1车间设备使用
在发酵实验中,4-5人为一小组分别独立使用10L发酵罐进行独立发酵,取样,分析的操作。工作规模与工厂小试相当。实验过程中学生对发酵罐有了更直观的认识,对其中的无菌空气通路,取样通路,冷却水通路都自己手动进行组装。对可放大化的深层好氧发酵模式有了直观具体的了解。另外,发酵车间配有大型卧式灭菌锅,可一批次对学生使用的所有发酵罐进行灭菌。车间统一供无菌空气的空压系统在整个发酵过程中也由学生独立控制,对空压系统的压缩机,分水器、分油器、滤器及管路等都一一对学生进行具体介绍,在本课程中还可加深对生物工程设备课程的掌握。在啤酒发酵实验中,使用了济南中德啤酒设备有限公司生产的4*200L车间系统。
2工程数学应用
作为工科学生的专业核心课程实验,实验课程对工程数学的应用也进行了有意识的培养。在介绍和使用发酵罐时结合生物工程设备课程对发酵罐高径比,搅拌桨叶轮形状,搅拌桨直径等进行测量,引导学生进行发酵罐设计计算,来验证在保证雷诺数的前提下需要多少搅拌桨较为合理,并且引导学生对发酵罐进一步改进提出建议。在粘红酵母发酵罐发酵实验中,通过使用monod方程,比生长速率定义式,底物消耗速率定义式及产物生成模型对酵母生长,糖的消耗和类胡萝卜素的生成按模型建模并使用Matlab进行最小二乘曲线拟合,计算了最大比生长速率,底物亲和常数,产物生成的相关参数等[2]。另外,布置学生作业使用简单微积分通过得到的最大比生长速率和比生长速率定义式进行代时计算,从而判断是否染菌,与镜检结果相互印证,加深了学生的印象,锻炼了学生的工程数学能力。
3学生表现评估及作业批改原则
实验报告的布置和批改是实验教学的延续,是学生巩固所学知识、启迪思维、参加实践、培养兴趣不可缺少的步骤,是教师反馈教学效果、改进教学的重要手段,因此认真布置、批改和反馈作业对于实验教学效果及效果评估具有重要意义。实验教学中一部分实验开始之前对上部分实验进行反馈,针对学生突出的共性问题做一定点评。另外,本实验在实验报告批改方面采用了统一标准,标准并不拘泥与细节问题,而是针对学生的最基本的“takehomemessage”做具体规范。具体表现在:实验报告逻辑的严谨首先表现在于实验报告结构的严谨,杜绝学生实验操作实验结果写一起,有实验结果无数据分析及结果讨论,课后思考题不做等问题。实验过程及结果中对物料恒算进行强调。例如:在发酵过程中,随着糖的消耗,不同取样时间糖浓度有较大不同,在没有教师指导下能否通过培养基中初始糖浓度的计算进行稀释倍数的选择。再如:在淀粉糖化过程中,能否通过物料恒算确定糖液分析检测的稀释倍数。对于能够具有物料恒算意识的同学予以一定鼓励。通过强调或提问等方式培养学生对发酵过程中工程常数敏感性。如:好氧发酵发酵罐搅拌转速一般设定什么范围,对于氧传递系数为多少,发酵过程单位体积搅拌轴功率输出为多少,通无菌空气气压为多少,普通发酵和高密度发酵菌体湿重数量级等发酵工程基本常数。本文来自于《轻工轻工科技杂志简介详见
4结语
通过本实验的教学,学生普遍反映热烈,对于发酵工程知识有了形象的认识,在实验过程中,学生犯了很多错误,但是被老师纠正以后可能类似错误已经不会再犯。在实验过程中,高强度的实验锻炼了吃苦耐劳的精神,工厂化模式的轮班增强了学生的分工协作能力和责任感。密集的无菌操作使得学生在课程结束时大多数同学的无菌操作意识已经得到了很好的培养。在发酵车间和啤酒生产车间的实验使得学生对工厂化作业的模式有了一定的了解,对工厂集中无菌空气供给和集中换热等方式也有了形象的了解。系统的学习了工厂菌种维护流程,对工程类操作有了粗放但并不粗糙,控制关键参数的基本概念。大量练习了发酵过程中糖、干重、产物等的测定方法,认识了科学的严谨性,增强了动手能力和发现问题解决问题的能力,深刻体会到了理论与实际的差别。结合生物工程设备课对发酵罐、无菌空气系统、制冷系统等有了形象的了解,掌握了小型发酵罐的组装,并对发酵罐设计合理性进行了验证性的计算,对发酵曲线进行了数学拟合,极大的锻炼了工程数学的能力。
作者:梁晓声 熊海容 王海英 郭小华 汪文俊 单位:中南民族大学
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