生物化工基础教学大纲

生物化工基础教学大纲

一、课程信息

二、课程内容

（一）课程教学目标

本课程是一门为化学化工专业学生开设的专业拓展课，具有多学科交叉的特点，涉及化学，生物，化工，能源等领域。旨在培养高年级学生综合应用化学反应工程的原理和方法解决生物反应过程开发放大中的工程技术问题，通过本课程的学习，应：

1、掌握生物化工的基本概念、基本理论和基本操作技能。

2、以生物化工的理论为指导，培养学生的概括能力、逻辑推理能力、自学能力、独立思考能力和创新能力，使学生能够综合运用生物化工的原理和方法分析和解决实际问题。

3、掌握生物反应动力学（酶反应与细胞反应动力学），固定化酶的反应动力学，生物反应器的优化设计，典型生物化工工艺等原理与技术，在此基础上，培养学生学习和钻研的兴趣。

（二）基本教学内容

第一部分：生物反应过程动力学

教学目的与要求：建立生物反应过程动力学，以确定包括传递因素影响在内的生物反应过程的宏观速率

教学重点：生物反应过程动力学是研究生物反应过程速率及其影响因素的科学，是生物化工的理论基础之一，由于生物反应过程的复杂性，也为生物反应过程动力学的描述带来了多样性，本课程重点对从生物反应过程动力学模型在分子水平，细胞及其群体水平、颗粒水平和反应器水平四个层次对其进行描述与表达。

教学难点：从四个不同水平与尺度上认识和了解生物反应过程的动力学行为

教学内容：1.酶催化反应动力学，可在分子水平上进行描述；2.细胞反应动力学，细胞反应是一个非常复杂的反应体系，胞内又具有复杂的代谢系统，因而导致描述细胞反应动力学模型多样性与复杂性，本课程通过下述三类模型，结构模型，黑箱模型，非机构模型，从细胞及其群体上对其动力学进行描述；3.固定化生物催化剂反应过程动力学，考虑反应物的传质速率对生物催化反应过程速率的影响。在固定化生物催化剂颗粒水平上进行动力学的描述；4.生物反应过程在反应器水平上的描述，结合不同的操作方式和不同型式的生物反应器建立生物反应过程在反应器水平的动力学。

第二部分、设计生物反应器

教学目的与要求：选择与设计生物反应器，保证为生物反应过程提供适宜的物理和化学环境，实现生物反应过程优化

教学重点：对生物反应器的基本特征、操作模型、传递与混合特性，以及反应器的设计与放大等问题进行分析与讨论

教学难点： 生物反应的动力学特征与反应器的工程特征关系的研究分析

教学内容：生物反应器的操作模式的主要特征，包括生物反应器各模型的操作特征及动力学特征；生物反应的动力学特征与反应器的工程特征相互关系

第三部分、典型生物化工的应用

教学目的与要求：结合典型生物化工产品应用实例案例教学，使同学进一步系统了解生物化工工艺原理与技术，在此基础上，培养学生学习和钻研的兴趣。

教学重点：典型生物化工产品应用的现状及其工艺特点

教学难点：生物化工产品的发展趋势与典型生物化工产品应用的现状及其工艺特 点

教学内容：介绍目前生物化工技术用于生产的产品的现状；选择一种典型的生物化工产品，从产品的应用现状，发展趋势与生产技术与工艺特点进行系统学习，使同学系统了解生物化工工艺原理与技术，培养学生学习和钻研的兴趣。

三、学时分配

四、考核方式

学期成绩评定方式：日常考查，含课堂考勤及课堂参与、书面作业，占30%；平常考查，占 2 0%；期末考试：占50%；

五、教材及参考书

教  材：

1.    戚以政，夏杰，王炳武.生物反应工程(第2版). 化学工业出版社, 2009.

参考书：

2.贾士儒等.生物反应工程原理(第3版)，科学出版社，2008

3.孙志浩等.生物催化工艺学.化学工业出版社，2005

六、授课手段

采用多媒体课堂授课教学方式