《能源发酵工程》课程教学大纲（本科）.docx

能源发酵工程 Energy Fermentation Engineering 课程代码：901120651 学时数：24 学分数：1.5 一、教学目的 通过本课程的学习，使学生系统掌握发酵工程的基本理论、基本知识和基本技能，了解发酵工程的研究状况、发酵菌种的培养和筛选、发酵动力学及发酵过程的参数控制、发酵工程的灭菌与空气除菌、发酵条件及过程控制、发酵罐的放大与设计，以及现代生物技术在发酵工业中的应用，为学生将来从事与本专业有关的能源发酵工程方面的工作奠定坚实的基础。 二、教学内容、教学目标及学时分配第一章 绪论（2 学时） 发酵工程定义及在生物技术中的地位；发酵工程发展简史；发酵工业的特点及其应用范围；工 业发酵的类型与典型过程；发酵工程前沿及应用前景。 第二章 生产菌种的选育与培养（4 学时） 通过本章学习，掌握菌种选育的基本原理和方法、菌种的选育方法，以及菌种的保藏技术。 常用的工业微生物。 菌种筛选的原则与基本技术：发酵工业菌种筛选的总趋势与要求；分离筛选原理与技术；应用举例。 发酵高产菌种选育：自然选育；诱变育种；细胞工程育种；基因工程育种。 菌种退化和菌种保藏：菌种退化；微生物菌种保藏。 微生物菌种的扩大培养：种子的制备过程；种子质量的控制。 第三章 发酵机制及发酵动力学（4 学时） 通过本章学习，了解微生物的代谢类型及其产物，掌握微生物的代谢调控机制，以及发酵过程的动力学原理。 发酵工程微生物的基本代谢及产物：微生物初级代谢及产物；微生物次级代谢及产物。 微生物代谢调控机制：微生物初级代谢的调节；微生物次级代谢的调节；微生物发酵中的代谢调控。 微生物发酵的动力学：分批培养中微生物的生长曲线；微生物生长速度的动力学方程；分批培养中微生物细胞生长与产物形成的动力学。 第四章 发酵工业培养基及原料处理（2 学时） 通过本章学习，了解发酵培养基的成分及来源，掌握工业发酵中营养基质的种类、选择和配制 786 方法。 发酵培养基的成分及来源：碳源；氮源；无机盐及微量元素；水；生长因子、前体物质、产物促进剂和抑制剂。 工业发酵中营养基质的种类：按纯度分类；按状态分类；按用途分类。 工业发酵中营养基质的选择：营养基质的选择；培养基成分用量的确定；成分含量的确定。 工业发酵中营养基质的配制方法。 第五章 发酵工程的灭菌与空气除菌（2 学时） 通过本章学习，了解常用的灭菌方法，掌握灭菌的基本原理，以及空气的除菌技术。 常用的灭菌方法。 培养基与发酵设备的灭菌：灭菌的基本原理；培养基的灭菌。 空气的除菌：空气除菌的必要性；空气预处理；空气净化的方法；介质过滤除菌的材料及原理；空气净化的工艺流程。 第六章 发酵条件及过程控制（4 学时） 通过本章学习，掌握主要控制参数对发酵过程的影响及其控制方法，了解发酵过程的检测技术，掌握发酵终点的判断方法。 营养基质和菌体浓度的影响及其控制。 温度对发酵的影响及其控制：影响发酵温度的因素；发酵最适温度选择；发酵过程温度的控制。 pH 对发酵的影响及其控制：pH 对发酵过程的影响；发酵过程中影响 pH 变化的因素；发酵过程中 pH 的控制。 通气和搅拌：微生物对氧的需求；影响氧溶解及传递的因素；提高溶解氧的措施。 泡沫的影响和控制：发酵过程中泡沫的产生；泡沫对发酵过程的影响；泡沫的消除和控制。 二氧化碳和呼吸商：二氧化碳的影响；二氧化碳浓度的控制。 发酵终点的判断。 发酵的优化控制。 发酵过程的精确检测。 第七章 发酵染菌及控制（2 学时） 通过本章学习，了解发酵异常现象的原因，掌握染菌对发酵过程的影响，以及染菌的预防措施。 发酵异常现象及染菌分析：种子培养和发酵的异常现象；染菌隐患的检查；发酵染菌的原因；染菌原因的分析；染菌隐患的处理。 染菌对发酵的影响：染菌对不同发酵过程的影响；杂菌的种类和性质对发酵过程的影响；染菌发生的时间不同对发酵的影响；染菌程度对发酵的影响；发酵染菌对提取和产品质量的影响。 杂菌污染后的挽救和处理。 染菌的预防措施：强化空气净化过程；严格培养原料及设备的灭菌；定期检测发酵设备及管道；严格培养物的移接；预防噬菌体危害。 第八章 发酵罐放大与设计（2 学时） 通过本章学习，了解发酵罐的发展趋势，掌握发酵罐的类型和结构、以及通用式发酵罐的设计与放大，了解重组菌生物反应器。 787 发酵罐的发展。 发酵罐的类型。 发酵罐的结构：外形、结构及几何尺寸要求；搅拌装置；挡板；消泡器；空气分布器；换热装置。 通用式发酵罐的设计与放大：发酵罐设计基本原则和要求；发酵罐放大设计。 重组菌生物反应器。 第九章 发酵工程在农业、新型能源及环境保护方面的应用（2 学时） 通过本章学习，了解发酵工程在农业、新型能源和环境保护方面的应用，掌握乙醇发酵和沼气发酵技术的原理和工艺。 发酵工程在农业方面的应用