一、课程基本信息 课程编号：010705 课程中文名称： 生化分离工程 课程英文名称： Bio-separations(本课程为双语教学) 理理张别· 学科方向及特色课 适用专业： 生物工程，制药工程 开课学期： 总学时： 48学时 总学分： 预修课程（编 高等数学(60500-1)、生物化学(010702)、微生物学 (010703) 并修课程（编 化工原理(010103) 号)· 木里提为牛物T提和药T程张木刮右业的核心专里里 课程简介 系统讲授生化分离过程的基本概念 基本理论和分析方法，主 要内容包括：固液分离、产物提取、纯化和产品精制。 建议教材： 「11曹天伟.牛比分离技术北京：化学工业出版社2008年 孙彦.生物分离工程北京： 化学工业出版社（第三 版)，2006 参考书： [2]R Ghosh,Principles of bioseparations engineering,Word scientific Press2006 二、课程教育目标 通过教学使学生掌握如下内容： 1.掌握有关生化分离过程的四个典型步骤及其作用：固液分离、产物提取、纯化和产品精制， A 掌握固液分离过程中的主要单元操作，即过滤、“离心分离和细胞破碎的分离原理、计算方 法、操作模式和主要应用。 ，掌握产物提取过程中的主要单元操作，即萃取和吸附过程的基本原理，间歇式、级式和微分 接触式过程的计算方 法和主要应用 4掌握产物纯化过程中的主要单元操作，即层析和膜分离过程的基本原理、计算方法和主要应 5掌握产品精制过程中的主要单元操作，即结晶的基本原理、计算方法、模式选择和主要应用。 三、理论教学内容与要求 1.生化分 产典作用学 立物提取 结 的其木 产物的不同处理过程 2 发酵液预处理与固液分离(4学时) 理的目的与方法，絮凝技术和固体沉降原理；离心分离原理；离心过滤离 固液 离 术与絮机理 与预处理方法 常见絮凝剂 点掌握水溶性杂蛋白 的除 方法和絮凝技 刀王 细胞和发酵液所需 时引间的月万去，熟芯 检室和工业上常用的 心机种类及其结构特点。 细胞 教学内容 士 化学法破碎细胞： 机械法破碎 构的 识， 解采用各种的 胞破降方流 原理和特 。在化学法破碎组 胞中 在化学 的原理和应用条件 解法和碱处理法。在机械法破碎细胞中，重点掌握超声波法、高压匀浆法和珠磨法的基本原理 4 萃取(10学时)
一、课程基本信息 课程编号： 010705 课程中文名称： 生化分离工程 课程英文名称： Bio-separations （本课程为双语教学） 课程类别： 学科方向及特色课 适用专业： 生物工程，制药工程 开课学期： 春 总 学 时： 48学时 总 学 分： 3 预修课程（编 号）： 高等数学（60500-1）、生物化学（010702）、微生物学 （010703） 并修课程（编 号）： 化工原理（010103） 课程简介： 本课程为生物工程和制药工程类本科专业的核心专业课。课程 系统讲授生化分离过程的基本概念、基本理论和分析方法，主 要内容包括：固液分离、产物提取、纯化和产品精制。 建议教材： [1] 谭天伟, 生化分离技术, 北京：化学工业出版社,2008年. 参 考 书： [1] 孙彦. 生物分离工程. 北京： 化学工业出版社(第二 版)， 2006 [2] R Ghosh , Principles of bioseparations engineering， Word scientific Press 2006 二、课程教育目标 通过教学使学生掌握如下内容： 1．掌握有关生化分离过程的四个典型步骤及其作用：固液分离、产物提取、纯化和产品精制。 2．掌握固液分离过程中的主要单元操作，即过滤、离心分离和细胞破碎的分离原理、计算方 法、操作模式和主要应用。 3．掌握产物提取过程中的主要单元操作，即萃取和吸附过程的基本原理，间歇式、级式和微分 接触式过程的计算方法和主要应用。 4 掌握产物纯化过程中的主要单元操作，即层析和膜分离过程的基本原理、计算方法和主要应 用。 5 掌握产品精制过程中的主要单元操作，即结晶的基本原理、计算方法、模式选择和主要应用。 三、理论教学内容与要求 1. 生化分离过程的四个典型步骤及其作用（2学时） 教学内容：固液分离；产物提取；产物纯化；产品精制，分离效率的评价。 要求学生熟悉生化分离过程的这四个典型步骤所涵盖的基本内容和应用条件，胞内产物和胞外 产物的不同处理过程。 2．发酵液预处理与固液分离（4学时） 教学内容：发酵液预处理的目的与方法，絮凝技术和固体沉降原理；离心分离原理；离心过滤离 心机构造。固液分离； 要求了解发酵液特点与预处理方法，常见絮凝剂，重点掌握水溶性杂蛋白的除去方法和絮凝技 术与絮凝机理，斯托克斯定律，掌握用离心机分离生物细胞和发酵液所需时间的计算方法，熟悉实 验室和工业上常用的离心机种类及其结构特点。 3．细胞破碎（2学时） 教学内容：细胞膜的结构；化学法破碎细胞：机械法破碎细胞。 通过对细胞膜结构的认识，理解采用各种的细胞破碎方法的基本原理和特点。在化学法破碎细 胞中，在化学法破碎细胞中，重点掌握渗透压冲击法、化学试剂法、脂溶法的原理和应用条件，熟 悉酶解法和碱处理法。在机械法破碎细胞中，重点掌握超声波法、高压匀浆法和珠磨法的基本原理 和应用条件。 4．萃取（10学时）
教学内容：萃取化学；间歇式萃取：级式萃取：微分式萃取；双水相萃取，液固萃取，超临界 萃取 掌握分配系数的定义及其热力学判推导方法，熟悉通过应用溶解度参数法来选择溶剂以提高分配 系数的方法，掌握通过改变弱酸和弱碱溶液的H值来提高分配系数的方法。掌握间歇萃取过程的热 力学平衡关系和物料衡算关系，熟悉萃取因数的定义，掌握收率和产物浓度的计算方法。熟悉多级 逆流萃取过程和微分式萃取过程的数学模型建立及求解方法，能够熟练求解相关实际问题。掌握双 水相萃取，液固萃取，超临界萃取的基本原理；了解双水相萃取，液固萃取，超临界萃取的优缺点 和应用中可能出现的具体问题。 5.膜分离(4学时) 教学内容：膜分离技术的定义和原理；微滤、超滤、纳率和反渗透过程。 了解膜分离技术的特点和优势，熟悉在生化分离中用途较广的几种膜分离过程及相应的膜分离设 备。掌握浓差极化与膜污染的概念，了解消除浓差极化的常用方法。熟悉微滤、超滤、纳滤和反渗 透等膜分离过程。 6.吸附(8学时) 教学内容：吸附化学：间歇式吸附；连续搅拌釜中的吸附：固定床吸附。 通过对吸附过程和萃取过程的比较，使学生对该二过程的优缺点有所了解。掌握最常见的三种 吸附平衡等温线及其适用范围。了解离子交换过程的平衡等温线，了解亲和吸附的概念。掌握间歇 吸附过程的热力学平衡关系和物料衡算关系，掌握回收率的计算方法。熟悉连续搅拌釜中吸附过程 和固定床吸附过程的数学模型建立及求解方法。对固定床吸附过程，要求学生掌握透过曲线和穿透 点的概念。熟悉膨胀床、流化床、移动床的吸附操作特点。 7.层析(10学时) 教学内容：层析原理；收率和纯度；分离度；动力学分析；凝胶过滤层析、离子交换层析，疏 水性相互作用层析和亲和层析 掌握层析技术的分离原理。熟知常用的层析介质。掌握层析过程分离度的概念与计算。掌握凝胶 过滤层析 离子交换层析 用是析和辛和析的 离原甲和 响分离特性的因素。 解凝胶过滤介质、离子交换介质，疏水性吸附剂和亲和介质的特点；掌握线性梯度吸脱和逐次洗脱 的特点及使用场合 8.结晶(6学时) 教学内容：结晶化学：晶体尺寸分布；连续式结晶过程：重结晶 掌握有关结晶的几个基本概念，包括过饱和度、纯度、成核等。掌握晶体尺寸分布的概念和数学 描方法。掌握单晶体生长的物理数学模型的建立和求解方法。掌握连续式结晶过程的物理数学模 型的建立和求解方法 连铺助操 2学时 教学内容： 习颤课与总复习 四、实验教学内容与要求 本课程设有专门的实验教学，实验内容统一安排在实验教学中 作业 每章布置和收交作业，每章作业2道题左右 典型章 作成贵亡不课程成的10 牛科技写作能力 迟 或缺交的作业次数应少于作业总次数的20%，否则将影响 作业成绩的 励与同学过论作业，但是最终的作业必须是独立完成的，抄袭或复制其他同学的作业将 道 作对教等及段考成绩是十分有帮助的，测试题中有 提 用子 具 可能包含作业 六考核方式 本课程采取闭卷考试的形式进行，任何作弊行为将导致提请学校学生违纪处理委员会处理
教学内容：萃取化学；间歇式萃取；级式萃取；微分式萃取；双水相萃取，液固萃取，超临界 萃取。 掌握分配系数的定义及其热力学推导方法，熟悉通过应用溶解度参数法来选择溶剂以提高分配 系数的方法，掌握通过改变弱酸和弱碱溶液的pH值来提高分配系数的方法。掌握间歇萃取过程的热 力学平衡关系和物料衡算关系，熟悉萃取因数的定义，掌握收率和产物浓度的计算方法。熟悉多级 逆流萃取过程和微分式萃取过程的数学模型建立及求解方法，能够熟练求解相关实际问题。掌握双 水相萃取，液固萃取，超临界萃取的基本原理；了解双水相萃取，液固萃取，超临界萃取的优缺点 和应用中可能出现的具体问题。 5．膜分离（4学时） 教学内容：膜分离技术的定义和原理；微滤、超滤、纳率和反渗透过程。 了解膜分离技术的特点和优势，熟悉在生化分离中用途较广的几种膜分离过程及相应的膜分离设 备。掌握浓差极化与膜污染的概念，了解消除浓差极化的常用方法。熟悉微滤、超滤、纳滤和反渗 透等膜分离过程。 6．吸附（8学时） 教学内容：吸附化学；间歇式吸附；连续搅拌釜中的吸附；固定床吸附。 通过对吸附过程和萃取过程的比较，使学生对该二过程的优缺点有所了解。掌握最常见的三种 吸附平衡等温线及其适用范围。了解离子交换过程的平衡等温线，了解亲和吸附的概念。掌握间歇 吸附过程的热力学平衡关系和物料衡算关系，掌握回收率的计算方法。熟悉连续搅拌釜中吸附过程 和固定床吸附过程的数学模型建立及求解方法。对固定床吸附过程，要求学生掌握透过曲线和穿透 点的概念。熟悉膨胀床、流化床、移动床的吸附操作特点。 7．层析（10学时） 教学内容：层析原理；收率和纯度；分离度；动力学分析；凝胶过滤层析、离子交换层析，疏 水性相互作用层析和亲和层析。 掌握层析技术的分离原理。熟知常用的层析介质。掌握层析过程分离度的概念与计算。掌握凝胶 过滤层析、离子交换层析，疏水性相互作用层析和亲和层析的分离原理和影响分离特性的因素。了 解凝胶过滤介质、离子交换介质，疏水性吸附剂和亲和介质的特点；掌握线性梯度吸脱和逐次洗脱 的特点及使用场合。 8．结晶（6学时） 教学内容：结晶化学；晶体尺寸分布；连续式结晶过程；重结晶。 掌握有关结晶的几个基本概念，包括过饱和度、纯度、成核等。掌握晶体尺寸分布的概念和数学 描述方法。掌握单晶体生长的物理数学模型的建立和求解方法。掌握连续式结晶过程的物理数学模 型的建立和求解方法。 9．辅助操作（2学时） 教学内容：习题课与总复习。 四、实验教学内容与要求 本课程设有专门的实验教学，实验内容统一安排在实验教学中。 五．作业 每章布置和收交作业，每章作业2道题左右。 典型章节撰写小的综述论文，提高学生科技写作能力。 作业成绩占本课程总成绩的10%。迟交或缺交的作业次数应少于作业总次数的20%，否则将影响 作业成绩的评定。 提倡并鼓励与同学讨论作业，但是最终的作业必须是独立完成的，抄袭或复制其他同学的作业将 违背学术道德，情节严重者将提请学校学生违纪处理委员会处理。 认真完成作业对掌握教学内容以及取得阶段测验和期末考试好成绩是十分有帮助的，测试题中有 可能包含作业题。 六．考核方式 本课程采取闭卷考试的形式进行，任何作弊行为将导致提请学校学生违纪处理委员会处理