生化过程检测与控制习题1

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1、第一章绪论(1)简述生化过程的控制特点？答：不需太高的控制精度，除温度、pH感受强的菌株发酵过程外，控制指标不需精确也不可能100%地控制在某一水平；生物过程的各状态变量Z间存在一定的连带关系，难以检测的生物量在一定程度上可通过易检测的物理化学量间接检测，因此相当部分的生化过程控制是一种间接的优化和控制；相当数量的工业规模或实验室规模的生物过程，没有合适的定量数学模型可循，控制和优化操作必须依靠操作人员的经验和知识。(2)简述实现生化过程的优化与控制必须解决的问题？答：(1)系统动力学；(2)生物模型；(3)传感器技术；(4)适用于生物过程的最优化技术；⑸计算机一

2、检测系统一发酵罐Z间的接口技术(如神经网络、专家系统)(3)简述生化过程控制理论存在的难点？答：无论是前馈还是反馈控制，都必须建立在在线监测的各种参数上，但适用于生化反应过程的传感器的研究大大落后于生物工业的发展。各种微生物具有独特的生理特性、生产各种代谢产物又有各白的代谢途径，应用于生化反应过程的控制理论不具冇普适性。控制理论自身的局限，至今不能模拟生化反应过程的高度非线性的多容量特性。在具体的控制模型构建时，缺乏以细胞代谢流为核心的过程分析，采用以动力学为基础的最佳工艺控制点为依据的静态操作方法实质上是化学工程动力学概念在发酵工程上的延伸。目询发酵动力学模型主

3、要通过经验法、半经验法或简化法得到，一般为非结构动力学模型,如Monod、Moser、Tessier>Contois等模型方程。国内外都有学者提出基于参数相关的发酵过程多水平问题的研究。第二章生化过程参数中物理参数检测技术（1）生化过程参数检测的特点？答：1、反应器内插入的传感器必须耐高温并经受高温灭菌，增加了生化过程参数测定的复杂性；2、菌体及其它固体物质附在表而，使传感器灵敏度降低；3、生化反应器内存有气泡，对检测传感器带來干扰；4、在传感器及其安装附件必须没有杂菌和灭菌死角；5、化学成分分析给电信号转换带来怵I难或者可靠性降低。（2）简述电阻应变式压力计的测

4、定原理？答：金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。电线的电阻为R=L/S当电线受到拉（应）力作用时，L变大，S变小，R变大。一组串联平行细导线（电阻应变片）的金屈（弹性元件）因压力变化而发生微小变形（应变）时，细导线的电阻随Z发生变化。从而，将压力参数转化为电阻参数。（3）简述热电偶温度计测定原理？答：基于物体的热电效应。由两种不同导体组成回路，当两个接点温度不同时，回路中将产生电势，该电势大小和方向取决于导体的材料和两接点温度差，这个现象称为“热电效应”。回路称为“热电偶”，电势为“热电势”，高温端

5、叫“热端”，低温端为“冷端”。（1）不同金属连接在一起都构成热电偶作用；（2）热电偶回路电动势为各接点热电势的总和；（3）对于有外接导线的热电偶回路，其总电动势为热端与冷端热电动势Z茅。（4）如何进行热电偶的补偿？答：（1）热电偶的导线补偿用廉价材料将冷端延伸到温度相对稳定的控制室内；（2）冷端温度补偿将冷端浸泡在恒温的冰水屮；采用电路差减法消除冷端热电势。（5）如何进行压力计的选型及安装？答：类型选择功能：显示、报警、记录、传送（数字、模拟）；介质条件：温度、腐蚀性、粘度、脏污程度等；环境条件：温度、震动、电磁场等。量程与盘面大小工作压力不小于1/3量程，不大于

6、2/3（1/2）量程；盘面大小应方便安装和观察。精度等级：根据工艺需要确定。作为现场的压力测量仪表，多用价格便宜的弹性压力仪表，如压力计。重要部位压力信号，远距离传送到操作室，有的要进行□动控制，则选用压力测量变送器。安装事项：取压位置：由工艺条件确定；尽量避免涡流影响；避免流速影响；避免导压管产生压弟。隔离（采用密封隔离，如虹吸等）：温度隔离：采用铜管散热；腐蚀性隔离：采用隔离箱（凝液管）；脏污隔离：采用空气包。（6）生化检测传感器的要求？答：可靠可靠性最重要，牛化反应过程持续的时间长，需传感器稳定可靠。灵敏度对一些关键参数的测定要求灵敏度高。精度对关键参数的测

7、定也要求精度高。可互换性同类传感器必须可互换，便于传感器损坏时更换。可清洗在生化反应罐批次之间，这些传感器要容易清洗。耐消毒一般需耐0.12MPa,120°C消毒20^30min,化学消毒也可考虑,即用酸碱溶液及甲醛等泡。无菌反应过程传感器必须保持无菌，四周不造成消毒死角。无毒传感器材质对生化反应过程没冇毒害作用，对产品没冇毒害污染。第三章生化过程中化学及生物参数检测技术（1）一个理想的参比电极要满足哪些条件？答：（1）电位稳定；（2）没冇极化性;(3)(4)(5)在重负荷下指示电位可逆变化；电位响应只遵守能斯特方程；E=E°没有温度滞后现象；氧化型（6）温度系数

8、低。（2）