《生物反应工程》课程新大纲和内容

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1、《生物反应工程》课程新大纲和内容英文名称：BioreactionEngineering学分：3.5学分学时：55学时理论学时：35学时实验学时：20学时教学对象：生物工程本科专业学生先修课程：高等数学、生物化学、微生物学指导思想：将生物反应过程中的各个现象（细胞培养、酶催化、固定化酶催化、细胞内代谢、生物反应器、反应过程的传质、反应液的混合等）有机的结合在一起，形成一条以解决问题为主线的流程，指导学生在实践过程中如何去思考。几点考虑:l课程内容的排列以实际生物反应过程的分析、设计、操作和优化为主线,由浅入深。l为了提高学生的学习兴趣和实际应用能力的培养，课程所举例子原则上为实际事例。l反应

2、动力学部分从获得和应用两个方面去讲，避免空洞和与其它课程重复，l课程的目的要强调在掌握基本概念和原理的基础上，让学生学会分析问题和解决问题，能实际操作和设计，以使反应器的操作达到最优化。l补充代谢工程内容的目的也是为了更好地实现反应器操作的最优化。教学目的：使生物工程本科专业的学生，在学完本专业基础课生物化学和微生物学的基础上，针对本专业工科培养的目标，学习生物反应工程的基础知识、基本概念、基本理论及基本方法，学会如何分析在各类反应器中进行的生化反应过程中出现的各种现象，并学会生化反应过程的调控、生物反应器放大设计，为今后从事工业生产和科学研究打下坚实的基础。教学要求：掌握生化反应过程中的

3、基本概念，各种生物反应过程中的动力学分析以及生物反应过程中的代谢分析；掌握生物反应器的基本概念，生物反应器分析和设计的基本原理和基本方法，并能应用这些原理和方法进行反应器的基本设计和对简单反应过程进行定性分析，进行其操作的优化；掌握生物反应器操作和控制的基本技能。上篇生物反应过程分析第一章绪论（4学时）基本要求：从典型生物反应过程的分析和设计出发，让学生：了解各组成部分的任务、目的和要求。明确生物反应工程的研究对象和任务。了解生物反应工程的研究方法，掌握生物反应器放大设计的基本方法。掌握反应工程一些基本概念：底物，产物；反应转化率，收率，选择性。重点：明确和掌握生物反应工程的研究对象、任务

4、和生物反应器放大设计的基本方法。掌握反应工程一些基本概念。主要内容：1.1生物反应过程概述典型生物反应过程生物反应过程分类1.2生物反应工程研究对象、研究内容和任务、研究方法、生物反应器放大设计的基本方法1.3反应工程的基本概念底物，产物；反应转化率，收率，选择性。第二章生物反应动力学（8学时）基本要求：掌握简单酶催化反应动力学、有抑制的和复杂的酶催化反应动力学，掌握影响酶催化反应速率的因素，以及动力学参数的求取。了解微生物反应过程的计量学，掌握分批培养时细胞生长动力学、底物消耗及产物生成动力学，学会细胞反应动力学参数的估算。了解细胞内生物反应－代谢工程的基础知识。重点：各种情况下的酶和细

5、胞反应（过程）的动力学方程及其在形式上差异。难点：酶催化反应动力学机理方程的推导。主要内容：2.1酶反应动力学简单酶反应动力学有抑制酶反应动力学复杂酶反应动力学酶动力学参数的求取酶反应过程的影响因素酶失活动力学2.2细胞反应过程动力学细胞反应过程计量学细胞反应过程动力学细胞反应过程中数据的处理和参数的估算2.3代谢工程简介第三章生物反应器中的传质与传热（4学时）基本要求：了解发酵介质的流变特性、流变模型和影响发酵介质流变特性的因素。了解氧的传质反应模型，掌握反应器中氧的体积传质系数的定义、获得及其影响因素。了解固定化酶中反应过程分析，了解内外扩散系数的计算方法，掌握内外扩散的判断和消除方法

6、。了解两相酶反应过程分析，掌握液－液传质的计算了解生物反应器的灭菌过程以及反应器的传热重点：反应器中氧的体积传质系数的定义、获得及其影响因素。固定化酶内外扩散的判断和消除方法。生物反应器的灭菌过程难点：固定化酶内外扩散的计算。3.1传质基础发酵介质的流变特性反应器中传质和反应过程3.2细胞反应过程中的气液传质（氧的传递）氧的传质反应模型3.3固定化酶中的固-液传质内扩散外扩散3.4两相酶反应过程中的液－液传质3.5生物反应过程中的发热现象和传热生物反应器的传热过程灭菌过程下篇生物反应器放大设计和操作优化第四章生物反应器的设计与分析（10学时）基本要求：掌握生物反应器的分类，掌握生物反应器的

7、基本设计方程，并能应用基本设计方程进行生物反应器或反应过程的分析计算。掌握间歇搅拌釜式反应器（BSTR）反应时间的计算，反应器有效体积的确定。掌握连续搅拌釜式反应器（CSTR）的基本设计式，并能对酶催化反应时的单级CSTR、细胞反应时的单级CSTR进行解析讨论。了解带有细胞循环的单级CSTR和多级CSTR串联情况下反应器的设计和分析。掌握连续管式反应器（CPFR）的基本设计式，并能对酶催化反应时的CPFR进行解析和讨论。