发酵工艺原理与设备教学大纲

发酵工艺原理与设备教学大纲

一、本课程的目的、要求、地位和作用

发酵工艺原理与设备是发酵工程专业及相关的生物工程、生物化工等专业的重要专业课。这门课是学生先期学习了“生物学基础”、“生物化学”、“微生物学”、“物理化学”、“机械基础”和“化工原理”等基础课或专业技术基础课后开设的一门必修学位课。该课程突出有关发酵过程的化学、生物学、生物化学和微生物学的原理，全面系统的阐述从发酵原辅料处理、培养基用水的处理和无菌空气的制备，到工业微生物菌种的扩大培养、各种发酵操作方式的工艺规律；下游工程的分离方法等发酵工程基础，发酵工业的主要设备的操作原理、性能及构造和设计方法。简要介绍一些非常规发酵过程，如固态发酵、基因工程菌发酵和动植物细胞培养等。同时还涉及发酵经济学的一些基本原理。

二、课程内容

第一篇发酵生物学原理（11学时）

第一章绪论（5学时）

第一节发酵过程的领域

第二节发酵过程的组成

第三节发酵工业的发展史

第二章发酵过程的生物学基础（5学时）

第一节发酵过程与微生物（自学）

第二节微生物的营养与培养基的设计（自学）

第三节微生物的生长模式及其动力学（自学）

第四节环境对微生物的影响（自学）

第五节代谢产物的代谢调控

第六节微生物代谢产物的过量产生

第三章发酵过程的生物化学基础（1学时）

第一节糖的微生物代谢（自学）

第二节脂类和脂肪酸的微生物代谢（自学）

第三节氨基酸和核酸的微生物代谢（自学）

第四节微生物的次级代谢

第五节芳香族化合物的微生物代谢

第六节 H2和CO2等的微生物代谢

第七节微生物的光合作用

第八节常见发酵产品的发酵机制（自学）

第二篇发酵过程工程原理及设备（52学时）

第四章培养基及其制备（6学时）

第一节原料

第二节原料的预处理

第三节淀粉的水解糖的制备

第四节糖蜜原料的处理

第五节前体物质、促进剂

第五章培养基及设备的灭菌（4学时）

第一节培养基灭菌的目的、要求和方法

第二节湿热灭菌的理论基础

第三节培养基灭菌的工程设计

第六章空气除菌的工艺及设备（4学时）

第一节空气中微生物的分布和发酵工业对空气无菌程度的要求第二节空气除菌方法

第三节介质过滤除菌的机理

第四节介质过滤除菌的流程

第五节介质过滤除菌的设备及计算

第七章生产菌种的扩大培养及保藏（4学时）

第一节种子的制备过程

第二节种子质量的控制

第三节实例

第四节生产发酵罐的无菌接种

第五节菌种的保藏和复壮

第八章发酵过程（12学时）

第一节发酵过程的代谢变化规律

第二节发酵的工艺控制

第三节发酵过程的主要控制参数

第四节发酵过程的自动控制

第五节发酵动力学

第六节发酵过程优化

第九章嫌气发酵设备（2学时）

第一节酒精发酵设备

第二节啤酒发酵设备

第十章通风发酵设备（5学时）

第一节通风发酵罐及结构

第二节通气与搅拌

第三节氧的传递

第四节机械搅拌发酵罐的设计

第十一章工业发酵的染菌及防治（5学时）

第一节工业发酵染菌的危害

第二节发酵过程中染菌的检查判断

第三节发酵染菌率和染菌原因的分析

第四节发酵染菌的防治

第五节噬菌体感染和处理方法

第十二章产物的提取与精制（10学时）

第一节概述

第二节发酵液的预处理与固液分离

第三节沉淀法

第四节吸附法

第五节离子交换法

第六节膜分离过程

第七节萃取

第三篇非常规发酵及发酵经济学（17）

第十三章固定化细胞发酵（4学时）

第一节概述

第二节细胞固定化的方法

第三节固定化细胞的形状与性质

第四节固定化细胞反应器

第五节固定化细胞的应用

第十四章基因工程菌发酵（4学时）

第一节工程菌的来源和应用

第二节工程菌的培养

第三节工程菌分批培养动力学

第四节培养装置与产物提取

第十五章动植物细胞培养（4学时）

第一节动物细胞大规模培养技术

第二节植物细胞大规模培养技术

第十六章固态发酵（3学时）

第一节概述

第二节固态发酵的分类

第三节固态发酵反应器

第四节固态发酵的应用

第五节固态发酵发展趋势和应用前景第十七章发酵经济学（2学时）

第一节成本估计

第二节盈利能力分析与清偿能力分析第三节项目经济评价的基本报表

第四节不确定性分析