北京化工大学生化反应工程考博大纲

生化反应工程考博大纲
生物反应过程动力学和生物反应器是生物反应工程的核心内容。生物反应过
程动力学则包括酶催化反应动力学、细胞反应过程动力学和固定化生物催化反应
过程动力学；生物反应器则包括理想生物反应器操作模型、工业生物反应器传的
传递特性、混合特性和反应器的设计和放大。
一、酶催化反应过程动力学
M－M 方程的动力学特征：速率与酶浓度、底物浓度的关系、动力学参数的
含义及求法；
可逆抑制的酶催化反应动力学：竞争，非竞争和反竞争三种可逆抑制的动力
学特点、表示方法及如何区分；
不可逆抑制动力学的特点；
底物抑制与活化（变构酶催化）的动力学特点和其主要参数；
酶失活动力学的主要特征。
二、细胞生长及反应动力学
细胞得率系数、最大得率系数和呼吸商得概念和求法；
描述细胞生长的黑箱模型、结构模型和非结构模型的概念；
Monod 模型的动力学特征，μ 、μ max 和 Ks 的物理意义；
细胞不同生长阶段时μ 的变化；
产物生成动力学的三种分类及其动力学特点；
底物消耗动力学的描述方法，YX/S 与 YG 的关系；
三、固定化生物催化反应过程动力学
弄清空间效应、分配效应、扩散效应（包括外扩散和内扩散）、本征反应动
力学和表观反应动力学的概念；
描述外扩散影响的无量纲数Da的物理意义以及用Da值判断反应过程的控制
步骤；消除外扩散影响的方法；
描述内扩散影响的主要参数 De、ф 和η 的定义，一级反应时ф 1、η 1 的求
法，用ф 值大小判断反应的控制步骤；内扩散的消除方法；
表观梯勒模数Ф 的定义；对一级 M－M 反应时Ф 值的表示，用Ф 值判断反应
控制步骤；
对一级反应，内外扩散同时存在时 Bi、Da 和ф 1 之间的关系，总有效因子
的求法；
在扩散影响下的表观反应级数、表观化能和表观稳定性与其本征值有何变化
及其变化原因。
四、生物反应器的操作模型
分批式、连续式和半分批式（流加操作）各自有何操作特点，流加操作对细
胞反应有何特殊意义；
对 BSTR，反应时间和辅助时间、反应时间的确定、反应器有效体积的确定；
对单级 CSTR，D 与τ m 的关系，D、Dopt、Dc 和 Cx、Cs、DCx 的定义式及求
法，τ m 与 VR 的确定；
对 循环的单级 CSTR，R 和β 的定义，D 与μ 的关系；
对 CPFR，模型的特征，τ p 的求法，CPFR 与 CSTR 的比较，CPFR 与 CSTR 相
串联的特征；
对流加操作，其操作过程中主要特征、恒速流加与指数流加各有何特点；
反应－分离相耦合对细胞反应的意义。
五、生物反应器的传递与混合特性
牛顿型流体与非牛顿型流体的主要差别；
氧在细胞反应中的传递阻力如何确定，大多情况下氧的传递阻力是什么；
细胞反应中供氧速率与耗氧速率的关系，即 OTR 与 OUR 的关系，Col、Col*、
Colc 之区别，Kla 的动态测定法；
混合程度与混合尺度、宏观混合与微观混合，宏观流体与微观流体，混合过
程主要机理；
宏观混合模型：E(t)、F(t)、E 和σ t
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的意义，CSTR 和 CPFR 的宏观混合特
征参数值；多重串联模型的模型参数；
微观混合的混合程度和混合时间的概念。
六、生物反应器的设计和放大
生物反应器具备的主要特点；
机械搅拌槽式反应器的结构特征、能量消耗、搅拌浆类型和搅拌功率计算的
一般方法；
气升式反应器主要结构特征和其设计参数以及流体产生流体的动力；
固定床和滴流床反应器的特征，采用固定化生物催化剂，一级反应 CPFR 模
型进行固定床生物反应器的设计方法；
膜式生物反应器的主要特征和分类；
动植物细胞培养的特点及其反应器选择；
生物反应器经验放大法中应用较多的是什么方法。