《生物分離工程》教學大綱

1、生物分離工程教學大綱英文名稱:Bioseparations Engineering學分:2.5學分學時:40學時先修課程:生物化學、化工原理、微生物學教學對象:生物工程、制藥工程、藥物制劑、食品工程、生物技術專業(yè)的本科生教學目的:本課程主要講授各種生物活性物質中各種雜質的去除、分離、純化和精制技術,是生物工程中不可缺少的組成部分,通過對本課程的學習,能使學生針對不同產品的特性,較好地運用各種分離技術來設計合理的提取、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,是一門理論和實踐密切結合的課程。教學基本要求:本課程的教學與學習要側重于準確理解生物活性物質分離過程的特點和

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。要求學生對重要的公式要會推導,明確公式的物理意義,結合課后的習題練習學會熟練運用公式進行一些生物分離過程的計算,加深對生物分離過程基本原理的理解,并學會正確選擇各種分離設備的型號,使學生能順利學習后續(xù)如發(fā)酵工廠設計等專業(yè)課,提高自學與更新本專業(yè)知識的能力。教學內容:緒論(2學時1. 生物分離工程的歷史及應用2. 生物分離過程的特點基本要求掌握生物分離工程在生物工程領域的地位,生物分離過程的特點以及生物分離過程的分類。重點:準確理解生物分離過程的特點。難點:正確理解生物分離過程與普通化工產品分離的區(qū)別,準確理解生物分離過程

3、的特點。第一部分不溶物的去除第一章過濾(4學時1. 過濾的基本概念過濾前物料的預處理方法、關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)旋轉式真空抽濾機的操作原理連續(xù)旋轉式真空抽濾過程的三個步驟即濾餅的形成、濾餅的洗滌、濾餅的去除過程的分析與計算。3. 過濾的設備及其結構過濾設備的分類、設備的選擇、過濾介質的特征以及典型過濾設備的種類和結構?；疽?掌握過濾前物料預處理的基本方法,過濾的基本理論及相關方程,了解連續(xù)旋轉式真空抽濾機的操作原理與過程,以及過濾設備的基本結構及選擇原則。重點:準確理解過濾的基本理論及相關方程、過濾設備的基本結構與選型。難點:理想

4、不可壓縮濾餅和可壓縮濾餅過濾過程的相關計算方程。第二章離心與沉降(4學時1. 顆粒的沉降2. 重力沉降式液固分離設備重力沉降式分離設備的種類、特點及結構。3. 離心式沉降分離設備及其原理離心式沉降分離設備的分類、分離原理與計算。4. 離心分離過程的放大5. 離心過濾分離過程分析及其設備離心過濾分離過程的分析計算,過濾設備的分類、結構及特點?；疽?掌握顆粒沉降的計算,了解各種分離沉降設備的種類、結構和原理,離心分離過程的放大方法,掌握典型沉降設備的相關計算。重點:顆粒沉降的計算,典型沉降設備的原理和相關計算。難點:Stocks沉降公式,管式離心機及蝶片式分離機的有關計算。第三章細胞破碎(4學

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

6、離原理、典型萃取設備,掌握萃取分離的基本方程、各種萃取過程的相關計算、典型萃取方法的分離原理。重點:萃取分離的基本方程,單級萃取和多級萃取,超臨界萃取,雙水相萃取,反微團萃取。難點:萃取分離的基本方程及計算,單級萃取和多級萃取的有關計算。第五章吸附及離子交換(4學時1 吸附的有關概念吸附類型、常用吸附劑、吸附等溫線2 親和吸附親和吸附的原理、特點、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力學方程及解析。5 離子交換基本概念、分類、分離原理及相關設備?；疽?了解吸附的基本概念,掌握各種吸附過程的原理、特點。重點: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:吸附等溫線及相關計算,間歇吸附的計算,固定床吸附的計算。第三部分生化、微生物產品的純化第六章色譜分離(4學時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用。重點: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。難點:色譜分離產物回收率的計算。第七章沉析(4學時1 鹽析原理、影響因素、用鹽的選擇。2 有機溶劑沉析原理、影響因素、溶劑的選擇。3 等電點沉析法原理、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:鹽析及其影響因素,有機溶劑沉析及其影響因素,等電點沉析原理,大規(guī)模沉析的相關計算。難點:大規(guī)模沉析的相關計算。第八章膜分離和電泳(4學時1 基本概念常用濾膜、滲透壓。2 膜分離和電泳過程的傳質動力學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、和電泳的有關概念、各種膜分離裝置,掌握超濾和電泳的傳質方程和相關計算。重點:超濾和電泳的傳質方程和相關計算,超濾膜的選擇,超濾過程分析。難點:超濾和電泳的傳質方程和相關計算,超濾過程分析。第四部分生化、微生物產品的精制第九章結晶(4學時1 結晶過程的分析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,晶體生長擴散學說4 晶體的純度及大小分布5 間歇結晶過程分析6 提高晶體質量的方法基本要求:了解晶體形成過程及有關機理,掌握過飽和溶液的制備方法,結晶過程的分析及提高晶體質量的方法。重點:結晶過程的影響因素,過飽和溶液的形成,成核速度及影響因素,晶體純度的有關計算,間歇與連續(xù)結晶過程分析及相關計算,提高晶體質量的方法。難點: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計算,間歇與連續(xù)結晶過程的相關計算,第十章干燥(2學時1 基本概念結合水,非結合水,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 干燥過程基本計算水分蒸發(fā)量,干燥空氣用量4 干燥設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計算，了解各種干燥設備的原理、操作及應用。 重 點： 干燥過程的基本概念及有關計算。 難 點： 正確理解結合水與非結合水、平衡水分與自由水分的區(qū)別，準確理解干燥速率曲線，掌握干燥過程的有關 計算。 實