生物工程设备大纲(郑裕国)

《生物工程设备》课程教学大纲

英文名称：Biotechnology Equipment

课程编码：B306010

课内教学时数：56学时

学分：3学分

适用专业：生物工程

开课单位：生物与食品工程系

撰写人：曾卫国

审核人：王娣

制定（或修订）时间：2008年6月

一、课程的性质和任务

《生物工程设备》是生物工程专业的必修专业课，是在学完了专业基础课和技术基础课之后开设的有关生物加工过程设备的原理、构造、设计及应用的一门专业课。为使生物技术的实验室成果开发成产业，必须要构造由生物工程设备构成的生产线，是生物工程专门高级人才必须掌握的内容之一。本课程的任务主要是通过课堂教学和课外练习，使学生掌握生物工程的设备流程、设备结构及工作原理，主要设备的设计计算及选型，了解设备的安装与维修。同时，了解国内外生物工程设备的新技术和发展趋势。通过学习，使学生提高独立分析和解决问题的能力，为毕业设计或以后工作奠定理论基础。

二、课程教学内容的基本要求、重点和难点

第一篇生物质原料处理与设备

第一章生物反应原料预处理设备

㈠基本要求掌握物料粉碎原理；掌握锤式粉碎机、棍式粉碎机、湿式粉碎机的工作原理、结构和主要构件及参数；了解原料筛选设备、其它类型粉碎机及固体原料间的混合设备。

㈡教学重点粉碎锤式粉碎机、棍式粉碎机、湿式粉碎机的工作原理、结构和主要构件。

㈢教学难点锤式粉碎机、棍式粉碎机、湿式粉碎机的参数及选择。

㈣教学内容

1、生物质原料筛选与分级设备

⑴磁力除铁器

⑵筛选设备

⑶精选机

2、生物质原料的粉碎

⑴锤式粉碎机

⑵棍式粉碎机

⑶湿式粉碎机

⑷其它粉碎机

3、生物质原料混合设备

第二章生物细胞培养基制备设备

㈠基本要求掌握淀粉质原料罐式连续蒸煮糖化设备类型、特点、结构与计算；掌握啤酒生产设备的作用及结构；掌握培养基的理论灭菌时间、连续灭菌流程及主要设备类型、特点。

㈡教学重点罐式连续蒸煮糖化设备类型、特点、结构与计算；啤酒生产设备的作用及结构；连续灭菌流程及主要设备类型、特点。

㈢教学难点淀粉质原料罐式连续蒸煮糖化设备类型、特点、结构与计算；掌握啤酒生产设备的作用及结构；连续灭菌流程及主要设备类型、特点。

㈣教学内容

1、液体培养基的灭菌

⑴湿热灭菌原理和影响灭菌的因素

⑵连续灭菌流程与设备

2、淀粉质原料的蒸煮与糖化

⑴连续蒸煮糖化

⑵间歇蒸煮糖化

3、纤维素和半纤维素的水解

4、糖蜜原料的稀释与澄清

⑴糖蜜原料稀释器

⑵糖蜜原料的澄清

5、啤酒生产中麦芽汁的制备设备

⑴糊化锅

⑵糖化锅

⑶过滤槽

⑷麦汁煮沸锅

6、固体培养基制备

第二篇生物反应设备

第三章生物反应器设计基础（自学）

基本要求良好生物反应器应具备的条件及其化学计量基础、生物学基础、质量传递、热量传递和剪切力问题。

第四章生物反应器

㈠基本要求掌握机械搅拌式通风生物反应器的设计准则、结构及各组成部件的作用；掌握酒精和啤酒发酵设备的结构和特点；了解气升式生物反应器、鼓泡塔生物反应器、膜生物反应器、固态发酵生物反应器。

㈡教学重点机械搅拌式通风生物反应器的设计准则、结构及各组成部件的作用；酒精和啤酒发酵设备的结构和特点。

㈢教学难点机械搅拌式通风生物反应器的结构及各组成部件的作用；酒精和啤酒发酵设备的结构和特点。

㈣教学内容

1、机械搅拌式生物反应器

⑴机械搅拌式生物反应器的结构

⑵搅拌轴功率的计算

⑶反应器中热量传递

2、气升式生物反应器

3、鼓泡塔生物反应器

4、膜生物反应器

5、动植物细胞培养装置和酶反应器（略）

6、微藻培养生物反应器（略）

7、厌氧发酵生物反应器

⑴酒精发酵设备

⑵啤酒发酵设备

8、固态发酵生物反应器

第五章生物反应器的放大与控制（自学）

㈠基本要求了解生物反应器的放大目的及方法，通气发酵罐的放大设计。

第三篇产物分离设备

第六章细胞破碎与产物分离设备

㈠基本要求了解细胞破碎设备；掌握自动板框过滤机、硅藻土过滤机、真空转鼓过滤机的工作原理和结构特点；掌握碟片式离心机、卧式螺旋卸料离心机的工作原理和结构特点；掌握膜分离的方法、过程及膜过滤器的结构特点。

㈡教学重点硅藻土过滤机、真空转鼓过滤机的工作原理和结构特点；碟片式离心机、卧式螺旋卸料离心机的工作原理和结构特点；膜过滤器的结构特点。

㈢教学难点真空转鼓过滤机、碟片式离心机、卧式螺旋卸料离心机的工作原理和结构特点；膜过滤器的结构特点。

㈣教学内容

1、细胞破碎设备

2、固液分离设备

⑴过滤设备

⑵离心分离设备

3、膜分离设备

第七章萃取设备

㈠基本要求了解溶媒萃取原理，掌握双水相萃取分离原理；掌握离心萃取机的工作原理及结构；了解固液萃取设备；掌握超临界萃取方法。

㈡教学重点双水相萃取分离原理；离心萃取机的工作原理及结构；超临界萃取方法。

㈢教学难点双水相萃取分离原理；离心萃取机的工作原理及结构。

㈣教学内容

1、液-液萃取分离设备

⑴液-液萃取分类

⑵液-液萃取设备

⑶液-液萃取过程与计算

2、固-液萃取设备

3、超临界萃取设备

第八章离子交换、吸附和层析分离设备

㈠基本要求掌握离子交换过程原理和设备类型；了解吸附过程原理与设备；掌握凝胶层析、亲和层析原理与设备组成。

㈡教学重点离子交换过程原理和设备类型；凝胶层析、亲和层析原理与设备组成。

㈢教学难点离子交换设备；层析原理与设备组成

㈣教学内容

1、离子交换过程原理与设备

⑴离子交换过程原理

⑵离子交换设备

2、吸附过程原理与设备