《生物反應(yīng)工程教學(xué)大綱》課程教學(xué)大綱

生物反應(yīng)工程BiologicalReactionEngineering【課程編號(hào)】（必備項(xiàng)）【課程類別】專業(yè)課【學(xué)分?jǐn)?shù)】1【先修課程】生物化學(xué)、微生物工程【學(xué)時(shí)數(shù)】33【適用專業(yè)】制藥工程一、教學(xué)目的、任務(wù)生物化工是生物化學(xué)工程的簡(jiǎn)稱。它是運(yùn)用化學(xué)工程的原理方法將生物技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室成果進(jìn)行工業(yè)開發(fā)、技術(shù)改造的一門學(xué)科。而該課程是生物化工的一個(gè)重要組成部分和化學(xué)反應(yīng)工程的一個(gè)分支。該課程是生物化工專業(yè)的一門必修專業(yè)課，它研究的是生物反應(yīng)過(guò)程中具有普遍意義的特殊工程技術(shù)問(wèn)題。本課程的主要任務(wù)：1．介紹本課程在生物技術(shù)開發(fā)中的地位和作用；2．闡明生物反應(yīng)過(guò)程及工程的基本原理；3．培養(yǎng)學(xué)生掌握研究生物反應(yīng)過(guò)程的方法及過(guò)程放大的基本知識(shí)；4．培養(yǎng)學(xué)生分析和解決有關(guān)技術(shù)問(wèn)題的能力。二、課程教學(xué)的基本要求通過(guò)本課程的教學(xué)，使學(xué)生系統(tǒng)地掌握生物反應(yīng)過(guò)程及工程的基本原理、研究生物反應(yīng)過(guò)程的方法及過(guò)程放大的基本知識(shí)、培養(yǎng)學(xué)生分析和解決有關(guān)技術(shù)問(wèn)題的能力。三、教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容授課學(xué)時(shí)1緒論22菌種及其擴(kuò)大培養(yǎng)43滅菌與除菌84培養(yǎng)基25氧的供需86生物反應(yīng)過(guò)程控制87生物反應(yīng)器48生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)109連續(xù)培養(yǎng)6復(fù)習(xí)習(xí)題2第一章緒論【目的要求】了解生物反應(yīng)工程這門學(xué)科的研究對(duì)象、解決的問(wèn)題、對(duì)生物技術(shù)發(fā)展的重要作用、發(fā)展簡(jiǎn)史，并明確為什么要學(xué)習(xí)這門課程?！局饕獌?nèi)容】講授內(nèi)容1、生物反應(yīng)工程的發(fā)展簡(jiǎn)史2、生物反應(yīng)工程的研究?jī)?nèi)容和研究方法3、學(xué)習(xí)這門課程的目的其它教學(xué)環(huán)節(jié)：第二章酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)【目的要求】了解酶促反應(yīng)速率方程的推導(dǎo)、公式應(yīng)用、影響酶催化反應(yīng)速率的因素、動(dòng)力學(xué)參數(shù)的求取、內(nèi)外擴(kuò)散限制對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響，以及酶受熱失活的動(dòng)力學(xué)等?！局饕獌?nèi)容】講授內(nèi)容1、 酶反應(yīng)進(jìn)程的特性2、 均相酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)3、 固定化酶催化反應(yīng)過(guò)程動(dòng)力學(xué)4、 酶的失活動(dòng)力學(xué)其它教學(xué)環(huán)節(jié)：第三章微生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)【目的要求】了解微生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的研究方法、細(xì)胞生長(zhǎng)、基質(zhì)消耗與產(chǎn)物生成的動(dòng)力學(xué)及三者之間的聯(lián)系、固定化對(duì)細(xì)胞反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的影響、以及細(xì)胞死亡動(dòng)力學(xué)等?！局饕獌?nèi)容】講授內(nèi)容1、 微生物反應(yīng)的特點(diǎn)2、 細(xì)胞生長(zhǎng)的非結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)3、 基質(zhì)消耗與產(chǎn)物生成動(dòng)力學(xué)4、 細(xì)胞死亡動(dòng)力學(xué)5、 固定化細(xì)胞反應(yīng)動(dòng)力學(xué)6、 微生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的估算7、 細(xì)胞生長(zhǎng)和代謝的結(jié)構(gòu)模型其它教學(xué)環(huán)節(jié)：第四章生化反應(yīng)器的設(shè)計(jì)與分析【目的要求】了解生化反應(yīng)器的分類、基本設(shè)計(jì)方程、對(duì)幾種反應(yīng)器的分析、設(shè)計(jì)與優(yōu)化、分離與反應(yīng)耦合的作用與具體方式、動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)所用的反應(yīng)器的特點(diǎn)和類型等。【主要內(nèi)容】講授內(nèi)容1、 生化反應(yīng)器設(shè)計(jì)概論2、 間歇操作攪拌槽式反應(yīng)器3、 連續(xù)操作攪拌槽式反應(yīng)器4、 連續(xù)操作管式反應(yīng)器5、 流加操作反應(yīng)器6、 生化反應(yīng)-分離耦合過(guò)程7、 動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器8、 生化反應(yīng)器的動(dòng)態(tài)特性其它教學(xué)環(huán)節(jié)：第五章生化反應(yīng)器的傳遞過(guò)程【目的要求】了解發(fā)酵介質(zhì)的流變特性、氧在反應(yīng)器中的傳遞過(guò)程與傳質(zhì)速率方程、影響氧傳質(zhì)速率的因素、兩種常見反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和傳遞特性、以及生化反應(yīng)過(guò)程的傳熱特性等?！局饕獌?nèi)容】講授內(nèi)容1、 發(fā)酵介質(zhì)的流變特性2、 氧的傳質(zhì)反應(yīng)模型3、 基本生化反應(yīng)器的傳遞特性4、 生化反應(yīng)過(guò)程的傳熱特性其它教學(xué)環(huán)節(jié)：第六章生化反應(yīng)器的流動(dòng)模型與放大【目的要求】了解反應(yīng)物料在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間分布及定量描述方法、物料的微觀混合特性和宏觀混合物性、將實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的小型反應(yīng)器放大到工業(yè)規(guī)模大型反應(yīng)器的方法等?！局饕獌?nèi)容】講授內(nèi)容1、 停留時(shí)間分布2、 生化反應(yīng)器的理想流動(dòng)模型3、 生化反應(yīng)器的非理想流動(dòng)模型4、 非理想流動(dòng)對(duì)細(xì)胞反應(yīng)過(guò)程的影響5、 流體的混合特性6、 生化反應(yīng)器的放大其它教學(xué)環(huán)節(jié)：四、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)及教學(xué)方法（必備項(xiàng)）強(qiáng)調(diào)本課程是一門交叉學(xué)科的產(chǎn)物需綜合各學(xué)科的知識(shí)及配合各方面的人才解決具體問(wèn)題。樹立無(wú)菌操作的意識(shí)，掌握高溫快速滅菌的原理、氣體流動(dòng)狀態(tài)及其濕含量對(duì)滅（除）菌效果的影響。氧傳遞速率的表征及對(duì)生物反應(yīng)過(guò)程的影響。生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的特征及建模方法。運(yùn)用物料衡算建立理想流生物反應(yīng)器的操作模型。停留時(shí)間分布與生物反應(yīng)器中流體流動(dòng)模型間的關(guān)系。生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)及放大規(guī)則。調(diào)控影響生物反應(yīng)過(guò)程各種因素的目的和方法。五、考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定方式（必備項(xiàng)）考核方式：期末筆試成績(jī)?cè)u(píng)定方式：成績(jī)?cè)u(píng)定（注明期末、期中、平時(shí)成績(jī)所占的比例，或理論考核、實(shí)踐考核成績(jī)所占的比例）。期末:

60%,

期中:30%,

平時(shí):10%.六、教材及參考書目（必備項(xiàng)）教材：《新編生物工藝學(xué)》，俞俊棠、唐孝宣等編著，化學(xué)工業(yè)出版社，2005年。參考書：《生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)與反應(yīng)器》（第三版），威以政，汪叔雄編著，化學(xué)工業(yè)出版社，2007年?！渡锓磻?yīng)工程原理》（第三版），賈士儒編著，科學(xué)出版社，2008年?！渡锓磻?yīng)工程》，岑沛霖，關(guān)怡新，林建平編著，高等教育出版社，2005年?！渡锓磻?yīng)工程原理》(第2版)，尼爾森，HYPE