生物反应工程学习指南

1、生物反应工程学习指南一、课程性质与任务生物反应工程是一门以生物学、化学、工程学、计算机与信息技术等多学科为基础的交叉学科，它以生物反应动力学为基础，将传递过程原理、设备工程学、过程动态学及最优化原理等化学工程学方法与生物反应过程的反应特性方面的知识相结合，进行生物反应过程分析与开发，以及生物反应器的设计、操作和控制等。生物反应工程主要研究生物反应过程中带有共性的工程技术问题，其在生物工业中起着举足轻重的作用。从学科分类看，生物反应工程在工业生物技术中占据核心地位。二、课程学习建议1.认识到生物反应工程学科的重要性；2.培养专业兴趣；3.理顺生物反应工程的知识模块；4.选取合适的教材，并参阅外文

2、教材、利用网络资源；5.勤于动脑，丰富思维方式；勤于动手，培养实验能力。三、课程教学内容及重点难点第一章 绪论本章基本内容：本课程的学科性质、研究内容、及学科的形成与发展，提高工程思维能力的方法或途径，本课程的学习方法。重点：本课程的学科性质、研究内容、及学科的形成与发展。难点：如何理解共性的工程技术问题；如何理解或掌握工程思维能力或方法。第二章 酶促反应动力学本章基本内容：酶与酶的应用特点；固定化酶的特性；米氏方程；操作参数（温度与pH）对酶促反应的影响；抑制酶促反应动力学；多底物酶促反应动力学；固定化酶促反应动力学；酶的失活动力学。重点：1.米氏方程。 2. 抑制剂对酶促反应的影响。 3.

3、 外扩散对酶促反应的影响及Da准数。难点：米氏方程的推导，限速阶段的理解，固定化酶催化反应动力学，如何理解传质过程与酶促反应之间的关系，扩散传质与酶促反应的相互影响。第三章 微生物反应动力学本章基本内容：微生物反应的计量学与质能衡算、微生物生长动力学、产物动力学和基质消耗动力学。重点：碳源衡算；氧衡算；得率系数；Monod方程；Gaden的产物动力学模型。难点：细胞生长的非结构模型与Monod方程及其应用条件；得率系数与反应动力学方程之间的相互换算。第四章 微生物反应器操作本章基本内容：微生物反应器的三种主要操作方式：分批式操作、流加式操作和连续式操作。重点：单级连续培养数学模型，连续稳态操作

4、条件，冲出现象；连续操作存在的问题及应用；指数流加数学模型；流加操作的控制与优化。难点：不同操作方式下基质、细胞与产物的状态方程；流加操作的控制与优化。第五章 动植物细胞培养本章基本内容：动植物细胞培养的特性及反应动力学。重点：动、植物细胞培养的特点以及与微生物细胞培养的比较；影响植物细胞培养过程中次生代谢产物积累的主要因素；动、植物细胞培养的生长模型。 难点：动、植物细胞培养的生长动力学模型。第六章 生物反应器中的传质过程 本章基本内容：流体流变学特性，发酵液的流变学特性，氧传递理论，体积溶氧系数的测定，影响kLa的因素及其提高溶氧速率的措施。 重点：流体流变学特性；双膜理论；kLa的测定方

5、法、影响因素及提高措施。 难点：流体流变学特性；溶氧方程和溶氧速率的调节。第七章 生物反应器本章基本内容：生物反应器选型与设计要点；酶反应器；通用式发酵罐；嫌气发酵设备和生物反应器的比拟放大与实例。重点：CPFR型酶反应器操作方程；CSTR型酶反应器操作方程；CPFR型与CSTR型酶反应器的性能比较；常见的微生物反应器。难点：CPFR与CSTR酶反应器的操作方程；生物反应器的比拟放大。第八章 生物反应过程建模与分析 本章基本内容：针对生物反应过程瞬时多态性、非线性的特点，利用多元统计分析等计算方法，解决生物反应过程复杂性的问题，借助建模工具，以具体科学研究的实例，开展生物反应过程的建模与分析。

6、 重点：生物反应过程的时空多态性、非线性；过程建模与分析的工具；常用的过程建模与分析的方法。 难点：计算流体力学方法；多元统计分析方法的原理与应用。第九章 生物反应工程领域的拓展本章基本内容：介绍固态发酵、生物传感器技术、高强度发酵、超临界与压力对微生物发酵与生物催化的影响、双液相生物反应、微藻细胞深层培养与产业化过程等生物反应工程领域的新拓展。重点： 几种典型微生物反应工程原理与应用；特殊生物反应过程（加压生物反应、双液相生物反应）的原理。难点：特殊生物反应过程（加压生物反应、双液相生物反应）的原理。第十章 实验 本章基本内容：介绍与本课程相关的基础实验，包括原理及基本操作。重点：亚硫酸盐氧化法测定溶氧体积传递系数kLa、酶促反应动力学参数测定的基本原理与实验方