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上海交通大学生命科学技术学院专业学位课程内容介绍《生物反应工程》

上海交通大学 免费考研网/2013-01-07


《生物反应工程》

课程代码P080505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
预修课程微生物工程、生物化学、
课程讨论时数6 (小时)课程实验数0 (小时)
课程内容简介

生物反应工程是生物化学工程(简称生化工程)的一个重要学科分支,为生物技术的实验室研究成果走向工业大规模生产提供相关服务,解决的是生化反应过程中与反应有关的技术问题。生物反应工程的任务是以生化反应动力学为基础,通过运用化学工程学的方法,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)

(无)

教学大纲

(一)绪论了解生物反应工程这门学科的研究对象、解决的问题、对生物技术发展的重要作用、发展简史,并明确为什么要学习这门课程。 1、生物反应工程的发展简史 2、生物反应工程的研究内容和研究方法 3、学习这门课程的目的(二)酶促反应动力学了解酶促反应速率方程的推导、公式应用、影响酶催化反应速率的因素、动力学参数的求取、内外扩散限制对酶促反应速率的影响,以及酶受热失活的动力学等。1、酶反应进程的特性2、均相酶促反应动力学3、固定化酶催化反应过程动力学4、酶的失活动力学(三)微生物反应动力学了解微生物反应动力学的研究方法、细胞生长、基质消耗与产物生成的动力学及三者之间的联系、固定化对细胞反应动力学的影响、以及细胞死亡动力学等。1、微生物反应的特点2、细胞生长的非结构动力学3、基质消耗与产物生成动力学4、细胞死亡动力学5、固定化细胞反应动力学6、微生物反应动力学参数的估算7、细胞生长和代谢的结构模型(四)生化反应器的设计与分析了解生化反应器的分类、基本设计方程、对几种反应器的分析、设计与优化、分离与反应耦合的作用与具体方式、动植物细胞培养所用的反应器的特点和类型等。1、生化反应器设计概论2、间歇操作搅拌槽式反应器3、连续操作搅拌槽式反应器4、连续操作管式反应器5、流加操作反应器6、生化反应-分离耦合过程7、动植物细胞培养反应器8、生化反应器的动态特性(五)生化反应器的传递过程了解发酵介质的流变特性、氧在反应器中的传递过程与传质速率方程、影响氧传质速率的因素、两种常见反应器的结构特点和传递特性、以及生化反应过程的传热特性等。1、发酵介质的流变特性2、氧的传质反应模型3、基本生化反应器的传递特性4、生化反应过程的传热特性(六)生化反应器的流动模型与放大了解反应物料在反应器内的停留时间分布及定量描述方法、物料的微观混合特性和宏观混合物性、将实验室开发的小型反应器放大到工业规模大型反应器的方法等。1、停留时间分布2、生化反应器的理想流动模型3、生化反应器的非理想流动模型4、非理想流动对细胞反应过程的影响5、流体的混合特性6、生化反应器的放大

课程进度计划

(无)

课程考核要求

采用考核方式,由作业+文献报告两部分构成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,总结成文献报告。

参 考 文 献
  • 1. 《生物反应工程》,戚以政、夏杰编著,化学工业出版社,2004年2. 《生物反应工程》,岑沛霖、关怡新、林建平编著,高等教育出版社,2005年3. 《生化反应动力学与反应器》(第二版),戚以政、汪叔雄编著,化学工业出版社,1999年4. 《生物反应工程》,山根恒夫著,上海科学技术出版社,1989年
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