《制药分离工程》课程教学大纲全套

《制药分离工程》课程教学大纲全套课程代码53310308编写时间2016.8课程名称制药分离工程英文名称PharmaceuticalSeparationEngineering学分数2总学时数36理论讲授学时36实验实践学时0任课教师开课学院*化学与制药工程学院课程类型□通识教育核心课□通识教育拓展课□学科基础必修课□学科基础选修课□专业核心课√个性化课程□实践类课程预修课程化工原理、化学制药工艺学1.课程教学目标本课程要求学生全面系统地掌握制药过程所涉及分离技术的基本理论、基本知识和基本技能，培养学生具有识别问题、分析问题、解决问题的能力，开拓学生视野，促进创新思维，为将学生培养成为制药工艺的设计与改革创新及工程设计方面的高级专业人才打下基础。具体要求达到的课程教学目标如下：知识目标：培养学生掌握制药领域常用分离技术的基本原理、特点和基本设备，具备对针对不同的待分离体系选择适当的分离技术工艺的应用能力。能力目标：培养学生独立、自主学习能力；通过教学调动其积极性、主动性，培养学生探求知识的思维能力和思维习惯；培养善于分析、归纳总结、迁移及应用知识的能力；提高学生的认知能力，培养学生的创新能力。素质目标：教书与育人相结合，结合教学内容进行辩证唯物主义教育、思想品德教育，使学生树立正确的人生观、价值观；注重培养学生严谨认真、实事求是的科学态度以及团队协作等职业素养。2.课程教学目的与任务制药分离工程是制药工程专业学生的一门专业选修课程，主要任务是研究药物提取、分离、纯化的理论与技术。现代药物包括了化学合成药物、生物工程药物和天然药物，因此制药分离工程也涉及了化学与生物交叉领域，其集成了化学分离与生物分离原理与技术。通过本课程的学习，使学生掌握制药分离工程的基础知识和基本研究方法，了解制药分离工程研究的最新进展和应用情况。本课程内容与制药工业的结合较为紧密，通过这门课程的学习，使学生可以解决在今后工作和深入学习的过程中所遇到的分离工程方面的实际问题。3.课程内容简介本课程为大学本科制药工程专业的个性化选修课程，学分数2，总学时数36，制药分离过程主要是利用待分离的物系中的有效成分与共存杂质之间在物理、化学及生物学性质上的差异进行分离，由于药物的纯度和杂质含量与其药效、毒副作用、价格等息息相关，使得分离过程在制药行业中的地位和作用非常重要。本课程主要介绍了制药领域中常用分离技术的基本原理、常用设备及其应用情况。4.理论教学基本要求通过该门课程学习，使学生掌握萃取、非均相分离、精馏技术、膜分离、吸附、离子交换、色谱分离过程、结晶过程、电泳技术、手性分离、干燥与造粒等分离技术的基本概念、基本原理、应用和发展概况，了解近年来XX药物分离工程技术的基本原理和应用。5.教学方式与方法教学过程坚持以教师为主导，学生为主体组织教学，采取互动探究式教学模式。按照知识相关性将教学内容从传统的章节整合为联系比较紧密的若干教学模块，同时按照各部分知识特点将教学内容分为精讲内容（一级知识点）、导学内容（二级知识点）和研讨内容（三级知识点）。精讲内容主要是基本概念、基本原理、重要设备等难度较大部分;导学内容是易于学生自学或与社会生活联系紧密内容；研讨内容是本学科最新理论与技术成就或与社会有关的环境、社会问题，可以利用网络资源进行学习和研讨。通过合理调配教学内容，形成课堂学习与课外学习互补，师生学习与生生学习互动的学习氛围。6.主讲教师简介和团队成员情况主讲教师简介：，女，1979年出生，汉族，副教授，博士研究生，高分子化学与物理专业，XX省教学标兵。研究方向：有机/无机复合纳米材料、药物提取。先后承担教学研究项目4项，XX省高等学校青年骨干教师项目1项，发表学术论文20余篇，参编教材1部。承担课程：生物化学、药物分离工程、高分子化学、专业英语、药用高分子材料、制药工程专业实验等。教学团队成员姓名性别职称学院在教学中承担的职责孙瑞雪女讲师化学与制药工程学院承担课程的教学任务7.课时分配表：教学模块内容学时第一部分药物分离基础2第二部分萃取9第三部分非均相分离3第四部分精馏技术3第五部分膜分离2第六部分吸附2第七部分离子交换3第八部分色谱分离3第九部分结晶过程3第十部分电泳技术2第十一部分手性分离2第十二部分干燥与造粒2合计学时368.教学内容安排及要求第一部分药物分离基础√理论/□实践学时2教学要求：了解生物制药、化学制药、中药制药工业的发展现状；掌握分离过程的基本概念和分类；了解分离环节在药物生产中的重要意义。1.一级知识点分离过程基本原理概念，含义2.二级知识点生物制药、化学制药、中药制药工业发展状况3.三级知识点分离技术在制药过程中的应用。第二部分萃取√理论/□实践学时9教学要求：掌握固液萃取分离过程的基本原理，过程计算；熟悉其分离过程的特点；影响因素，工艺流程；了解使用设备结构；熟悉微波、超声波协助浸取的基本原理，工艺流程；掌握超临界流体萃取的基本特性，基本原理，特点以及萃取-分离过程的基本模式；熟悉超临界CO2流体萃取的特性，萃取工艺流程的设计，设备的基本结构与工作过程；熟悉反胶团萃取和双水相萃取技术的基本原理、工艺流程；了解以上分离技术的应用与发展方向。1.一级知识点浸取技术原理、计算、工艺及设备；浸取强化技术（超声波协助浸取、微波协助浸取）；液液萃取过程基本原理、平衡关系与理论基础；萃取分离的主要影响因素；萃取过程的计算；液液萃取设备的分类；萃取设备内流体的传质特性（分散相的形成和凝聚、萃取设备内的传质、萃取塔内的液泛、萃取塔内的返混、萃取设备的效率）；超临界流体萃取的基本原理；超临界流体和超临界流体萃取的特点；超临界流体萃取萃取剂；超临界流体萃取工艺类型；溶质在超临界流体中的溶解度，溶质在超临界CO2中的溶解度规则；溶质在超临界流体中溶解度计算方法；影响超临界萃取过程传质的因素；超临界萃取过程传质模型；超临界萃取工艺的设计；反胶团萃取原理；反胶团的形成及特性；反胶团萃取蛋白质的过程；反胶团萃取的过程及工艺开发；双水相萃取原理；双水相体系的组成2.二级知识点上述各种萃取技术的设备特点3.三级知识点各种萃取技术的应用实例第三部分非均相分离√理论/□实践学时3教学要求：掌握过滤、离心分离、重力沉降的基本特性、基本原理和基本模式；熟悉非均相分离工艺流程的设计，设备的基本结构与工作过程；了解非均相分离技术在药液成分分离中的应用。1.一级知识点非均相分离基本原理；过滤的基本概念、基本理论、基本操作、设备；离心分离原理、操作、基本计算、离心沉降设备；重力沉降原理和设备2.二级知识点不同物料的性质（固体颗粒、液体、悬浮液）3.三级知识点制药生产中药液的固液分离应用（中药的过滤分离特性、发酵液的过滤分离、活性炭与脱色后药液的过滤、药液除菌过滤、结晶体的过滤）第四部分精馏技术√理论/□实践学时3教学要求：掌握间歇精馏、水蒸气蒸馏、分子蒸馏的基本特性、基本原理和基本模式；熟悉精馏分离工艺流程的设计，设备的基本结构与工作过程；了解精馏分离技术在药液成分分离中的应用。1.一级知识点精馏技术基本原理；间歇精馏（间歇精馏操作方式、工艺流程、主要影响因素、基本计算、特殊间歇精馏过程）；水蒸气蒸馏的原理和计算；分子蒸馏（分子蒸馏过程及其特点、分子蒸馏流程和分子蒸发器、基本概念与计算）2.二级知识点精馏技术常用设备的特点3.三级知识点精馏分离技术在药液成分分离中的应用第五部分膜分离√理论/□实践学时2教学要求：掌握膜分离的概念，原理和特点；熟悉膜分离的分离效果及其影响因素；熟悉常用分离装置的基本结构，工作过程；了解膜分离技术的应用与发展状况。1.一级知识点膜分离技术基本原理；超滤（基本原理、超滤膜的性能、膜性能参数、浓差极化——凝胶层、影响超滤速度的因素、超滤系统设计与应用）；微滤、纳滤和反渗透基本原理2.二级知识点膜的污染与清洗3.三级知识点膜分离技术的应用与发展状况第六部分吸附√理论/□实践学时2教学要求：掌握吸附的基本概念；吸附的分离原理；熟悉常用吸附剂的性能，吸附分离设备与工作过程，操作方式；了解吸附分离技术的应用与发展状况。1.一级知识点吸附分离原理（吸附分离过程分类、常用吸附剂、吸附平衡、吸附传质）；吸附操作与基本计算；吸附剂的再生；聚酰胺吸附色谱法；大孔吸附树脂法。2.二级知识点吸附分离设备（固定床、流化床、移动床和模拟移动床）3.三级知识点吸附分离技术的应用与发展状况第七部分离子交换√理论/□实践学时3教学要求：掌握离子交换的基本概念，离子交换基本原理；熟悉离子交换树脂的分类，性能，交换过程使用的设备基本构造，工作过程；了解离子交换技术的应用与发展状况。1.一级知识点离子交换基本原理；分离原理（道南理论、离子交换平衡、离子交换动力学和质量传递）；操作方式与设备（搅拌槽间歇操作、固定床离子交换设备、半连续移动床式离子交换设备、连续式离子交换设备）2.二级知识点离子交换剂（无机离子交换剂、合成无机离子交换剂、离子交换树脂）及其性能指标3.三级知识点离子交换技术的应用及发展状况第八部分色谱分离√理论/□实践学时3教学要求：掌握色谱分离原理；熟悉色谱分离过程的基础理论与色谱分离过程的特点；熟悉典型制备色谱工艺及其应用；了解色谱分离的分类、发展与应用状况。1.一级知识点色谱分离过程基础理论；气相色谱和高效液相色谱原理及其应用；典型制备色谱工艺及应用（模拟移动床色谱、扩展床吸附色谱、制备型超临界流体色谱、制备型加压液相色谱）2.二级知识点色谱分离过程的基本原理3.三级知识点固定相（色谱柱填料）；色谱柱及柱技术；色谱的分类第九部分结晶过程√理论/□实践学时3教学要求：熟悉结晶的定义，特点；结晶过程的相平衡与介稳区概念，含义；洁净生长动力学内容；工业常用的溶液结晶方法与使用的设备结构，操作与控制；了解溶液结晶过程的分析与计算；结晶器的设计；熔融结晶的过程与设备构造，特点。1.一级知识点结晶分离基本原理（晶体结构与特性、晶体的粒度分布、结晶过程及其在制药中的重要性）；溶解度与溶解度曲线；两组分物系的固液相图特征；溶液的过饱和与介稳区；结晶过程的动力学；溶液结晶过程；典型的溶液结晶器；溶液结晶过程的操作与控制2.二级知识点熔融结晶过程与设备。3.三级知识点第十部分电泳技术√理论/□实践学时2教学要求：熟悉电泳概念，电泳分离的基本原理；熟悉影响电泳迁移率的因素、电泳分析方法与操作要点；了解电泳的技术问题与对策；了解电泳技术在生物技术产品和生物技术研究方面的应用。1.一级知识点电泳技术分类；影响电泳迁移率的因素；电泳分析常用方法及操作要点；生物技术研究上应用的电泳技术2.二级知识点生物技术产品分离纯化上应用的电泳技术（平板电泳、连续凝胶电泳、等电聚焦电泳、连续流动电泳、无载体连续流动电泳）3.三级知识点电泳的技术问题和对策第十一部分手性分离√理论/□实践学时2教学要求：掌握手性分离的概念和基本原理；掌握手性药物的色谱分离法、毛细管电泳分离技术及手性药物的膜技术拆分；了解手性分离在药物制备中的重要意义及应用。1.一级知识点手性分离的基本原理；手性药物的制备方法（手性药物的色谱分离法、手性药物的毛细管电泳分离、膜技术拆分）2.二级知识点手性分离的概念3.三级知识点手性分离在药物制备中的重要意义及应用第十二部分干燥与造粒√理论/□实践学时2教学要求：熟悉干燥过程热量质量的衡算；湿空气、湿物料的性质；熟悉常用干燥、造粒技术的工作过程与特点；干燥过程的模拟计算；熟悉造粒目的与颗粒生成机理；了解干燥器选型时应考虑的因素；液相凝聚造粒法的工作过程与特点；干燥造粒技术的发展状况。1.一级知识点干燥过程的基本原理；干燥过程动力学；喷雾干燥造粒、流化床干燥造粒及其他干燥造粒方法的原理；液相凝聚造粒法2.二级知识点干燥器选型时应考虑的因素3.三级知识点干燥造粒技术的发展状况9.课内外讨论或练习、实践、体验等环节设计结合各种药物分离技术与药物生产联系紧密的学科特点，教师通过价值实现、兴趣提升、信息交流等不同视觉，引导学生将自身需求由潜在状态转入活动状态，使学生产生强烈的学习愿望或意向，形成学习活动动机。按照药物分离工程各部分知识特点将教学内容分为精讲内容、导学内容和研讨内容，导学内容和研讨内容部分均安排课内外讨论或练习环节。如各种分离技术在药物生产中的实际应用等与生产联系紧密内容，由任课教师提出问题学生通过自学和讨论进行解答；涉及本学科最新理论与技术成就或与社会有关的环境、社会问题作为研讨内容，由教师结合教材内容提出问题或学生自己提出问题，学生通过查资料、组织讨论、写小论文等形式完成。形成课堂学习与课外学习互补，师生学习与生生学习互动的学习氛围。10.考核和评价方式对学生学习效果采取多种形式的教学评价方法和考试方式，综合评价学生的知识掌握、素质培养等情况。