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1、生物工程设备课程教学大纲课程名称：生物工程设备课程类型: 必修课总 学 时：45讲课学时：36 学分：2.5 学分适用对象: 生物工程专业、生物技术专业、先修课程：微生物学，生物化学，化工原理，生物工程工艺学原理，化工设备机械根底；一、课程性质、目的和任务生物工程设备课程是生物工程等专业本科生的专业必修课程，为学生在具备了必要的微生物学根底、酶学根底、生物工程专业根底学问之后的必修专业课程。该课程是生物工程技术和化学工程与设备穿插的结合体，是一门实践性很强的学科。课程主要介绍生物工程产业界常见的工业生产设备及生物工程争论领域的主要设备的根本原理、构造、特点、设计选用计算方法：物料预处理与培育基
2、灭菌流程与设备；发酵设备设计及放大方法、计算；空气净化系统工艺计算与设备设计；物料过滤与离心设备原理与计算；萃取、吸附、层析设备介绍、离子交换流程与设备计算、枯燥流程与设备设计计算；制冷工艺流程与设备设计计算、发酵工厂车间设计简介。举例说明工厂设备设计的方法与内容，进展小设计。本课程既有肯定根底理论，又有较强的工程实际应用，使本专业学生成为能在生物技术与工程领域从事产业化设计、生产、治理和技术争论、产品开发的工程技术人才。二、教学根本要求学生在学过上述先修课的根底上，通过本课程的学习，要求学生了解和把握在生产过程中各个单元操作所使用的设备工作原理及设计计算方法，懂得如何应用这些根本理论去分析和
3、解决生产过程中的具体问题，改造原有生产过程使其更符合客观规律，实现发酵过程的优化，提高生产效率，制造更大的经济效益和社会效益，三、教学内容及要求教学内容第一章 物料预处理与培育基基灭菌设备物料粉碎、筛分设备构造及工作原理；物料输送方法与原理、设备的构造与原理； 培育基灭菌方法、设备的构造、工作原理、设计计算。其次章 空气除菌工艺流程及设备空气除菌方法；空气除菌流程、主要设备、关心设备的作用及工艺计算；介质过滤机理和除菌效率、过滤器的设计计算。教学要求了解物料处理方法：筛选、粉碎、输送方式与设备构造。了解培育基分批灭菌与连续灭菌流程、设备的构造、工作原理。把握灭菌流程的设计计算。了解发酵工厂对无
4、菌空气的要求； 把握一般空气除菌工艺流程的形式；把握空气除菌流程工艺计算、主要设备与关心设备的作用；第三章 生物反响器与发酵参数检测元件不同型式发酵罐的构造、操作特性及其工作原理。不同型式搅拌器的作用效果；搅拌功率的计算， 了解通用式发酵罐、气升式发酵罐、自吸牛顿型流体搅拌功率的计算、非牛顿型流体对传氧系数、传氧效率的计算的影响。发酵参数的检测、掌握的方法和原理及仪器。植物细胞、动物细胞、微藻细胞培育过程的特点、培育方法与反响器型式。通风发酵罐的放大原则及其放大方法与计算： 几何尺寸放大、恒定的k a 放大、恒定P /V 放大、恒定ND 放大、恒定t混合时间放大。第四章：固-液分别设备常用固液
5、分别的方法；几种过滤分别设备的构造、技术参数、工作原理与生产力量的计算。几种离心分别设备的型号、构造、生产力量的计算。离心分别设备的放大方法。简洁介绍膜分别设备的构造与工作原理。第五章：萃取设备介绍萃取设备的构造与原理。第六章层析设备和离子交换设备体积排阻层析、离子交换层析、反相层析、疏式发酵罐的构造、工作原理；把握搅拌功率、传氧系数、传氧效率的计算。了解植物、动物、微藻细胞培育反响器的构造与特点。把握通风发酵罐的放大方法与计算。了解常压过滤机、加压过滤机、真空过滤机、离心过滤机、管式离心机、碟片离心机设备构造及原理。把握过滤设备、离心设备生产力量的计算。了解膜分别设备的构造。了解萃取设备的构
6、造； 把握层析方法与原理了解层析方法与原理、层析设备的组成；水层析、亲和层析、单床式、多床式、复床式、 了解离子交换操作方式、设备构造与形式。混合床式、反吸附装置；离子交换的方式：静态、动态固定式、移动式、离子交换设备的构造、设备放大计算。第七章：生物产品枯燥设备气流枯燥的形式、附属设备的作用；气流枯燥、喷雾枯燥工艺流程与设备的设计计算：气速、管径、管长、液滴喷距；枯燥塔直径。机械式雾化器、气流式雾化器、离心盘式把握离子交换装置的计算、放大与计算。把握气流枯燥流程、喷雾枯燥流程。把握雾化器的工作原理。了解枯燥器、枯燥塔的设计与计算及生产力量的计算。雾化器构造与工作原理。沸腾造粒枯燥设备。第八章
7、：制冷流程与设备直接蒸发式制冷系统、间接蒸发式制冷系统；常用的制冷剂、制冷循环过程、制冷工艺流程及制冷系统中设备。氨压机的工作原理及其工作过程在 P-V 图、T-S 图上的表示、提高制冷效率的措施。制冷力量的设计计算 第九章：工厂设计简介根本建设程序及厂址选择的原则和程序；了解制冷流程；把握制冷原理及制冷循环过程。了解绍制冷流程中主要设备及其关心设备的构造与作用。了解氨压机的工作原理。 把握提高制冷效率的措施。生疏制冷力量的设计计算。工厂总平面布置的形式；车间布置设计的原则、 了解工厂根本建设程序、厂址选择、车间内容：草图、布置图；车间布置设计的有关技 术、管道设计与布置、管道设计与布置的内容
8、、步骤、工艺管道的设计计算、发酵工厂车间管 道布置的特点。第十章：设备设计计算举例说明工厂设备设计的方法与内容。四、课程的重点和难点绪论：重点：是生物工程设备在生产中的重要地位。第一章 物料预处理与培育基基灭菌设备布置设计、管道设计与布置的原则、内容。依据工厂的生产力量，完成发酵工厂常用的一种设备带搅拌的发酵设备的设计计算。重点：物料粉碎、筛分设备构造及工作原理；培育基连连续灭菌流程、设备。难点：培育基灭菌工艺计算其次章 空气除菌工艺流程及设备重点：空气除菌流程及设备作用。难点：空气净化流程空气状态变化的计算。第三章 生物反响器与发酵参数检测元件重点：不同型式发酵罐的构造及其工作原理、发酵罐的
9、设计。难点：设备的放大设计计算第四章：固-液分别设备重点：各种固液分别方法、设备工作原理、生产力量的计算。难点：分别设备生产力量的计算。第五章：萃取设备重点：萃取设备的构造与原理。第六章 层析设备和离子交换设备重点：层析设备的工作原理、离子交换工艺流程与设备。难点：离子交换设备放大计算。第七章：生物产品枯燥设备重点：气流枯燥、喷雾枯燥、沸腾造粒枯燥工艺流程与主要设备与关心设备工作原理。难点：机械式雾化器、气流式雾化器、离心盘式雾化器构造及工作原理。第八章：制冷流程与设备重点：直接蒸发式制冷系统、间接蒸发式制冷系统及制冷系统中设备的工作原理，制冷力量的计算。难点：氨压机的工作过程在P-V 图、T
10、-S 图上的表示、制冷力量的设计计算第九章：工厂设计简介重点：根本建设程序及厂址选择的原则和程序；工厂、车间布置设计的原则、内容。第十章：设备设计计算重点：举例说明工厂设备设计的方法与内容。五、实践环节任选一发酵工厂设备的进展小型设计。讲课学时习题课争论课试验其他合计绪论11第一章33六、参考性教学时间安排其次章314第三章第四章63283第五章22第六章33第七章33第八章325第九章22第十章复习42592合计355545六、考核方式期末笔试+小型设计七、推举教材和教学参考书教 材：生物工程设备陈国豪主编，化学工业出版社，年。参考书：生物工程设备梁世中主编，中国轻工业出版社，年。八、说明大纲制订人：黄惠莉 制订日期：2023.09.01