2021年湖北自考生化工程課程考試大綱

第一部分  課程性質(zhì)與目標(biāo)

一、課程性質(zhì)與特點(diǎn)

生化工程是運(yùn)用化學(xué)工程的原理與方法，將生物技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室成果進(jìn)行工業(yè)開發(fā)的一門學(xué)科，簡言之，生化工程是為生物技術(shù)服務(wù)的化學(xué)工程。主要研究內(nèi)容：培養(yǎng)基滅菌，空氣除菌，通氣攪拌，生化反應(yīng)器比擬放大，生化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等。因此，生化工程是一門涉及到化工原理、物理化學(xué)、微生物學(xué)、發(fā)酵工程、酶工程、生物工程設(shè)備、生化反應(yīng)過程自動(dòng)控制等多門學(xué)科相互滲透的綜合性科學(xué)。生化工程是生物工程學(xué)科專業(yè)的必修課程之一，是一門重要的專業(yè)理論課。

二、課程目標(biāo)與基本要求
通過學(xué)習(xí)，應(yīng)掌握以下基本知識(shí)點(diǎn)：
1. 生化工程概論
2. 培養(yǎng)基滅菌和空氣除菌
3. 氧的供需
4. 機(jī)械攪拌軸功率計(jì)算
5. 生物反應(yīng)器的比擬放大
6. 細(xì)胞反應(yīng)動(dòng)力學(xué)
7. 連續(xù)培養(yǎng)動(dòng)力學(xué)
本課程屬于工科類，因此要求學(xué)生對(duì)生化工程學(xué)科的基本概念、基本原理和基本公式識(shí)記并理解，并能解決生化反應(yīng)過程中所涉及到的工程學(xué)基礎(chǔ)問題，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)有關(guān)專業(yè)課程奠定良好的基礎(chǔ)。
三、與本專業(yè)其他課程的關(guān)系
生化工程為生物工程專業(yè)自考生的學(xué)位課。先修課程主要為微生物學(xué)、化工原理和物理化學(xué)。與之相關(guān)的后修課程有發(fā)酵工程、酶工程、生物工程設(shè)備、生物工程下游技術(shù)等多門學(xué)科。

第二部分  考核內(nèi)容與考核目標(biāo)

第一章  引言
一、學(xué)習(xí)目的與要求
要求學(xué)生識(shí)記生化工程的定義、研究內(nèi)容及學(xué)科的發(fā)展歷程。
二、考核知識(shí)點(diǎn)與考核目標(biāo)
1、重點(diǎn)
  1.1 生化工程的定義（識(shí)記）
  1.2 生化工程的研究內(nèi)容（識(shí)記）
2、次重點(diǎn)
生化工程的發(fā)展歷程（識(shí)記）


第二章  培養(yǎng)基滅菌

一、學(xué)習(xí)目的與要求
要求學(xué)生掌握培養(yǎng)基分批滅菌和連續(xù)滅菌的原理和工藝流程設(shè)計(jì)，以及空氣除菌方法、典型空氣除菌流程、空氣過濾設(shè)計(jì)。
二、考核知識(shí)點(diǎn)與考核目標(biāo)
    1、重點(diǎn)
（1）濕熱滅菌原理（應(yīng)用）
（2）間歇滅菌（應(yīng)用）
2、次重點(diǎn)
（1）間歇滅菌的設(shè)計(jì)（應(yīng)用）
（2）連續(xù)滅菌反應(yīng)器的流體流動(dòng)模型（理解）
（3）連續(xù)滅菌設(shè)計(jì)計(jì)算（應(yīng)用）
3 、一般
（1）微生物菌體熱死滅動(dòng)力學(xué)（理解）
（2）影響滅菌的其他因素（識(shí)記）


第三章 空氣除菌
一、學(xué)習(xí)目的與要求
要求學(xué)生掌握空氣除菌方法、典型空氣除菌流程、空氣過濾設(shè)計(jì)。
二、考核知識(shí)點(diǎn)與考核目標(biāo)
1、重點(diǎn)
（1）空氣除菌方法（應(yīng)用）
（2）空氣過濾設(shè)計(jì)（應(yīng)用）
2、次重點(diǎn)
（1）空氣過濾除菌的預(yù)處理（應(yīng)用）
（2）通風(fēng)培養(yǎng)對(duì)無菌空氣的要求（理解）
3 、一般
（1）空氣過濾除菌機(jī)理57（理解）
（2）空氣過濾器設(shè)計(jì)（識(shí)記）
 第四章 通氣和攪拌

一、學(xué)習(xí)目的與要求
要求學(xué)生掌握細(xì)胞對(duì)氧的需求，培養(yǎng)過程中的氧傳遞，影響供氧的因素，溶解氧、攝氧率和kLa的測(cè)定方法。了解液體通氣攪拌反應(yīng)器的攪拌槳葉類型，掌握攪拌器軸功率計(jì)算方法（包括通氣狀態(tài)和不通氣狀態(tài)），以及熟悉非牛頓流體的攪拌器軸功率的計(jì)算。
二、考核知識(shí)點(diǎn)與考核目標(biāo)
1、重點(diǎn)
（1）概念：比耗氧速率，攝氧率，臨界氧濃度，氧的傳遞通量，雙膜理論，體積溶氧速率，體積溶氧系數(shù)，軸功率、功率準(zhǔn)數(shù)Np、通氣準(zhǔn)數(shù)Na（識(shí)記）
（2）影響細(xì)胞需氧量的因素（理解）
（3）液體培養(yǎng)過程中氧傳遞及速率
（4）體積溶氧系數(shù)KLa的測(cè)定方法（理解）
（5）攪拌器軸功率的計(jì)算（理解）
   2、次重點(diǎn)
（1）培養(yǎng)過程中的氧傳遞（識(shí)記）
（2）影響KLa的因素
（3）軸功率、功率準(zhǔn)數(shù)Np、通氣準(zhǔn)數(shù)Na
3、一般：
（1）溶解氧對(duì)細(xì)胞生長的影響（識(shí)記）
（2）溶解氧對(duì)發(fā)酵代謝產(chǎn)物生成的影響（識(shí)記）
（3）通氣攪拌反應(yīng)器的攪拌槳葉類型（識(shí)記）

第五章  培養(yǎng)技術(shù)與理論

一、學(xué)習(xí)目的與要求
要求學(xué)生掌握細(xì)胞微生物反應(yīng)過程的特征、計(jì)量關(guān)系，微生物培養(yǎng)及動(dòng)力學(xué)、微生物培養(yǎng)速率與底物濃度關(guān)系。
二、考核知識(shí)點(diǎn)與考核目標(biāo)
1、重點(diǎn)
 （1）微生物反應(yīng)過程的主要特征（識(shí)記）
 （2）微生物反應(yīng)過程的計(jì)量關(guān)系（應(yīng)用）
（3）微生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的描述方法（應(yīng)用）
（4）微生物生長速率與底物濃度的關(guān)系（識(shí)記）
（5）微生物連續(xù)培養(yǎng)及動(dòng)力學(xué)（識(shí)記）
2、次重點(diǎn)
  （1）多級(jí)連續(xù)培養(yǎng)（理解）
（2）連續(xù)培養(yǎng)的應(yīng)用（理解）
3、一般：
（1）恒速流加（應(yīng)用）
（2）指數(shù)流加（應(yīng)用）

第六章 生物反應(yīng)器
一、學(xué)習(xí)目的與要求
要求學(xué)生了解生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)的目標(biāo)和原則，掌握以不同類別的生物反應(yīng)器參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算。
二、考核知識(shí)點(diǎn)與考核目標(biāo)
1、重點(diǎn)：
（1）機(jī)械攪拌通風(fēng)罐式反應(yīng)器（應(yīng)用）
（2）機(jī)械攪拌自吸式反應(yīng)器（應(yīng)用）
（3）氣升環(huán)流式反應(yīng)器（應(yīng)用）
（4）鼓泡塔反應(yīng)器（應(yīng)用）
   2、次重點(diǎn)
（1）通風(fēng)固體發(fā)酵設(shè)備（應(yīng)用）
（2）乙醇發(fā)酵設(shè)備(標(biāo)識(shí))
3、一般：
啤酒發(fā)酵設(shè)備（應(yīng)用）

第七章  生物反應(yīng)器的比擬放大

一、學(xué)習(xí)目的與要求
要求學(xué)生了解生物反應(yīng)器比擬放大基準(zhǔn)和放大方法，掌握以不同方法進(jìn)行放大時(shí)生物反應(yīng)器參數(shù)的計(jì)算。
二、考核知識(shí)點(diǎn)與考核目標(biāo)
1、重點(diǎn)：
（1）相似的放大方法（應(yīng)用）
（2）（量綱分析法應(yīng)用）
（3）數(shù)學(xué)模型法（應(yīng)用）
（4）機(jī)械攪拌式反應(yīng)器的幾何尺寸的放大（應(yīng)用）
（5）機(jī)械攪拌式反應(yīng)器的空氣流量的放大（應(yīng)用）
（6）攪拌轉(zhuǎn)速和攪拌軸功率的放大
   2、次重點(diǎn)
（1）經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)則放大（應(yīng)用）
（2）攪拌液流速度壓頭H、攪拌液流循環(huán)流量(標(biāo)識(shí))
（3）影響氣升式生物反應(yīng)器性能的結(jié)構(gòu)參數(shù)(標(biāo)識(shí))
（4）管式反應(yīng)器的多管串聯(lián)放大(標(biāo)識(shí))
3、一般：
（1）管式反應(yīng)器的幾何相似放大（應(yīng)用）
（2）管式反應(yīng)器的恒壓降放大（應(yīng)用）
（3）生物反應(yīng)器的比擬縮?。☉?yīng)用）


第八章  章固定化酶(細(xì)胞)反應(yīng)原理與技術(shù)

一、學(xué)習(xí)目的與要求
要求掌握酶(細(xì)胞)的固定化，固定化酶(細(xì)胞)的性質(zhì)，固定化酶(細(xì)胞)的應(yīng)用，固定化酶(細(xì)胞)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，固定化酶(細(xì)胞)反應(yīng)器。
二、考核知識(shí)點(diǎn)與考核目標(biāo)
1、重點(diǎn)
（1）概念：固定化酶，固定化技術(shù)（識(shí)記）
（2）固定化酶(細(xì)胞)的優(yōu)缺點(diǎn)（識(shí)記）
（4）固定化酶(細(xì)胞)的方法（理解）
（5）固定化酶(細(xì)胞)的活力（理解）
（6）固定化酶(細(xì)胞)的穩(wěn)定性（理解）
（7）固定化酶的催化特性（理解）
（8）固定化酶(細(xì)胞) 反應(yīng)器（應(yīng)用）
2、次重點(diǎn)
（1）氨基酸的生產(chǎn)（理解）
（2）生產(chǎn)乙醇和啤酒（理解）
（3）固定化酶(細(xì)胞)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)（理解）
3、一般
（1）果葡糖漿的生產(chǎn)（識(shí)記）
（2）抗體和抗原的提純（識(shí)記）


第九章  生物反應(yīng)過程的質(zhì)量和能量衡算

一、學(xué)習(xí)目的與要求
要求學(xué)生掌握質(zhì)量和能量衡算的意義，生物反應(yīng)過程的元素衡算方程及還原度，生物反應(yīng)過程中的質(zhì)量衡算和生物反應(yīng)過程中的能量衡算。
二、考核知識(shí)點(diǎn)與考核目標(biāo)
1、重點(diǎn)
（1）生物反應(yīng)過程的元素衡算方程及還原度（識(shí)記）
（2）生物反應(yīng)過程中的碳源和氮源衡算（應(yīng)用）
（3）生物反應(yīng)過程中的氧衡算（理解）
2、次重點(diǎn)：
生物反應(yīng)過程中的ATP衡算（應(yīng)用）
3、一般:
生物反應(yīng)過程中的能量衡算（識(shí)記）


第三部分  教材及主要教學(xué)參考書

一、指定教材：倫世儀 主編，生化工程，北京：中國輕工業(yè)出版社，2017
參考教材：賈士儒 主編，生化反應(yīng)工程原理，天津：南開大學(xué)出版社，1996年
          俞俊棠 主編，生物工藝學(xué)（上下冊(cè)），上海：華東化工學(xué)院出版社，
1991年（上冊(cè)）和1992年（下冊(cè)）
           戚以政 主編，生化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)與反應(yīng)器，北京：化工出版社，1999年   
          梅樂和 主編，生化生產(chǎn)工藝學(xué)，北京：科學(xué)出版社，2003
二、助學(xué)學(xué)時(shí)：本課程共4學(xué)分，建議總課時(shí)72學(xué)時(shí)，其中助學(xué)課時(shí)分配如下：
章 次     內(nèi) 容     學(xué) 時(shí)
第1章    6    6
第2章    6    6
第3章    8    8
第4章    8    8
第5章