一、课程基本信息
课程代码：040003
课程名称：生物工程设备
英文名称：Biotechnology Equipment
课程类别：专业基础课
学    时： 63
学　　分： 3.5
适用对象:  生物工程专业本科
考核方式： 考试,平时成绩占总成绩的百分之三十
先修课程： 微生物学，生物化学，化工原理，生化工程, 生物工艺学
二、课程简介
《发酵工程与设备》是生物工程专业的专业必修课，是工程制图、AutoCAD、微生物学、生物化学、物理化学和化工原理等课程的后续课程。
《发酵工程与设备》是一门实践性很强的学科，要求学生在学过上述先修课的基础上，通过本课程的学习，要求学生了解和掌握运用微生物发酵生产工艺过程的基本原理和方法，了解和掌握发酵过程的规律及不同发酵操作方式的特点和应用，了解和掌握不同类型的生物反应器工作原理，懂得如何应用这些基本理论去分析和解决生产过程中的具体问题，改造原有生产过程使其更符合客观规律，实现发酵过程的优化，提高生产过程的经济和社会效益。

三、课程性质与教学目的
本课程是大学本科生物工程专业的专业课。本课程的教学目的是使学生掌握生物工程企业的设备流程、设备结构及工作原理，主要设备的设计计算及选型，初步了解设备的安装与维护。在此基础上，了解国内外生物工程与设备的新技术、新设备及发展动向。通过本课程的学习，使学生初步具有独立分析和解决生产及试验研究上的工程设备问题的能力。

四、教学内容及要求
第一篇 生物反应器
第一章 生物反应器设计基础
（一）目的与要求
1．了解嫌气发酵设备种类及其特点；重点了解通风搅拌罐的组成。
2．掌握通风发酵罐工作原理及操作；发酵罐设计的方法；发酵中试放大的理论依据及方法。
（二）教学内容
化学计量基础、生物学基础、质量传递、热量传递
（三）实践环节与课后练习
（四）教学方法与手段
      教师多媒体授课

第二章 通风发酵设备
（一）目的与要求
学习各种类型的通风发酵反应器工作原理、结构与使用。
（二）教学内容
各种类型的通风发酵反应器。机械搅拌发酵罐的组成及发酵罐的部分部件功能；机械搅拌发酵罐KLa及轴功率的计算；自吸式发酵罐、气升式发酵罐、伍式发酵罐、文氏管发酵罐、塔式发酵罐的优缺点及工作原理。
第一节 机械搅拌通风发酵罐
1．概述
2．罐体尺寸比例
3．罐体结构
4．容积计算
5．换热装置
6．发酵罐管路配置,死角和渗漏的消除
第二节 自吸式发酵罐
1．概述
2．转子式自吸发酵罐
3．喷射式自吸发酵罐
第三节 气升式发酵罐
1．结构与工作原理
2．性能指标及影响因素
第四节 发酵罐设计安装原则
第五节 发酵过程参数检测与控制
第六节 固体发酵设备简介
1．固体曲制曲设备
2．固体曲发酵池
重点与难点：三种发酵罐的结构与工作原理.机械搅拌发酵罐的组成及发酵罐的部分部件功能；机械搅拌发酵罐KLa及轴功率的计算；自吸式发酵罐、带升式发酵罐、伍式发酵罐、文氏管发酵罐、塔式发酵罐的优缺点。机械搅拌通风发酵罐与气升环流式通风发酵罐的区别及其各自结构特点。
（三）实践环节与课后练习
      参观实验型通风发酵罐。
（四）教学方法与手段
      教师多媒体授课，与课堂讨论相结合。

第三章 嫌气发酵设备
（一）目的与要求
学习酒精发酵设备，啤酒发酵设备组成结构，结构设计与设备选型。    
（二）教学内容
第一节 酒精发酵设备
1．酒精发酵罐
2．酒精发酵罐的计算
第二节 啤酒发酵设备
1．啤酒前、后发酵设备及计算
2．新型啤酒发酵设备
3．CIP清洗系统
第三节 连续发酵
1．连续发酵基本理论
2．连续发酵理论罐数确定
3．连续发酵流程
重点与难点：了解嫌气发酵设备种类及其特点；重点了解通风搅拌罐的组成。掌握嫌气发酵罐工作原理及操作；发酵罐设计的方法；酒精发酵罐的设计计算与连续发酵基。
（三）实践环节与课后练习
      设计一个指定生产能力的酒精发酵罐。
（四）教学方法与手段
      教师多媒体授课。

第四章 生物反应器的比拟放大
（一）目的与要求
了解生物反应器的放大目的与放大的基本方法。
（二）教学内容
生物反应器的放大目的与方法，放大设计简介。以体积溶氧系数为基准的比拟放大法；以单位培养液体积搅拌功率相等为准则的放大；比拟放大的其他准则；不同基准比拟放大结果的比较。
（三）实践环节与课后练习
（四）教学方法与手段
      教师授课，指定参考书阅读写出读书笔记。

第二篇 生物反应物料处理及产物分离纯化设备
第一章 物料处理与培养基制备
（一）目的与要求
学习物料处理的一般方法，作用与工艺的选择。掌握根据生产过程的要求设计与选用培养基的方法。
（二）教学内容
主要内容：固体物料的处理与粉碎设备，液体培养基的制备及杀菌设备。
知识要点：锤式粉碎机，辊式粉碎机， 打浆机组成结构，用途，特点。灭菌的常用方法，微生物的死亡速率；培养基的分批灭菌法；连续灭菌法。使学生掌握原料蒸煮、糖化设备的原理,设备组成与设计计算.
酒精厂原料蒸煮,糖化设备，间歇蒸煮,糖化设备， 连续蒸煮,糖化设备 啤酒厂糊化、糖化设备，啤酒厂糖化车间设备组成， 糊化锅的构造与计算，糖化锅的构造与计算。液体培养基及设备灭菌，)分批灭菌(实罐灭菌或实消)，连续灭菌(连消)
教学重点：酒精厂连续蒸煮设备与啤酒厂糊化、糖化设备。
重点及难点： 培养基的制备
（三）实践环节与课后练习
      完成1-2道工艺计算问题。 
（四）教学方法与手段
      教师多媒体授课。

第二章 过滤、离心与膜分离设备。
（一）目的与要求
巩固非均相物系的分离方法，掌握过滤过程的选择，离心分离机的选用。
（二）教学内容
过滤速度的强化，过滤设备，离心分离设备，膜分离设备
第一节 过滤速度的强化
1．过滤介质
2．滤饼比阻力与过滤压差
3．过滤速度的强化
第二节 常用过滤设备
1．常压过滤机
2．加压过滤机
3．真空过滤机
第三节 离心分离设备
1．离心分离原理
2．分离因数与转速和直经的关系
3．典型离心分离设备介绍
第四节 膜分离设备
1．膜分离方法
2．膜分离设备，
教学重点：过滤速度的强化。
（三）实践环节与课后练习
（四）教学方法与手段
     教师多媒体授课，结合课堂讨论。

第三章 萃取与色谱分离设备
（一）目的与要求
掌握萃取的基本原理于应用，了解各种设备的特点与选用方法。
（二）教学内容
萃取分离原理及设备。主要讲述：
1．萃取分离的原理及设备；
2．离子交换分离的原理与设备；
3．吸附分离的原理及设备；
4．色普分离的原理及设备；
（三）实践环节与课后练习
（四）教学方法与手段
      教师多媒体授课。

第四章 蒸发与结晶设备
（一）目的与要求
学习各种蒸发工艺与设备的特点，掌握设备的选用方法，操作方法，工艺优化，初步具有设备改造的能力。
（二）教学内容
常压与真空蒸发设备，结晶设备。
第一节 蒸发设备
1．概述
2．常压蒸发设备
3．真空蒸发设备
第二节 结晶设备
1．结晶原理
2．结晶设备。
教学重点：真空蒸发设备。
（三）实践环节与课后练习
蒸发过程节能措施讨论课。
（四）教学方法与手段
      教师授课。

第五章 干燥设备
（一）目的与要求
了解常用的工业干燥方法与相关设备特点，掌握根据工艺要求选用设备的方法，初步具备设备设计与选型能力。
（二）教学内容
固体物料干燥机理及生物工业产品干燥的特点，非绝热干燥设备。绝热干燥设备，冷冻干燥及其他干燥设备干燥方法，干燥原理，气流干燥，气流干燥原理,特点及型式，气流干燥流程与设备， 气流干燥的计算。沸腾干燥， 沸腾干燥原理,特点和型式， 沸腾干燥设备构造， 沸腾干燥的计算， 喷雾干燥原理及方法， 压力喷雾干燥设备， 离心喷雾干燥设备。
教学重点；种干燥方法的原理与设备构成。
（三）实践环节与课后练习
（四）教学方法与手段
     教师多媒体授课。

第六章 蒸馏设备
（一）目的与要求
（二）教学内容
酒精蒸馏的流程，略去与化工原理、生物化工课程重复的内容
（三）实践环节与课后练习
（四）教学方法与手段
教师多媒体授课。

第三篇 辅助系统设备
第一章 空气净化除菌与空气调节
（一）目的与要求
学习空气净化的方法与发酵工业无菌空气的制备原理与方法，掌握根据工艺要求与环境条件设计空气除菌流程。
（二）教学内容
空气净化除菌的方法与原理，空气介质过滤除菌设备及计算，生物工业生产的空气调节。空气净化除菌的方法与原理，空气介质过滤除菌设备及计算，生物工业生产的空气调节。空气除菌设备过滤介质与过滤器，过滤介质，过滤器，空气过滤除菌流程，流程特点分析；附属设备包括：粗过滤器，空气贮罐，气液分离器，空气冷却器。
    教学重点：空气过滤除菌流程的设备组成与各种流程的特点。空气过滤除菌设备，流程与流程设计。
（三）实践环节与课后练习
（四）教学方法与手段
教师授课与课堂提问。

第二章 设备与管道的清洗与灭菌
（一）目的与要求
学习管道与设备清洗、灭菌的常用方法，掌握正确设计工艺管道的方法。
（二）教学内容
管道为生的要求、清洗方法、方便清洗的设备与管路系统设计。
（三）实践环节与课后练习
（四）教学方法与手段
    教师授课。

第三章 物料输送系统设备
（一）目的与要求
学习发酵工厂常用输送设备的特点与应用范围，掌握设备选型的方法，通过学习具备简单输送设备的设计能力。
（二）教学内容
固体物料的输送；略去与化工原理重复的液体输送设备部分。
（三）实践环节与课后练习
完成一个简单的工艺设计计算。
（四）教学方法与手段
      教师多媒体授课。

第四章 生物工程供水与制冷系统设备
（一）目的与要求
了解水处理系统与设备、供水系统设备、洁净蒸汽与制冷系统设备。
（二）教学内容
水处理系统与设备、供水系统设备、洁净蒸汽与制冷系统设备。固体物料的输送；略去与化工原理重复的液体输送设备部分。使学生掌握各类粉碎,输送设备的原理结构与特点,并对典型设备能进行设计计算。气力输送原理，气力输送流程，设备组成，设计计算；机械输送的带式输送机，斗式提升机，螺旋输送机。教学重点：气力输送原理与计算。
（三）实践环节与课后练习
（四）教学方法与手段
    教师多媒体授课。
       
五、各教学环节学时分配