课程教学大纲发酵工程原理网络课程安阳工学院.docx
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课程教学大纲发酵工程原理网络课程安阳工学院
《发酵工程原理》课程教学大纲
（Principleandtechnologyoffermentationprocess）
课程编号：
学分：
2.0
学时：
44（其中：
讲课学时：
36实验学时：
8上机学时：
0）
先修课程：
食品生物技术食品微生物学
后续课程：
适用专业：
食品科学与工程（专升本）
开课部门：
生物与食品工程学院
一、课程的性质与目标
发酵工程原理是食品科学与工程（专升本）专业一门较重要的专业选修课。
本课程主要讲授了发酵工业菌种、工业培养基设计、发酵工艺的无菌技术、发酵动力学、发酵中氧的供需、发酵的过程控制等内容。
学习本课程的目的在于夯实学生的基础理论知识、增强学生的工程意识、提高学生的科学素养，培养适合社会发展需要的具有创新能力、创业能力的高层次人才。
本课程以生物技术产业化过程涉及的工程知识为教学内容，融合生物化学和微生物学的基础理论，培养学生掌握自主学习和主动实践的方法，使学生具备解决食品加工中遇到的生物技术关键问题的能力。
二、课程的主要内容及基本要求
第一章绪论（2学时）
[知识点]
1.发酵工程的定义及与其它相关学科的关系；
2.发酵工程的发展史；
3.发酵工业的特点及其范围；
4.工业发酵的类型与流程；
5.发酵工程展望及应用前景。
[重点]
1.发酵及发酵工程的概念；
2.工业发酵的类型和流程；
3.发酵工业的应用范围及发展前景。
[难点]
工业发酵的类型和流程。
[基本要求]
1.掌握发酵及发酵工程的概念，了解发酵工程的地位和发酵工程发展史；
2.掌握发酵工业的特点及其范围、工业发酵的类型与流程；
3.了解发酵工程展望及应用前景。
[实践与练习]
发酵工业的特点有哪些？
第二章发酵工业菌种（4学时）
[知识点]
1.常用的工业微生物；
2.发酵工业菌种筛选的原则与基本技术；
3.发酵工业菌种改良；
4.发酵工业菌种保藏。
[重点]
菌种改良的技术原理和方法。
[难点]
菌种改良的方法。
[基本要求]
1.了解微生物分离筛选的基本概念、基本原理；
2.掌握菌种改良的基本原理、基本技术和方法。
[实践与练习]
1.发酵菌种选择的要求有哪些？
2.会设计菌种筛选试验方案。
第三章发酵工业培养基设计（2学时）
[知识点]
1.常用培养基的基本要求；
2.培养基的成分及来源；
3.培养基的类型与区别；
4.发酵培养基的设计原理与优化方法。
[重点]
1.影响培养基质量的因素；
2.培养基的设计原理与基本优化方法。
[难点]
培养基的设计原理与基本优化方法。
[基本要求]
1.了解培养基的基本成分及来源；
2.了解培养基的类型与区别；
3.掌握影响培养基质量的因素；
4.掌握培养基的设计原理与基本优化方法。
[实践与练习]
一般设计适宜于工业大规模发酵的培养基应遵循那些原则?
菌种的筛选及优化讨论课（2学时选讲）
[知识点]
1.菌种筛选培养基的设计；
2.菌种筛选时培养条件的设计；
3.菌种筛选方法的设计；
4.菌种筛选中的其他注意事项。
[重点]
菌种分离、筛选实验方案的设计。
[难点]
筛选实验方案的设计。
[基本要求]
1.了解菌种筛选实验方案的设计原理；
2.掌握菌种筛选实验方案的设计步骤。
[实践与练习]
会根据具体情况设计菌种筛选实验方案。
第四章发酵工业的无菌技术（4学时）
[知识点]
1.发酵工业污染的防治策略；
2.发酵工业的无菌技术；
3.培养基及设备灭菌；
4.空气除菌。
[重点]
1.培养基及设备灭菌基本原理以及灭菌时间的估算；
2.空气除菌基本原理、流程及无菌空气预处理设计。
[难点]
1.培养基灭菌时间的估算；
2.无菌空气预处理设计。
[基本要求]
1.了解发酵工业污染的原因及防治策略；
2.了解发酵工业的基本无菌技术；
3.掌握培养基及设备灭菌基本原理以及灭菌时间的估算；
4.掌握空气除菌基本原理、流程及无菌空气预处理设计。
[实践与练习]
发酵过程中染菌的不良后果有哪些？
第五章发酵工业的种子制备（2学时）
[知识点]
1.种子制备原理与技术；
2.影响种子质量的因素；
3.种子质量的控制措施；
4.种子制备的放大原理与技术。
[重点]
1.种子制备过程的注意事项；
2.影响种子质量的因素；
3.不同类型微生物种子扩大培养的基本特点。
[难点]
影响种子质量的因素。
[基本要求]
1.掌握与种子扩大培养有关的基本概念；
2.掌握种子制备的工艺过程和基本制备方式及其特点；
3.掌握种子制备过程的注意事项；
4.掌握影响种子质量的因素，了解种子质量的控制措施；
5.掌握不同类型微生物种子扩大培养的基本特点。
[实践与练习]
影响发酵种子质量的因素有哪些？
第六章发酵动力学（6学时）
[知识点]
1.分批发酵过程、细胞生长动力学、基质消耗动力学、产物形成动力学、分批发酵的优缺点；
2.连续发酵类型及装置、连续发酵动力学模型、单级恒化器连续发酵、多级恒化器连续发酵、进行细胞回流的单级恒化器连续发酵、连续发酵动力学理论的应用；
3.补料分批发酵的概念、特点、动力学、优缺点。
[重点]
细胞生长、基质消耗、产物合成的物料衡算。
[难点]
动力学公式的推导及应用。
[基本要求]
1.了解发酵动力学研究的基本内容，掌握其中的基本概念；
2.掌握细胞生长、基质消耗、产物合成的物料衡算；
3.掌握分批发酵、连续发酵及补料分批发酵的特性。
[实践与练习]
1.分批发酵动力学中，假定整个生长阶段无抑制物作用存在，在微生物细胞生长的过程中（5个时期），其µ和X值怎样变化？
2.连续发酵的优缺点有哪些？
3.补料分批发酵的优点有哪些？
第七章氧的供需（4学时）
[知识点]
1.氧在微生物发酵中的作用、可利用氧的特征、微生物的耗氧特征、溶解氧控制的意义；
2.供氧的实现形式、气体溶解过程的双膜理论、氧传递方程；
3.影响氧传递的因素；
4.摄氧率、溶解氧、KLa的测定。
[重点]
1.发酵过程中氧的传递方程及影响供氧和耗氧的因素；
2.KLa的意义及其测定方法。
[难点]
发酵过程中氧的传递方程及影响供氧和耗氧的因素。
[基本要求]
1.了解微生物对氧的需求并掌握其中的基本概念；
2.掌握发酵过程中氧的传递方程及其参数的测定；
3.了解KLa的意义，掌握影响氧传递的因素；
4.了解溶解氧相关参数的测定，掌握KLa的测定。
[实践与练习]
1.简述培养过程中细胞耗氧的一般规律？
2.简述搅拌对KLa的影响的原因？
第八章发酵罐的放大与设计（2学时）
[知识点]
1.发酵罐的发展；
2.发酵罐的类型；
3.发酵罐的结构；
4.通用式发酵罐的设计与放大；
5.重组菌生物反应器。
[重点]
1.通用式发酵罐的基本结构；
2.发酵罐放大设计的基本原则、要求和方法。
[难点]
发酵罐放大设计的基本原则、要求和方法。
[基本要求]
1.了解发酵罐的类型，掌握通用式发酵罐的基本结构；
2.掌握发酵罐设计的基本原则和要求；
3.掌握发酵罐放大设计的基本方法；
4.了解重组菌生物反应器的特别要求。
[实践与练习]
简述发酵罐的类型及其特点？
第九章发酵过程控制（6学时）
[知识点]
1.温度对发酵的影响及其控制；
2.pH对发酵的影响及其控制；
3.溶解氧对发酵的影响及其控制；
4.CO2和呼吸熵对发酵的影响及其控制；
5.基质浓度对发酵的影响及补料控制；
6.高密度发酵及过程控制；
7.泡沫对发酵的影响及其控制。
[重点]
1.温度、pH、溶解氧、CO2和呼吸熵等对发酵的影响及其控制；
2.发酵过程的补料控制。
[难点]
发酵过程的补料控制。
[基本要求]
1.了解发酵过程中需检测的参数类型，掌握基本的参数检测方法；
2.掌握温度、pH、溶解氧、CO2和呼吸熵、基质浓度等对发酵的影响及其控制；
3.掌握发酵过程补料控制的意义、原则和方法；
4.了解高密度发酵及过程控制；
5.了解泡沫对发酵的影响及其控制。
[实践与练习]
1.不同生长阶段的微生物对温度的要求有哪些不同？
2.pH值对生长的影响机制有哪些？
第十章发酵经济学（2课时选讲）
[知识点]
1.影响发酵产品成本的主要因素；
2.发酵过程的经济学评价。
[重点]
影响发酵产品成本的主要因素。
[难点]
发酵过程的经济学评价。
[基本要求]
1.掌握影响发酵产品成本的主要因素；
2.了解发酵过程的经济学评价。
[实践与练习]
简述影响发酵产品成本的因素？
三、学时分配
章目
讲课
实验
上机
合计
第一章绪论
2
2
第二章发酵工业菌种
4
4
8
第三章发酵工业培养基设计
2
2
菌种的筛选及优化（选讲）
2
2
第四章发酵工业无菌技术
4
2
6
第五章发酵工业的种子制备
2
2
4
第六章发酵动力学
6
6
第七章氧的供需
4
4
第八章发酵罐的放大与设计
2
2
第九章发酵过程控制
6
6
第十章发酵经济学（选讲）
2
2
合计
8
四、考核模式与成绩评定办法
考核方式：
考试。
成绩评定：
采用百分制考核，期末考试占100%。
如本课程进行考试改革，按照考试改革方案执行。
五、选用教材和主要参考书
选用教材：
《发酵工程原理与技术应用》，余龙江；化学工业出版社，2006年6月
主要参考书：
1.《生物工艺学》（上下册），俞俊棠；华东理工大学出版社，1992年1月
2.《生化生产工艺学》，梅乐和；科学出版社，2007年8月
3.《微生物工程工艺原理》，姚汝华；华南理工大学出版社，2005年9月
六、大纲说明
本大纲依据安阳工学院食品科学与工程（专升本）专业2010版人才培养方案制定，对应的实验教学大纲见《发酵工程原理》课程实验大纲，采用多媒体课件授课。
撰写人：
杜磊审定人：
袁超
批准人：
张进忠执行时间：
2010年9月
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