《生化分离工程》教案设计.docx
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《生化分离工程》教案设计
*****本科课程备课教案
*—*学年第1学期
（理论课程）
课程名称生物工程下游技术
授课专业年级班级生物技术
学生人数*
教师姓名
教师职称
***学院
总学时
48
讲授
48
实验
0
上机
0
其它
0
学分
3
考核方式
闭卷
成绩组成
80%期末+20%平时
课程性质和目的
主要讲述生物活性物质的各种分离纯化技术，是生物工程中不可缺少的组成部分，通过对本课程的学习，能使学生针对不同产品的特性，较好运用各种分离技术来设计合理的提取和纯化工艺路线或改进现有工艺，并能从理论上解释各种实际问题，提高分析问题和解决问题的能力，是一门理论和实践密切结合的课程
课程教学基本要求
通过课堂教学和实验教学相结合，使学生掌握生化物质分离的常见方法和基本的实验技能，理解生化分离工程在生物工程技术实用化、产业化中的重要地位，了解常见的生化产品生产工艺以及生化分离工程学科的最新研究进展
教材与参考书（或网络资源）
（1）参考教材：
1.学君著，《现代生物分离工程》，华东理工大学，，2007年1月
2.严希康著，《生化分离工程》，化学工业，，2001年2月
3.彦著，《生物分离工程》，化学工业，，2005年3月
4.欧阳平凯，胡永红著，《生物分离原理及技术》，化学工业，，2006年2月
5.谭天伟著，《生物分离技术》，第二版，化学工业，，2007年8月
6.朱志强著，《超临界流体萃取技术原理》，化学工业，，2001年8月
（2）相关专业：
小木虫学术科研第一站：
食品伙伴网：
食品商贸网：
.foodmate./
食品工业网：
.food.hc360./
食品科技网：
.tech-food./
国家食品安全网：
.tech-food./
中国绿色食品网：
审阅人（签字）：
年月日
课时安排
2学时
教学次序
第1次课
授课题目
第一章绪论
1生物技术下游加工过程的基本定义和特点、一般步骤
2生化分离技术的发展历程
3生物技术下游加工过程的选择准则、发展动向及分离效率的评价
教学目标
通过绪论的学习，使学生重点掌握生物技术下游加工过程的基本定义、特点和一般步骤，了解生化分离技术的发展历程、下游加工过程的选择准则、发展动向和分离效率的评价。
教学重点
生物技术下游加工过程的基本定义和特点、一般步骤
教学难点
生物技术下游加工过程的基本定义和特点、一般步骤
教学方法
启发式、直观式。
多媒体辅助教学。
教学过程设计
第一章绪论
1本课程教学目的、教学容的阐述（10min）
2生物技术下游加工过程的基本定义（5min）和特点（15min）、一般步骤（15min）
3生化分离技术的发展历程（10min）
4下游加工过程的选择准则（15min）
5分离效率的评价（5min）
6生物技术下游加工过程的发展动向（10min）
7小结及思考题（5min）
教学资源
1.学君著，《现代生物分离工程》，华东理工大学，，2007年1月
2.严希康著，《生化分离工程》，化学工业，，2001年2月
3.彦著，《生物分离工程》，化学工业，，2005年3月
讨论、思考题、作业：
1何谓生物技术下游加工过程？
有何特点？
2生物分离工程可分为几大部分，分别包括哪些单元操作？
3在设计下游分离过程前，必须考虑哪些问题方能确保我们所设计的工艺过程最
为经济可靠。
教后小结
学号基本了解生物分离技术的概念以及发展状况。
教案1
课时安排
2学时
教学次序
第2次课
授课题目
第二章细胞分离与破碎
第一节发酵液的预处理
1发酵液预处理的目的和具体方法
第二节固液分离
1凝聚和絮凝
2发酵液的过滤特性
3滤饼的重量比阻rB
4影响过滤速度的因素
教学目标
掌握发酵液预处理的具体方法、凝聚和絮凝的区别、滤饼的重量比阻rB，了解预处理的目的、发酵液的过滤特性和影响过滤速度的因素。
教学重点
发酵液预处理的具体方法与滤饼的重量比阻rB，发酵液的过滤特性和影响过滤速度的因素。
教学难点
凝聚和絮凝的区别、滤饼的重量比阻rB
教学方法
讲授法、谈话法。
多媒体辅助教学。
教学过程设计
第二章细胞的分离与破碎
第一节发酵液的预处理第二节固液分离
1发酵液预处理的目的（15min）和具体方法（重点30min）
2凝聚和絮凝（难点，10min）
3发酵液的过滤特性（5min）
4滤饼的重量比阻rB及其测定（难点，20min）
5影响过滤速度的因素（5min）
6课堂提问（5min）
教学资源
小木虫学术科研第一站：
食品工业网：
.food.hc360./
食品科技网：
.tech-food./
讨论、思考题、作业：
1如何预处理发酵液?
2凝聚和絮凝的区别
3滤饼的重量比阻rB
教后小结
学生对絮凝以及凝聚概念有清楚的理解，对发酵液的预处理基本掌握。
教案1
课时安排
4学时
教学次序
第3次课
授课题目
第二章细胞分离与破碎
第三节细胞破碎
1固-液分离设备
2细胞破碎概述细胞壁的结构和化学组成
3常用的细胞破碎方法及其原理、机械破碎法所用设备
4细胞破碎率的测定
5细胞破碎研究方向
教学目标
掌握常用的细胞破碎方法及其原理,了解常用固-液分离设备及其特点、机械破碎法所用设备、细胞破碎率的测定方法和细胞破碎的研究方向。
教学重点
常用的细胞破碎方法及其原理，细胞破碎率的测定方法。
教学难点
常用的细胞破碎方法及其原理，细胞破碎率的测定方法。
教学方法
讲授法、发现法、讨论法。
多媒体辅助教学。
教学过程设计
第三章细胞的分离与破碎
第三节细胞破碎
1固-液分离设备及其特点（重点）（35min）
2细胞破碎概述细胞壁的结构和化学组成（10min）
3常用的细胞破碎方法（重点）及其原理（难点）、机械破碎法所用设备（30min）
4细胞破碎率的测定（5min）
5细胞破碎研究方向（5min）
6小结及思考题（5min）
教学资源
1.彦著，《生物分离工程》，化学工业，，2005年3月
2.欧阳平凯，胡永红著，《生物分离原理及技术》，化学工业，，2006年2月
3.谭天伟著，《生物分离技术》，第二版，化学工业，，2007年8月
讨论、思考题、作业：
1常用固-液分离设备及其特点？
2常用的细胞破碎方法,机械破碎法所用设备？
教后小结
对于细胞破碎的手段有所里了解。
对破碎的机理性理解欠佳。
教案1
课时安排
2学时
教学次序
第4次课
授课题目
第三章初级分离
第一节沉淀分级
1沉淀分级概述
2蛋白质的表面特性
3盐析沉淀的原理、过程及影响因素，盐析操作及应用
4等电点沉淀的操作条件、优缺点其他沉淀法
教学目标
掌握盐析沉淀的原理、盐析过程的影响因素和等电点沉淀法的操作条件，了解蛋白质的表面特性、盐析沉淀的特点和应用以及等电点沉淀法的优缺点。
教学重点
盐析沉淀的原理、盐析过程的影响因素和等电点沉淀法的操作条件以及等电点沉淀法的优缺点。
教学难点
盐析沉淀的原理和等电点沉淀法的操作条件。
教学方法
讲授法、发现法、演示法。
多媒体教学。
教学过程设计
第三章初级分离
第一节沉淀分级
1沉淀分级概述（10min）
2蛋白质的表面特性（10min）
3盐析沉淀的原理（难点10min）、过程（5min）及影响因素（10min）
4盐析操作（重点10min）及应用（10min）
5等电点沉淀的操作条件（5min）、优缺点（10min）
6课堂笔记（5min）提问（5min）
教学资源
1.学君著，《现代生物分离工程》，华东理工大学，，2007年1月
2.严希康著，《生化分离工程》，化学工业，，2001年2月
3.小木虫学术科研第一站：
食品伙伴网：
讨论、思考题、作业：
1常用的蛋白质沉淀方法有哪些？
2何谓盐析？
其原理是什么？
3名词解释：
Ks盐析法β盐析法
4影响盐析的主要因素有哪些？
5等电点沉淀的操作条件
教后小结
学生对盐析、等电点理解较透彻。
教案1
课时安排
2学时
教学次序
第5次课
授课题目
第三章初级分离
第一节沉淀分级第二节泡沫分离
1有机溶剂沉淀
2其他沉淀法
3泡沫分离原理、设备和过程及应用
教学目标
掌握有机溶剂沉淀的原理、影响因素，了解沉淀蛋白质的其他方法。
掌握泡沫分离技术的基本原理，了解泡沫分离的操作方式，影响泡沫分离的因素及其应用。
教学重点
有机溶剂沉淀的原理、影响因素与泡沫分离技术的基本原理。
教学难点
有机溶剂沉淀的原理、影响因素与泡沫分离技术的基本原理。
教学方法
讲授法。
多媒体教学辅助。
教学过程设计
第三章初级分离
第二节泡沫分离
1有机溶剂沉淀概述（10min）、原理（难点10min）
2影响有机溶剂沉淀的主要因素（重点10min）、应用（5min）
3其他沉淀法（10min）
4泡沫分离发展历史（5min）、原理（难15min）、设备和过程（15min）及应用（5min）
5小结及思考题（5min）
教学资源
1.欧阳平凯，胡永红著，《生物分离原理及技术》，化学工业，，2006年2月
2.谭天伟著，《生物分离技术》，第二版，化学工业，，2007年8月
讨论、思考题、作业：
1用乙醇沉淀蛋白质时应注意哪些事项？
2简述泡沫分离的原理
教后小结
学生能掌握有机溶剂沉淀，对泡沫分离技术有较大的兴趣。
教案1
课时安排
2学时
教学次序
第6次课
授课题目
第四章膜分离
第一节各种膜分离法及其原理第二节膜材料及其特性
1膜分离技术发展的历史、开发现状及产业化水平和前景
2膜分离的定义、膜的功能
3膜分离技术的优缺点
4反渗透、超滤和微滤、透析、电渗析、渗透气化的定义和原理
5膜材料的要求、种类
6膜的结构特性
7水通量
教学目标
了解膜分离技术发展的历史、开发现状及产业化水平和前景，掌握膜分离的定义、膜分离技术的优缺点，各种膜分离技术的原理，了解膜材料及其特性。
教学重点
膜分离的定义、膜分离技术的优缺点，各种膜分离技术的原理。
教学难点
膜分离的定义、膜分离技术的优缺点，各种膜分离技术的原理。
教学方法
讲授法、讨论法。
多媒体教学辅助。
教学过程设计
第四章膜分离
第一节各种膜分离法及其原理第二节膜材料及其特性
1膜分离技术发展的历史、开发现状及产业化水平和前景（10min）
2膜分离的定义、膜的功能（5min）
3膜分离技术的优缺点（重点10min）
4反渗透（10min）、超滤和微滤的定义和原理（重点10min）
5透析（10min）、电渗析（10min）、渗透气化的定义和原理（5min）
6膜材料的要求（5min）、种类（5min）
7膜的结构特性（5min）
8水通量（重点5min）
教学资源
小木虫学术科研第一站：
食品科技网：
.tech-food./
学君著，《现代生物分离工程》，华东理工大学，，2007年1月
讨论、思考题、作业：
1膜分离技术的优缺点
2膜分离技术的分类
3分析比较反渗透、超滤和微滤的差别和共同点
4膜材料的种类水通量的定义
教后小结
介绍膜分离在日常生活中的应用，介绍纳米技术。
在规定的时间完成任务，教学目的已达到，效果好。
教案1
课时安排
4学时
教学次序
第7次课
授课题目
第四章膜分离
第三节膜组件第四节操作特性
第五节影响膜分离速度的因素第六节膜分离操作
14种膜组件的结构和特点
2膜的操作特性
3影响膜分离速度的因素
4膜分离操作
教学目标
了解4种膜组件的结构和特点，掌握膜的操作特性、影响膜分离速度的因素，了解膜分离的具体操作。
教学重点
膜的操作特性、影响膜分离速度的因素
教学难点
膜的操作特性、影响膜分离速度的因素
教学方法
讲授法、发现法、练习法、谈话法。
多媒体教学。
教学过程设计
第四章膜分离
第三节膜组件第四节操作特性
第五节影响膜分离速度的因素第六节膜分离操作
1膜组件的定义和分类（5min）、管式（5min）、平板式（5min）、螺旋卷式（5min）、中空纤维式（5min）膜组件的结构和特点，4种膜组件特性的比较（5min）
2浓度极化模型（10min）
3超滤膜的分子截留作用（重点15min）
4影响膜分离速度的因素（重点15min）
5膜分离浓缩操作（10min）、洗滤操作（5min）
6课堂笔记（5min）
教学资源
谭天伟著，《生物分离技术》，第二版，化学工业，，2007年8月
小木虫学术科研第一站：
严希康著，《生化分离工程》，化学工业，，2001年2月
讨论、思考题、作业：
1比较4种膜组件的特性
2膜分离过程中影响截留率的因素
3影响膜分离速度的因素
4名词解释：
浓度极化截留曲线截留分子量
教后小结
对膜分离的讲解透彻，学生理解也容易。
教案1
课时安排
2学时
教学次序
第8次课
授课题目
第四章膜分离
第七节膜的污染与清洗第八节应用
1膜的污染与清洗
2膜分离的具体应用
教学目标
掌握膜的污染与清洗，了解膜分离的具体应用。
教学重点
膜的污染与清洗
教学难点
膜的清洗
教学方法
讲授法、讨论法。
多媒体教学。
教学过程设计
第四章膜分离
第七节膜的污染与清洗第八节应用
1影响膜使用寿命的因素（10min）
2造成污染的主要原因（5min）
3减轻膜污染的方法（重点15min）
4膜污染的处理与再生（重点15min）
5膜的保存（5min）
6膜分离在生物产物分离纯化方面的应用（20min）
7课堂笔记（10min）
8本章小结及思考题（10min）
教学资源
彦著，《生物分离工程》，化学工业，，2005年3月
欧阳平凯，胡永红著，《生物分离原理及技术》，化学工业，，2006年2月
谭天伟著，《生物分离技术》，第二版，化学工业，，2007年8月
讨论、思考题、作业：
1膜污染有哪些途径造成？
如何有效防止和清除膜污染？
2膜分离在生物产物分离纯化方面的应用
教后小结
此处为扩展性知识，学生有浓厚的兴趣。
教案1
课时安排
2学时
教学次序
第9次课
授课题目
第五章萃取
第一节基本概念第二节有机溶剂萃取
1萃取的基本概念
2分配定律
3有机溶剂萃取
教学目标
掌握萃取的一些基本概念、分配定律和水相物理条件影响溶剂萃取操作，了解弱电解质的分配平衡和乳化现象。
教学重点
萃取的一些基本概念、分配定律和水相物理条件影响溶剂萃取操作。
教学难点
萃取的一些基本概念、分配定律。
教学方法
讲授法。
多媒体教学。
教学过程设计
第五章萃取
第一节基本概念第二节有机溶剂萃取
1萃取的概述（10min）
2萃取（8min）反萃取（7min）物理萃取与化学萃取（10min）
3分配定律（重点10min）
4弱电解质的分配平衡（难点10min）
5水相物理条件影响溶剂萃取操作（重点15min）有机溶剂的选择（5min）
6乳状液的形成（5min）、类型及消除（10min）
教学资源
朱志强著，《超临界流体萃取技术原理》，化学工业，，2001年8月
小木虫学术科研第一站：
讨论、思考题、作业：
1分配定律
2有机溶剂的选择
3水相物理条件如何影响溶剂萃取操作？
4名词解释：
反萃取化学萃取带溶剂乳化HLB
5发酵液乳化现象是如何产生的？
对分离纯化产生何影响?
如何有效消除乳化现象？
教后小结
此节容较为简单，在规定的时间能完成教学任务，效果佳。
教案1
课时安排
2学时
教学次序
第10次课
授课题目
第五章萃取
第三节液液萃取设备第四节双水相萃取
1液液萃取设备及其设计的理论基础
2双水相系统
3双水相中的分配平衡
4影响分配系数的因素
5双水相萃取操作
教学目标
掌握双水相萃取中影响分配系数的因素，了解液液萃取方式和理论计算、双水相系统、双水相中的分配平衡和双水相萃取操作
教学重点
双水相萃取中影响分配系数的因素
教学难点
双水相萃取中影响分配系数的因素
教学方法
讲授法、发现法、实验法。
多媒体教学。
教学过程设计
第五章萃取
第三节液液萃取设备第四节双水相萃取
1单级萃取操作（5min）、多级错流萃取（5min）、多级逆流萃取（5min）、分馏萃取（5min）
2双水相萃取概述（10min）
3双水相系统形成的因素（5min）双水相体系组成（5min）相图（难点10min）
4双水相中的分配平衡（10min）
5影响分配系数的因素（重点20min）
6双水相萃取操作（10min）
教学资源
1.学君著，《现代生物分离工程》，华东理工大学，，2007年1月
2.严希康著，《生化分离工程》，化学工业，，2001年2月
3.彦著，《生物分离工程》，化学工业，，2005年3月
4.欧阳平凯，胡永红著，《生物分离原理及技术》，化学工业，，2006年2月
讨论、思考题、作业：
1双水相体系可分为哪几类？
目前常用的体系有哪两种？
2理解概念：
双节线，系线，临界点。
3影响双水相萃取的因素有哪些？
教后小结
学生对双水相的组成以及机理能熟知。
教案1
课时安排
4学时
教学次序
第11次课
授课题目
第五章萃取
第五节液膜萃取第六节反胶团萃取
1液膜及其分类
2液膜萃取机理
3液膜材料的选择与液膜分离的操作过程
4液膜分离技术的应用
5反胶团溶液形成的条件和特性
教学目标
掌握液膜的定义及其组成、分类、液膜分离的操作过程，反胶团溶液形成的条件和特性，了解液膜分离机理、液膜材料的选择、影响液膜分离效果的因素及液膜萃取技术的应用。
教学重点
液膜的定义及其组成、分类、液膜分离的操作过程，反胶团溶液形成的条件和特性。
教学难点
液膜的定义及其组成、分类、液膜分离的操作过程。
教学方法
讲授法。
多媒体辅助。
教学过程设计
第五章萃取
第五节液膜萃取第六节反胶团萃取
1液膜萃取概述（5min）、液膜的定义及其组成（重点10min）、液膜的分类（10min）
2液膜萃取机理（难点15min）
3液膜材料的选择（5min）、液膜分离的操作过程（5min）、影响液膜分离效果的
因素（10min）
4液膜分离技术的应用（10min）
5反胶团萃取法的优点（5min）
6反胶团溶液形成的条件和特性（15min）
教学资源
欧阳平凯，胡永红著，《生物分离原理及技术》，化学工业，，2006年2月
谭天伟著，《生物分离技术》，第二版，化学工业，，2007年8月
朱志强著，《超临界流体萃取技术原理》，化学工业，，2001年8月
讨论、思考题、作业：
1名词解释：
液膜、流动载体、临界胶团浓度、反胶团
2液膜的组成和分类，流动载体必须具备的条件？
3液膜萃取机理分类
4反胶团形成的条件，反胶团和胶团的比较
教后小结
能在规定的时间完成教学计划，学生易于掌握。
教案1
课时安排
2学时
教学次序
第12次课
授课题目
第五章萃取
第六节反胶团萃取第七节超临界流体萃取法
1反胶团萃取蛋白质的基本原理
2影响反胶团萃取蛋白质的主要因素
3反胶团萃取蛋白质的应用
4超临界流体萃取的基本原理
5超临界流体萃取的基本过程
6超临界流体萃取的特点
7超临界流体萃取的应用
教学目标
掌握影响反胶团萃取蛋白质的主要因素，超临界流体的性质、超临界流体萃取的基本过程和特点，了解反胶团萃取蛋白质的基本原理及其应用，超临界流体萃取的基本原理及应用。
教学重点
超临界流体的性质、超临界流体萃取的基本过程和特点。
教学难点
超临界流体的性质、超临界流体萃取的基本过程和特点。
教学方法
讲授法、讨论法、读书指导法。
多媒体辅助。
教学过程设计
第五章萃取
第六节反胶团萃取第七节超临界流体萃取法
1反胶团萃取蛋白质的基本原理（难点10min）
2影响反胶团萃取蛋白质的主要因素（重点15min）
3反胶团萃取蛋白质的应用（5min）
4超临界流体萃取的概述（5min）
5超临界流体萃取的基本原理（难点15min）
6超临界流体萃取的基本过程（10min）
7超临界流体萃取的特点（重点10min）
8超临界流体萃取的应用（10min）
9本章小结及思考题（10min）
教学资源
朱志强著，《超临界流体萃取技术原理》，化学工业，，2001年8月
小木虫学术科研第一站：
讨论、思考题、作业：
1影响反胶团萃取蛋白质的主要因素有哪些？
这些因素是怎样起作用的？
2超临界流体的性质及基本过程
3理解概念：
夹带剂
4超临界流体萃取的优缺点
教后小结
此节引起了学生的兴趣，学生踊跃参与讨论。
教案1
课时安排
2学时
教学次序
第13次课
授课题目
第六章吸附和离子交换
第一节吸附法
1吸附过程的理论基础
2吸附剂
3离子交换树脂的构成及其分类
4离子交换树脂的命名及性能评价
教学目标
了解吸附剂的种类、理化性质，影响吸附过程的因素和离子交换树脂的构成、分类及其命名，掌握吸附的类型、吸附等温线、大网格吸附剂操作条件的选择，离子交换树脂性能评价的指标。
教学重点
吸附的类型、吸附等温线、大网格吸附剂操作条件的选择，离子交换树脂性能评价的指标。
教学难点
吸附的类型、吸附等温线、大网格吸附剂操作条件的选择，离子交换树脂性能评价的指标。
教学方法
讲授法及多媒体辅助。
教学过程设计
第六章吸附和离子交换
第一节吸附法
1吸附法的概述（5min）
2吸附的类型及其特点（10min）
3影响吸附过程的因素（10min）
4吸附等温线（5min）
5吸附剂的种类、理化性质（10min）
6大网格吸附剂操作条件的选择（重点10min）
7离子交换法的概述（5min）
8离子交换树脂的构成（5min）及其分类（10min）
9离子交换树脂的命名（5min）及性能评价（重点15min）
教学资源
1.学君著，《现代生物分离工程》
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