1、生物分離工程教學(xué)大綱英文名稱:Bioseparations Engineering學(xué)分:2.5學(xué)分學(xué)時(shí):40學(xué)時(shí)先修課程:生物化學(xué)、化工原理、微生物學(xué)教學(xué)對(duì)象:生物工程、制藥工程、藥物制劑、食品工程、生物技術(shù)專業(yè)的本科生教學(xué)目的:本課程主要講授各種生物活性物質(zhì)中各種雜質(zhì)的去除、分離、純化和精制技術(shù),是生物工程中不可缺少的組成部分,通過對(duì)本課程的學(xué)習(xí),能使學(xué)生針對(duì)不同產(chǎn)品的特性,較好地運(yùn)用各種分離技術(shù)來設(shè)計(jì)合理的提取、精制的工藝路線,并能從理論上解釋各種現(xiàn)象,提高分析問題和解決問題的能力,是一門理論和實(shí)踐密切結(jié)合的課程。教學(xué)基本要求:本課程的教學(xué)與學(xué)習(xí)要側(cè)重于準(zhǔn)確理解生物活性物質(zhì)分離過程的特點(diǎn)和

2、基本規(guī)律,本課程將生物分離過程分成不溶物的去除、提取、分離與精制四大部分。要求學(xué)生對(duì)重要的公式要會(huì)推導(dǎo),明確公式的物理意義,結(jié)合課后的習(xí)題練習(xí)學(xué)會(huì)熟練運(yùn)用公式進(jìn)行一些生物分離過程的計(jì)算,加深對(duì)生物分離過程基本原理的理解,并學(xué)會(huì)正確選擇各種分離設(shè)備的型號(hào),使學(xué)生能順利學(xué)習(xí)后續(xù)如發(fā)酵工廠設(shè)計(jì)等專業(yè)課,提高自學(xué)與更新本專業(yè)知識(shí)的能力。教學(xué)內(nèi)容:緒論(2學(xué)時(shí)1. 生物分離工程的歷史及應(yīng)用2. 生物分離過程的特點(diǎn)基本要求掌握生物分離工程在生物工程領(lǐng)域的地位,生物分離過程的特點(diǎn)以及生物分離過程的分類。重點(diǎn):準(zhǔn)確理解生物分離過程的特點(diǎn)。難點(diǎn):正確理解生物分離過程與普通化工產(chǎn)品分離的區(qū)別,準(zhǔn)確理解生物分離過程

3、的特點(diǎn)。第一部分不溶物的去除第一章過濾(4學(xué)時(shí)1. 過濾的基本概念過濾前物料的預(yù)處理方法、關(guān)于過濾過程的基本理論及方法、理想不可壓縮濾餅及可壓縮濾餅過濾過程方程。2. 連續(xù)旋轉(zhuǎn)式真空抽濾機(jī)的操作原理連續(xù)旋轉(zhuǎn)式真空抽濾過程的三個(gè)步驟即濾餅的形成、濾餅的洗滌、濾餅的去除過程的分析與計(jì)算。3. 過濾的設(shè)備及其結(jié)構(gòu)過濾設(shè)備的分類、設(shè)備的選擇、過濾介質(zhì)的特征以及典型過濾設(shè)備的種類和結(jié)構(gòu)。基本要求:掌握過濾前物料預(yù)處理的基本方法,過濾的基本理論及相關(guān)方程,了解連續(xù)旋轉(zhuǎn)式真空抽濾機(jī)的操作原理與過程,以及過濾設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)及選擇原則。重點(diǎn):準(zhǔn)確理解過濾的基本理論及相關(guān)方程、過濾設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)與選型。難點(diǎn):理想

4、不可壓縮濾餅和可壓縮濾餅過濾過程的相關(guān)計(jì)算方程。第二章離心與沉降(4學(xué)時(shí)1. 顆粒的沉降2. 重力沉降式液固分離設(shè)備重力沉降式分離設(shè)備的種類、特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)。3. 離心式沉降分離設(shè)備及其原理離心式沉降分離設(shè)備的分類、分離原理與計(jì)算。4. 離心分離過程的放大5. 離心過濾分離過程分析及其設(shè)備離心過濾分離過程的分析計(jì)算,過濾設(shè)備的分類、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。基本要求:掌握顆粒沉降的計(jì)算,了解各種分離沉降設(shè)備的種類、結(jié)構(gòu)和原理,離心分離過程的放大方法,掌握典型沉降設(shè)備的相關(guān)計(jì)算。重點(diǎn):顆粒沉降的計(jì)算,典型沉降設(shè)備的原理和相關(guān)計(jì)算。難點(diǎn):Stocks沉降公式,管式離心機(jī)及蝶片式分離機(jī)的有關(guān)計(jì)算。第三章細(xì)胞破碎(4學(xué)

5、時(shí)1. 細(xì)胞壁2. 化學(xué)破碎法化學(xué)破碎的方法及原理。3. 機(jī)械破碎4. 其他破碎方法基本要求:了解細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)、各種細(xì)胞破碎方法的原理和特點(diǎn)。重點(diǎn):原核細(xì)胞的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu),化學(xué)破碎法。難點(diǎn):各種破碎方法的比較,滲透壓的計(jì)算。第二部分生化、微生物產(chǎn)品的分離第四章萃取(4學(xué)時(shí)1 萃取分離原理2 單級(jí)萃取和多級(jí)萃取過程3 微分萃取操作典型萃取設(shè)備的結(jié)構(gòu)、萃取過程的解析計(jì)算法。4 液-液萃取設(shè)備與流程5 固體浸取固體浸取的原理與計(jì)算、典型浸取設(shè)備的工作原理。6 超臨界萃取超臨界流體的性質(zhì)、超臨界萃取的特點(diǎn)及在多方面的應(yīng)用。7 雙水相萃取雙水相萃取的原理、影響因素及應(yīng)用。8 反微團(tuán)萃取基本要求:了解萃取分

6、離原理、典型萃取設(shè)備,掌握萃取分離的基本方程、各種萃取過程的相關(guān)計(jì)算、典型萃取方法的分離原理。重點(diǎn):萃取分離的基本方程,單級(jí)萃取和多級(jí)萃取,超臨界萃取,雙水相萃取,反微團(tuán)萃取。難點(diǎn):萃取分離的基本方程及計(jì)算,單級(jí)萃取和多級(jí)萃取的有關(guān)計(jì)算。第五章吸附及離子交換(4學(xué)時(shí)1 吸附的有關(guān)概念吸附類型、常用吸附劑、吸附等溫線2 親和吸附親和吸附的原理、特點(diǎn)、載體及吸附的影響因素。3 間歇吸附與連續(xù)攪拌吸附Langmuir吸附等溫線、操作方程。4 固定床吸附過程分析動(dòng)力學(xué)方程及解析。5 離子交換基本概念、分類、分離原理及相關(guān)設(shè)備?；疽?了解吸附的基本概念,掌握各種吸附過程的原理、特點(diǎn)。重點(diǎn):吸附等溫線

7、,影響吸附的因素,親和吸附,間歇吸附,固定床吸附過程分析,離子交換的概念、分類及原理,離子交換樹脂的命名、理化性能,離子交換選擇性的影響因素,樹脂的處理和再生,軟水和無鹽水的制備。難點(diǎn):吸附等溫線及相關(guān)計(jì)算,間歇吸附的計(jì)算,固定床吸附的計(jì)算。第三部分生化、微生物產(chǎn)品的純化第六章色譜分離(4學(xué)時(shí)1色譜分離基本概念分類、分配系、阻滯因數(shù)、洗脫容積、塔板理論、回收率和純度。2 基本色譜法吸附色譜法、分配色譜法、離子交換色譜法、凝膠色譜法、紙色譜法、薄層色譜法、高壓液相色譜。3 其他常用色譜法免疫親和色譜、疏水作用色譜、金屬螯合色譜、共價(jià)作用色譜?；疽?掌握色譜分離法的分類和基本概念,了解常用色譜

8、分離方法的基本原理及應(yīng)用。重點(diǎn):色譜分離的基本概念,吸附色譜法及載體的選擇,凝膠色譜法的特點(diǎn)。難點(diǎn):色譜分離產(chǎn)物回收率的計(jì)算。第七章沉析(4學(xué)時(shí)1 鹽析原理、影響因素、用鹽的選擇。2 有機(jī)溶劑沉析原理、影響因素、溶劑的選擇。3 等電點(diǎn)沉析法原理、操作。4 其他沉析法5 大規(guī)模沉析基本要求:掌握各種沉析方法的原理及影響因素,了解沉析的操作。重點(diǎn):鹽析及其影響因素,有機(jī)溶劑沉析及其影響因素,等電點(diǎn)沉析原理,大規(guī)模沉析的相關(guān)計(jì)算。難點(diǎn):大規(guī)模沉析的相關(guān)計(jì)算。第八章膜分離和電泳(4學(xué)時(shí)1 基本概念常用濾膜、滲透壓。2 膜分離和電泳過程的傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)3 超濾4 電泳5 電滲析過程及裝置基本要求:了解膜分離

9、和電泳的有關(guān)概念、各種膜分離裝置,掌握超濾和電泳的傳質(zhì)方程和相關(guān)計(jì)算。重點(diǎn):超濾和電泳的傳質(zhì)方程和相關(guān)計(jì)算,超濾膜的選擇,超濾過程分析。難點(diǎn):超濾和電泳的傳質(zhì)方程和相關(guān)計(jì)算,超濾過程分析。第四部分生化、微生物產(chǎn)品的精制第九章結(jié)晶(4學(xué)時(shí)1 結(jié)晶過程的分析Kelvin公式,過飽和溶解度曲線2 過飽和溶液的形成3 晶核形成及晶體的生長成核速度,工業(yè)起晶法,晶體生長擴(kuò)散學(xué)說4 晶體的純度及大小分布5 間歇結(jié)晶過程分析6 提高晶體質(zhì)量的方法基本要求:了解晶體形成過程及有關(guān)機(jī)理,掌握過飽和溶液的制備方法,結(jié)晶過程的分析及提高晶體質(zhì)量的方法。重點(diǎn):結(jié)晶過程的影響因素,過飽和溶液的形成,成核速度及影響因素,晶體純度的有關(guān)計(jì)算,間歇與連續(xù)結(jié)晶過程分析及相關(guān)計(jì)算,提高晶體質(zhì)量的方法。難點(diǎn):正確理解過飽和溶解度曲線與溶解度曲線的不同,掌握晶體生長速度及相關(guān)計(jì)算,間歇與連續(xù)結(jié)晶過程的相關(guān)計(jì)算,第十章干燥(2學(xué)時(shí)1 基本概念結(jié)合水,非結(jié)合水,平衡水分2 干燥過程分析干燥速率曲線,恒速干燥,降速干燥3 干燥過程基本計(jì)算水分蒸發(fā)量,干燥空氣用量4 干燥設(shè)備的分類與選擇原則基本要求： 掌握干燥過程的基本概念及有關(guān)計(jì)算，了解各種干燥設(shè)備的原理、操作及應(yīng)用。 重 點(diǎn)： 干燥過程的基本概念及有關(guān)計(jì)算。 難 點(diǎn)： 正確理解結(jié)合水與非結(jié)合水、平衡水分與自由水分的區(qū)別，準(zhǔn)確理解干燥速率曲線，掌握干燥過程的有關(guān) 計(jì)算。 實(shí)