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1、* *班 级：*学 号：* 姓 名：*化学工程与工艺(生物化工)专业生物工程下游技术本科期末试卷(A)参考答案及评分标准*班级：*学号：*姓名：*得分阅卷人一 填空题（本大题8小题，每空1分，共30分）1、对于由生物界自然产生的或由微生物菌体发酵的、动植物细胞组织培养的、酶反应等各种生物工业生产过程获得的 生物原料，经提取分离、加工并精制目的成分，最终使其成为产品的技术，通常称为 下游技术 ，也称为下游工程或下游加工过程。从其含义上来说，除“ 物资分离”外，还涉及到“ 产品加工 ”。2、为了测定细胞破碎的程度，获得定量的结果，需要有准确的分析技术，常用的破碎率的测定方法有 直接测定法、 目的产
2、物测定法、导电率测定法。3、离子交换树脂是一种不溶于酸、碱和有机溶剂的固态高分子材料。其巨大的分子由两部分构成，一部分是不能移动的 骨架，另一部分是可以移动的 活性离子。4、色谱分离是利用多组分混合物中各组分 物理化学性质的差别，使各组分以不同程度分布在两个相中，其中一个为 固定相；另一个为 流动相 。5、酒精蒸馏包括两个过程：一是将酒精和所有易挥发性物质从发酵醪液中分离出来的过程,称之为 粗馏 ；二是进一步提高酒精浓度，并除出粗酒精中杂质的 精馏 过程。6、蒸发过程的两个必要组成部分是加热使溶液沸腾汽化 和不断排除水蒸汽。蒸发所采用的设备称为 蒸发器 。7、工业上应用的膜组件主要有平板式、管
3、式、中空纤维、螺旋卷绕式等四种型式。8、绝大多数工业结晶器中，二次成核是晶核的主要来源。在二次成核中其决定作用的两种机理是 液体剪应力 成核和 接触 成核。9、清洁生产涉及到两个全过程控制： 生产全过程控制和 产品整个生命周期控制。得分阅卷人二、选择题（本大题10小题，每小题1分，共10分）1微生物代谢产物大多A 。A、 分泌到细胞外 B存在于细胞内 C存在于周质空间2固相内，物质的分子扩散速率比在气相和液相中B 。A、 快 B慢 C相等3吸附作用是指物质从C 浓缩到固体表面的过程。A、 液体 B气体 C流体4在离子交换中，离子浓度差越大，交换速度A 。A、 越快 B越慢 C不影响5氨基酸、蛋
4、白质等两性物质在等电点下，溶解度A 。A、 最大 B、最小 C、不一定6凝聚是指由于胶粒间双电层电排斥作用A，而使胶体体系不稳定的现象。A、 降低，电位下降 B、降低，电位上升 C、升高，电位上升7在滤饼过滤中，悬浮液本身形成的滤饼起着A 作用。A、主要的过滤 B、次要的过滤 C、破坏8颗粒较小的悬浮液应采用B 的助滤剂。A、较大 B、较细 C、中等9出现浓差极化时，膜面溶质浓度C 主体中浓度。A、同于B、低于 C、高于10多级逆流萃取与多级错流萃取相比， 萃取剂消耗B 。A、多 B、少 C、差不多得分阅卷人三、名词解释（本大题5小题，每小题4分，共20分）1在生物体内，许多大分子具有与某些相
5、对应的专一分子可逆结合的特性。例如抗原和抗体、酶和底物及辅酶、激素和受体、RNA和其互补的DNA等，都具有这种特性。生物分子之间这种特异的结合能力称为亲和力，根据生物分子间亲和吸附和解离的原理，建立起来的色谱法称亲和色谱法。2、在膜分离技术中，将膜、固定膜的支撑材料、间隔物或管式外壳等组装成的一个单元称之为膜组件。其结构及型式取决于膜的形状，工业上应用的膜组件主要有平板式、管式、中空纤维、螺旋卷绕式等四种型式。3、带电颗粒在电场的作用下，向着与其电性相反的电极移动，称为电泳。4、在膜分离操作中，所有溶质均被透过液传送到膜表面上，不能完全透过膜的溶质受到膜的截留作用，在膜表面附近浓度升高。这种在
6、膜表面附近浓度高于主体浓度的现象称为浓度极化或浓差极化(concentration polarization)。5、热能通过传热壁面以传导的方式传给湿物料，使其中的水分汽化，然后，所产生的蒸汽被干燥介质带走，或用真空泵抽走的干燥操作过程。又称间接加热干燥。得分阅卷人四、简答题（本大题5小题，每小题6分，共30分）1、(1) 沉淀法：蛋白质是两性物质，在酸性溶液中，能与一些阴离子（三氯乙酸盐、水扬酸盐）形成沉淀；在碱性溶液中，能与一些阳离子（Ag+、Cu2+、Zn2+、Fe3+等）形成沉淀。(2) 变性法：使蛋白质变性的方法很多，如：加热，调节PH，有机溶剂，表面活性剂等。其中最常用的是加热法。
7、(3) 吸附法：加入某些吸附剂或沉淀剂吸附杂蛋白质而除去。（每点2分）2、膜污染是指膜在使用中，尽管操作条件保持不变，但通量仍逐渐降低的现象。（3分）减轻膜污染的方法有：料液的有效处理；改善膜的性质； 改变操作条件。（3分）3、相转化是指将均质的制膜液通过溶剂的挥发或向溶液加入非溶剂或加热制膜液，使液相转变为固相的过程。相转化制膜工艺中最重要的方法是LS型制膜法。它是由加拿大人劳勃（S. Leob）和索里拉金（S. Sourirajan）发明的，并首先用于制造醋酸纤维素膜。（3分）将制膜材料用溶剂形成均相制膜液，在模具中流涎成薄层，然后控制温度和湿度，使溶液缓缓蒸发，经过相转化就形成了由液相转
8、化为固相的膜。（3分）4、有很高的萃取率和反萃取率并具有选择性；分离、浓缩可同时进行，过程简便；能解决蛋白质在非细胞环境中迅速失活的问题；由于构成反胶团的表面活性剂具有细胞破壁功效，因此可直接从完整细胞中提取具有活性的蛋白质和酶；成本低，溶剂可反复使用。（每点1分，答5点给本题满分）5、利用高压使细胞悬浮液通过针形阀，由于突然减压和高速冲击撞击环使细胞破碎，细胞悬浮液自高压室针形阀喷出时，每秒速度高达几百米，高速喷出的浆液又射到静止的撞击环上，被迫改变方向从出口管流出。（3分）细胞在这一系列高速运动过程中经历了剪切、碰撞及由高压到常压的变化，从而造成细胞破碎。（3分）得分阅卷人五、计算题（本题
9、1小题，共10分）两物质A和B在30cm长的色谱柱上的保留时间分别为16.4和17.63min，有一不与固定相作用的物质，其在此柱上的保留时间为1.30 min。物质A和B的峰底宽分别为1.11和1.21min。试问：1）柱分辨率R；2）柱平均理论塔板数nav 3）平均塔板高度Hav 4）若要求R达到1.5，则柱长至少应为多少？解：1）柱分辨率R:R = 2（17.63 16.40）min/（1.11 + 1.21）min =1.062）柱平均理论塔板数nav nA = 16（16.40/1.11）2 = 3.49103 nB = 16（17.63/1.21）2 = 3.40103 nav=
10、（3.49103 + 3.40103）/2 = 3.441033）平均塔板高度Hav H = L/ nav= 30/3.44103 = 8.710-3cm4）若要求R达到1.5，则柱长至少应为： k或与柱长或塔板高度无关，因此可得到： （R1/R2）2 = n1/n2 = L1/L2 （1.06/1.5）2 = 3.44103/ n2 n2 = 6.9103 L = n H = 6.91038.710-3 = 60cm得分阅卷人六、论述题（本题1小题，共10分）试述离子交换树脂的一般工作过程。（1）树脂预处理：去除未参与聚合反应的低、高分子成分的分解产物，铁、铜、铝等金属物质及灰尘； 装柱，去
11、离子水浸泡12h，2-3倍10%食盐水浸泡4h；水洗，酸、碱处理，调pH。（2分）a.强酸型阳离子交换树脂：用4mol.L-1的HCl浸泡12天，酸滤掉，用蒸馏水洗净转化为R-SO3H（H+型）。（1分）b.强碱型阴离子交换树脂：用NaOH浸泡12天，碱滤掉，用蒸馏水洗净转化为R-N+(CH3)3OH-（OH-型）。（1分）（2）上柱交换：树脂洗至中性后借助水的重力使树脂自然沉积，避免夹杂气泡现象。装柱是关键，可采用正上柱或倒上柱 ，柱上树脂分三层： 已交、交换、未交。交换带逐渐下移，达底部称漏出点。交换带一般0.21m。B离子浓度高、操作温度低、料液流速高、树脂老化等都会使交换带加宽，不利；应控制，但有限。装样前，柱要预饱和。（2分）（3 ）洗脱：洗脱一般采取分步淋洗或梯度淋洗，其中分步洗脱，是指先采用洗脱能力较弱的溶液，使易洗脱组分流出，然后依次使用洗脱能力更强的溶液，洗脱较难洗脱的组分。（2分）（4）树脂的再生：交换吸附的逆反应。水洗，再生剂再生，清水洗至需PH值。钠型强 酸性树脂
