2020-2021(1)生物分离工程教案.doc教 案 2020-2021 学年第 1 学期 课程名称： 生物分离工程 课程性质： 专业必修课 授课学时： 32学时 授课对象： 生物工程专业学生 任课教师： 舒孝顺 长沙理工大学化学与食品工程学院 2020.2 全课程教案 一、基本信息 课程名称 人类遗传与优生学 课程编号 0710000325 课程性质 选修课 学分 2.0 教学安排 总学时32。其中讲授32学时，实验 学时，上机 学时，实训 学时 授课时间：第 9,11周至第 17周 周学时 4 相关课程与环节 先修生物化学与生物工程设备 二、授课对象 基本情况 专业 生物工程 年级 17 班级 1,2班 修读人数 55 授课对象分析 生物工程专业17级学生，他们已经学习过生物化学，生物工程设备，化工原理和微生物学等课程，对发酵、生物产品及化工单元操作及相关设备等有较好的基础。 三、教学内容与安排 课程简介与要求 主要讲授生物活性物质中各种杂质的去除、分离、纯化和精制技术，系统地介绍了生物分离所涉及的发酵液的预处理、细胞分离、沉降技术、萃取、各种色谱分离技术、结晶等关键核心分离技术，并介绍其在实践中的应用。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。 课 程 目 标 课程目标 支撑毕业要求指标点 与课程关联度 1、掌握发酵液的预处理、过滤方法及原理。 4，5 高 2、重点掌握物理,化学及其它破碎方法原理； 4，5 高 3、掌握沉析方法及原理 4，5 高 4、掌握萃取方法与原理 4，5 高 5、掌握吸附及离子交换方法及原理； 4，5 高 6、掌握色谱分离方法及原理； 4，5 高 7、掌握结晶原理过程及方法； 4，5 高 8、能够运用专业基础知识分析生物分离工艺流程的合理性。 4，5 高 9、能够运用专业基础知识设计并优化生物产品提取和精制工艺流程。 4，5 高 教学方法 课堂讲授为主，精选内容，贯彻理论联系实际的教学方法和原则。充分利用网络教学平台等，采用多媒体PPT，同时结合视频、图片等，课堂讲授结合提问、讨论和研究性教学等多种形式辅助教学手段，调动学习积极性，提高教学效率，注重加强学生对基本理论的理解和深入认识，使学生学完后具有一定的独立思考、应用能力。 教学重点 与难点 重点：各分离过程的基本理论。 难点：分离过程的方程及相关方程的计算。 课程 各教 学环 节内 容与 安排 知识单元 知识点 课内学时 教学方式 作业/测验 课外学习 1绪论 1.生物分离工程的历史及应用； 2.生物分离过程的特点 2 课堂教学 多媒体PPT 2发酵液的预处理 1.发酵液的预处理方法； 2.发酵液的过滤。 4 课堂教学 多媒体PPT 3细胞分离技术 1细胞壁；2.化学破碎法3.机械破碎4.其他破碎方法 4 课堂教学 多媒体PPT 4沉降技术 1.盐析；2.有机溶剂沉析、等电点沉析及其它3.大规模沉析 4 课堂教学 多媒体PPT 5萃取技术 1.萃取分离原理；2液液萃取；3.有机溶剂萃取；4.双水相萃取；5.液固萃取 6 课堂教学 多媒体PPT 6吸附与离子交换 1.吸附过程与特点；2. 吸附分离介质；3.吸附 与离子交换理论；4.吸 附设备与操作。 4 课堂教学 多媒体PPT 7色谱分离技术 1.概述；2.吸附色谱；3.分配色谱；4.离子交换色谱；5.亲和色谱。 4 课堂教学 多媒体PPT 8结晶技术 1.结晶原理；2.工业结晶方法；3.结晶设备 4 课堂教学 多媒体PPT 思考题 注：课程目标、教学方法、重难点、教学环节（知识单元、知识点等）等内容应与教学大纲、教学日历一致。课外学习可包括学时和内容要求。 四、考核方式 考核项目 考核内容 考核方式 分值或占比 期末考试 各主要知识点 闭卷 80 小测验 各知识模块 随堂考查 5 作业 作业质量及完成情况 5 课堂表现 出勤率和课堂参与度 考勤、课堂讨论、课堂展示等 10 注：考核方式应符合课程教学大纲的要求。 五、教学资源 推荐教材 田瑞华主编．生物分离工程[M]．科学出版社（2012）（普通高等教育十一五规划教材） 参考材料 [1] 俞俊棠．新编生物工艺学（上、下册）[M]．化学工业出版社（2003） [2] 孙彦生,物分离工程.化工出版社（2003） [3] 严希康,生化分离技术. 华东理工大学出版社（2001） 课程资源 教务处网络教学综合平台%%SERVERPATHTOKEN%%homepage/common/ 教材分析与处理 以田瑞华主编的生物分离工程为主要教材，教学内容以该教材为主，教学中注重理论结合生产实际和我们生物工程专业特色，内容兼顾生物工程专业发酵工程与生物制药两个方向，对教材内容做适当取舍，同时部分内容参考和选自其它参考资料。 分课时教案 知识单元名称 绪论 课次 第1讲 授课类型 理论课 学时 2 课程目标与要求 掌握生物分离工程的内容。 本单元重点 与难点内容 重点：生物分离工程的内容； 难点：生物分离过程的特点。 教学内容 生物分离工程的历史及应用了； 生物分离过程的特点。 教学过程设计： 教学方法及手段、课堂互动题设置、教学改革措施等 课堂讲授为主，精选内容，贯彻理论联系实际，采用多媒体PPT，结合提问、讨论和 研究性教学等多种形式辅助教学手段，调动学习积极性。 作业与 思考题设置 思考题:生物分离的最新进展。 学习效果、学生反馈、反思改进措施等 学生认识到生物分离的重要性，加大对有关生物分离技术前沿进展的介绍。 备注 知识单元名称 发酵液的预处理 课次 第2讲 授课类型 理论课 学时 4 课程目标与要求 掌握发酵液的预处理、过滤方法及原理。 本单元重点 与难点内容 重点：掌握发酵液的预处理及过滤方法及原理； 难点：凝聚与絮凝机理。 教学内容 发酵液的预处理方法； 发酵液的过滤； 教学过程设计： 教学方法及手段、课堂互动题设置、教学改革措施等 课堂讲授为主，精选内容，贯彻理论联系实际，采用多媒体PPT，结合提问、讨论和 研究性教学等多种形式辅助教学手段，加深理解，调动学习积极性。 作业与 思考题设置 思考题:发酵液的主要预处理方法。 学习效果、学生反馈、反思改进措施等 学生深刻认识到发酵液预处理与过滤技术在生物产品分离纯化的重要性，主动掌握主 要的发酵液预处理与过滤技术, 为进一步结合生产，加大结合生产实践应用的介绍。 备注 知识单元名称 细胞分离技术 课次 第3讲 授课类型 理论课 学时 4 课程目标与要求 掌握细胞的物理,化学及其它破碎方法原理。 本单元重点 与难点内容 重点：掌握物理,化学及其它破碎方法及原理。 难点：胞内产物的溶解及复性。 教学内容 细胞分离； 细胞破碎； 胞内产物的溶解及复性。 教学过程设计： 教学方法及手段、课堂互动题设置、教学改革措施等 课堂讲授为主，精选内容，贯彻理论联系实际，采用多媒体PPT，结合提问、讨论和 研究性教学等多种形式辅助教学手段，以加深理解，调动学习积极性。 作业与 思考题设置 思考题:细胞破碎主要方法。 学习效果、学生反馈、反思改进措施等 学生深刻认识到细胞破碎技术及在生物产品分离纯化的重要性，主动掌握主要的吸附与离子交换分离技术, 为进一步结合生产，加大结合生产实践应用的介绍。。 备注 知识单元名称 沉降技术 课次 第4讲 授课类型 理论课 学时 4 课程目标与要求 掌握沉析方法及原理。 本单元重点 与难点内容 重点：掌握沉析基本方法、原理及操作。 难点：蛋白质沉淀机理。 教学内容 概述 蛋白质的特性 蛋白质的沉淀方法 沉淀法的应用 教学过程设计： 教学方法及手段、课堂互动题设置、教学改革措施等 课堂讲授为主，精选内容，贯彻理论联系实际，采用多媒体PPT，结合提问、讨论和 研究性教学等多种形式辅助教学手段，以加深理解，调动学习积极性。 作业与 思考题设置 思考题:蛋白质主要沉淀方法。 学习效果、学生反馈、反思改进措施等 学生深刻认识到沉淀技术在生物产品分离纯化的重要性，主动掌握主要的吸沉淀分离纯化技术, 为进一步结合生产，加大结合生产实践应用及最新技术应用的介绍。 备注 知识单元名称 萃取技术 课次 第5讲 授课类型 理论课 学时 6 课程目标与要求 掌握主要的萃取方法与原理。 本单元重点 与难点内容 重点：掌握各萃取分离方法与原理,单级萃取和多级萃取过程。 难点：双水相萃取。 教学内容 概述 液液萃取技术 双水相萃取技术 液固萃取技术 教学过程设计： 教学方法及手段、课堂互动题设置、教学改革措施等 课堂讲授为主，精选内容，贯彻理论联系实际，采用多媒体PPT，结合提问、讨论和 研究性教学等多种形式辅助教学手段，调动学习积极性，加深认识。 作业与 思考题设置 思考题:影响液固萃取的主要因素。 学习效果、学生反馈、反思改进措施等 学生深刻认识到主要萃取技术在生物产品分离纯化的重要性，主动掌握主要的萃取分离纯化技术, 为进一步结合生产，加大结合生产实践应用及最新技术应用的介绍。 备注 知识单元名称 吸附与离子交换 课次 第6讲 授课类型 理论课 学时 4 课程目标与要求 掌握吸附与离子交换方法及原理。 本单元重点 与难点内容 重点掌握吸附及离子交换方法、原理及主要操作。 难点：吸附平衡理论。 教学内容 概　述； 吸附分离介质； 吸附平衡理论； 固定床吸附操作； 离子交换分离技术。 教学过程设计： 教学方法及手段、课堂互动题设置、教学改革措施等 课堂讲授为主，精选内容，贯彻理论联系实际，采用多媒体PPT，结合提问、讨论和 研究性教学等多种形式辅助教学手段，以加深对吸附与离子交换理论的理解，调动学 习积极性。 作业与 思考题设置 思考题: 离子交换主要操作及再生技术。 学习效果、学生反馈、反思改进措施等 学生深刻认识到吸附与离子交换交换技术在生物产品分离纯化的重要性，主动掌握主要的吸附与离子交换分离技术, 为进一步结合生产，加大结合生产实践应用及最新技术应用的介绍。 备注 知识单元名称 色谱分离技术 课次 第7讲 授课类型 理论课 学时 4 课程目标与要求 掌握主要色谱分离方法及原理。 本单元重点 与难点内容 重点:掌握主要色谱分离方法、原理,及操作。 难点：亲和色谱。 教学内容 概　述； 吸附色谱； 分配色谱； 亲和色谱。 教学过程设计： 教学方法及手段、课堂互动题设置、教学改革措施等 课堂讲授为主，精选内容，贯彻理论联系实际，采用多媒体PPT，结合提问、讨论和 研究性教学等多种形式辅助教学手段，以加深对各色谱技术的理解，调动学习积极性。 作业与 思考题设置 思考题: 吸附色谱的主要操作。 学习效果、学生反馈、反思改进措施等 学生深刻认识到色谱技术在生物产品分离纯化的重要性，主动掌握主要色谱分离技术, 为进一步结合生产，加大结合生产实践应用及最新技术应用的介绍。 备注 知识单元名称 结晶技术 课次 第8讲 授课类型 理论课 学时 4 课程目标与要求 掌握结晶原理、过程及方法。 本单元重点 与难点内容 重点;掌握结晶过程、方法及操作。 难点：结晶操作曲线。 教学内容 结晶原理； 结晶方法； 结晶设备。 教学过程设计： 教学方法及手段、课堂互动题设置、教学改革措施等 课堂讲授为主，精选内容，贯彻理论联系实际，采用多媒体PPT，结合提问、讨论和 研究性教学等多种形式辅助教学手段，调动学习积极性，加深理解。 作业与 思考题设置 思考题: 工业生产中主要的结晶方式。 学习效果、学生反馈、反思改进措施等 学生深刻认识到结晶对分离纯化的重要性，主动掌握结晶的主要品理论与方法, 为进一步结合生产，加大结合生产实践应用及最新技术应用的介绍。 备注