发酵工程教学大纲

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《发酵工程》课程教学大纲

授课专业： 化学工程与工艺

学时数：50 学分数：2.5

一、课程的性质和目的

本课程为化学工程与工艺专业生物化工方向的专业限选课。其任务是让学生掌握工业发酵调控的基础理论与方法，能够运用该知识阐述微生物的代谢调节与发酵规律，解释影响发酵过程的各种因素，提高分析工业发酵过程的思维能力与计算能力，为今后的工作学习奠定必要的基础。

二、课程教学内容

第一章 绪论（2学时）

要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1. 发酵的概念与函盖范围。2. 工业发酵的主要类别与目的。3. 发酵的渊源与工业史。4. 工业发酵过程的主要环节及其内容。

难点：初级代谢产物，次级代谢产物，发酵过程

第二章 微生物的生长（6学时）

要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1. 微生物生长的形式与测量。2. 影响微生物生长的因素。3. 细胞生长的周期规律及其研究方法。4. 生长得率的概念及其表示方法。5. 微生物的生长与分化过程及其调节。6. 代谢物与溶质的运输过程。

要求一般理解与掌握的内容有：7. 呼吸效率的概念。8. 维持能的概念及其与环境因素的关系。9. 生长速率对细胞的影响。10. 测定生长效率需注意的问题。

难点：细胞群体的生长周期，染色体复制与细胞分裂之间的时间分配，得率系数，载体。

第三章 工业微生物的分离、保存与改良（2课时）

要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1. 微生物的筛选分离方法。2. 微生物的保存方法。3. 工业微生物的改良方法。

要求一般理解与掌握的内容有：4. 基因工程菌的培养与表达。

难点：筛选，反馈抑制

第四章 微生物的基础代谢（8课时）

要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1. 微生物能量代谢原理。2. 葡萄糖分解代谢的途径。3. 微生物组成代谢过程。4. 代谢工程的概念。

要求一般理解与掌握的内容有：4. 代谢的热力学。5. 细胞主要成分的代谢过程。6. 代谢流的概念。

难点：代谢的生物化学过程，代谢物流分析，代谢控制分析

第五章 工业发酵用的培养基（2课时）

要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1. 工业发酵用培养基的要求。2. 培养基的构成。3. 培养基各组分的作用。4. 培养基的设计。

要求一般理解与掌握的内容有：5. 培养基各组分的常用物质。

难点：培养基设计过程中的化学计算。

第六章 发酵过程控制与优化（11课时）

要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1. 发酵过程的技术原理。2. 发酵条件的影响及其控制。3. 泡沫对发酵的影响及其控制。4. 发酵终点的判断与自溶的监测。5. 发酵染菌的防治与处理。6. 通气和搅拌。

要求一般理解与掌握的内容有：6. 新型发酵过程与工艺。

难点：补料-分批发酵，呼吸商，补料的判断和依据，比生长速率。

第七章 工业发酵过程灭菌（2课时）

要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1. 灭菌的意义与手段。2. 培养基灭菌方法。

3. 分批灭菌方法与连续灭菌方法的设计。4. 空气的灭菌。

要求一般理解与掌握的内容有：5. 灭菌动力学计算。6. 发酵器与补料液的灭菌。7. 过滤器的设计。

难点：Del系数，

第八章 工业发酵中接种物的扩大（2课时）

要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1. 接种物多级扩大的意义。2. 酵母发酵时接种物的扩大。3. 对生产发酵器的无菌接种。

要求一般理解与掌握的内容有：4. 细菌发酵时接种物的扩大。5. 真菌发酵时接种物的扩大。6. 链霉菌发酵时接种物的扩大。

难点：接种量与培养基染菌和菌种退化的关系。

第九章 发酵器的设计与使用（2课时）

要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1. 发酵器的基本参数。2. 筒体发酵器的基本结构。3. 无菌统计的实现和维持。

要求一般理解与掌握的内容有：4. 阀门的种类与选择。5. 其它类型的发酵器

难点：设计和制造发酵器的要求。

第十章 发酵产物的回收与提纯（2课时）

要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1. 发酵产物的回收与提纯的依据和基本过程。

2. 回收与提纯发酵产物的不同方法及其作用。

要求一般理解与掌握的内容有：3. 不同回收与提纯发酵产物方法的原理。

难点：回收与提纯发酵产物的的设计，回收与提纯方法的组合顺序。

第十一章 发酵工业与环境保护（2课时）

要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1. 处理工厂废水时需考察的项目。2. 发酵废液的组成。3. 发酵废液的处理方法。

要求一般理解与掌握的内容有：4. 常用废液处理设备及其专作用。

难点：BOD和COD的概念。

第十二章 固定化细胞/酶法合成技术（2课时）

要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1. 固定化生物合成技术的意义及技术要点。

2. 固定化方法的类别及选择。3. 固定化酶/细胞的性质。3. 固定化生物反应器的种类及选择。

要求一般理解与掌握的内容有： 4. 影响固定化生物合成过程的因素及其控制。5. 固定化生物合成技术的应用。

难点：多酶体系，载体，酶活性变化，分配效应和扩散限制效应。

第十三章 工业发酵过程实例（4课时）

要求一般理解与掌握的内容有：1. 生物合成ATP的工艺过程。2. 生物合成头孢菌素C的工艺过程。

难点：3. 影响工业发酵过程的因素及其控制方法。

第十四章 发酵经济学（2课时）

要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1. 成功发酵过程的基本条件。2. 影响生产成本的因素及其控制方法。3. 产品生产成本计算。

要求一般理解与掌握的内容有：4. 市场调研与可行性分析。

难点：一次成品率，可变成本，不变成本，敏感度分析。

三、课程教学的基本要求

本课的教学环节包括课堂讲授，，学生自学，习题讨论，答疑，质疑，期中检测和期末考试。通过上述基本教学步骤，要求学生掌握工业发酵调控的基本原理与方法，了解工业发酵的系统过程，并能正确运用这些知识分析和解决问题，为今后的工作学习奠定良好的基础。本课程课堂讲授48学时，习题课2学时。考查方式为开卷考试。

四、建议教材和教学参考书

[1] 储炬，李友荣编，《现代工业发酵调控学》，化学工业出版社，2002年1月；

[2] P. F. 斯坦伯里，A.惠特克，《发酵工艺学原理》，中国医药科技出版社，1992年2月；

[3] 尹光琳，战立克等，《发酵工业全书》，中国医药科技出版社，1992年；

[4] 陈坚，李寅，《发酵过程优化原理与实践》，化学工业出版社，1992年；

[5] 熊宗贵．《发酵工艺原理》，中国医药科技出版社，1995年7月；

[6] 俞俊棠，唐孝宣，《生物工艺学》，华东化工学院出版社，1991年（上），1992年（下）。

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