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上海交通大学生命科学技术学院硕士课程内容介绍《生物反应工程》

上海交通大学 免费考研网/2012-12-29


《生物反应工程》

课程代码X080509学分/学时2.0/36开课时间
课程名称生物反应工程
开课学院生命科学技术学院
任课教师蒋群
面向专业生物化工、环境科学
预修课程《生物化学》、《微生物学》、《物理化学》、《化工原理》
课程讨论时数0 (小时)课程实验数0 (小时)
课程内容简介

生物技术作为具有巨大发展潜力的高科技之一,不断取得新的研究成果,在医药、食品、环境、卫生、能源等诸多领域发挥的重要作用日益受到广泛关注。在加速生物技术实验室成果的开发,以形成相应的工业生产规模的进程中,工程技术的应用发挥了积极的作用,衍生出一批与生物技术相关的分支学科。生物化学工程(简称生化工程)就是其中之一。它是运用化学工程的原理与方法将生物技术的实验室成果进行工业开发的一门学科。 随着生化工程的发展,作为生化工程的一个重要分支——生物反应工程也有了迅速发展,并逐步显示出它的重要性。简言之,生物反应工程(或称生化反应工程)解决的是生化反应过程中与反应有关的技术问题。具体来说,生物反应工程以生化反应动力学为基础,通过运用传递过程原理、设备工程学、过程动态学及最优化原理等化学工程学的方法,进行生化反应过程的工程分析与开发,以及生化反应器的设计、放大、操作和控制等。 生物反应工程的基本内容可分为生化反应过程动力学和生化反应器两个方面。因此,本课程的主要内容也分为如下两大部分: 1、生化反应动力学:研究的是生化反应过程的速率及其影响因素,这是生物反应工程学的理论基础之一。包括酶促反应动力学和微生物反应动力学,其中涉及简单的酶促反应公式(米氏公式)的推导,不同抑制情况下的酶促反应动力学,温度、pH等因素对酶促反应的影响,内外扩散限制对酶催化反应速率的影响,微生物生长、基质消耗、产物生成的动力学及相互关系,固定化细胞反应动力学以及酶失活或细胞生长的动力学等。 2、生化反应器:生化反应过程的核心设备,也是生物反应工程研究的中心内容。 (1)生化反应器的分析、设计与放大 包括生化反应器的分类,对几种典型生化反应器的分析,反应器体积的确定,动植物细胞培养反应器的特点和类型,以及生化反应器的放大方法等。 (2)生化反应器中的传递特性 包括氧在发酵液中的传质过程、速率方程和传质影响因素,典型的生化反应器的传递特性,以及生化反应过程的传热特性等。

课程内容简介(英文)

As an important branch of biochemical engineering, bioreaction engineering focuses on resolving the technical problems relating to biochemical reactions in the course of transforming biotechnology from laboratory results to industrial production in large scale. On the basis of biocatalysis kinetics, many methods in chemical engineering are applied to the engineering analysis and development of biochemical processes, and to the bioreactor design, magnification, operation and control. Two main sections are involved in this course. One is biocatalysis kinetics, the theoretic base of this course, which studies the effects on the biochemical reaction rate, and the other is bioreactor, the center of all biochemical processing. In the first section, general properties and kinetics of enzyme catalyzed reactions and microbial reaction (including microbial growth, substrate consumption and product formation) are considered respectively in different chapters. Effects of external and internal mass-transfer resistance on the kinetics of an immobilized enzyme are also discussed in detail. Then, the principle and methods for bioreactor design and analysis are introduced in the second section. Especially the transferring characteristic of several bioreactors and its effect on the bioreaction are discussed.

教学大纲

除讲授外,还采用参观实物、多媒体等教学形式,使学生能更好地理解和掌握所学的知识,对生物反应工程的研究内容有清晰的认识,并能与生产实践相联系,培养学生运用工程的观点认识和处理生物技术产业化中的相关技术问题。考试大纲:考试目的:复习、巩固所学内容,并加以实践应用,培养学生应用所学知识分析问题、解决问题的能力考试方式:采用考核方式,由作业+阅读、分析文献两部分构成

课程进度计划

(无)

课程考核要求

考试目的:复习、巩固所学内容,并加以实践应用,培养学生应用所学知识分析问题、解决问题的能力考试方式:采用考核方式,由作业+阅读、分析文献两部分构成考试内容及要求:1、作业部分:应用所学理论知识,分析生产实际问题,计算相关工艺参数或做一个小设计。2、文献阅读部分:查阅国内外在生物反应动力学或反应器设计方面所做研究工作的文献资料,以PPT的形式做一次文献报告。

参 考 文 献
  • 1. 戚以政、汪叔雄编著;《生化反应动力学与反应器》(第二版);化学工业出版社;1999年2. 贾士儒编著;《生物反应工程原理》(第二版);科学出版社;2003年3. 山根恒夫著;《生物反应工程》;上海科学技术出版社;1989年
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