本课程的学科性质、研究内容及学科的形成与发展-食品伙伴网VIP免费

第1页共5页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共5页1绪论教学基本内容：本课程的学科性质、研究内容及学科的形成与发展。授课重点：1.生物反应工程的定义。2.生物反应过程的概念及分类。3.生物反应器的概念及分类。4.本课程与其他相关课程的联系与区别。5.本课程的研究内容。6.学科的形成与沿革。难点：1.生物反应工程的定义。2.本课程与其他相关课程的联系与区别。本章节主要教学要求：通过本章学习，学生应了解本课程的学科性质、研究内容和学习方法。第2页共5页第1页共5页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共5页1绪论生物工业在整个国民经济中处于重要地位，它涉及到生物制药、生物化工、食品工业、环境、能源工业。传统的生物工业靠的是经验，而现代生物工业要对生产过程进行定量分析和自动化控制，这离不开生物反应工程这一学科的发展。可以说，生物反应工程是工业生物技术的核心。1.1生物反应工程的定义生物反应工程是一门以生物学、化学、工程学、计算机及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。说明：①定义从学科的角度讲解了生物反应工程与其他学科的关系，生物学、化学、工程学、计算机和信息技术是其基础，研究方法上借鉴了已经研究得很成熟的化学工程学。②生物反应工程核心的研究内容是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。定义中涉及到生物反应过程和生物反应器的概念。（1）生物反应过程生物反应与化学反应相比，反应条件温和，通常是常温、常压、中性pH值，这是由于生物反应中有生物催化剂即酶的参与。自然界的生物现象千变万化，一粒种子可以长成参天大树，个体微小、无处不在的微生物生长之快，是任何动植物无法比拟的，细菌20min即可繁殖一代。动、植物、微生物为什么能生长、繁殖，本质上是由于酶催化反应，每个细胞都是一个化工厂，每时每刻都在进行着反应，因此广义上一切动植物、微生物的生长繁殖都可以看作是生物反应过程。狭义上指那些能够应用于生物工业中的过程。生物反应过程的分类见表1－1。表1－1生物反应过程的分类过程分类酶促反应过程微生物反应过程动植物细胞反应过程废水生物处理过程反应水平分子水平细胞水平细胞水平群体水平反应的复杂性简单较复杂复杂很复杂底物、产物数较少较多较多很多第3页共5页第2页共5页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共5页量反应速度较快较快较慢很慢上述生物反应过程分类中只包括动、植物细胞反应过程，而不是动植物反应过程，这是因为，动植物的培养属于农业、畜牧业、园艺研究的范畴，而不属于生物工业了。（2）生物反应器生物反应器是进行生物反应的设备通称。生物反应过程的多样性，决定了生物反应器的型式也是多样的，如酶促反应的设备是酶反应器，微生物反应的设备是发酵罐，植物细胞培养的设备是光合生物反应器，动物细胞培养的设备是动物细胞培养反应器。1.2生物反应工程与其他相关学科的联系与区别一般生物反应过程的示意图如图1－1所示。图1-1一般生物反应过程示意图从图1-1可以看出，这一过程的核心就是利用生物催化剂进行生物技术产品的生产。针对这一工艺过程，应用微生物学家的任务就是确定微生物品种、菌株及培养基组成。生化工程学家的任务是设计一个经济上合理的过程，包括培养基生物催化剂（酶、微生物、动植物细胞）原料及其处理种子无菌空气培养基制备与灭菌生物反应器检测控制系统提取精制产品副产品废物第4页共5页第3页共5页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第4页共5页配制与灭菌、无菌空气的制备、菌种的扩大培养、过程设计、生物反应器设计与控制，产品回收与分离（包括废水处理）。这些操作设计是建立在质量传递、热量传递、动量传递和生物反应动力学的基础之上。因此生物反应工程研究的目的就是提供适宜的动力学...