《发酵工艺与设计》课程教学大纲

第页《发酵工艺与设计》课程教学大纲课程编号：20921410总学时数：32学时总学分数：2课程性质：专业必修课适用专业：生物技术一、课程的任务和基本要求：发酵工艺与设计是现代生物技术的重要组成部分，广泛应用于农业、医药、食品和环保、化工、能源等涉及到人们日常生活和社会重大问题的领域，通过发酵过程进行的产品开发和环境保护，已经并将继续给人类带来巨大经济和社会效益。本课程的任务是讲授发酵工艺原理、工艺控制、发酵工厂工艺设计。通过介绍发酵过程原理及工艺控制知识，并将其应用于发酵工厂工艺设计，使学生能够掌握工厂工艺设计的一般原则和方法，将发酵过程原理及工艺控制有关知识直接应用到发酵产品生产放大的实践过程中，使学生的基础理论知识在工程实践中得以应用，为将来从事生物技术和生物工程的有关科研和生产工作打下良好的基础。基本要求：1、掌握发酵过程原理的基础理论知识。2、掌握发酵工艺控制的基本原理和方法。3、掌握发酵工厂工艺设计的基本原则、步骤、内容和方法。二、基本内容和要求：第一部分发酵工艺原理和控制第一部分发酵工艺原理和控制包括四章，主要讲述发酵过程原理和发酵过程的工艺控制，以及基因工程菌发酵和动植物细胞培养原理。第一章发酵过程技术原理1.1发酵过程的物料衡算1.2分批发酵过程1.3补料分批发酵过程1.4半连续发酵过程1.5连续发酵过程本章要求掌握发酵过程的物料衡算、各种发酵过程的概念、特点和有关过程动力学基本知识。第二章发酵过程的工艺控制2.1概述2.2基质浓度对发酵的影响及其控制2.3种子质量的影响2.4温度对发酵的影响及其控制2.5pH对发酵的影响及其控制2.6溶氧对发酵的影响及其控制2.7二氧化碳和呼吸商2.8补料对发酵的影响及其控制2.9泡沫对发酵的影响及其控制2.10发酵终点的判断2.11发酵染菌的防治本章要求掌握各种因素和操作条件对发酵过程的影响及其控制，进而掌握发酵过程工艺的调控和优化方法，并掌握发酵终点的判断和染菌防治。在生物学和工程学层次上掌握对发酵生产过程的分析方法、操作方法和工艺控制等。第三章基因工程菌的发酵3.1基因工程菌的稳定性3.2影响外源基因表达的因素3.3基因工程菌发酵过程的优化和控制本章要求掌握影响基因工程菌的稳定性的因素、影响外源基因表达的因素、工程菌的高密度培养原理及其工艺的优化和控制方法。第四章动植物细胞培养4.1动物细胞培养4.2植物细胞培养本章要求掌握动植物细胞培养的有关原理、概念、特性及基本方法。第二部分发酵工厂工艺设计第三部分发酵工厂工艺设计包括九章，讲授发酵工厂基本建设程序、发酵工厂厂址选择和总图设计、发酵工厂工艺流程设计、发酵工艺计算、设备的设计与选型、车间布置与管道设计和布置、公用工程、发酵工厂“三废”处理、设计说明书及发酵工厂技术经济与概算（自学）。第五章发酵工厂基本建设程序5.1概述5.2项目建议书5.3可行性研究5.4设计任务书5.5初步设计阶段5.6施工图纸设计阶段本章要求掌握发酵工厂基本建设程序和基本内容。第六章发酵工厂厂址选择和总平面图设计6.1发酵工厂厂址选择6.2发酵工厂总平面图设计本章要求掌握发酵工厂厂址选择的原则、程序及总平面图设计的内容和原则。第七章发酵工厂工艺流程设计7.1生产方法的选择和工艺流程设计的设计原则7.2工艺流程的设计步骤本章要求掌握工艺流程设计原则和步骤。第八章发酵工厂工艺计算8.1物料平衡计算8.2热量平衡计算8.3水平衡计算8.4耗冷量计算8.5无菌压缩空气消耗量计算8.6抽真空量计算本章要求掌握物料平衡、热量平衡、水平衡、耗冷量、无菌压缩空气消耗量和抽真空量计算的方法和步骤，并能以实例以提高各种平衡计算的实践应用能力。第九章设备的设计与选型9.1概述9.2专业设备的设计与选型9.3通用设备的设计与选型9.4非标准设备的设计9.5设备一览表本章要求掌握设备的设计与选型的依据、程序、内容和特点。第十章车间布置与管道设计和布置10.1车间布置设计10.2管道设计与布置本章要求掌握车间布置设计与管道设计和布置的原则、内容、步骤及有关设计参数的计算方法。第十一章公用工程11.1给排水工程11.2供电工程11.3供热工程11.4供冷工程11.5计量检测仪表和自动控制工程本章要求掌握公用工程有关项目的目的、内容和要求。第十二章设计说明书12.1初步设计说明书12.2施工图纸设计说明书本章要求掌握设计说明书的编写方法和内容。第十三章发酵工厂技术经济与概算（自学）13.1劳动定员的编制13.2产品成本概算13.3技术经济分析13.4设计概算的编制本章要求掌握产品成本组成、计算方法及技术经济分析的内容、方法等。三、实践环节和要求：无四、教学时数分配：理论：32实验：上机：其它：教学内容学时分配教学内容学时分配第一章发酵过程原理2第十二章设计说明书0.5第二章发酵过程的工艺控制7第二十一章发酵工厂技术经济与概算（自学）第三章基因工程菌的发酵2第四章动植物细胞培养3第五章发酵工厂基本建设程序1第六章发酵工厂厂址选择和总平面图设计2第七章发酵工厂工艺流程设计0.5第八章发酵工厂工艺计算6第九章设备的设计与选型3第十章车间布置与管道设计和布置3第十一章公用工程1合计32五、其它项目：无六、有关说明：1、教学和考核方式：本课程为考查课，考核方式为开卷考试。考核成绩构成：平时60％＋期末40％。2、习题：通过一定的课外练习，注重基本理论、基本概念和方法的理解和掌握，提高学生对教学内容的把握，进一步提高基本理论知识在实践中的应用能力。3、能力培养要求：理解和掌握发酵过程原理和工艺控制，发酵工厂工艺设计的方法和内容，达到提高理论知识应用能力的目的。4、与其它课程和教学环节的联系：先修课程和教学环节：生物化学、微生物学、化工原理、发酵工程、生化工程、生物工程设备后续课程和教学环节：动植物细胞培养、发酵调控学平行开设课程和教学环节：生化分离工程5、教材和主要参考书目：（1）教材：俞俊棠等。《新编生物工艺学》