概要:
生体関連物質の有する様々な機能を工業的に利用して物質生産を行う、いわゆるバイオテクノロジーは、近年著しく発展してきている。本講では、その生産ステップであるバイオプロセスを行う上で必要な生体反応に関する基礎的知識を得るとともに、バイオプロセスに適用される操作法や装置の設計法などについて学ぶことを目的とする。
授業の進め方・方法:
授業内容を黒板に記載し、それぞれについて説明する。単なる現象、数式の説明のみでなく、例題、演習問題等も取り混ぜる。
注意点:
履修にあたり、化学工学、物理化学、生物化学に関する知識が必要である。
本科目は学修単位科目であり、授業時間外の学習を要する。各回の授業終了後、本科目に関連する課題を課す。
評価方法の詳細
定期試験90%（中間試験30% 期末試験60%）、課題レポート10%を目安として評価する。
（評価基準：60点以上を修得とする。）
再試験を行う。60点以上を合格（60点）とする。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
概要 |
酵素反応工学および微生物反応工学の概要を理解する
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| 2週 |
酵素反応バイオリアクター (1) ：回分式槽型反応器、連続式管型反応器 |
酵素反応を、回分反応器、管型反応器に適用できる
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| 3週 |
酵素反応バイオリアクター (2) ：連続式槽型反応器、多段操作 |
酵素反応を連続槽型反応器、多段操作について適用できる
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| 4週 |
酵素反応バイオリアクター (3) ：各種反応器の性能評価 |
各種反応器についての性能評価ができる
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| 5週 |
酵素反応バイオリアクター (4) ：固定化酵素バイオリアクター |
固定化酵素反応を、各種反応器に適用できる
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| 6週 |
酵素反応バイオリアクターのまとめ |
これまでの内容を復習する
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| 7週 |
微生物培養 (1) ：反応式、物質収支、収率、熱収支 |
微生物反応について、反応式、物質収支、収率の式が立てられる
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| 8週 |
微生物培養 (2) ：代謝熱の計算 |
微生物反応について、代謝熱の計算ができる
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| 4thQ |
| 9週 |
微生物反応の速度 (1) ：増殖速度 |
増殖速度の計算ができる
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| 10週 |
微生物反応の速度 (2) ：基質消費速度、酸素消費速度、代謝産物生成速度 |
基質消費速度、酸素消費速度、代謝産物生成速度の説明ができる
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| 11週 |
微生物培養バイオリアクター (1) ：回分培養 |
回分培養の計算ができる
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| 12週 |
微生物培養バイオリアクター (2) ：反復回分培養 |
反復回分培養の計算ができる
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| 13週 |
微生物培養バイオリアクター (3) ：流加培養 |
流加培養の計算ができる
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| 14週 |
微生物培養バイオリアクター (4) ：連続培養 |
連続培養の計算ができる
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| 15週 |
微生物培養バイオリアクターのまとめ |
これまでの内容を復習する
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| 16週 |
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| 分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 化学・生物系分野 | 物理化学 | 反応速度の定義を理解して、実験的決定方法を説明できる。 | 3 | 後2,後9 |
| 微分式と積分式が相互に変換できて半減期が求められる。 | 3 | 後2,後3,後4,後5,後9,後11,後12,後13,後14 |
| 連続反応、可逆反応、併発反応等を理解している。 | 3 | 後2 |
| 律速段階近似、定常状態近似等を理解し、応用できる。 | 3 | 後2 |
| 触媒の性質・構造を理解して、活性化エネルギーとの関係を説明できる。 | 3 | 後2 |
| 化学工学 | バッチ式と連続式反応装置について特徴や用途を理解できる。 | 3 | 後2,後3,後4,後5,後11,後12,後13,後14 |
| 生物化学 | 酵素の構造と酵素-基質複合体について説明できる。 | 3 | 後1 |
| 酵素の性質(基質特異性、最適温度、最適pH、基質濃度)について説明できる。 | 3 | 後1 |
| 生物工学 | 微生物の増殖(増殖曲線)について説明できる。 | 3 | 後1,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14 |
| 微生物の培養方法について説明でき、安全対策についても説明できる。 | 3 | 後7 |