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生化反應工程考博大綱
生物反應過程動力學和生物反應器是生物反應工程的核心內容。生物反應過
程動力學則包括酶催化反應動力學、細胞反應過程動力學和固定化生物催化反應
過程動力學；生物反應器則包括理想生物反應器操作模型、工業生物反應器傳的
傳遞特性、混合特性和反應器的設計和放大。
一、酶催化反應過程動力學
M－M 方程的動力學特征：速率與酶濃度、底物濃度的關系、動力學參數的
含義及求法；
可逆抑制的酶催化反應動力學：競爭，非競爭和反競爭三種可逆抑制的動力
學特點、表示方法及如何區分；
不可逆抑制動力學的特點；
底物抑制與活化（變構酶催化）的動力學特點和其主要參數；
酶失活動力學的主要特征。
二、細胞生長及反應動力學
細胞得率系數、最大得率系數和呼吸商得概念和求法；
描述細胞生長的黑箱模型、結構模型和非結構模型的概念；
Monod 模型的動力學特征，μ 、μ max 和 Ks 的物理意義；
細胞不同生長階段時μ 的變化；
產物生成動力學的三種分類及其動力學特點；
底物消耗動力學的描述方法，YX/S 與 YG 的關系；
三、固定化生物催化反應過程動力學
弄清空間效應、分配效應、擴散效應（包括外擴散和內擴散）、本征反應動
力學和表觀反應動力學的概念；
描述外擴散影響的無量綱數Da的物理意義以及用Da值判斷反應過程的控制
步驟；消除外擴散影響的方法；
描述內擴散影響的主要參數 De、ф 和η 的定義，一級反應時ф 1、η 1 的求
法，用ф 值大小判斷反應的控制步驟；內擴散的消除方法；
表觀梯勒模數Ф 的定義；對一級 M－M 反應時Ф 值的表示，用Ф 值判斷反應
控制步驟；
對一級反應，內外擴散同時存在時 Bi、Da 和ф 1 之間的關系，總有效因子
的求法；
在擴散影響下的表觀反應級數、表觀化能和表觀穩定性與其本征值有何變化
及其變化原因。
四、生物反應器的操作模型
分批式、連續式和半分批式（流加操作）各自有何操作特點，流加操作對細
胞反應有何特殊意義；
對 BSTR，反應時間和輔助時間、反應時間的確定、反應器有效體積的確定；
對單級 CSTR，D 與τ m 的關系，D、Dopt、Dc 和 Cx、Cs、DCx 的定義式及求
法，τ m 與 VR 的確定；
對 循環的單級 CSTR，R 和β 的定義，D 與μ 的關系；
對 CPFR，模型的特征，τ p 的求法，CPFR 與 CSTR 的比較，CPFR 與 CSTR 相
串聯的特征；
對流加操作，其操作過程中主要特征、恒速流加與指數流加各有何特點；
反應－分離相耦合對細胞反應的意義。
五、生物反應器的傳遞與混合特性
牛頓型流體與非牛頓型流體的主要差別；
氧在細胞反應中的傳遞阻力如何確定，大多情況下氧的傳遞阻力是什么；
細胞反應中供氧速率與耗氧速率的關系，即 OTR 與 OUR 的關系，Col、Col*、
Colc 之區別，Kla 的動態測定法；
混合程度與混合尺度、宏觀混合與微觀混合，宏觀流體與微觀流體，混合過
程主要機理；
宏觀混合模型：E(t)、F(t)、E 和σ t
2
的意義，CSTR 和 CPFR 的宏觀混合特
征參數值；多重串聯模型的模型參數；
微觀混合的混合程度和混合時間的概念。
六、生物反應器的設計和放大
生物反應器具備的主要特點；
機械攪拌槽式反應器的結構特征、能量消耗、攪拌漿類型和攪拌功率計算的
一般方法；
氣升式反應器主要結構特征和其設計參數以及流體產生流體的動力；
固定床和滴流床反應器的特征，采用固定化生物催化劑，一級反應 CPFR 模
型進行固定床生物反應器的設計方法；
膜式生物反應器的主要特征和分類；
動植物細胞培養的特點及其反應器選擇；
生物反應器經驗放大法中應用較多的是什么方法。
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