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生化反应工程教学大纲.doc

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《生物反应工程》课程教学大纲 (适用专业:生物化工 课程类别:学位课;参考学时:40学时;学分:) 系(部)名称(盖章): 生物与化学工程系修订人签名: 姚志湘审核领导小组成员签名: 一、 课程的性质、目的和意义生物反应工程(生化反应工程)是一门以生物学、化学、工程学、计算机与信息技术等多学科为基础的交叉学科,它以生物反应动力学为基础,将传递过程原理、设备工程学、过程动态学及最优化原理等化学工程学方法与生物反应过程的反应特性方面的知识相结合,进行生物反应过程分析与开发,以及生物反应器的设计、操作和控制等。生物反应工程主要研究生物反应过程中带有共性的工程技术问题,其在生物工业中起着举足轻重的作用,是工业生物技术的核心。通过本课程的学习,使学生掌握工程思维方法,是后续课程学习和研究工作的基础。二、 教学内容、教学要求及教学方法 本课程包括反应工程基本原理、生物反应过程动力学和生物反应器三个部分。反应工程基本原理部分讲述反应工程模型化理论、反应操作方式、反应流动模型。动力学部分讨论酶反应过程与微生物反应过程的基本动力学规律:均相酶促反应动力学、固定化酶促反应动力学、微生物反应过程的计量学和能量衡算、微生物反应过程动力学。生物反应器部分介绍理想酶反应器、微生物反应器操作、生物反应器的传递过程和生物反应器的比拟放大。本课程要求学生掌握反应工程基础理论,生物反应过程动力学基本规律,生物反应器的基本理论和设计基本方法,了解本领域国内外的研究进展,能够运用所学的知识进行生物反应过程的工程分析,以及生物反应器的选型与设计。第一部分 反应工程基本原理第1章 反应体系的工程分析第一节 反应计量和反应速率 第二节 反应操作方式1.教学内容 化学计量方程,反应速率和特征反应时间,幂函数型和双曲线型反应动力学方程,间歇操作和连续操作,稳态和非稳态模型化2.教学基本要求 掌握教学内容提出的知识点,复习或补习本科反应工程课程基础理论3.重点、难点 重点:反应速率表达、反应器的操作方式难点:反应动力学方程4.教学方法(方式)课堂讲授,学生提交读书笔记和课堂讨论第2章 均相反应器分析与反应器中的混合现象第一节 理想反应器第二节 宏观混合与微观混合第三节 返混及其对反应的影响第四节 非理想连续流动反应器1.教学内容 间歇反应器的物料衡算和能量衡算方程,间歇反应器的最优反应时间,平推流反应器,全混流反应器,宏观混合和微观混合,理想反应器的组合和操作,多级全混釜串联模型2.教学基本要求 掌握教学内容提出的知识点,复习或补习本科反应工程课程基础理论3.重点、难点 重点:间歇反应器的最优反应时间,平推流反应器,全混流反应器,返混难点:返混,多级全混釜串联模型4.教学方法(方式)课堂讲授,学生提交读书笔记和课堂讨论第二部分 生物反应过程动力学第1章 生物反应工程的生物学和工程学基础第一节 生物反应工程的生物学基础第二节 生物反应工程的工程学基础1.教学内容 酶和微生物的基本概念,酶和细胞的固定化技术,流体的物理性质,物料与热量衡算,物系的平衡关系,经济核算及优化的概念。2.教学基本要求 掌握教学内容提出的知识点,复习或补习本科酶学和微生物课程基础概念和理论3.重点、难点重点:物料与热量衡算,速率的概念,物系的平衡关系。难点:流体的物理性质。4.教学方法(方式)课堂讲授,学生提交读书笔记和课堂讨论第2章 酶促反应动力学第一节 均相酶促反应动力学第二节 固定化酶促反应动力学第三节 酶的失活动力学1.教学内容酶的应用特点;米氏方程;酶促反应的抑制动力学;多底物酶促反应动力学;固定化酶促反应动力学和酶的失活动力学。2.教学基本要求 掌握教学内容提出的知识点,查找并阅读近10年相关文献3. 重点、难点重点:米氏方程,传质对酶促反应的影响, 固定化酶促反应动力学和Da、φ准数。难点:内部扩散过程。4.教学方法(方式)课堂讲授,学生提交读书笔记和文献查阅报告、课堂讨论第3章 微生物反应动力学第一节 基本概念第二节 微生物反应过程的计量学与能量衡算第三节 微生物反应动力学1. 教学内容微生物反应的质量能量衡算:碳素衡算、碳源衡算、氧衡算、能量衡算;微生物反应动力学:生长动力学、产物动力学、基质消耗动力学。2.教学基本要求 掌握教学内容提出的知识点,查找并阅读近10年相关文献3. 重点、难点重点:碳源衡算,氧衡算,Monod方程,Gaden产物动力学模型。难点:Y KJ的计算。4.教学方法(方式)课堂讲授,学生提交读书笔记和文献查阅报告、课堂讨论第三部分 生物反应器第1章 微生物反应器操作第一节 微生物反应器操作基础第二节 分批式操作第三节 连续式操作第四节 流加式操作1.教学内容微生物反应器的三种主要操作方式:分批式操作、连续式操作、流加式操作。2.教学基本要求 掌握
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