Câu hỏi & Bài tập về động học quá trình lên men

Các câu hỏi và bài tập dưới đây giúp bạn ôn lại và củng cố những kiến thức đã thu thâp trong chương "Động học quá trình lên men", đồng thời thực hành những kiến thức ấy để giải quyết một số vấn đề nho nhỏ có liên quan.

Các câu hỏi được trình bày ở dạng trắc nghiệm gồm một số đáp án và bạn sẽ chọn lựa bằng cách kích vào đáp án mà bạn cho là phù hợp nhất. Sau khi bạn chọn lựa, sẽ xuất hiện thông báo về kết quả. Để trở lại phần "Câu hỏi & Bài tập" này, bạn kích vào ô "OK" trong khung thông báo. Bạn có thể chọn lại đáp án nếu cần thiết.

Mỗi bài tập hay câu hỏi trong bài tập đều chừa sẵn một ô trống (ô kết quả) để bạn ghi kết quả. Lưu ý là bạn không ghi đơn vị vào ô này và số liệu ghi vào tương ứng với đơn vị ở câu hỏi. Sau khi điền xong bạn kích vào nút "Kết quả". Nếu kết quả đúng, ô kết quả sẽ có đường viền xanh lá cây và bên cạnh ô này có dấu "V" xanh lá cây. Nếu kết quả chưa đúng, ô kết quả có đường viền đỏ và bên cạnh có dấu "X" màu đỏ. Bạn có thể xóa bỏ kết quả bằng cách kích vào nút "Thử lại".

Các bài tập có lời giải đi kèm nhưng ở dạng ẩn. Để hiện lời giải, bạn kích chuột vào ô "Lời giải" xanh dương nhạt. Bạn chỉ nên dùng nó để kiểm tra sau khi đã giải xong, hoặc gặp những bài quá khó, không nên lạm dụng phần lời giải này.

Chúc bạn ôn tập tốt.

Câu hỏi ôn tập

Câu hỏi 1

Đại lượng được sử dụng để đặc trưng cho sự tăng trưởng của vi sinh vật trong quá trình lên men là:





Câu hỏi 2

Lượng vi sinh vật trong giai đoạn tiềm phát (pha lag) của lên men tĩnh phụ thuộc vào:






Câu hỏi 3

Trong giai đoạn tăng trưởng logarit, thời gian tăng đôi bằng:







Câu hỏi 4

Vận tốc tăng trưởng riêng là :






Câu hỏi 5

Trong giai đoạn tăng trưởng logarit của lên men tĩnh, sự thay đổi của vận tốc tăng trưởng riêng theo thời gian có thể được biểu diễn bằng: (đối chiếu với đồ thị)





   

tμ 1 2 3

Câu hỏi 6

Trong giai đoạn cân bằng của lên men tĩnh





Câu hỏi 7

Giữa lượng sản phẩm (loại phụ thuộc vào tăng trưởng) được tạo ra (`P`) và hàm lượng sinh khối khô (`X`) có mối quan hệ sau







Câu hỏi 8

Giữa lượng cơ chất bị mất đi để tạo ra sản phẩm (`dS`) và hàm lượng sinh khối khô (`X`) có mối quan hệ sau







Câu hỏi 9

Phương trình Monod diễn tả






Câu hỏi 10

Theo phương trình Monod, vận tốc tăng trưởng riêng cực đại `mu_max`






Câu hỏi 11

Trong giai đoạn tăng trưởng logarit của lên men tĩnh, hàm lượng cơ chất





Câu hỏi 12

Theo Arhenius, vận tốc tăng trưởng riêng :






Câu hỏi 13

Sự phụ thuộc của vận tốc tăng trưởng riêng vào nhiệt độ







Câu hỏi 14

Khi lên men từng mẻ, năng suất lớn nhất đạt được khi ta dừng quá trình lên men vào





Câu hỏi 15

Độ pha loãng `D` là tỷ số giữa








Bài tập 1

 

Trong giai đoạn phát triển logarit của quá trình lên men tĩnh chủng vi sinh vật A, người ta ghi nhận được hàm lượng sinh khối khô tăng từ 0,4 g/L đến 1,2 g/L trong 90 phút. Xem như vận tốc sinh trưởng riêng và thời gian tăng đôi trong giai đoạn này không đổi.

1. Hãy xác định thời gian tăng đôi `t_d` và vận tốc sinh trưởng riêng `mu` của chủng vi sinh vật A.

Lời giải

Từ công thức (4) ta có :

    `t_d=(t ln2)/(ln\ X/X_0)=(1,5xxln2)/(ln\ (1,2)/(0,4))=0,9462\ "h"`   (57 phút)

Vậy :   `mu=(ln2)/t_d=(ln2)/(0,9462)=0,7326\ "1/h"`


2. Thời gian lên men tối thiểu để hàm lượng sinh khối khô tăng từ 0,4 g/L đến 8 g/L là bao nhiêu giờ?

Lời giải

Từ công thức (9) ta được :

    `t=1/mu ln\ X/X_0 =1/(0,7326) ln\ 8/(0,4)=4,089\ "h"`   (4 giờ 5 phút)

Vậy thời gian lên men tối thiểu (chưa tính thời gian thực hiện các công đoạn và giai đoạn khác) là 4 giờ 5 phút.


3. Nếu khi bắt đầu lên men (khi `X = 0,4\ "g/L"`), hàm lượng cơ chất trong dịch lên men là 20 g/L và hệ số chuyển hóa `Y_(X//S)` là 0,45 thì khi kết thúc lên men (khi `X = 8\ "g/L"`) hàm lượng cơ chất trong dịch lên men là bao nhiêu g/L?

Lời giải

Trong thời gian lên men, hàm lượng sinh khối khô đã tăng:

    `DeltaX = 8 - 0,4 = 7,6\ "g/L"`

Do đó hàm lượng cơ chất giảm :

    `DeltaS = (DeltaX) / Y_(X//S) = (7,6) / (0,45) = 16,89\ "g/L"`

Vậy hàm lượng cơ chất khi kết thúc lên men là:

    `S = S_o - DeltaS = 20 - 16,89 = 3,11\ "g/L"`


Bài tập 2

 

Xác định giá trị lý thuyết của `Y_(X//S)` trong trường hợp cơ chất là glyxerol (CH2OH-CHOH-CH2OH hay C3H8O3) và sản phẩm quá trình lên men là sinh khối vi sinh vật.

Lời giải

Glyxerol bị oxy hóa hoàn toàn bởi oxy theo phản ứng

    C3H8O3 + 3,5 O2  →  3 CO2 + 4 H2O

Vậy để oxy hóa hoàn toàn 1 mol glyxerol, ta cần 3,5 mol oxy, tương ứng với 4 × 3,5 = 14 mol "electron khả dụng"

Do đó lượng sinh khối khô lý thuyết (không bao gồm chất khoáng) được tạo ra khi vi sinh vật sử dụng 1 mol glyxerol (92 g glyxerol) là 14 × 3,14 = 43,96 g

Vậy giá trị lý thuyết của `Y_(X//S)` trong trường hợp cơ chất là glyxerol là:
    `Y_(X//S) = (43,96) / 92 = 0,4778`


Bài tập 3

 

Một thiết bị lên men sử dụng chủng vi sinh vật A hoạt động theo mẻ với thể tích dịch lên men là 200 L. Khi bắt đầu lên men, hàm lượng sinh khối khô là 0,06 g/L và nồng độ cơ chất là 30 g/L Các hệ số chuyển hóa cơ chất là `Y_(X//S)` là 0,018 và `Y_(P//S)` là 0,44. Do giá trị `K_S` rất bé nên ta xem như quá trình lên men chủ yếu xẩy ra ở giai đoạn phát triển logarit với thời gian tăng đôi là 2 giờ. Hỏi thời gian để chuyển hóa hết 95% cơ chất và lượng sản phẩm thu được.

Lời giải

Khi thời gian tăng đôi là 2 giờ thì vận tốc tăng trưởng riêng là:

    `mu=(ln2)/t_d=(ln2)/2=0,3466\ "1/h"`

Khi chuyển hóa hết 95%, lượng cơ chất chuyển hóa là:

    `DeltaS = 0,95 xx 30 = 28,5\ "g/L"`

Lượng sinh khối vi sinh vật tăng thêm là:

    `DeltaX = Y_(X//S) DeltaS = 0,018 xx 28,5 = 0,513\ "g/L"`

Khi ấy hàm lượng sinh khối khô là:

    `X = X_o + DeltaX = 0,06 + 0,513 = 0,573\ "g/L"`

Vậy thời gian để chuyển hóa 95% cơ chất là:

    `t=1/mu ln\ X/X_0=1/(0,3466)xxln\ (0,573)/(0,06)=6,51\ "h"`   (6 giờ 31 phút)

Hàm lượng sản phẩm khi ấy là:

    `P = DeltaP = Y_(P//S) DeltaS = 0,44 xx 28,5 = 12,54\ "g/L"`

Lượng sản phẩm thu được là:

    `M_(sp) = PV = 12,54 xx 200 = 2508\ "g"`


 

 

OK




Trang web này được cập nhật lần cuối ngày 03/01/2019