09122生物分离工程

生物工程专业教学大纲

《生物分离工程》课程（09123）教学大纲

一、课程基本信息（宋体五号加粗）

课程中文名称：生物分离工程 课程代码：09123

学分与学时：52学时，3学分 课程性质：专业必修

授课对象：生物工程专业（本科）

二、课程教学目标与任务

《生物分离工程》是为生物工程本科专业学生开设的一门专业必修课，是本专业的一门主干课程。本课程主要讲授各种生物活性物质中各种杂质的去除、分离、纯化和精制技术，是生物工程中不可缺少的组成部分，通过对本课程的学习，能使学生针对不同产品的特性，较好地运用各种分离技术来设计合理的提取、精制的工艺路线，并能从理论上解释各种现象，提高分析问题和解决问题的能力，是一门理论和实践密切结合的课程。 三、学时安排

四、课程教学内容与基本要求

第一章 绪论（2学时）

教学目的：了解生物分离工程的特点。 基本要求：掌握生物分离工程在生物工程领域的地位，生物分离过程的特点以及生物分离过程的分类。

重点与难点：准确理解生物分离过程的特点 教学方法： 多媒体教学 主要内容：

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一、生物分离工程的历史及其应用 二、生物分离工程在生物技术中的地位 三、生物分离工程的特点 四、生物分离一般步骤

第二章 生物分离的理论基础（4学时） 教学目的： 使学生了解生物分离的理论基础

基本要求：了解生物分离的基本理论基础，掌握分离效率的评价标准。 重点与难点：分离机理、分离效价的评价标准 教学方法：多媒体讲授 主要内容： 一、分离机理 二、分离操作

三、分离效价的评价

第三章 过滤（4学时）

教学目的： 学习并掌握发酵液过滤的基本理论

基本要求：掌握过滤前物料预处理的基本方法，过滤的基本理论及相关方程，了解连续旋转式真空抽滤机的操作原理与过程，以及过滤设备的基本结构及选择原则。

重点与难点：准确理解过滤的基本理论及相关方程、过滤设备的基本结构与选型。 教学方法： 多媒体课件教学与课堂讨论相结合 主要内容：

一、过滤的基本概念 二、过滤前物料的前处理

1、加热（Heating）——降低液体粘度 2、凝聚和絮凝

三、影响凝聚作用的主要因素 四、絮凝作用 五、常用的絮凝剂 六、助滤剂 七、过滤理论

八、连续旋转式过滤机 九、过滤设备及其结构 十、过滤介质

十一、典型的过滤设备 1、板框压滤机 2、旋转过滤机

第四章 离心与沉降（4学时）

教学目的： 掌握离心和沉降的基本原理

基本要求：掌握颗粒沉降的计算，了解各种分离沉降设备的种类、结构和原理，离心分离过程的放大方法。

重点与难点：颗粒沉降的原理，典型沉降设备的原理 教学方法：多媒体讲授

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主要内容： 一、离心的概念 二、沉降的概念

三、重力沉降式液固分离设备 四、离心式沉降分离 1、分类： 2、离心沉降 3、离心过滤

4、常见的离心过滤设备

第五章 细胞的破碎（4学时）

教学目的： 学习并掌握细胞破碎的基本方法

基本要求：了解细胞壁的结构、各种细胞破碎方法的原理和特点。 重点与难点：原核细胞的细胞壁结构，各种破碎法。 教学方法：多媒体讲授与实例讲解相结合 主要内容：

一、细胞破碎的目的 二、细胞壁结构

三、细胞破碎的主要方法 1.化学法 2.机械法

3.其它破碎方法

第六章 萃取（4学时）

教学目的： 学习萃取技术的基本原理

基本要求：了解萃取分离原理、典型萃取设备，掌握萃取分离的基本方程、各种萃取过程的相关计算、典型萃取方法的分离原理。

重点与难点：萃取分离的基本方程，单级萃取和多级萃取，超临界萃取，双水相萃取，反微团萃取。

教学方法： 多媒体课件教学、实例教学 主要内容： 一、萃取过程 二、物理萃取 1、分配系数

2、萃取分离的基本方程 3、单级萃取

4、多级萃取分离效率高 5、克雷格萃取 6、常用的萃取设备

三、超临界流体萃取（Supercritical Fluid Extraction， SFE） 1、超临界流体

2、超临界流体萃取的基本思想 3、超临界二氧化碳萃取

四、双水相萃取（Aqueous Two Phase）

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1、概念

2、可以构成双水相的体系： 3、双水相萃取的原理

4、双水相系统中目标物分配系数的影响因素 5、双水相萃取的优点

五、反胶束萃取（Reversed Micelles Extraction） 1、微团 2、反微团

3、反微团的优点

4、构成反胶团的表面活性剂种类 六、化学萃取 1、概念

2、络合萃取分离有机酸（醋酸） 3、络合萃取体系构成

第七章 液膜分离（4学时）

教学目的：掌握液膜的基本理论及分离过程

基本要求：掌握液膜的基本理论及乳化液膜的制备，分离机制和分离过程。 重点与难点： 乳化液膜的制备、分离机制 教学方法：多媒体教学 主要内容：

一、液膜的分类和组成

二、乳化液膜的制备和分离机制

三、乳化液膜分离技术的工艺流程及其应用 四、关于膜过程不利因素的讨论

第八章 吸附及离子交换（4学时）

教学目的：学习吸附、离子交换树脂交换的基本概念和原理。

基本要求：了解吸附的基本概念，掌握各种离子交换过程的原理、特点。

重点与难点：吸附等温线，影响吸附的因素，亲和吸附，间歇吸附，固定床吸附过程分析，离子交换的概念、分类及原理，离子交换树脂的命名、理化性能，离子交换选择性的影响因素，树脂的处理和再生，软水和无盐水的制备。

教学方法：多媒体课件教学、结合工厂实际 主要内容： 一、吸附的概念

二、常见的吸附类型及其主要特点 1、物理吸附 2、化学吸附

三、常用吸附剂种类 四、吸附等温线

五、影响吸附的主要因素 1、吸附剂的性质 2、吸附质的性质 3、温度

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4、溶液pH值 5、盐浓度 六、亲和吸附 1、亲和吸附分离 2、亲和吸附的特点

七、离子交换(ion exchange) 1、概念

2、离子交换树脂的构成 3、离子交换的分类

4、离子交换树脂的理化性能 5、离子交换机理

6、影响交换速度的因素 7、离子交换的选择性 8、离子交换操作方法

八、离子交换应用实例（离子交换法提取蛋白质）

第九章 色谱分离（6学时）

教学目的：学习色谱分离法的分类和基本原理 基本要求：掌握色谱分离法的分类和基本概念，了解常用色谱分离方法的基本原理及应用。

重点与难点：色谱分离的基本概念，吸附色谱法及载体的选择，凝胶色谱法的特点。 教学方法：多媒体课件教学 主要内容：

一、色谱分离基本概念

二、色谱分离方法的分类（按机理分） 三、色谱分离的基本概念 1、分配系数

2、保留时间（tR）和保留体积（VR） 3、色谱柱的理论塔板数、塔板高度 四、吸附色谱 五、分配色谱 六、离子交换色谱

七、分子筛凝胶色谱（Gel Penetration Chromatography, GPC）

八、疏水作用层析（Hydrophobic Interaction Chromatography, HIC） 九、亲和色谱（Affinity chromatography）

第十章 沉析（4学时）

教学目的：学习沉析法的基本原理

基本要求：掌握各种沉析方法的原理及影响因素，了解沉析的操作。

重点与难点：盐析及其影响因素，有机溶剂沉析及其影响因素，等电点沉析原理，大规模沉析的相关计算。

教学方法：多媒体课件教学 主要内容： 一、沉析

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二、沉析操作的一般过程

1、在经过滤或离心后的样品中加入沉析剂； 2、沉淀物的陈化，促进晶体生长； 3、离心或过滤，收集沉淀物；

三、盐析(Salt induced precipitation) 1、概念 2、盐析原理 3、盐析过程

4、离子强度对盐析过程的影响 5、盐析用盐的选择 6、常用的盐析用盐 7、影响盐析的因素 8、盐析用盐的用量选择 四、有机溶剂沉淀 1、概念 2、原理： 3、溶剂选择

4、影响有机溶剂沉析的主要因素 五、等电点沉淀法

第十一章 膜分离和电泳（4学时）

教学目的：掌握膜分离和电泳的基本理论及膜分离过程

基本要求：了解膜分离和电泳的有关概念、各种膜分离装置，掌握超滤和电泳的传质方程和相关计算。

重点与难点：超滤和电泳的传质方程和相关计算，超滤膜的选择，超滤过程分析。 教学方法： 多媒体课件教学 主要内容： 一、膜分离

1、膜分离的概念 2、膜的概念

3、膜分离的类型和定义 4、膜的分类 5、膜材料的特性 6、各种膜材料 7、膜组件

8、超滤和反渗透 9、渗透与反渗透

10、实现超滤和反渗透的条件 11、电渗析技术 二、电泳 1、电泳概念 2、电泳的原理 3、电泳迁移率 4、电泳的大致分类

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5、区带电泳的主要技术 6、凝胶电泳

7、电泳系统的基本组成

第十二章 结晶（4学时） 教学目的： 学习结晶的基本原理

基本要求：了解晶体形成过程及有关机理，掌握过饱和溶液的制备方法，结晶过程的分析及提高晶体质量的方法。

重点与难点：结晶过程的影响因素，过饱和溶液的形成，成核速度及影响因素，晶体纯度的有关计算，间歇与连续结晶过程分析及相关计算，提高晶体质量的方法。

教学方法： 多媒体教学，结合工厂实际 主要内容： 一、结晶的概念 二、结晶操作的特点 三、结晶过程分析

四、凯尔文（Kelvin）公式 五、结晶过程的实质 六、晶体的形成 七、结晶的步骤

八、温度与溶解度的关系 九、过饱和溶液的形成 十、晶核的形成 十一、成核速度

十二、常用的工业起晶方法 十三、晶体的生长

十四、影响晶体生长速度的因素 十五、提高晶体质量的方法 十六、重结晶

第十三章 蒸发与干燥（4学时） 教学目的：学习蒸发与干燥的原理

基本要求：掌握干燥过程的基本概念及原理，了解各种蒸发和干燥设备的原理、操作及应用。

重点与难点：蒸发的基本原理、干燥过程分析 教学方法：多媒体课件教学 主要内容：

一、蒸发和干燥的概念 二、蒸发的基本流程

三、蒸发的生产能力和生产强度 四、多效蒸发

五、蒸发的节能技术 六、蒸发设备 七、干燥的方法 八、干燥曲线

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九、干燥设备

五、课程教学方式与考核方式

1.教学方式（以课堂讲授为主，辅以小论文）

2.考核方式（闭卷考试，总成绩=卷面*80%+平时*20%） 六、参考教材及教学参考资料

参考教材：毛忠贵，生物工业下游技术，中国轻工业出版社，1999年

孙彦编，生物分离工程，化学工业出版社，1999年

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/fzlj.html