2021年湖北自考生化工程课程考试大纲

湖北自考网2021-02-01 23:19:06
湖北省高等教育自学考试课程考试大纲
课程名称:生化工程               课程代码:06710

第一部分  课程性质与目标

一、课程性质与特点

生化工程是运用化学工程的原理与方法,将生物技术的实验室成果进行工业开发的一门学科,简言之,生化工程是为生物技术服务的化学工程。主要研究内容:培养基灭菌,空气除菌,通气搅拌,生化反应器比拟放大,生化反应动力学等。因此,生化工程是一门涉及到化工原理、物理化学、微生物学、发酵工程、酶工程、生物工程设备、生化反应过程自动控制等多门学科相互渗透的综合性科学。生化工程是生物工程学科专业的必修课程之一,是一门重要的专业理论课。

2021年湖北自考生化工程课程考试大纲

二、课程目标与基本要求
通过学习,应掌握以下基本知识点:
1. 生化工程概论
2. 培养基灭菌和空气除菌
3. 氧的供需
4. 机械搅拌轴功率计算
5. 生物反应器的比拟放大
6. 细胞反应动力学
7. 连续培养动力学
本课程属于工科类,因此要求学生对生化工程学科的基本概念、基本原理和基本公式识记并理解,并能解决生化反应过程中所涉及到的工程学基础问题,为进一步学习有关专业课程奠定良好的基础。
三、与本专业其他课程的关系
生化工程为生物工程专业自考生的学位课。先修课程主要为微生物学、化工原理和物理化学。与之相关的后修课程有发酵工程、酶工程、生物工程设备、生物工程下游技术等多门学科。

第二部分  考核内容与考核目标

第一章  引言
一、学习目的与要求
要求学生识记生化工程的定义、研究内容及学科的发展历程。
二、考核知识点与考核目标
1、重点
  1.1 生化工程的定义(识记)
  1.2 生化工程的研究内容(识记)
2、次重点
生化工程的发展历程(识记)


第二章  培养基灭菌

一、学习目的与要求
要求学生掌握培养基分批灭菌和连续灭菌的原理和工艺流程设计,以及空气除菌方法、典型空气除菌流程、空气过滤设计。
二、考核知识点与考核目标
    1、重点
(1)湿热灭菌原理(应用)
(2)间歇灭菌(应用)
2、次重点
(1)间歇灭菌的设计(应用)
(2)连续灭菌反应器的流体流动模型(理解)
(3)连续灭菌设计计算(应用)
3 、一般
(1)微生物菌体热死灭动力学(理解)
(2)影响灭菌的其他因素(识记)


第三章 空气除菌
一、学习目的与要求
要求学生掌握空气除菌方法、典型空气除菌流程、空气过滤设计。
二、考核知识点与考核目标
1、重点
(1)空气除菌方法(应用)
(2)空气过滤设计(应用)
2、次重点
(1)空气过滤除菌的预处理(应用)
(2)通风培养对无菌空气的要求(理解)
3 、一般
(1)空气过滤除菌机理57(理解)
(2)空气过滤器设计(识记)
 第四章 通气和搅拌

一、学习目的与要求
要求学生掌握细胞对氧的需求,培养过程中的氧传递,影响供氧的因素,溶解氧、摄氧率和kLa的测定方法。了解液体通气搅拌反应器的搅拌桨叶类型,掌握搅拌器轴功率计算方法(包括通气状态和不通气状态),以及熟悉非牛顿流体的搅拌器轴功率的计算。
二、考核知识点与考核目标
1、重点
(1)概念:比耗氧速率,摄氧率,临界氧浓度,氧的传递通量,双膜理论,体积溶氧速率,体积溶氧系数,轴功率、功率准数Np、通气准数Na(识记)
(2)影响细胞需氧量的因素(理解)
(3)液体培养过程中氧传递及速率
(4)体积溶氧系数KLa的测定方法(理解)
(5)搅拌器轴功率的计算(理解)
   2、次重点
(1)培养过程中的氧传递(识记)
(2)影响KLa的因素
(3)轴功率、功率准数Np、通气准数Na
3、一般:
(1)溶解氧对细胞生长的影响(识记)
(2)溶解氧对发酵代谢产物生成的影响(识记)
(3)通气搅拌反应器的搅拌桨叶类型(识记)

第五章  培养技术与理论

一、学习目的与要求
要求学生掌握细胞微生物反应过程的特征、计量关系,微生物培养及动力学、微生物培养速率与底物浓度关系。
二、考核知识点与考核目标
1、重点
 (1)微生物反应过程的主要特征(识记)
 (2)微生物反应过程的计量关系(应用)
(3)微生物反应动力学的描述方法(应用)
(4)微生物生长速率与底物浓度的关系(识记)
(5)微生物连续培养及动力学(识记)
2、次重点
  (1)多级连续培养(理解)
(2)连续培养的应用(理解)
3、一般:
(1)恒速流加(应用)
(2)指数流加(应用)

第六章 生物反应器
一、学习目的与要求
要求学生了解生物反应器设计的目标和原则,掌握以不同类别的生物反应器参数的设计计算。
二、考核知识点与考核目标
1、重点:
(1)机械搅拌通风罐式反应器(应用)
(2)机械搅拌自吸式反应器(应用)
(3)气升环流式反应器(应用)
(4)鼓泡塔反应器(应用)
   2、次重点
(1)通风固体发酵设备(应用)
(2)乙醇发酵设备(标识)
3、一般:
啤酒发酵设备(应用)

第七章  生物反应器的比拟放大

一、学习目的与要求
要求学生了解生物反应器比拟放大基准和放大方法,掌握以不同方法进行放大时生物反应器参数的计算。
二、考核知识点与考核目标
1、重点:
(1)相似的放大方法(应用)
(2)(量纲分析法应用)
(3)数学模型法(应用)
(4)机械搅拌式反应器的几何尺寸的放大(应用)
(5)机械搅拌式反应器的空气流量的放大(应用)
(6)搅拌转速和搅拌轴功率的放大
   2、次重点
(1)经验准则放大(应用)
(2)搅拌液流速度压头H、搅拌液流循环流量(标识)
(3)影响气升式生物反应器性能的结构参数(标识)
(4)管式反应器的多管串联放大(标识)
3、一般:
(1)管式反应器的几何相似放大(应用)
(2)管式反应器的恒压降放大(应用)
(3)生物反应器的比拟缩小(应用)


第八章  章固定化酶(细胞)反应原理与技术

一、学习目的与要求
要求掌握酶(细胞)的固定化,固定化酶(细胞)的性质,固定化酶(细胞)的应用,固定化酶(细胞)反应动力学,固定化酶(细胞)反应器。
二、考核知识点与考核目标
1、重点
(1)概念:固定化酶,固定化技术(识记)
(2)固定化酶(细胞)的优缺点(识记)
(4)固定化酶(细胞)的方法(理解)
(5)固定化酶(细胞)的活力(理解)
(6)固定化酶(细胞)的稳定性(理解)
(7)固定化酶的催化特性(理解)
(8)固定化酶(细胞) 反应器(应用)
2、次重点
(1)氨基酸的生产(理解)
(2)生产乙醇和啤酒(理解)
(3)固定化酶(细胞)反应动力学(理解)
3、一般
(1)果葡糖浆的生产(识记)
(2)抗体和抗原的提纯(识记)


第九章  生物反应过程的质量和能量衡算

一、学习目的与要求
要求学生掌握质量和能量衡算的意义,生物反应过程的元素衡算方程及还原度,生物反应过程中的质量衡算和生物反应过程中的能量衡算。
二、考核知识点与考核目标
1、重点
(1)生物反应过程的元素衡算方程及还原度(识记)
(2)生物反应过程中的碳源和氮源衡算(应用)
(3)生物反应过程中的氧衡算(理解)
2、次重点:
生物反应过程中的ATP衡算(应用)
3、一般:
生物反应过程中的能量衡算(识记)


第三部分  教材及主要教学参考书

一、指定教材:伦世仪 主编,生化工程,北京:中国轻工业出版社,2017
参考教材:贾士儒 主编,生化反应工程原理,天津:南开大学出版社,1996年
          俞俊棠 主编,生物工艺学(上下册),上海:华东化工学院出版社,
1991年(上册)和1992年(下册)
           戚以政 主编,生化反应动力学与反应器,北京:化工出版社,1999年   
          梅乐和 主编,生化生产工艺学,北京:科学出版社,2003
二、助学学时:本课程共4学分,建议总课时72学时,其中助学课时分配如下:
章 次     内 容     学 时
第1章    6    6
第2章    6    6
第3章    8    8
第4章    8    8
第5章    10    10
第6章    10    10
第7章    8    8
第8章    8    8
第9章    8    8
合     计    72




三、关于命题考试的若干规定
(包括能力层次比例、难易度比例、内容程度比例、题型、考试方法和考试时间等)
1、本大纲各章所提到的内容和考核目标都是考试内容。试题覆盖到章,适当突出重点。
2、试卷中对不同能力层次的试题比例大致是:"识记"为 20 %、"理解"为 30 %、"应用"为 50 %。
3、试题难易程度应合理:易、较易、较难、难比例为2:3:3:2。
4、每份试卷中,各类考核点所占比例约为:重点占65%,次重点占25%,一般占10%。
5、试题类型一般分为: 单向选择题、多项选择题、名词解释题、简答题、论述题和计算题六种题型。
6、考试采用闭卷笔试,考试时间150分钟,采用百分制评分,60分合格。
说明:
四、题型示例(样题)
一、    单项选择题
1.搅拌转速升高,流体的黏度变小。则该流体为
A.牛顿流体      B. 涨塑性流体
C.拟塑性流体    D.彬汉塑性流体
二、    多项选择题
1.空气除菌方法包括:
A.巴氏消毒                       B.辐射灭菌
C.化学灭菌                        D.静电除尘
E.介质过滤
三、名词解释题
1.临界氧浓度
四、简答题
1、简要回答用动态法测定培养体系kLa的原理。
五、论述题
1.经验表明,易退化的高产诱变菌株不适合连续发酵操作模式,试分析原因,并证明之。
六、计算题
1.罐直径1.8m,高径比1;装配单只圆盘六弯叶涡轮,直径0.60m;罐内装四块挡板,搅拌器转速168r/min,通气流量Q=1.42m3/min (已换算为罐内状态的流量),醪液粘度μ=1.96�10-3N.s/m2,醪液密度ρ=1020kg/m3。请根据Michel修正式,计算Pg。

 

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