课程教学大纲发酵工程原理网络课程安阳工学院.docx

1、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（Principle and technology of fermentation process）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

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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

7、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

8、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

9、.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

10、；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

11、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

12、第一章 绪论22第二章 发酵工业菌种448第三章 发酵工业培养基设计22菌种的筛选及优化（选讲）22第四章 发酵工业无菌技术426第五章 发酵工业的种子制备224第六章 发酵动力学66第七章 氧的供需44第八章 发酵罐的放大与设计22第九章 发酵过程控制66第十章 发酵经济学（选讲）22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