工艺过程进行调控？ 发酵过程流加铵盐、尿素、氨水等氮源，补充NH4+；生物素适量控制在2-5μg/L；pH 控制在中性或微碱性；供氧充足；磷酸盐适量。 2. 氨基酸生产菌有什么特性，为什么？ L-谷氨酸发酵微生物的优良菌株多在棒状杆菌属、小短杆菌属、节杆菌属和短杆菌属中。具有下述共同特性：①细胞形态为短杆至棒状；②无鞭毛，不运动；③不形成芽孢；④革兰氏阳性；⑤生物素缺陷型；⑥三羧酸循环、戊糖磷酸途径突变；⑦在通气培养条件下产生大量L-谷氨酸。 3. 生物素在谷氨酸发酵过程中的作用是什么？
1.冰雹落地后，即慢慢融化，试分析一下，它融化所需的热量是由哪些途径得到的？ 答：冰雹融化所需热量主要由三种途径得到： a 、地面向冰雹导热所得热量； b 、冰雹与周围的空气对流换热所得到的热量； c 、冰雹周围的物体对冰雹辐射所得的热量。 2.秋天地上草叶在夜间向外界放出热量，温度降低，叶面有露珠生成，请分析这部分热量是通过什么途径放出的？放到哪里去了？到了白天，叶面的露水又会慢慢蒸发掉，试分析蒸发所需的热量又是通过哪些途径获得的？ 答：通过对流换热，草叶把热量散发到空气中；通过辐射，草叶把热量散发到周围的物体上。白天，通过辐射，太阳和草叶周围的物体把热量传给露水；通过对流换热，空气把热量传给露水。 4.现在冬季室内供暖可以采用多种方法。就你所知试分析每一种供暖方法为人们提供热量的主要传热方式是什么？填写在各箭头上。 答：暖气片内的蒸汽或热水 对流换热 暖气片内壁 导热 暖气片外壁 对流换热和 辐射 室内空气 对流换热和辐射 人体；暖气片外壁 辐射 墙壁辐射 人体 电热暖气片：电加热后的油 对流换热 暖气片内壁 导热 暖气片外壁 对流换热和 辐射 室内空气 对流换热和辐射 人体 红外电热器：红外电热元件辐射 人体；红外电热元件辐射 墙壁 辐射 人体 电热暖机：电加热器 对流换热和辐射加热风 对流换热和辐射 人体 冷暖两用空调机（供热时）：加热风对流换热和辐射 人体 太阳照射：阳光 辐射 人体 5．自然界和日常生活中存在大量传热现象，如加热、冷却、冷凝、沸
腾、升华、凝固、融熔等，试各举一例说明这些现象中热量的传递方式？ 答：加热：用炭火对锅进行加热——辐射换热 冷却：烙铁在水中冷却——对流换热和辐射换热 凝固：冬天湖水结冰——对流换热和辐射换热 沸腾：水在容器中沸腾——对流换热和辐射换热 升华：结冰的衣物变干——对流换热和辐射换热 冷凝：制冷剂在冷凝器中冷凝——对流换热和导热 融熔：冰在空气中熔化——对流换热和辐射换热 5.夏季在维持20℃的室内，穿单衣感到舒服，而冬季在保持同样温度的室内却必须穿绒衣，试从传热的观点分析其原因？冬季挂上窗帘布后顿觉暖和，原因又何在？ 答：夏季室内温度低，室外温度高，室外物体向室内辐射热量，故在20℃的环境中穿单衣感到舒服；而冬季室外温度低于室内，室内向室外辐射散热，所以需要穿绒衣。挂上窗帘布后，辐射减弱，所以感觉暖和。 6.“热对流”和“对流换热”是否同一现象？试以实例说明。对流换热是否为基本传热方式？ 答：热对流和对流换热不是同一现象。流体与固体壁直接接触时的换热过程为对流换热，两种温度不同的流体相混合的换热过程为热对流，对流换热不是基本传热方式，因为其中既有热对流，亦有导热过程。 9.一般保温瓶胆为真空玻璃夹层，夹层内两侧镀银，为什么它能较长时间地保持热水的温度？并分析热水的热量是如何通过胆壁传到外界