生物化工的概念大全11篇

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北京聯合大學(簡稱聯大)重點學科――生物化工學科，以及制藥工程研究所的建設，正是聯大抓住北京發展生物醫藥產業的機遇，自主調整學科專業的成功范例。其中功不可沒的，是聯大生物化工學院副院長、生物化工學科專業帶頭人、制藥工程研究所所長林強教授。林強教授和他的研究團隊瞄準北京生物醫藥發展的重點領域，注重利用高新技術開展中藥現代化研究，著力于制藥技術產業化，在生物制藥及天然藥物工業化，尤其是新型分離技術和制劑技術應用研究方面卓有成效。

學科特色：中藥現代化

聯大生物化工學院的前身是化學工程學院。20世紀90年代，林強教授作為聯大生物化工學科帶頭人，提出將化工相關專業向處于朝陽產業的生物工程和新醫藥方向轉化。他認為，北京正處于生物工程和新醫藥產業蓬勃發展的上升期，學院應抓住這個機遇，形成以生物化工技術為主的發展方向，打造特色學科專業。

明確了發展思路，林強教授白手起家，創立了制藥工程專業，逐步形成了以現代中藥生產工藝為特色的技術應用性本科專業。在此基礎上，他還創建了制藥工程實驗室、藥劑實訓室、生物分離實訓室，經批準成立了制藥工程研究所，逐步形成了生物化工學科的雛形。

2004年，生物化工學科成為聯大首批校級重點建設學科。2006年，制藥工程研究所成為聯大校級研究所。林強教授作為生物化工學科和制藥工程專業帶頭人，和其他教師一起完成了學科專業規劃，確立了學科發展方向。制藥研究所依托生物化工學科，以天然藥物的提取分離及中藥新型制劑為主要研究內容，結合中藥應用研究，將高新技術用于中藥現代化研究，逐漸形成以中藥制劑工程為特色的研究所。

目前，研究所已形成了三大特色研究方向。

首先是天然藥物活性物質分離工程

當前，我國天然藥物活性成分的提取分離工業化程度低，基本上處于實驗室階段，沒有實現產業化應用。分離技術的落后是阻礙天然藥物活性成分提取的主要因素。

該研究方向以中草藥、農副產品等天然物質為原料，利用不同提取分離技術的耦合，研究天然活性成分的大規模提取分離過程，解決天然活性成分提取分離過程中的傳質、傳熱及過程控制等工程技術問題，研究開發出一系列高效、低能耗、低成本的提取分離工藝及裝置。

研究人員利用雙水相分離、超臨界萃取、大孔吸附樹脂，膜分離、酶降解生物技術等現代提取分離技術的組合使用，在中藥有效成分提取分離、真菌多糖分離純化、殼寡糖制備工藝等方面做了大量卓有成效的研究，旨在解決天然中草藥中活性物質提取分離工業化生產過程中的關鍵性技術問題，促進新型提取分離技術的工業化應用。

林強教授等人提出采用復合酶結合氧化法與酶催化法，制備出低聚殼聚糖，反應時間縮短25％，分子量分布大大變窄。用于中藥材的種植、生長，可將有效成分含量提高75％左右。在此基礎上實現了反應與分離一體化，使反應程度超過95％，低聚殼聚糖純度大于95％。采用復合酶比傳統的單一性酶技術生產成本降低了50％。在殼寡糖的應用研究方面也取得較大進展，特別是促進農作物生長和提高抗逆性等方面取得較好效果。該發明于2009年5月6日獲得專利授權。

利用膜分離技術，研究人員還分離純化姬松茸多糖、蟲草多糖等食用菌多糖。設計出新的分離膜結構，實現了不同分子量區段的精確切割，將不同分子量段的產物用于不同疾病的治療。

其次，藥物載體與生物材料

新型藥物給藥系統和相關藥物載體材料的研究，有助于推動藥物、生物制劑、功能性食品、新型添加劑等人類健康重大相關物質的理論發展和實際應用，具有極高的價值。

該研究方向以緩控釋及靶向給藥系統的載體及材料為研究對象，研究、設計、制備微膠囊、脂質體、微乳等載藥系統及材料，研究新型藥物載體的結構與藥物釋放、生物相容性等的關系，以提高藥物的穩定性、生物利用度，達到高效長效、降低毒副作用、改善病人用藥順應性等目的。

該研究方向采用溶劑蒸發相分離法，成功制備了SOD微膠囊、免疫球蛋白微膠囊、蜂膠微膠囊、番茄紅素微膠囊、蜂花粉微膠囊、阿莫西林微膠囊、鹽酸酚芐明微膠囊等。對各類物質微囊化的最佳配方、反應時間、溫度，攪拌速率等重要工藝參數，實現了優化。

該研究采用逆向蒸發結合高壓均質的新工藝制備了高穩定性的納米級脂質體，并設計了新型脂質體中試設備。采用不同合成方法制備的熱敏水凝膠不僅可用于緩釋材料，也可以用于活性物質的分離，為進一步開發及應用奠定了研究基礎。

最后，基因與酶工程

該研究方向以基因技術和基因工程為手段，研究核糖核酸酶及其他天然活性酶的基因表達、重組蛋白和基因改造等，以提高酶的活性，并研究酶在生物轉化、生物醫藥及其他工業方面的應用。

三大研究方向鼎足而立，支撐起了生物化工學科與制藥研究所。研究團隊側重于天然藥物生產的下游技術，重在解決生物制藥、天然藥物由實驗室小試到工業化放大過程中的關鍵技術問題，尤其是新型分離技術和制劑技術在中藥現代化生產中的應用研究，這是基于林強教授等人理論與應用并重的科研理念。生物化工學科本身就在生物技術產業化過程中起著關鍵作用，而林強教授從促進首都生物工程與新醫藥產業發展的高度出發，一向強調科研成果產業化，在科技成果轉化與校企合作等方面做出了很好的示范。

成果轉化：多領域應用

林強教授長期從事天然產物分離工程與技術的研究，并注重將科技成果產業化，最典型的莫過于殼聚糖及殼寡糖的研究開發與應用。

殼聚糖及殼寡糖對普通人而言是極其陌生的概念。但事實上，作為近年來國際上迅速發展的高科技產品，已被國外科學家譽為與蛋白質，脂肪、糖類、維生素、礦物質并列譽為人體第六生命要素。殼聚糖是用蝦殼、蟹殼等原料制備的天然無毒高分子材料，經過酶降解后可以制備低分子量殼寡糖。殼聚糖可廣泛應用于農業、醫藥、造紙、日

化，食品，保健等領域，還可用于生產膜材料、吸附劑、水處理劑、紡織助劑等。殼寡糖更被譽為“軟黃金”和“人體清道夫”，可以降血脂、降血壓、抗癌，排除體內自由基，提高機體免疫力，減肥美膚，延緩衰老，對現代文明病有著驚人的防治作用。

林強教授長期從事殼聚糖及其衍生物的研究制備，發明了纖維素酶一雙氧水法制備低聚殼聚糖及纖維素酶降解結合膜法制備低聚殼寡糖工藝，已獲得兩項國家發明專利。目前，該項研究已進入產業化階段，被列為北京市教委科技成果轉化專項――殼寡糖生產工藝中試及應用推廣，將重點在保健食品和植物生長促進劑方面進行應用推廣。這一項目符合首都生物新醫藥產業發展規劃，可以促進首都高科技農業和環保型綠化的需求，發展前景廣闊。

以分離工程與技術為中心，林強教授并沒有固步自封，而是以開闊的研究視野，在相關領域取得了一系列成就，并最終落實到應用推廣和產業化過程中，取得了良好的經濟效益和社會效益。

2008年，林強教授主持的另一項目――可生物降解的綠色復合緩蝕阻垢水處理劑及制備方法再次被列為北京市教委產業化支持項目。水處理劑用于石油、化工、電力等部門大量使用的循環冷卻水系統中，但傳統的含氮、磷水處理劑存在著嚴重的結垢、腐蝕等問題，不僅效率低下，而且造成水體富營養化和水環境的極大破壞。因此，推廣使用無磷、無氮或低磷、低氮的綠色水處理劑是必然趨勢。林強教授主持的該項目在原有發明專利“一種可生物降解的綠色復合緩蝕阻垢水處理劑及其制備方法”的基礎上，進一步優化水處理劑的制備工藝，促進項目推廣應用，不僅對節水、節能降耗、保證工業生產安全發揮了重要作用，有著顯著的經濟效益而且為建設綠色北京、和諧環境做出了重要貢獻，具有良好的社會效益。

近幾年來，林強教授還主持了北京市教委“利用分子蒸餾技術從大豆腳油中分離純化植物甾醇”、彩虹工程“停車保護用綠色緩蝕劑研究”等項目，參與“十一五”國家科技支撐計劃重點項目――“全生物分解塑料的產業化關鍵技術”課題五――“食品包裝用生物分解塑料的成型加工和應用技術”的開發研究。

特別需要指出的是，林強教授將科研與人才培養結合起來。在北京市教委倡導的高校人才強教計劃――創新人才建設項目中，林強教授通過兩個重點科研項目――“烏頭總堿脂質體的制備及其穩定性研究”與“殼聚糖對中草藥次生代謝過程的影響”，很好地鍛煉了青年骨干教師，為建設梯隊合理的師資隊伍、培養青年科研人員做出了重要貢獻。

加強校企合作，也是生物化工學科建立伊始就確立的產業化傳統。多年來，林強教授帶領研究所先后與河北九派藥業公司、河北天下康藥業有限公司、武警總醫院、天勢生物波研究所等企業密切合作開展多種新藥及工藝研究。研究所與河北九派藥業公司合作開發了釓噴酸葡胺新制劑項目的研究；與河北天下康藥業有限公司合作，改進附桂骨痛片的生產工藝，開展了綠原酸提取純化及中藥材指紋圖譜標準化的研究；與武警總醫院中西醫結合科、天勢生物波研究所等研究單位合作，開展新型治療糖尿病、新型抗癌天然藥物研究等。

林強教授領導下的生物化工學科，注重理論與應用的緊密結合，形成了一些具有較大應用價值的發明專利。目前，除殼寡糖及綠色水處理劑制備工藝外，已經獲得的授權發明專利還有：外科用液體敷料、峰膠微囊的制備方法、牛初乳免疫球蛋白微囊化的制備方法、低甲醛釋放量脲醛樹脂制備方法，另有鹽酸酚芐明-乙基纖維素緩釋微囊制備方法、超氧化物歧化酶微膠囊制備方法等發明專利處于公告期。

多年來，林強教授還完成了“NIPA/SPAPS共聚水凝膠的合成與性能”、“多孔性熱敏水凝膠P(NIPA-co-SMA)的合成及性質”，“玉米須多糖提取方法的比較研究”、“SP825大孔吸附樹脂分離提取苦參堿研究”、“熊果苷脂質體制備研究”、“無機陶瓷微濾膜處理蟲草菌絲體粗多糖溶液研究”等科研項目，這些成果多是與生產中亟需解決的重大問題相關。

林強教授對科研成果產業化的重視不僅體現在研究過程中，更體現在對學生的培養中，期望在更廣遠的層次上貫徹理論與應用并重的科研理念，可謂用心良苦。

體制創新：立體式教學

多年來，林強教授不僅在科研領域取得了卓越的成績，還多次獲得“三育人”先進教師、北京市優秀青年骨干教師等稱號。在多年的教學實踐中，形成了獨特的教學理念。根據制藥工程專業的特點，在理論教學中，他注重采用啟發式教學方法，培養學生獨立思考問題和解決問題的能力；在實踐教學中，他制定了一套中藥制藥工藝實訓教學方案，并編寫了部分實訓教材及教學大綱，開創了具有一定創新性的制藥工程專業教學模式――立體式教學。

這一教學模式的建立，既是林強教授自身理論與應用并重的科研理念的體現，也與北京聯合大學的辦學宗旨――“發展應用性教育、培養應用性人才、創辦應用型大學”相一致。作為立體式教學支撐的，是聯大的兩大教學改革亮點工程――“百草園”與生物化工實踐教學中心。

林強教授認為，要培養技術應用型人才，就要突出學生實踐能力的培養，因此需要加大各種實踐課程的比例。他積極倡導建立了與教學相結合的中藥“百草園”，為教師的教學提供了中藥材實物照片和標本，為學生提供了野外中藥實習機會，使學生在實踐中掌握專業知識，使課堂教學生動形象。如今，“百草園”已成為融校園綠化、教學、科研和生產于一體的綜合性園地，成為著名的聯大一景。

“百草園”是制藥工程專業的校內實習基地，同時，林強教授還聯系建立了五個校外野外實習基地一天津薊縣九山頂、北京霧靈山、河北安國中藥材種植場，安國長安藥行、安國中藥材GMP提取車間。實習基地的建立融教學，科研、交流、實驗、實訓于一體，并在此基礎上建立了教學互動網絡數據庫，尤其是其中的實踐教學圖片庫，使制藥工程專業的教與學進入了一個全新的模式。

“百草園”是制藥工程專業的校內實習基地，同時，林強教授還聯系建立了五個校外野外實習基地――天津薊縣九山頂、北京霧靈山、河北安國中藥材種植場、安國長安藥行、安國中藥材GMP提取車間。實習基地的建立融教學、科研、交流、實驗、實訓于一體，并在此基礎上建立了教學互動網絡數據庫，尤其是其中的實踐教學圖片庫，使制藥工程專業的教與學進入了一個全新的模式。

生物化工實踐教學中心是聯大生物化工學院的另亮點。近年來，先后建成制藥工程實驗室、生物工程實驗室、化學與分析實驗室和中試實訓基地。其中，實訓基地包括精細化工柔性系統、制藥工藝系統、藥物提取系統、仿真中心等，能部分滿足首都八個行業――生化、制藥、石油、化工、冶金、輕工、日化、食品――的培訓要求。集教學、科研為一體的GMP固體制劑車間與“百草園”齊名，給學生創造了良好的實訓、實驗條件，同時還吸引了北京化工大學、首都醫科大學、北京中醫藥大學等學校制藥工程專業的學生到該車間進行實習，在北京地區產生了較大的影響。

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2卓越計劃化學工程與工藝專業教學資源建設的思路

卓越工程師背景下的化學工程與工藝專業需要根據行業對化工工程師知識、素質和能力的要求，確定相關課程和實踐教學環節，將涉及工程意識、工程素質、工程實踐能力、工程綜合能力培養、企業以及工程項目管理知識的課程納入培養方案中，增加工程教育相關課程，因此，必須按照新的人才培養方案，以教材建設和精品課程建設為手段，改革教學內容，加強教材建設，自主編寫和完善系列專業教材，使教學內容充分反映新世紀化工實際生產和化工行業可持續發展的新要求?？傮w建設思路如下:

2.1構建“新體系”

構建以培養工程意識、工程素質、工程實踐能力、工程綜合能力為目標的實踐教學新體系。按照基本技能層、知識應用能力與工程實踐能力層、創新能力與工程綜合能力層等“三層次”，循序漸進地培養學生的工程綜合能力和創新能力。在基本技能層，主要通過課程實驗、上機操作等實踐環節加深對理論課程基本概念、基礎知識和基本理論的理解和基本技能的培養;在知識應用能力與工程實踐能力層，主要通過課程設計、專業實習、社會實踐等環節實現對學生知識應用能力的培養;在創新能力與工程綜合能力層，主要通過化工企業輪崗實習、化工企業項目設計與研究、畢業設計(論文)、大學生“挑戰杯”競賽、大學生科技創新活動、產學研合作開發等方式實現對學生的工程綜合能力與創新能力的培養。

2.2突出“厚基礎”

本專業卓越工程師教育專業培養方案課程設置分為通識教育，專業基礎課和專業課三大模塊。通識教育包括數學與自然科學、人文與社會科學、體育、素質教育公共選修課等，其課程學時占總學時的47.7%，課程學分占總學分的47.5%;專業基礎課包括相關學科基礎課和專業基礎課，其課程學時占總學時的34.9%，課程學分占總學分的34.3%;專業課包括基本專業課和專業方向課，其課程學時占總學時的17.4%，課程學分占總學分的18.2%。突出了卓越工程師培養的厚基礎，為卓越工程師的培養奠定堅實的基礎。

2.3強化“寬口徑”

本專業卓越工程師教育專業培養方案設置了精細化工、能源化工和生物化工三個專業方向課程模塊。其中，精細化工方向課程模塊開設了精細化學品化學、精細化工工藝學、精細化工過程與設備、精細化工及分離實驗等課程;能源化工方向課程模塊中開設了煤化學、煤化工工藝學、潔凈煤技術、煤化工實驗等課程;生物化工方向課程模塊中開設了工業微生物學、生物化工工藝學、生化分離技術、生物化工實驗等課程。強化了卓越工程師培養的寬口徑，以滿足大化工行業對工程技術人才的要求。

2.4體現“重創新”

教材建設也是教學資源建設不可缺少的內容。在化學工程與工藝專業的專業基礎課和專業課教材的選用上，以“加強基礎、精選內容、有所創新、有利教學”為原則，盡量選用國家規劃教材或者比較權威的高水平教材。同時，組織教師立項編寫或參編高質量教材，如普通高等教育國家規劃教材或精品教材;自編配套輔導教材和講義，制作和充實各類聲像教學資料，積極開發具有專業特色的CAI課件，錄制網絡教學視頻。重點開展精品課程建設，爭取獲得1門國家級精品課程、2～3門省級精品課程、4～5門校級精品課程，通過改革與建設，不斷提高教育質量和人才培養質量，努力培養學生的創新精神和實踐能力，打造出有扎實理論功底、掌握化工專門技能、有很強事業心和吃苦耐勞精神的應用型專業人才，以滿足現代化工業發展對化工專業高素質人才的需求。我們將不斷完善卓越背景下化學工程與工藝專業的教學資源建設，確保學校教學質量不斷提高，確保專業建設項目績效。

3卓越計劃化學工程與工藝專業教學資源建設存在的困難

卓越計劃化學工程與工藝專業教學資源建設的內容相當豐富，在實際操作過程中需要突破重重難關，其中最為突出的有校企合作、人才需求的個性化和多樣化以及師資隊伍建設三個方面。

3.1校企合作是首先要解決的問題

近年來，我院不斷探索和完善校企合作的長效運行機制，努力通過各種渠道與企業溝通，先后在多家大中型企業設立了教學實習基地并成立了一個工程實訓中心，為學生營造了在企業進行實踐學習的良好機會。但有些企業為了兼顧安全生產、產品質量和生產效益，不能為學生提供在相應的技術崗位上動手操作的機會，這樣一來學生的動手能力就得不到真正的鍛煉。

3.2人才需求的個性化和多樣化

不同的公司對技術應用型人才的需求均存在差異，如同樣是培養化學工程與工藝卓越工程師，有些公司需要學生具有精細化工或生物化工方面的知識，而有些公司則需要學生具有能源化工方面的知識。因此，我們必須有的放矢地進行化學工程與工藝專業卓越工程師教學資源的建設，以滿足不同公司對技術應用型人才的多樣化需求。

3.3師資隊伍的建設

化學工程與工藝專業卓越工程師培養必須擺脫傳統的大學生培養模式，為了實現卓越工程師的培養目標和落實卓越工程師的培養標準，形成具有良好的學緣結構、知識結構和以中青年為主體的雙師結構教學團隊是順利、高效進行教學資源建設的必要條件。而要改變目前師資水平不足，知識結構單一和學緣結構不合理的現狀將是一個長期而艱巨的過程。

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綠色化學是以綠色思想為基礎，通過化學分析理論和研究原則，分析綠色化學研究的相關內容，明確綠色未來的發展趨勢和方向。加強綠色化學產業技術人才的培養，配置良好的技術研發團隊，不斷提升綠色化學應用發展效果，盡可能的提升綠色化學的應用，改善化學技術的研發過程，提升綠色化學應用效果，完善資源的循環理論標準，提升污染物的排放和綠色處理，加強與國外技術的相互交流水平，向優秀的綠色化學研究技術方式學習，引進優秀的綠色化學研究技術方法，實現本國中綠色化學生產工業水平的快速提升。[2]

綠色化學是以化學反應、溶劑、催化劑等反應技術，通過綠色方式，提升新合成技術的研究效果。特別是催化過程。新化學研究中包含生物資源的轉化、新反應條件的利用，無公害介質資源的研究等等。根據綠色化學產品的設計，逐步提高研制技術水平。

二、綠色化學的研究趨勢對象

1.原材料的綠色化研究

綠色化工研究生產是降低產品中的毒性問題，改善安全環保效果，完善人類的安全生活環境，提升化工產品的無公害生產水平。

2.化學反應綠色化應用

化學綠色反應的管理需要服務綠色需求標準，根據經濟原子性標準，即最大限度的提升廢物的排放效果，改善周圍環境水平，以良好的選擇標準價值，提升選擇規范性效果，實現在綠色化學選擇上的立體規范性。[3]

3.生產產品的綠化發展

生產產品需要綠化發展模式，逐步提升人身基本安全建設，完善化工產品的安全水平。例如，采用降解劑、除垢劑、殺蟲劑等，使用可以降解的塑料制品，綠色燃料、綠色涂料等。隨著現代科技的快速發展水平，越來越多的存在污染性化工產品被取代，綠色產品受到現代綠色環?；ぐl展的需求。目前，化工生產中，常常使用具有腐蝕性的化學材料作為催化劑，催化效果較好，但會對環境產生嚴重的腐蝕性問題。而采用仿酶催化劑、水溶催化劑可以有效地達到催化的目標，減少催化后造成的各種腐蝕問題。

4.溶劑的綠化作用

溶劑的綠化發展是以有效分離為技術標準，通過介質作為分離，提高溶劑的有機合成效果。但在反應過程中會產生有機化合物，引發臭氧的形成，造成水資源污染環境的產生。需要對溶劑進行研究，加強綠化溶劑的研究分析。

5.化學綠化的設計

利用計算機應用完成化學綠化的輔助設計，首先需要建立良好的化學反應資料庫標準，利用計算機化學反應組合方式，確定實際原材料使用方式和標準，搜尋產物的目標反應結果，利用計算機模擬分析化學綠色反應結果，確定適合的化學綠色反應效果。根據目標產品的基本原則，準確的分析產物實際的化合原料，確定預定的原料標準內容，對相關反應路線和實際環境效應進行準確的分析，從中選取最佳途徑進行分析。

6.綠化技術的合成

根據實際綠色化學合成技術，準確的分析有毒害物質的有效使用效果。采取合理的非物質化學方式，利用多環境效應，逐步改善化學產品的實際選擇效果，降低產品的整體能耗。按照實際常溫水平，常壓標準，分析電化學實際潔凈中的各種優勢，確定綠化技術合成效果。

三、綠化技術的新技術和新工藝方式

1.催化技術

催化技術是不斷加強實際有效反應效果，大力加強化學反應的高效應用選擇性，對實際的轉化率水平進行合理的分析，逐步提升產品的整體質量，降低成本的同時消除產品的副作用，減少可能出現的各種污染，最大限度的完善各種資源的保護水平，實現對生態有效環境的保護作用，這是綠色化學整體研究的重要方向。

2.生物化學技術

生物化學技術利用現代生物科學技術應用，逐步提升高新技術水平，大力開展生物技術的食品、藥品、能源、化工技術的整體應用效果。按照最大有效特征性水平進行綜合生物資源的快速利用，實現生物化學的有效節能，改善清潔生產水平，實現化工技術的整體生物化工過程。生物化工過程中包含基因化工技術、細胞化工技術、酶化工技術和微生物加工技術。

3.超聲化工技術的研究

超聲化工是利用現有的化學試劑，準確的分析聲學、化工學的相互融合效果。通過分析聲學技術的變化原理，準確的分析實際有效提升整體反應的選擇過程，增加化學整體反應速度，加強化學反應速率和生產率，實現能好的有效降低，實現整體廢物的快速排放，改善化工綠色的多元化技術分析，實現化學超聲技術的廣泛性應用。

4.膜工程化工技術

膜工程化工是利用膜分離技術、膜催化技術，通過分離的方式，實現成本低的化工工程，工程能耗較低，效率較高，污染小，有良好的回收效果。膜催化反應往往是超出整體平衡的反應，可以有效地提升整體反應的選擇效果，提升原材料的實際轉化作用，節約了資源成本，降低了污染。磨技術的快速應用是具有廣泛應用價值的。在化工產業、石油產業、環保產業、電子產業、醫藥技術產業等多種行業中進行發展和分析，提升高新化工綠色產業的快速發展。

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從“深加工”向“精加工”

在長春大成集團的會議室里，有一棵碩果滿枝的“大成玉米樹”：樹的底部是玉米種植基地；樹干包括玉米淀粉、麩質粉、纖維飼料和玉米油；樹冠是玉米精深加工產品，包括變性淀粉、淀粉糖、生物質化工醇等類產品。

據了解，大成集團從1996年創立就提出，不能走單純的產能擴張之路，必須不斷由初加工向精深加工轉變，拉長產業鏈條，提高產品附加值，把玉米深加工發展成一個真正的黃金產業。到目前已發展為國內最大的玉米深加工企業集團，年加工玉米300萬噸，產品主要有淀粉糖、氨基酸、生物基化工醇、變性淀粉、蛋白及纖維飼料等幾大系列一百多個產品，是世界最大的賴氨酸供應商，在生物發酵、生物化工及非糧原料多元化上具有世界領先的技術優勢，僅次于美國ADM和嘉吉公司，是綜合實力全球排名第三的玉米精深加工企業集團。

上世紀八九十年代，曾經困擾東北廣大干部群眾的“東北現象”至今還讓很多人記憶猶新。特別是作為我國第一玉米大省的吉林，更出現了玉米“儲不下、運不出、用不了”的尷尬局面，成為名副其實的糧食大省、財政窮省。長春大成集團董事長徐周聞說，玉米深加工業轉變經濟發展方式，必須限制初加工產品的生產，通過政策引導和支持，引領行業向產業高端轉移。

業內專家認為，大成集團立足自主研發，走精深加工的路子，不斷提高產品附加值，向精深加工要效益，指明了玉米深加工行業未來發展趨勢，為全行業的發展做出了典范。

從原料“單一化”向“多元化”

2008年，占全球玉米產量一半的美國實施了新能源法案，大量的玉米被用來生產燃料乙醇，引發了全世界對糧食安全的熱議，我國以玉米為原料的深加工企業也遭遇了原料瓶頸的制約。特別是飼料用糧的逐步增加，玉米逐漸由過剩變成供需平衡，遇有自然災害等風險，甚至發生與人爭糧現象。

大成集團在國內同行業中率先開辟原料“多元化”新路，糖蜜的利用在發酵產品獲得成功，秸稈制糖也取得重大突破，可有效替代玉米生產化工醇。專家認為，伴隨國內玉米加工能力的不斷擴張，整體玉米供求形勢已經開始發生微妙變化，近幾年來吉林省玉米加工企業經常發生因原料緊張而導致減產、停產現象，大成集團在原料“多元化”方面的有益嘗試，使全行業對未來的發展看到了曙光，實現了有效的原料替代，產業未來的發展才有了出路。

普通秸稈制糖技術，特別是利用秸稈制作乙醇等，糖的利用率低，資源消耗大，生產成本高，難以實現大工業生產。大成集團技術總監褚臘林說，他們自主研發的用秸稈制糖生產化工醇技術，含糖量占總量的57%，即2噸玉米秸稈可制成1噸多糖，其成本相當于玉米制糖的成本。

褚臘林算了筆賬：玉米籽粒與玉米秸稈的成本比為l∶1.6，全國每年玉米產量1.6億噸左右，秸稈產量約2.6億噸，如果把秸稈資源有效利用起來，全國農民可增收1560億元，增收比例高達67%，又可帶動玉米秸稈的收集、運輸和加工制糖業的發展，有力支持農村的工業化、城鎮化和農業現代化。

從“技術引進”向“技術輸出”

大成集團從創立伊始，每年投入科研經費l億余元，先后建立了1個設計研究院、4個獨資或控股的研究所以及多個合作研究單位，常年聘請7位國外知名專家立足自主研發，到目前很多技術已經取得世界領先優勢。

褚臘林介紹說，6年前，外國人壟斷賴氨酸生產技術，我國賴氨酸90%依賴進口，外國人以每噸6萬元的高價賣給我們的飼料企業?！按蟪扇俗灾餮邪l，培養出具有國際先進水平、高效優良的新菌種，開發出世界首創的65%賴氨酸新產品?！彼f：“目前，全球賴氨酸總量100萬噸，大成就有60萬噸，占60%，有權制訂標準，左右全球市場價格?！?/p>

作為高效飼料必需的添加劑，大成的賴氨酸以先進的技術降低成本，過去五六萬元一噸的賴氨酸現在還不到1.5萬元，有力支持了國內養殖業的發展。徐周聞回憶說，在2008年底一次會議上，全省養殖行業l50多人集體給他鞠躬，他們認為由于大成賴氨酸的發展，有力推動了全國的養殖業，全國飼料行業發展至少提速l0年。

褚臘林說：“我們培育出的賴氨酸新菌種，每一個基因都打上了大成的烙印，由于掌握了全球領先的技術，也令外國同行刮目相看?！睋榻B，美國嘉吉公司總裁、可口可樂公司全球副總裁、韓國希杰公司總裁等多家世界500強公司高管都專程到大成集團考察洽談。如今，不少外國企業想用高價買他們的技術，有的要求合資在外國建廠，大成集團不用投資一分錢，只需承擔建設和（下轉47頁）（上接35頁）培訓任務，就可占有一定的技術股份。

專家認為，技術問題是一個企業乃至一個行業賴以生存、發展、壯大的不竭動力。大成集團自主研發多項技術取得世界領先優勢，是奠定其今天在世界玉米加工行業占有一席之地的關鍵因素，企業要發展，行業要進步，就必須有技術做支撐，大成立足自主研發加強技術創新也值得國內同行借鑒。

從“石油化工”向“植物化工”

篇（5）

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2014）05-0021-02

物理化學是大化工類各專業本科教學計劃中的一門專業基礎課程，是理論性、系統性、邏輯性都很強的一門課程。由于學科本身公式繁多、概念嚴格、推導復雜，容易導致學生學習困難，知識掌握不牢、理論與實際脫節等問題，對大化工類相關專業的后續課程的學習帶來不利影響。[1]長期以來，物理化學的學習一直是學生的難點。近年來，小班研討這種創新性的教學模式由于在激發學生的學習興趣和熱情、引導學生養成自主學習的習慣、培養學生的創新思維能力和知識交流的能力等方面具有優勢，逐漸被應用于許多學科的課堂教學。[2]

通過近幾年的教學實踐，我們認為，將小班研討應用于工科物理化學課堂教學時，教師要充分發揮在教學過程中的主導地位[3]，合理地選擇研討內容，這樣才能發揮小班研討的上述優勢，達到既定的教學目標。結合本校工科物理化學教學的實際情況，我們對工科物理化學小班研討的研討內容，提出下列的思考并進行了實際的探索。

本校使用的教材是科學出版社出版的普通高等教育“十一五”國家級規劃教材《物理化學教程》。在該教材的框架體系下，我們認為工科物理化學課程除了培養學生具有扎實的基礎知識、良好的邏輯思維能力，建立科學的思維方法外，還應當突出基礎理論與實際應用并重、注重聯系實際的工科特色；并能夠關注學科發展前沿，理解新興領域的研究思路。因此，在小班研討的研討內容選擇上，就要兼顧上述三個方面。

此外，本校本科學生在二年級上學期和下學期學習物理化學課程，這時學生正處在由基礎課程到專業課程學習的過渡期，學生的理論聯系實際的能力和創新意識都較薄弱；同時，多數學生的口頭表達能力尚需鼓勵和培養。在研討內容的選擇上也需要考慮這個問題。

一、基礎核心內容的研討

對于熱力學、動力學、化學平衡和相平衡這部分基礎核心內容，在教學過程中，為了讓學生形成完整的知識系統，教師要站在整個學科的高度向學生講述物理化學的主要框架和思想方法。

首先，研討內容中學生的陳述內容可選擇對每章的重點進行歸納總結，討論內容可以選擇學生易于混淆的概念、定理和基本原理進行辨析。對基礎核心內容的難點問題，教師可通過擬定思考題的形式由學生進行討論。這樣做一方面可以夯實基礎，強化學生的自主學習能力，為理論應用于實際打下基礎；另一方面，可以逐漸培養學生的口頭表達能力和學術交流能力，使研討能夠循序漸進地越做越好。

其次，在基礎理論建立的過程中，通過分析科學家的研究過程、研究方法，可以學習科學家的邏輯思維方法。因此，從物理化學發展的歷史中，選取某些知識的起源、發展和完善的歷史作為研討內容，通過學科發展和背景的討論能促進學生對理論和公式的深刻理解，讓學生掌握系統的學科思想方法。此外，科學家的生平介紹，研究方向的確立與變化，也可作為研討內容，這樣可以激發學生的學習興趣和熱情。

此外，融合章節間的研討內容可以讓學生對所學知識融會貫通，培養學生綜合分析問題的能力。例如：以某一具體實例，將熱力學和動力學結合起來，研究化工生產的反應條件。首先采用熱力學中化學反應的等溫方程判定反應的自發性，再采用等壓方程優化反應溫度，結合動力學中溫度對反應速率的影響，在綜合考慮平衡轉化率和反應速度的基礎上，確定最佳反應溫度，反應時間等參數。這類的研討內容可以提高學生分析問題的能力。物理化學課程中有許多相似的邏輯關系，這種相似的邏輯關系背后隱藏著更深刻的內在聯系。例如，基于熱力學的狀態函數方法獲得的相變焓與溫度的關系，與化學反應焓變與溫度的關系極其相似；在相變熱力學中純物質氣液或氣固兩相平衡中，飽和蒸氣壓與溫度的關系，在化學反應熱力學中，標準平衡常數與溫度的關系，在化學反應動力學中，速率常數與溫度的關系，三者極其相似。這些沒有現成答案的研討可以活躍學生的思維，培養學生探索未知領域的意識和勇氣。

二、擴展內容的研討

工科物理化學的擴展內容為電化學、膠體化學和表面化學，這部分內容與科學研究和生產實踐聯系緊密，學生既可以用基本原理來解釋自然現象，又可以用基本原理來解決實際問題。這部分的研討內容相當豐富，也是探討的重點。

例如：在電化學領域內，研討腐蝕產生的原因以及應對策略，如陽極保護、陰極保護、鈍化等措施的應用；研討玻璃電極、離子選擇性電極、化學電源、電化學合成的原理、裝置和應用。在表面化學的學習中，研討表面活性劑，從表面活性劑的結構到表面活性劑的性質，再到用途，如作為劑、去污劑、增溶劑和乳化劑等；研討膜分離技術，基于膜具有較大比表面的特殊的表面性質，被應用于化工、食品、醫療、衛生等領域；研討具有巨大比表面的吸附劑和納米材料，它們的結構、性質和在工業生產和人民生活中的用途；可研討毛細現象，解釋“鋤下有水”，“棉布吸水”等自然現象；研討潤濕現象，解釋眼鏡起霧的原理，并采取有效措施預防。學習膠體化學時，研討解釋膠體穩定性的DLVO理論，找到膠體穩定存在的原因，從而制定出破壞膠體的措施或者穩定膠體的對策；研討電泳的原理，在分析化學、生物化學、臨床化學、毒劑學、藥理學、免疫學、微生物學、食品化學等各個領域的應用。

這部分的研討著重從基本原理的應用，到實驗裝置或生產設備的建立，再到工藝條件的選擇，能訓練學生將基本原理用于解決問題的習慣和能力，有助于學生形成系統發現問題、分析問題和解決問題的能力。

三、與專業相結合的學科前沿的研討

本校每年學習物理化學的本科生有1000多名，專業涵蓋大化工的許多專業，如冶金、材料、化工、環境、輕工等專業。大化工的不同專業的后續課程對物理化學知識的延伸和應用存在差異。比如，冶金和材料類的專業對相平衡知識應用較多，制藥和紡織等專業對膠體化學的知識應用較多。針對這一特點，小班研討的內容可視學生的專業特點而定，由學生自主選題，著重于工程應用和學科前沿。

在小班研討的實踐過程中，這部分的研討尤其讓教師深刻地體會到學生自身的巨大潛力和可塑性。例如：學習了相圖中的臨界狀態，引出新興的超臨界流體萃取技術，食品專業的學生主要研討用于萃取啤酒花、香辛料、植物色素和動物油脂等超臨界流體萃取的原理、裝備和工藝條件等；制藥專業的學生主要研討將之應用于中藥有效成分的提取和中藥的現代化；化工專業的學生主要研討天然香精香料和天然色素等的提取；環境專業的學生研討萃取污水中的有毒物質，如有機氯、有機硫等。關于電化學的應用，對環境科學和工程專業的學生，研討將電化學氧化、電化學還原、電凝聚和電滲析等方法用于廢水處理；對化工專業的學生，討論燃料電池、新型海洋電池的設計原理、工作方式等；對生物化工專業的學生，研討生物電催化、微電極傳感器的原理及應用。當學習表面張力的時候，研討內容對冶金專業可選擇表面活性劑用于礦石的浮選原理與應用；對紡織專業，可選擇荷葉效應對材料制作的啟迪；對于生物化工專業，新型的生物表面活性劑又是研究的熱點，由于它與環境具有兼容性，既無毒又可被生物降解，隨著人們環保意識的不斷增強，生物表面活性劑越來越受到人們的關注，需要研討生物表面活性劑的結構、制備、應用以及與傳統表面活性劑的優缺點比較等。在膠體化學中，微乳狀液的制備和應用，雙向凝膠電泳的技術及應用也是目前研究的新方向，可以提供給高分子材料專業的學生作為研討內容。

四、結論

在知識更新迅速和信息爆炸的時代，迫切需要掌握扎實的基礎知識，具備將基礎知識應用于實際的能力，能夠客觀分析各行業的實際需求，創新性地解決問題的人才。在近幾年小班研討的實踐中，我們逐漸發現，只有通過多層次、全方位、針對專業特色地精選研討內容，才能循序漸進地培養人才的綜合素質。在夯實學科基礎知識的基礎上，培養學生理論聯系實際的能力，能進一步提升學生的創新性思維能力，最大限度地發揮小班研討的作用。

[ 參 考 文 獻 ]

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1前言

以玉米為原料進行生物發酵生產總溶劑的生產企業，玉米原料單耗的高低將直接影響企業的經濟效益。為降低生產中玉米原料的單耗，通過對企業的生產數據進行統計分析，發現并解決影響糧食單耗高的主要因素。

2原因分析

我公司在2007～2011年是以玉米為原料進行生物發酵的方法生產總溶劑。原料玉米通過粉碎、分離、生物發料、蒸餾等生產流程得到生物溶劑。在生產初期的2007.12---2009.6月生產中，大部分的員工乃至部分領導都直觀想象的認為，發酵過程中染菌頻次的多少是造成玉米原料單耗過高的主要因素。我們對生產過程中各環節影響玉米單耗的因素進行數據統計和分析，得出了影響玉米單耗高低的幾個主要因素。并對各主要因素的提出了改進措施，使得在2009.12---2010.6月的生產中玉米單耗達到了正常的消耗水平，噸溶劑耗標玉米從5.77噸降到了4.6噸，在這段時間里共生產總溶劑15391噸，共節省標玉米18007噸。

（4）分析說明

1）由第3項列表可以看出，對糧耗影響最大的兩項是：“篩下物”跑淀粉和“蒸餾跑溶劑”此二項總計占影響程度的53.7%，每項都可影響單耗0.5噸玉米左右；其次是殘糖的影響，此一項占影響程度的15.3%，影響單耗0.28噸玉米；再次是染菌占影響程度6.7%，影響單耗0.12噸玉米；第四多排的丁油占影響程度的6.5%，影響單耗0.11噸玉米。

另外，纖維中帶20%的淀粉、蛋白和胚芽中帶10%左右的淀粉都屬于正常損耗。

2）影響程度的計算是將纖維、篩下物、蛋白、胚芽、殘糖中的淀粉全部折為標糧，將大、中罐染菌、蒸餾跑溶劑、丁油超標量全部用現有單耗5.77折成標糧。合計損耗玉米10941.9噸。

3）如將對糧耗影響最大的兩項“篩下物”跑淀粉和“蒸餾跑溶劑”問題解決，則噸溶劑單耗玉米可以降低到5.77-0.46-0.52=4.79噸；

如再將殘糖高的問題解決，則噸溶劑單耗玉米可以降低到4.79-0.28=4.51噸；

另外，盡量降低染菌量和丁油的排放量也是降低單耗的很有效的做法，玉米加工過程中的纖維、胚芽、蛋白帶一定量的淀粉都屬于正常的現象，只是盡量減少所帶的量。

3針對存在問題所采取的措施

（3）對糧食單耗影響的第三大項因素是對發酵末級罐殘糖的控制。產生此問題的原因是原來公司一味的追求通過提高溶劑含量來提高產量，對丙丁梭菌的性能了解不夠，在控制上是將拌料罐的糖度控制在5.8-6.2g/100ml之間，將一級罐罐糖控制在3g/100ml左右，從而造成末級罐的殘糖經常在大于0.8l以上運行。前一階段殘糖若以0.25g/100ml為標準計算，殘糖影響糧食單耗0.28噸。此項占總影響程度的的15.3%。

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中圖分類號X78 文獻標識碼A 文章編號1674-6708（2011）50-0046-01

綠色化工 （Green Chemistry）又稱可持續發展化工 sustainable chemistry 是在上世紀末-1990年，美國政府通過的“防治污染法案”中明確提出這一個名詞，同時其核心思想是在污染發生之前進行防止。綠色化工是指利用現代科學方法及原理，減少或消滅對人類健康、社區安全生態環境有害的原料、催化劑、助劑、產物、副產物等的使用和產生、突出從源頭上產生污染，研究環境友好的新原料、新反應、新過程、新產品，以實現化學工業與生態環境和諧發展。

綠色化工的特點：的核心內容之一是“原子經濟性”，即充分利用反應物中的各個原子，因而既能充分利用資源，又能防止污染。原子經濟性的概念是1991年美國著名有機化學家Trost（為此他曾獲得了1998年度的總統綠色化學挑戰獎的學術獎)提出的，用原子利用率衡量反應的原子經濟性，在有機合成中最大限度地利用原料分子的每一個原子，使之結合到目標分子中，達到零排放。

綠色化工的概念及方式正在被世界乃至中國所接受。作為中國化工基地排頭兵的，南京化學工業園區也從建園伊始，就注重綠色化工的概念。 在園區的實踐中，堅持走有園區特色的綠色化工之路，由于園區管委會是南京市政府的派出機構，管理園區日常事務，在實踐綠色化工的概念是與企業的側重點有所不同。園區更側重于打造平面和建立新型的產業結構以資源整合的方式實現綠色化工，而企業是以技術革新及產品開發進行綠色化工。

現階段，園區綠色化工平臺的打造分為3個層面：社會層面、園區層面、企業層面。

1）社會層面：南京化工園區以“五個一體化”的整合作為綠色化工平臺的抓手， 將全市的化工資源在南京進行整合、包括產品、人員、公用工程、商貿等，取得的顯著的效果。首先化工企業聚集形成的產業平臺使得化工產品的集約優勢明顯，原來直接排放的副產品可以被下游企業實際利用。其次，公用工程的一體化供應平臺使得產品能源消耗節約，單位能源消耗下降。同時一體化得污染治理平臺保證了“三廢”得以在園區內統一達標處理后排放；2）園區層面：園區的綠色化工的打造是以建立“循環經濟+高附加值”產業結構來實現。園區的綠色化工主要是一種新型產業結構的建立，重點在于循環經濟的建立，以及高附加值的實現。園區以初步形成了以C1產業鏈、石化產業鏈及氯堿產業鏈為代表的循環經濟產業鏈，同時在打造苯酚丙酮產業鏈。

以C1產業鏈為例：

醋酸：170萬噸/年，合成氣：60萬噸/年，甲醇：30萬噸/年，液體二氧化碳 10萬噸/年 醋酸乙烯 30萬噸/年 EVA20萬噸/年 VAE 15萬噸/年，該產業鏈涉及6家入園企業，每年產值超過180億元人民幣。 同時由于埃爾法氣體的利用煤氣化時產生的廢氣二氧化碳制成液體二氧化碳變廢為寶，使得該產業鏈的碳排放大大的降低，是南京化工園區設立綠色化工產業鏈的成功范例。

園區企業香港德納化工利用揚子石化生產的乙烯，作為上游原料，生產EO，以管道方式供應下游的企業生產表面活性劑和多元醇醚。這樣大大降低EO運輸成本及風險，在園區內形成了新的產業模式。石化產業鏈中福昌化工利用揚巴的丙烯酸殘液體進行回收利用，也是園區建立綠色化工產業鏈的嘗試之一。3）企業層面：入園企業在不斷的進行技術革新及產品開發以進行綠色化工的實踐。例如塞拉尼斯將亞洲實驗室設立在南京化工園區，重點研究羰基化合成技術，降低能耗、物耗。南京紅寶麗開發了高純度、新工藝二異丙醇胺產品工藝。 園區通過以上三個層次打造著園區綠色化工的平臺。 同時招商是園區的生命線，招商項目決定著園區的未來。毫無疑問綠色化工是園區的未來，綠色化工項目就成為了招商工作的重中之中。 而判斷是否為綠色化工項目對招商局來說尤為重要。首先從項目的工藝技術上進行把關，盡量減少工藝上有易燃、易爆或劇毒的、高排放的原料、中間體、及產品等。例如PC的工藝選擇中，以非光氣法為先，EPOXY的工藝中盡量選擇低排放的工藝。園區大力支持、開發生物化工技術；其次選擇符合園區產業鏈的項目，力爭在園區內對資源進行全面深度的利用，力求做到吃干榨盡。例如：在建立苯酚丙酮產業鏈的時候，引進PVC項目，利用PVC項目的HCL干氣作為ECH的原料，同時又使得PVC項目乙烯需求最小化；最后，不僅僅南京化工園區需要在工藝上，產業鏈上對綠色化工有所要求，更要是在思想上對綠色化工進行要求。以綠色化工作為我們園區工作的一個重要指向，嚴格把握企業入園時的標準，以及入園后的生產情況。

篇（8）

引言

隨著全球經濟的逐步深入發展，有效利用資源，節約能源，加強環境保護，不僅是世界，也是我們共同的要求；同時，高純度物質，生物、化學中間體和礦山尾礦干排等各種復雜工藝技術條件下要求固液分離的技術也越來越高，所以大容量的研究開發，高分離速度快，精度高，效率高的過濾分離技術已成為必然。伴隨著低碳全球經濟，世界上所有國家，專注于分離和過濾機械行業的重要性逐漸增加。當前的市場，市場的貿易、資本和聯合的公共信息流動和集成先進技術在分離和過濾行業已成為發達國家的一個重要衡量模式。

1 分離與過濾機械的現狀

1.1 分離與過濾產品的主要類型

分離與過濾機械包含在化工過程與控制機械及設備的范疇里。當前國內的分離和過濾種類特別多，與主材料和機械設備的機械分離設備選擇和真空負壓抽濾設備，膜分離設備、干燥設備、氣溶膠分離設備、離子交換設備、離心分離機、器、吸收裝置、蒸餾設備。對當前國內外部門類型分離和過濾設備沒有一個統一的參考標準，根據自己的情況下定位。在20世紀，大多數發達國家更像工作根據劃分機械設備類型，根據動力相同性別的被稱為“類”，根據“類型”的整體結構，根據主要特征分為“式”。

1.2 主要分離與過濾機械產品的發展史

早在18世紀，中國第一個使用袋式過濾器來過濾豆漿，首次，利用離心力來分離蜂蜜。從此數百年后，分離和過濾技術在世界上的所有國家沒有很好的發展和創新，直到19世紀發明了板框壓濾機，到了20世紀，機械產品的開發才出現了快速發展的勢頭，相繼發明了真空負壓抽濾、納濾、超導分離等其他高科技分離機械設備。

2 分離與過濾的發展趨勢

目前國內外的分離與過濾技術在今后的研發和發展主要在以下幾個方面：

（1）在資源利用上。人類可利用的資源越來越少，所以就需要開發出先進的分離與過濾方法和技術來實現資源的綜合利用。

（2）在污水處理與環保上。其中包括對工業產生的廢水處理，以及城市污泥處置，，還有就是對礦山尾礦的分離與過濾，以實現尾礦干排的環保要求。

（3）在對物質的高度提純上。在對如醫藥化工、精細化工、食品飲料、生物發酵液等高純物質或者高純水等的精密分離與過濾上需要用到過濾與分離技術。

（4）在對能源的處理上。在未來的能源的發展上，多元化已經成了趨勢，所以對這些能源的物料處理上也會用到過濾與分離技術。

（5）在對傳統工業的改進上。科技在不斷的進步，傳統的工業技術也在逐漸的得到改進，所以在過濾與分離技術上也會得到改進來應用于傳統的工業上。

根據以上的發展方向，可以知道未來分離與過濾技術的要求是：（1）需要大型化、自動化、連續化發展的要求。這是由于資源環保和水處理需要單機能力大。分離效果好的要求決定的。（2）需要分離精度高、中間污染小的要求。這是由于對一些化工產品需要深度加工還有一些醫藥、生物化工的研發所要求的。（3）化學常見的“可壓縮，高粘度，高分散性”難以分離的材料，除了特殊設備的開發，應該通過濾餅過濾的概念突破，采用移動濾餅層，薄層濾餅和蛋糕下操作的過濾。（4）盡可能為有價值的濾液中回收，并降低隨后的干燥過程中的能耗，開發效率高的分離，節能設備，如各種壓濾機設備出現。（5）開發的分離設備驅動程序，如：橡膠帶式真空過濾機，壓力轉鼓真空過濾機，高壓豎式壓濾機，帶式壓榨過濾機，柱錐活塞推料離心機等。（6）為了適應精細化工，醫藥，化工等行業，過濾一干燥”二合一設備，及“結晶一過濾一干燥”三合一設備，也在相繼的出現。

3 我國如何發展分離與過濾技術

早在公元前，中國最早發明了用真絲網過濾中草藥的方法，同時，瀝干造紙方法，也被稱為我國過濾的創新，但由于存在各種復雜的歷史因素，分離與過濾技術停滯不前，導致我國在基礎發達國家在21世紀初的水平的現狀，為了縮短與世界先進水平國家的距離，在短期內，提高分離和過濾機在我國的技術水平，需要我們采取幾個對策，以總結出以下幾個方面：

（1）加強國家對過濾與分離技術的指導和協調。因為分離和過濾技術是一個綜合性和跨學科技術，結合多學科，已成為現代工業類技術不可或缺的一部分。不僅涉及工礦企業，還需要國家的宏觀層面的有效協調和指導，以及區域協調結構和其他結構，和現在一樣，明顯的區域產業結構失衡相關企業約占整個華東地區的45%，但西部地區非常小。其他公司結構明顯不平衡，更少的行業，上市公司，多家族，小工廠，但這種現象恰恰相反，與國外現狀相比，這個國家應該協調改革企業有效地指導規劃，支付更積極地協調和組織企業的相當大的規模，實現規模和公共資本，快速發展到發達國家的水平。

（2）全面發揮出企業的研發優勢。隨著經濟全球化的趨勢，技術產品的落后會導致經濟損失。為了加強我們在行業的地位，和提高技術水平，縮短與發達國家的距離，我們應該實現高起點戰略，通過自己的研究而吸收高新技術，有自己的創新，創新出具有中國特色的科技產品，基于傳統技術的高科技發展，有效提高設備的效率和質量。同時，在產品創新方面，公司應該向技術先進國家學習，增加科技融資、投資和實施摘要校企合作項目，改進和完善測試、設計、制造工藝和產品規格測試，縮短開發周期，提高開發質量。

4 結論

過濾和分離技術在今天是一個不可或缺的科學和技術，廣泛應用于化工、醫藥、冶金、石油、礦山、生物技術、能源、水處理、環保等行業，因此，我們應該快速掌握新技術、新知識，不斷更新，不斷改善和提高遠見，有勇氣投資、利用技術和知識的優勢，以及人才的優勢，努力抓住過濾與分離技術的發展機會，使過濾與分離技術在我國得到快速的發展，高效的過濾與分離技術在企業轉換升級中推廣應用，推進社會技術進步。

參考文獻：

[1]董金冀，陳小青.超濾膜化學清洗技術的探討與改進[A].第三屆全國冶金節水、污水處理技術研討會暨萊鋼現場節水經驗交流會文集[C].2007.

[2]王用澤，梁金龍，趙揚.過濾與分離[J].南昌：過濾與分離期刊社，1993-2000.

篇（9）

1引言

近年來，針對我國制造業升級換代，以及國際科技競爭的新形勢，教育部于2017年提出了“新工科”建設的工程教育改革、發展新方向，并先后形成了“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”等改革綱要[1]。生物工程是生命科學中工程應用性最強的專業之一，也是與醫學、化工、微電子學等領域深入交叉的學科[2-3]。因此，如何在現有課程體系下推進“新工科”的教育改革，進一步提升學生的創新能力和工程素養，已經成為新時期專業教師的重要課題。酶工程是生物工程課程體系中重要的理論和實踐課程，是引導學生將生物化學、微生物學、分子生物學等學科的基礎理論知識轉化為工程實踐的重要環節[4-5]。然而，目前生物工程專業的大多數本科生在畢業后對酶分子的結構設計、生產工藝和產業應用缺乏系統的認識。在走上工作崗位后經常暴露出創新能力不足，無法根據實際的市場和生產需求進行工藝改良設計的問題。為此，改革酶工程的教學模式，使之滿足“新工科”建設的人才培養目標是提升教學質量的關鍵。本文總結了筆者在酶工程課程“新工科”改革中的探索經驗，探討了教學方法革新對于培養學生創新能力和工程思維的效果。

2課程內容的設置與優化

酶工程是生物化學、分子生物學、微生物等基礎學科在工程領域中的實際應用，它關注和解決生物化工、生物制藥、環境保護、醫學診斷、食品加工等領域的工程技術難題。以上研究任務決定了其教學內容的安排。目前，酶工程本科教學內容主要包括：酶學基礎、酶的發酵生產和分離純化、生物酶工程、化學酶工程、酶傳感器等章節。上述教學內容安排已無法體現酶工程的最新研究進展，例如：納米酶、核酶和抗體酶的應用。此外，已有內容更偏重于理論學習，對酶的產業應用關注較少，因此很難有效培養學生的工程創新能力，無法滿足“新工科”的建設目標。針對上述問題，筆者將酶工程的最新進展和工程應用案例作為教學內容改革的重點，根據各章節的教學特點和邏輯關系，將授課內容重新劃分成七個模塊：酶學基礎、酶的分子設計、酶的生產與制備、核酶、納米酶、抗體酶和酶的工程應用。其中，酶學基礎模塊在回顧生物化學知識的基礎上，重點關注酶的作用機制和影響酶活性的主要因素；酶的分子設計模塊包括生物酶工程和化學酶工程兩部分，生物酶工程重點介紹酶的進化篩選，而化學酶工程則主要介紹酶的化學修飾與固定化；酶的生產與制備模塊重點介紹酶的發酵與分離純化工藝；核酶模塊在回顧分子生物學相關知識的基礎上，著重講解核酶尤其是DNA核酶的構建方法；納米酶模塊重點介紹納米粒子的催化效應和調控方法；抗體酶模塊闡述抗體酶的篩選和修飾方法；酶的工程應用模塊則是在上述章節的基礎上結合案例介紹酶在工業生產和醫療中的應用，例如：酶在食品加工中的應用、酶在廢水和垃圾處理中的應用、酶生物傳感器和抗體酶在疾病診斷和治療中的應用等。通過上述授課內容的革新幫助學生較為全面、系統地掌握酶的分子設計、生產制備以及下游工程應用技術。

3教學方法改革的探索

3.1多種教學方法的使用

酶工程的教學內容相對比較零散，并且和發酵工程、基因工程、分離工程等生物工程專業課程具有一定的知識重疊。這就要求在課堂教學中必須把握好各章節和知識點的邏輯主線，正確統籌已修課程和并修課程的關系，并合理使用不同教學方法，從而突出酶工程教學內容的重點和特色。對于酶學基礎模塊的教學，由于學生已在生物化學課程中進行了前期學習，因此主要以課堂提問的形式幫助學生回顧已學知識點。對于酶的分子設計和酶的生產與制備部分的教學，由于學生同時在進行基因工程、發酵工程和分離工程的學習，因此在教師介紹難點知識的基礎上，采用互動教學方法，與學生討論不同技術在酶工程應用中的獨特性和挑戰性，比如：在介紹酶的定向進化時，可結合基因工程關于聚合酶鏈式反應（PCR）的原理講解如何在酶的結構設計中合理使用不同的PCR衍生技術和篩選方法，從而獲得性能優異的酶制劑。對于核酶、納米酶和抗體酶模塊的教學，由于學生之前尚未系統接觸過相關概念，此外又涉及到酶工程的最新研究進展，因此先由教師講授所涉及的基本知識，然后要求學生課下閱讀最新的研究論文，并以書面作業形式進行總結和匯報。對于酶的工程應用模塊的教學，先由教師對酶在不同工程領域的應用進行全面綜述，然后再根據應用領域將學生劃分為若干學習小組，每個小組課下獨立調研一個酶工程的應用實例（包括：應用的理論基礎、國內外產業布局、市場分析和發展趨勢評估等），最后由學生制作幻燈片在課堂上進行講解和討論。通過上述教學方法的綜合運用可有效提高學生的自主學習能力和工程思維模式，并促使其對酶的產業應用產生較深入的認識。

3.2經典研究案例與授課內容的結合

酶工程是生物工程發展的重要方向，其中已有一些經典的工程應用案例。在教學實踐中通過分析這些案例，將其從研發到應用的技術路線引入課堂，從而揭示基本科學原理走向工程開發的一般規律。該教學設計可有效促進學生理解知識從產生到應用的過程。例如：在講解酶的定向進化時，將2018年諾貝爾化學獎得主FrancesH.Arnold教授的研究生涯引入課堂教學，通過該案例幫助學生理解定向進化技術對酶分子設計和改造的科學意義和產業價值；又如：在講解酶的生物傳感器部分時，以葡萄糖氧化酶作為對象，介紹其從發現、性能改良到家用血糖儀大規模上市的發展歷程，并和學生探討該技術成功應用的經驗和教訓，分析現有血糖儀的優勢和不足，并對下一代基于納米酶的血糖儀研發和市場應用進行展望。

3.3加強實踐教學

酶工程作為應用性較強的課程，其實踐教學同樣具有重要的作用。然而，一般高校都缺少酶工程產業中所需的大型發酵罐、生產流水線等工業設備。此外，酶分子的結構設計和篩選也具有長期性和不確定性。為了解決上述問題，筆者在酶工程課堂學習之外，引入了工廠參觀和實習環節。通過教師帶領學生進入相關企業，使學生有機會接觸產業應用中的大型工業設備，以及研發、生產工藝流程的管理，從而增強了他們對酶工程應用的感性認知。此外，針對部分學習能力較強的學生，鼓勵其參與大學生創新實踐和工廠實習，進一步提升他們的工程創新能力，明確其未來的職業發展規劃。

3.4課程考核的改革

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作者簡介：何莉（1971-），女，四川達州人，重慶理工大學電子信息與自動化學院，副教授；徐勤（1981-），女，重慶人，重慶理工大學電子信息與自動化學院，講師。（重慶 400054）

基金項目：本文系2011年重慶市高等教育教學改革研究項目（項目編號：113031）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）02-0067-02

“電工學”課程是高等工科本科教育非電專業的一門重要電子電氣基礎課程，涵蓋了電路理論、模擬電子技術、數字電子技術、電機及傳動控制、電工測量、安全用電、EDA技術等七個部分，在高等學校工科教育中具有非常重要的地位和作用。該課程的作用與任務是：使學生通過本課程的學習，獲得電工電子技術必要的基本概念、基本知識和基本技能，了解電工電子技術應用和我國電工電子事業發展的概況，為今后學習和從事與電工電子技術有關的工作打下一定的基礎。據了解，“電工學”課程目前大多分了三個層次教學，一是多學時（80學時），主要是針對機械、汽車類等工科學科；二是中學時（64學時），主要針對是材料類等專業；三是少學時（40學時），主要針對生物化工類等專業。所用教材以高教出版社秦曾煌主編的《電工學》（上下冊）為主。隨著高校擴招和本科教學學時調整，“電工學”教學中普遍存在的教學學時少與教學內容多之間的矛盾、高等教育的生源大眾化與創新型實踐型應用型工程教育人才培養之間的矛盾一直是普通高校電工學教學研究和思考的重要問題。在少學時“電工學”課程教學中，這種矛盾尤其突出。面向普通高校的大眾化生源，在少學時“電工學”課程教學中如何有效地完成教學任務，以及保障并提高教學質量，CDIO工程教育理念提供了新的思路。

一、CDIO工程教育理念

CDIO工程教育是本世紀初國際工程教育改革的最新成果。它是從2000年起，由麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學經過四年的探索研究，提出的一種全新工程教育理念和實施體系。CDIO是英文單詞“構思”（Conceive）、“設計”（Design）、“實施”（Implement）、“運行”（Operate）的縮寫。這種工程教育理念是“做中學”和“基于項目教育和學習”的集中概況和抽象表達。CDIO工程教育理念以產品從研發到運行的生命周期為載體，讓學生以自主的、實踐的、各課程之間有機聯系的方式學習工程，培養學生各方面的能力。CDIO工程教育理念倡導問題驅動，注重學生自主學習，能有效地激發和引導學生學習興趣、轉變學習態度、提高專業基礎知識和工程實踐能力綜合素質，使高校培養的大學生更能符合社會、企業需求。當然，這也將明顯增加教師工作量，提高教師工作強度以及任教水平。CDIO工程教育模式多被用于指導高校各學科的專業人才培養上，但是在基礎教學中尤其是工科基礎教學中借鑒CDIO工程教育理念，有效地組織教學內容，改變教學方法和手段，對于增加學生的基礎知識，培養學生的工程應用實踐意識，提高學生的實踐動手能力和自主的、實踐的求取理論知識的綜合能力，是一件非常有意義的事情。

二、應用CDIO調整教學內容

傳統的“電工學”教學內容一直是按照電類基礎課程電路分析、電機及控制、模擬電子技術、數字電子技術四門課程的順序安排的，一個教學單元相當于電專業一門基礎課的濃縮版，從電專業的教學學時分配能很好地循序漸進完成教學任務，實現夯實基礎的教學目的。但是在“電工學”教學中，非電類專業學生明顯感覺學習內容太多，跳躍太大，學習困難，學生學習興趣和主動性明顯不足。這在少學時“電工學”課程教學中尤其突出，按照上述教學內容循序漸進教學，在40學時內完成所有教學內容，并保證教學效果是有很大難度的。

按照CDIO教育理念，筆者把少學時“電工學”課程的作用和教學任務重點放在引導學生學習興趣和學習方法上，改變面面俱到的教學模式，加強對學生工程實踐意識地培養。在此基礎上，選用高教出版社秦曾煌主編的《電工學簡明教材》作為參考教材，甚至不限制任何教材，重新組織教學內容，自編教學講義，突破固定的教材教學模式，打破電類基礎課程的單元教學模塊，以器件特性和應用為主線設置教學問題和應用實例，引發學生思考和學習，結合EDA仿真軟件加強工程實踐意識培養，以此解決學時與教學要求、教學內容與學生能力培養之間的矛盾，完成教學任務并保證教學質量和教學效果。

1.以器件應用為主線編寫講義內容

針對少學時的“電工學”教學任務和要求，改變原來《電工學》教材編寫的固有模式，以器件介紹為主線，以引導學生學習興趣為目的，重新編寫了教學講義大綱如表1所示。講義與大綱要完成的教學要求變化不大，主要做了兩點調整：由于授課學時限制和學生對象以生物化工為主，因此省略了電機及控制部分的教學；講義內容安排不再是以理論知識為主線，而以器件應用為主線貫穿教學內容，強調工程測量和工程實際應用，因此在教學中可以靈活掌控器件及電路內部原理性的知識講解和學時分配，以此激發學生的學習興趣，帶動他們主動學習。

2.以興趣引導為主線組織教學內

在教學內容組織安排上，不再拘泥于以往的理論知識，以器件及應用劃分單元教學，在每個單元教學內容組織安排上，也不再以理論知識講解和分析為主線，而以元器件介紹為切入點，以元器件的特性及應用為主線講解，精心選擇應用實例，引發學生思考和學習，從繁到簡分析講解，同時結合工程應用實例及EDA仿真實例，以此激發學生學習興趣，引導學生的學習方向和方法，培養學生的工程實驗實踐意識。

三、應用CDIO改變教學方法

CDIO這種工程教育理念是一種新的教育理念和系統的人才培養模式，它使得知識、素質、能力培養緊密結合，理論、實踐、創新相互結合，在培養學生自主學習、人員溝通合作能力上效果顯著。這在基礎教學中可以體現在引導學生自主學習能力和工程實踐意識培養上。

1.精心設計教學實例，貫穿整個教學內容

CDIO工程教育理念是以項目設計為載體，將學習、實踐、能力培養等各個環節有機結合起來，促使學生自主的、實踐的進行學習工程。在“電工學”教學中精心選擇實際生活或工程電路，以此引入教學內容，提高學生學習興趣，引導學生主動分析和學習。比如第一單元電路元件，直接以手電筒日光燈這些大家司空見慣的器件入手，導出電路模型和電路元件，再結合工程實際應用說明元件標稱值和更多的應用特性，這就首先調動學生學習的興趣和積極性，在后續教學中能起到事半功倍的作用。

2.結合EDA仿真軟件，加強實踐意識培養

“電工學”是一門實踐性很強的電子電氣基礎課程，實踐環節是非常重要的環節。在教學中結合仿真軟件教學，不僅能克服教學中的抽象性，同時還能增加教學實踐環節，培養實踐意識。比如在講解門電路及應用時，選用大家常見的各種搶答器電路為實例，導出數字電路的教學講解，同時以仿真軟件展現不同搶答器的應用效果，增強學習興趣和主動性，同時也調動學生自行仿真分析和設計的學習興趣，教學效果明顯。

3.多種考核方式結合，重在學習過程

教學的最終目的是在引導學生學習知識技能的同時讓其掌握學習方法。“電工學”課程作為非電類本科專業教學的一門電子電氣基礎課程，要防止陷入習題作業教學的誤區。在少學時“電工學”教學中，把平時作業分成兩種，一種是自己鞏固練習，學生自查；一種是課堂隨機練習或提問，教師考核。在最后的考核中，可以采用常規試卷考試方式，也可以采用小課題或論文考核方式，但是在學生的期末成績評定中比例不高于70%。教師在學生平時學習過程的監控可以采用多種方式，靈活掌控，讓學生沒有壓力地輕松入門“電工學”。

四、結束語

在基礎教學中應用CDIO工程教育模式是有一定的難度，但是CDIO這種工程教育理念對于工科基礎教學是非常有借鑒意義的。筆者在少學時“電工學”課程（考查）教學中結合了CDIO教育理念進行了這種教學改革嘗試，從器件特性和應用入手，在教學中采用基于實例展開教學的模式，結合仿真軟件，引導學生自主地“做中學”，培養學生工程應用實踐意識，這不僅僅提高了學生的學習興趣和學習主動性，在非電類“電工學”教學中也取得了較好的教學效果。

參考文獻：

[1]教育部高等學校電子電氣基礎課程教學指導委員會.電子電氣基礎課程教學基本要求[M].北京：高等教育出版社，2011：35-38.

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一、陜西理工大學生物工程專業關于專業改革的措施研究