《生物分離工程》課程教學(xué)大綱

課程編號(hào)：02062

英文名稱：Bioseparations Engineering

一、課程說(shuō)明

1. 課程類別

專業(yè)課程

2. 適應(yīng)專業(yè)及課程性質(zhì)

制藥工程專業(yè) 必修

3. 課程目的

本課程主要講授各種生物活性物質(zhì)中各種雜質(zhì)的去除、分離、純化和精制技術(shù)，是生物工程中不可缺少的組成部分，通過(guò)對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，能使學(xué)生針對(duì)不同產(chǎn)品的特性，較好地運(yùn)用各種分離技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)合理的提取、精制的工藝路線，并能從理論上解釋各種現(xiàn)象，提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，是一門(mén)理論和實(shí)踐密切結(jié)合的課程。

4. 學(xué)分與學(xué)時(shí)

學(xué)分為2.學(xué)時(shí)為32

5. 建議先修課程

生物化學(xué)、化工原理、微生物學(xué)

6. 推薦教材或參考書(shū)目

推薦教材：

《生化分離工程》.嚴(yán)希康 主編. 化學(xué)工業(yè)出版社.2001年

參考書(shū)目：

（1）《生物工業(yè)下游技術(shù)》.毛忠貴 主編.輕工出版社.1999年

（2）《新生物工藝學(xué)（下）》.俞俊棠主編.化學(xué)工業(yè)出版社.2002年

（3）《生物工程下游技術(shù)》.劉國(guó)詮主編.化學(xué)工業(yè)出版社.1994年

（4）《生物分離工程》.孫彥主編.化學(xué)工業(yè)出版社.1999年

7. 教學(xué)方法與手段

（1）通過(guò)本課程的課堂講授與課外自學(xué)

（2）內(nèi)容求精求新，以培養(yǎng)興趣、增長(zhǎng)知識(shí)、鼓勵(lì)創(chuàng)新為目的，以闡明基本原理和研究設(shè)計(jì)思路為重點(diǎn)，結(jié)合實(shí)例簡(jiǎn)單介紹基本工藝，不斷補(bǔ)充該學(xué)科最新進(jìn)展。全程采用多媒體教學(xué)，深入淺出，圖文并茂。重點(diǎn)章節(jié)發(fā)放英文研究論文資料，鼓勵(lì)學(xué)生自學(xué)討論。

8. 考核及成績(jī)?cè)u(píng)定

考核方式：考試

成績(jī)?cè)u(píng)定：

（1）平時(shí)成績(jī)占30%，形式有：課堂討論、作業(yè)、論文、考勤等

（2）考試成績(jī)占70%，形式有：閉卷考試

9. 課外自學(xué)要求

查閱文獻(xiàn)，了解生化分離工程的最新研究進(jìn)展，并撰寫(xiě)報(bào)告，在文中必須標(biāo)明文獻(xiàn)出處，且必須有最新的文獻(xiàn)報(bào)道。

二、課程教學(xué)基本內(nèi)容及要求

第一章 緒論

基本內(nèi)容：

（1）生物分離工程的歷史及應(yīng)用

（2）生物分離過(guò)程的特點(diǎn)

基本要求：

掌握生物分離工程在生物工程領(lǐng)域的地位，生物分離過(guò)程的特點(diǎn)以及生物分離過(guò)程的分類

教學(xué)重點(diǎn)：準(zhǔn)確理解生物分離過(guò)程的特點(diǎn)，正確理解生物分離過(guò)程與普通化工產(chǎn)品分離的區(qū)別。

教學(xué)難點(diǎn)：生物分離過(guò)程的特點(diǎn)

第二章 過(guò)濾

基本內(nèi)容：

（1）過(guò)濾的基本概念

（2）連續(xù)旋轉(zhuǎn)式真空抽濾機(jī)的操作原理

（3）過(guò)濾的設(shè)備及其結(jié)構(gòu)

基本要求：

（1）掌握過(guò)濾前物料預(yù)處理的基本方法，過(guò)濾的基本理論及相關(guān)方程

（2）了解連續(xù)旋轉(zhuǎn)式真空抽濾機(jī)的操作原理與過(guò)程，以及過(guò)濾設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)及選擇原則

教學(xué)重點(diǎn)：準(zhǔn)確理解過(guò)濾的基本理論及相關(guān)方程、過(guò)濾設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)與選型，理想不可壓縮濾餅和可壓縮濾餅過(guò)濾過(guò)程的相關(guān)計(jì)算方程

教學(xué)難點(diǎn)：過(guò)濾的基本理論及相關(guān)方程；不可壓縮濾餅和可壓縮濾餅過(guò)濾過(guò)程的相關(guān)計(jì)算方程

第三章 離心與沉降

基本內(nèi)容：

（1）顆粒的沉降

（2）重力沉降式液固分離設(shè)備

（3）離心式沉降分離設(shè)備及其原理

（4）離心分離過(guò)程的放大

（5）離心過(guò)濾分離過(guò)程分析及其設(shè)備

基本要求：

（1）掌握顆粒沉降的計(jì)算，了解各種分離沉降設(shè)備的種類、結(jié)構(gòu)和原理，離心分離過(guò)程的放大方法

（2）掌握典型沉降設(shè)備的相關(guān)計(jì)算

教學(xué)重點(diǎn)：顆粒沉降的計(jì)算，典型沉降設(shè)備的原理和相關(guān)計(jì)算，Stocks沉降公式，管式離心機(jī)及蝶片式分離機(jī)的有關(guān)計(jì)算。

教學(xué)難點(diǎn)：Stocks沉降公式，管式離心機(jī)及蝶片式分離機(jī)的有關(guān)計(jì)算。

第四章 細(xì)胞破碎

基本內(nèi)容：

（1）細(xì)胞壁

（2）化學(xué)破碎法

（3）機(jī)械破碎

（4）其他破碎方法

基本要求：

了解細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)、各種細(xì)胞破碎方法的原理和特點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：原核細(xì)胞的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，化學(xué)破碎法，各種破碎方法的比較，滲透壓的計(jì)算

教學(xué)難點(diǎn)：各種破碎方法的比較，滲透壓的計(jì)算

第五章 萃取

基本內(nèi)容：

（1）萃取分離原理

（2）單級(jí)萃取和多級(jí)萃取過(guò)程

（3）微分萃取操作

（4）液-液萃取設(shè)備與流程

（5）固體浸取

（6）超臨界萃取

（7）雙水相萃取

（8）反微團(tuán)萃取

基本要求：

（1）了解萃取分離原理、典型萃取設(shè)備

（2）掌握萃取分離的基本方程、各種萃取過(guò)程的相關(guān)計(jì)算、典型萃取方法的分離原理

教學(xué)重點(diǎn)：萃取分離的基本方程，單級(jí)萃取和多級(jí)萃取，超臨界萃取，雙水相萃取，反微團(tuán)萃取。萃取分離的基本方程及計(jì)算，單級(jí)萃取和多級(jí)萃取的有關(guān)計(jì)算

教學(xué)難點(diǎn)：萃取分離的基本方程及計(jì)算，單級(jí)萃取和多級(jí)萃取的有關(guān)計(jì)算

第六章 吸附及離子交換

基本內(nèi)容：

（1）吸附的有關(guān)概念

（2）親和吸附

（3）間歇吸附與連續(xù)攪拌吸附

（4）固定床吸附過(guò)程分析

（5）離子交換

基本要求：

（1）了解吸附的基本概念

（2）掌握各種吸附過(guò)程的原理、特點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：吸附等溫線，影響吸附的因素，親和吸附，間歇吸附，固定床吸附過(guò)程分析，離子交換的概念、分類及原理，離子交換樹(shù)脂的命名、理化性能，離子交換選擇性的影響因素，樹(shù)脂的處理和再生，軟水和無(wú)鹽水的制備。吸附等溫線及相關(guān)計(jì)算，間歇吸附的計(jì)算，固定床吸附的計(jì)算。

教學(xué)難點(diǎn)：吸附等溫線及相關(guān)計(jì)算，間歇吸附的計(jì)算，固定床吸附的計(jì)算。

第七章 色譜分離

基本內(nèi)容：

（1）色譜分離基本概念

（2）基本色譜法

（3）其他常用色譜法

基本要求：

（1）掌握色譜分離法的分類和基本概念

（2）了解常用色譜分離方法的基本原理及應(yīng)用

教學(xué)重點(diǎn)：色譜分離的基本概念，吸附色譜法及載體的選擇，凝膠色譜法的特點(diǎn)。色譜分離產(chǎn)物回收率的計(jì)算。

教學(xué)難點(diǎn)：色譜分離產(chǎn)物回收率的計(jì)算

第八章 沉析

基本內(nèi)容：

（1）鹽析

（2）有機(jī)溶劑沉析

（3）等電點(diǎn)沉析法

（4）其他沉析法

（5）大規(guī)模沉析

基本要求：

（1）掌握各種沉析方法的原理及影響因素

（2）了解沉析的操作

教學(xué)重點(diǎn)：鹽析及其影響因素，有機(jī)溶劑沉析及其影響因素，等電點(diǎn)沉析原理，大規(guī)模沉析的相關(guān)計(jì)算

教學(xué)難點(diǎn)：大規(guī)模沉析的相關(guān)計(jì)算

第九章 膜分離和電泳

基本內(nèi)容：

（1）基本概念

（2）膜分離和電泳過(guò)程的傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)

（3）超濾

（4）電泳

（5）電滲析過(guò)程及裝置

基本要求：

（1）了解膜分離和電泳的有關(guān)概念、各種膜分離裝置

（2）掌握超濾和電泳的傳質(zhì)方程和相關(guān)計(jì)算

教學(xué)重點(diǎn)：超濾和電泳的傳質(zhì)方程和相關(guān)計(jì)算，超濾膜的選擇，超濾過(guò)程分析

教學(xué)難點(diǎn)：超濾和電泳的傳質(zhì)方程和相關(guān)計(jì)算，超濾過(guò)程分析

第十章 結(jié)晶

基本內(nèi)容：

（1）結(jié)晶過(guò)程的分析

（2）過(guò)飽和溶液的形成

（3）晶核形成及晶體的生長(zhǎng)

（4）晶體的純度及大小分布

（5）間歇結(jié)晶過(guò)程分析

（6）提高晶體質(zhì)量的方法

基本要求：

（1）了解晶體形成過(guò)程及有關(guān)機(jī)理

（2）掌握過(guò)飽和溶液的制備方法，結(jié)晶過(guò)程的分析及提高晶體質(zhì)量的方法

教學(xué)重點(diǎn)：結(jié)晶過(guò)程的影響因素，過(guò)飽和溶液的形成，成核速度及影響因素，晶體純度的有關(guān)計(jì)算，間歇與連續(xù)結(jié)晶過(guò)程分析及相關(guān)計(jì)算，提高晶體質(zhì)量的方法。正確理解過(guò)飽和溶解度曲線與溶解度曲線的不同，掌握晶體生長(zhǎng)速度及相關(guān)計(jì)算，間歇與連續(xù)結(jié)晶過(guò)程的相關(guān)計(jì)算

教學(xué)難點(diǎn)：晶體生長(zhǎng)速度及相關(guān)計(jì)算，間歇與連續(xù)結(jié)晶過(guò)程的相關(guān)計(jì)算

第十一章 干燥

基本內(nèi)容：

（1）基本概念

（2）干燥過(guò)程分析

（3）干燥過(guò)程基本計(jì)算

（4）干燥設(shè)備的分類與選擇原則

基本要求：

（1）掌握干燥過(guò)程的基本概念及有關(guān)計(jì)算

（2）了解各種干燥設(shè)備的原理、操作及應(yīng)用

教學(xué)重點(diǎn)：干燥過(guò)程的基本概念及有關(guān)計(jì)算。正確理解結(jié)合水與非結(jié)合水、平衡水分與自由水分的區(qū)別，準(zhǔn)確理解干燥速率曲線，掌握干燥過(guò)程的有關(guān)計(jì)算

教學(xué)難點(diǎn)：干燥過(guò)程的有關(guān)計(jì)算

三、課程學(xué)時(shí)分配

本課程計(jì)劃32學(xué)時(shí)，其中講課32學(xué)時(shí)。課程主要內(nèi)容和學(xué)時(shí)分配見(jiàn)課程學(xué)時(shí)分配表。

課程學(xué)時(shí)分配表

教學(xué)環(huán)節(jié)

時(shí)數(shù)

課程內(nèi)容

講課

實(shí)驗(yàn)

習(xí)題

討論

小計(jì)

第一章 緒論

2

2

第二章 過(guò)濾

3

3

第三章 離心與沉降

3

3

第四章 細(xì)胞破碎

3

3

第五章 萃取

3

3

第六章 吸附及離子交換

3

3

第七章 色譜分離

4

4

第八章 沉析

3

3

第九章 膜分離和電泳

3

3

第十章 結(jié)晶

3

3

第十一章 干燥

2

2

總計(jì)

32

32

說(shuō)明：