發(fā)酵工程教學(xué)大綱

千里之行，始于足下朽木易折，金石可鏤Word-可編輯發(fā)酵工程（FermentationEngineering）一、課程概況課程編號：課程總學(xué)時：56（其中，講課：40，實(shí)驗(yàn)：16）課程學(xué)分：3課程分類：必修開設(shè)學(xué)期：三（2）開課單位：食品學(xué)院生物技術(shù)系適用專業(yè)：生物工程、食品科學(xué)與工程所需先修課：微生物學(xué)、生物化學(xué)課程負(fù)責(zé)人：韓北忠、劉萍二、內(nèi)容簡介《發(fā)酵工程》是生物工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課。因?yàn)榘l(fā)酵工程是囫圇生物技術(shù)的核心，是工業(yè)微生物實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室與工廠化生產(chǎn)的詳細(xì)操作，是生物技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用的原理及主意的一部分，是基因工程及酶工程等生物技術(shù)工業(yè)化的過程與主意。因此，通過對《發(fā)酵工程》的學(xué)習(xí)，不僅控制發(fā)酵工程原理及發(fā)酵優(yōu)化控制過程，而且對系統(tǒng)了解生物技術(shù)及其工業(yè)化應(yīng)用都具有深遠(yuǎn)的意義。另外，通過《發(fā)酵工程》實(shí)驗(yàn)及發(fā)酵工程各論的了解，不僅能夠控制發(fā)酵工藝操作從小試到放大的詳細(xì)過程及反應(yīng)過程控制主意，而且進(jìn)一步了解了目前發(fā)酵行業(yè)的詳細(xì)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝，從理論到主意學(xué)會發(fā)酵工程這一門技術(shù)，對發(fā)酵生產(chǎn)能夠舉行指導(dǎo)與分析。本課程主要內(nèi)容為：（1）發(fā)酵工程上游技術(shù)：菌種選育的基本理論與主意；（2）發(fā)酵工程的基本原理，發(fā)酵工藝及過程控制主意；（3）發(fā)酵工程設(shè)備及發(fā)酵中試放大；（4）發(fā)酵工程各論簡介。三、教學(xué)大綱1、課堂講授部分教學(xué)內(nèi)容與要求（40學(xué)時）第一章緒論（2學(xué)時）本章要點(diǎn)：控制發(fā)酵工程的基本知識；了解發(fā)酵工程的普通工藝過程和工藝發(fā)展趨勢。第二章工業(yè)微生物菌種的選育與收藏（4學(xué)時）工業(yè)菌種篩選思路、程序及注重事項(xiàng)；培營養(yǎng)離中要解決的問題，天然界細(xì)菌、真菌、放線菌、酵母的分離主意；常用工業(yè)菌種育種的主意；誘變、基因轉(zhuǎn)移、基因重組的原理及操作主意；不同微生物菌種收藏原理、主意及各自的應(yīng)用優(yōu)缺點(diǎn)。本章重點(diǎn)了解工業(yè)微生物菌種選育常用主意及過程，控制菌種的收藏方式。第三章發(fā)酵工藝條件的優(yōu)化（4學(xué)時）不同營養(yǎng)因素對微生物生長及代謝的影響，不同用途培養(yǎng)基的決定根據(jù)和主意；不同培養(yǎng)條件對微生物生長及代謝的影響，發(fā)酵條件的決定主意；發(fā)酵盡頭的判斷原理及主意；工業(yè)微生物菌種培養(yǎng)的類型、主要培養(yǎng)主意及擴(kuò)大的特點(diǎn)。本章重點(diǎn)控制發(fā)酵工藝的基本原理，認(rèn)識發(fā)酵工藝決定的參數(shù)要求，控制發(fā)酵工廠化生產(chǎn)放大對發(fā)酵工藝不同要求。第四章發(fā)酵機(jī)制（4學(xué)時）微生物的能量及物質(zhì)代謝及微生物合成與分解代謝對發(fā)酵目標(biāo)產(chǎn)物的影響；微生物的代謝調(diào)節(jié)調(diào)控與發(fā)酵生產(chǎn)。本章重點(diǎn)了解微生物代謝的機(jī)理，控制調(diào)節(jié)代謝的常規(guī)主意。第五章發(fā)酵工程動力學(xué)（4學(xué)時）微生物反應(yīng)過程的主要特征、微生物反應(yīng)動力學(xué)的描述主意，研究發(fā)酵動力學(xué)的步驟與主意；發(fā)酵動力學(xué)分類、各類特點(diǎn)及在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用；分批發(fā)酵、補(bǔ)料發(fā)酵及延續(xù)發(fā)酵動力學(xué)、特點(diǎn)。本章重點(diǎn)控制發(fā)酵過程中優(yōu)化控制的理論和主意。第六章發(fā)酵工程單元操作（4學(xué)時）滅菌的主意及各主意的原理及其操作控制；空氣凈化原理，空氣除菌主意及發(fā)酵生產(chǎn)過程中制備無菌空氣的流程。微生物細(xì)胞對氧的需求，對微生物供氧的傳遞過程，增強(qiáng)溶氧的措施及溶氧異常分析。本章重點(diǎn)認(rèn)識發(fā)酵工藝的控制過程，控制發(fā)酵流程的詳細(xì)操作主意。第七章發(fā)酵生產(chǎn)的設(shè)備（6學(xué)時）嫌氣發(fā)酵設(shè)備種類，設(shè)計(jì)要求及操作要點(diǎn)；通風(fēng)發(fā)酵罐種類、結(jié)構(gòu)組成、工作原理及操作、控制；發(fā)酵反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和自動控制。本章重點(diǎn)了解發(fā)酵罐的組成及操作，并控制發(fā)酵罐設(shè)計(jì)的主意。第八章發(fā)酵中試的比擬放大（2學(xué)時）發(fā)酵中試比擬放大的原理，內(nèi)容及計(jì)算根據(jù)；中試放大的設(shè)備要求；比擬放大的基本主意。本章重點(diǎn)控制發(fā)酵中試放大的理論根據(jù)及主意第九章發(fā)酵工程各論（10學(xué)時）酒精生產(chǎn)工藝學(xué)、氨基酸生產(chǎn)工藝學(xué)、抗生素生產(chǎn)工藝學(xué)、微生物酶制劑生產(chǎn)工藝、污水生化處理技術(shù)。對每個工藝推薦概況、工藝操作要點(diǎn)、對產(chǎn)物影響的主要因素及控制，產(chǎn)物分離提純主要主意，工藝發(fā)展趨勢。本章重點(diǎn)了解目前發(fā)酵行業(yè)中各種工藝的詳細(xì)操作過程。2、實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)部分教學(xué)內(nèi)容與要求（共16學(xué)時）（1）特定產(chǎn)物工業(yè)生產(chǎn)菌種的篩選4學(xué)時目的：加深對發(fā)酵工程上游技術(shù)中菌種選育的認(rèn)識；學(xué)會常規(guī)選種和育種的主意，樹立科學(xué)仔細(xì)仔細(xì)的態(tài)度，培養(yǎng)科研配合精神。內(nèi)容簡介：按照一定的生產(chǎn)目的如抗生素或酶類的生產(chǎn)，建立不同的篩選模型，并從特定的樣品如土壤中篩選出高產(chǎn)相宜的菌株。要求：全班每個學(xué)生都要親手動手，以目標(biāo)產(chǎn)物從土壤中分離高產(chǎn)菌株，每人寫1份研究報(bào)告。（2）搖床培養(yǎng)決定菌體培養(yǎng)和營養(yǎng)條件4學(xué)時目的：控制微生物斜面培養(yǎng)基、種子培養(yǎng)基及發(fā)酵培養(yǎng)基決定主意，學(xué)會對已決定菌種決定實(shí)驗(yàn)室發(fā)酵工藝。內(nèi)容簡介：篩選微生物最適生長及產(chǎn)物形成的營養(yǎng)條件和培養(yǎng)條件，決定特定產(chǎn)物發(fā)酵的工藝參數(shù)。要求：全班分成5組，每個學(xué)生都要親手動手，研究決定菌種發(fā)酵最適培養(yǎng)基及培養(yǎng)條件，每組交1份實(shí)驗(yàn)記錄，每人寫1份研究報(bào)告。（3）小型發(fā)酵罐中舉行產(chǎn)品的分批發(fā)酵4學(xué)時目的：控制發(fā)酵罐的操作主意，發(fā)解在罐上舉行工藝放大的發(fā)酵過程。內(nèi)容簡介：在搖床決定工藝條件的基礎(chǔ)上，舉行小型發(fā)酵罐的放大研究，同時監(jiān)測菌種在罐上的分批發(fā)酵過程?？刂颇壳鞍l(fā)酵行業(yè)基礎(chǔ)罐上發(fā)酵主意和操作流程。要求：全班分成5組，每個學(xué)生都要親手動手，各組分離測定發(fā)酵過程中每隔一段時光的基質(zhì)消耗、產(chǎn)物形成及細(xì)胞生長的變化，每組交1份實(shí)驗(yàn)記錄，每人寫1份研究報(bào)告。（4）流加發(fā)酵動力學(xué)研究4學(xué)時目的：加深對微生物培養(yǎng)主意的認(rèn)識，了解流加發(fā)酵過程控制主意。內(nèi)容簡介：在分批發(fā)酵工藝的基礎(chǔ)上，舉行不同營養(yǎng)物質(zhì)在不同時光和不同濃度的添加，看見菌體生長和產(chǎn)物形成及菌種代謝之間的關(guān)系，以獲得最佳的發(fā)酵代謝調(diào)控方式。要求：全班分成5組，每個學(xué)生都要親手動手，各組分離測定1種流加發(fā)酵程序?qū)|(zhì)消耗、產(chǎn)物形成及細(xì)胞生長的變化，每組交1份實(shí)驗(yàn)記錄，每人寫1份研究報(bào)告。說明為使學(xué)生既能發(fā)揮主觀能動性，又具有科研配合精神，暫定考核成績中小組記錄占40%，個人作業(yè)及實(shí)驗(yàn)出勤、動手能力等占60%。3、教材及主要參考書教材：俞俊棠，唐效宣.生物工藝學(xué).華東化工學(xué)院出版社.1991.主要參考書：（1）李艷.發(fā)酵工業(yè)概論.中國輕工業(yè)出版社.1999.（2）曹軍衛(wèi),馬輝文.微生物工程.科學(xué)出版社.2002.（3）P.F.斯坦伯里,A惠特克.發(fā)酵工藝學(xué)原理.中國醫(yī)藥科技出版社.1992.（4）賀小賢.生物工藝原理.化學(xué)工業(yè)出版社.2003.（5）尹光琳,戰(zhàn)立克,趙根楠.發(fā)酵工業(yè)全書.中國醫(yī)藥科技出版社.1992.4、習(xí)題作業(yè)安頓各章均有1-2個習(xí)題，要求學(xué)生自立完成。四、教學(xué)大綱說明1、教學(xué)目的與課程的性質(zhì)和任務(wù)通過對《發(fā)酵工程》的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生進(jìn)一步系統(tǒng)了解發(fā)酵工程從培養(yǎng)基配制到發(fā)酵罐生產(chǎn)，直至產(chǎn)品分離等一系列的操作原理及過程。因?yàn)榘l(fā)酵工程是囫圇生物技術(shù)的核心，是工業(yè)微生物實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室與工廠化生產(chǎn)的詳細(xì)操作，是生物技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用的原理及主意的一部分，是基因工程及酶工程等生物技術(shù)工業(yè)化的過程與主意。因此，通過對《發(fā)酵工程》的學(xué)習(xí)，不僅控制發(fā)酵工程原理及發(fā)酵優(yōu)化控制過程，而且對系統(tǒng)了解生物技術(shù)及其工業(yè)化應(yīng)用都具有深遠(yuǎn)的意義。另外，通過《發(fā)酵工程》實(shí)驗(yàn)及發(fā)酵工程各論的了解，不僅能夠控制發(fā)酵工藝操作從小試到放大的詳細(xì)過程及反應(yīng)過程控制主意，而且進(jìn)一步了解了目前發(fā)酵行業(yè)的詳細(xì)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝，從理論到主意學(xué)會發(fā)酵工程這一門技術(shù)，對發(fā)酵生產(chǎn)能夠舉行指導(dǎo)與分析。課程主要內(nèi)容、重點(diǎn)及深度課程重點(diǎn)為發(fā)酵機(jī)制、發(fā)酵工程動力學(xué)、發(fā)酵工藝控制和發(fā)酵生產(chǎn)的設(shè)備，其中發(fā)酵工程動力學(xué)與發(fā)酵工藝控制為本課程難點(diǎn)。3、教學(xué)要求與主要環(huán)節(jié)控制發(fā)酵工程的基本原理，認(rèn)識發(fā)酵工藝及過程控制主意，了解從實(shí)驗(yàn)室操作到工廠化發(fā)酵反應(yīng)器的操作、控制及設(shè)計(jì)，明晰發(fā)酵產(chǎn)品的提取精制過程?？刂瓢l(fā)酵工藝操作的基本主意和流程，了解從小試到放大所需測定參數(shù)