生物反應(yīng)工程學(xué)習(xí)指南

1、生物反應(yīng)工程學(xué)習(xí)指南一、課程性質(zhì)與任務(wù)生物反應(yīng)工程是一門以生物學(xué)、化學(xué)、工程學(xué)、計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)等多學(xué)科為基礎(chǔ)的交叉學(xué)科，它以生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)，將傳遞過(guò)程原理、設(shè)備工程學(xué)、過(guò)程動(dòng)態(tài)學(xué)及最優(yōu)化原理等化學(xué)工程學(xué)方法與生物反應(yīng)過(guò)程的反應(yīng)特性方面的知識(shí)相結(jié)合，進(jìn)行生物反應(yīng)過(guò)程分析與開(kāi)發(fā)，以及生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、操作和控制等。生物反應(yīng)工程主要研究生物反應(yīng)過(guò)程中帶有共性的工程技術(shù)問(wèn)題，其在生物工業(yè)中起著舉足輕重的作用。從學(xué)科分類看，生物反應(yīng)工程在工業(yè)生物技術(shù)中占據(jù)核心地位。二、課程學(xué)習(xí)建議1.認(rèn)識(shí)到生物反應(yīng)工程學(xué)科的重要性；2.培養(yǎng)專業(yè)興趣；3.理順生物反應(yīng)工程的知識(shí)模塊；4.選取合適的教材，并參閱外文

2、教材、利用網(wǎng)絡(luò)資源；5.勤于動(dòng)腦，豐富思維方式；勤于動(dòng)手，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。三、課程教學(xué)內(nèi)容及重點(diǎn)難點(diǎn)第一章 緒論本章基本內(nèi)容：本課程的學(xué)科性質(zhì)、研究?jī)?nèi)容、及學(xué)科的形成與發(fā)展，提高工程思維能力的方法或途徑，本課程的學(xué)習(xí)方法。重點(diǎn)：本課程的學(xué)科性質(zhì)、研究?jī)?nèi)容、及學(xué)科的形成與發(fā)展。難點(diǎn)：如何理解共性的工程技術(shù)問(wèn)題；如何理解或掌握工程思維能力或方法。第二章 酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)本章基本內(nèi)容：酶與酶的應(yīng)用特點(diǎn)；固定化酶的特性；米氏方程；操作參數(shù)（溫度與pH）對(duì)酶促反應(yīng)的影響；抑制酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)；多底物酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)；固定化酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)；酶的失活動(dòng)力學(xué)。重點(diǎn)：1.米氏方程。 2. 抑制劑對(duì)酶促反應(yīng)的影響。 3.

3、 外擴(kuò)散對(duì)酶促反應(yīng)的影響及Da準(zhǔn)數(shù)。難點(diǎn)：米氏方程的推導(dǎo)，限速階段的理解，固定化酶催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，如何理解傳質(zhì)過(guò)程與酶促反應(yīng)之間的關(guān)系，擴(kuò)散傳質(zhì)與酶促反應(yīng)的相互影響。第三章 微生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)本章基本內(nèi)容：微生物反應(yīng)的計(jì)量學(xué)與質(zhì)能衡算、微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)、產(chǎn)物動(dòng)力學(xué)和基質(zhì)消耗動(dòng)力學(xué)。重點(diǎn)：碳源衡算；氧衡算；得率系數(shù)；Monod方程；Gaden的產(chǎn)物動(dòng)力學(xué)模型。難點(diǎn)：細(xì)胞生長(zhǎng)的非結(jié)構(gòu)模型與Monod方程及其應(yīng)用條件；得率系數(shù)與反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程之間的相互換算。第四章 微生物反應(yīng)器操作本章基本內(nèi)容：微生物反應(yīng)器的三種主要操作方式：分批式操作、流加式操作和連續(xù)式操作。重點(diǎn)：?jiǎn)渭?jí)連續(xù)培養(yǎng)數(shù)學(xué)模型，連續(xù)穩(wěn)態(tài)操作

4、條件，沖出現(xiàn)象；連續(xù)操作存在的問(wèn)題及應(yīng)用；指數(shù)流加數(shù)學(xué)模型；流加操作的控制與優(yōu)化。難點(diǎn)：不同操作方式下基質(zhì)、細(xì)胞與產(chǎn)物的狀態(tài)方程；流加操作的控制與優(yōu)化。第五章 動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)本章基本內(nèi)容：動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)的特性及反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。重點(diǎn)：動(dòng)、植物細(xì)胞培養(yǎng)的特點(diǎn)以及與微生物細(xì)胞培養(yǎng)的比較；影響植物細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中次生代謝產(chǎn)物積累的主要因素；動(dòng)、植物細(xì)胞培養(yǎng)的生長(zhǎng)模型。 難點(diǎn)：動(dòng)、植物細(xì)胞培養(yǎng)的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型。第六章 生物反應(yīng)器中的傳質(zhì)過(guò)程 本章基本內(nèi)容：流體流變學(xué)特性，發(fā)酵液的流變學(xué)特性，氧傳遞理論，體積溶氧系數(shù)的測(cè)定，影響kLa的因素及其提高溶氧速率的措施。 重點(diǎn)：流體流變學(xué)特性；雙膜理論；kLa的測(cè)定方

5、法、影響因素及提高措施。 難點(diǎn)：流體流變學(xué)特性；溶氧方程和溶氧速率的調(diào)節(jié)。第七章 生物反應(yīng)器本章基本內(nèi)容：生物反應(yīng)器選型與設(shè)計(jì)要點(diǎn)；酶反應(yīng)器；通用式發(fā)酵罐；嫌氣發(fā)酵設(shè)備和生物反應(yīng)器的比擬放大與實(shí)例。重點(diǎn)：CPFR型酶反應(yīng)器操作方程；CSTR型酶反應(yīng)器操作方程；CPFR型與CSTR型酶反應(yīng)器的性能比較；常見(jiàn)的微生物反應(yīng)器。難點(diǎn)：CPFR與CSTR酶反應(yīng)器的操作方程；生物反應(yīng)器的比擬放大。第八章 生物反應(yīng)過(guò)程建模與分析 本章基本內(nèi)容：針對(duì)生物反應(yīng)過(guò)程瞬時(shí)多態(tài)性、非線性的特點(diǎn)，利用多元統(tǒng)計(jì)分析等計(jì)算方法，解決生物反應(yīng)過(guò)程復(fù)雜性的問(wèn)題，借助建模工具，以具體科學(xué)研究的實(shí)例，開(kāi)展生物反應(yīng)過(guò)程的建模與分析。

6、 重點(diǎn)：生物反應(yīng)過(guò)程的時(shí)空多態(tài)性、非線性；過(guò)程建模與分析的工具；常用的過(guò)程建模與分析的方法。 難點(diǎn)：計(jì)算流體力學(xué)方法；多元統(tǒng)計(jì)分析方法的原理與應(yīng)用。第九章 生物反應(yīng)工程領(lǐng)域的拓展本章基本內(nèi)容：介紹固態(tài)發(fā)酵、生物傳感器技術(shù)、高強(qiáng)度發(fā)酵、超臨界與壓力對(duì)微生物發(fā)酵與生物催化的影響、雙液相生物反應(yīng)、微藻細(xì)胞深層培養(yǎng)與產(chǎn)業(yè)化過(guò)程等生物反應(yīng)工程領(lǐng)域的新拓展。重點(diǎn)： 幾種典型微生物反應(yīng)工程原理與應(yīng)用；特殊生物反應(yīng)過(guò)程（加壓生物反應(yīng)、雙液相生物反應(yīng)）的原理。難點(diǎn)：特殊生物反應(yīng)過(guò)程（加壓生物反應(yīng)、雙液相生物反應(yīng)）的原理。第十章 實(shí)驗(yàn) 本章基本內(nèi)容：介紹與本課程相關(guān)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，包括原理及基本操作。重點(diǎn)：亞硫酸鹽氧化法測(cè)定溶氧體積傳遞系數(shù)kLa、酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)定的基本原理與實(shí)驗(yàn)方