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授業科目名 生物化学工学
時間割番号 LBT213
担当教員名 大貫 喜嗣/黒澤  尋
開講学期・曜日・時限 前期・火・III 単位数 2
<対象学生>
生命工学科、地域食物科学科
注意:コンピテンシー等が設定されていない学科の学生でも、
学生便覧の表記に基づき必要に応じて履修申告をしてください。
<授業の目的>
生物化学工学は生物生産工程(バイオプロセス)における物質移動や反応を定量的に取り扱う学問である。本講義では、物質量を正しく取り扱うために必要な「単位」や「対数グラフを利用したデータの解析方法」及び「微分方程式の初等解法」を学ぶ。また、流体力学を題材として化学工学の基礎を身につける。さらに、反応速度論を学び、殺菌における微生物の熱死滅の動力学を理解する。細胞培養に必要な酸素をより良く供給するための酸素の気液間の移動理論についても学ぶ。
なお、本授業は2018年4月以前入学生向けの科目「LBT212 生物化学工学Ⅰ」の振替科目です。「LBT212 生物化学工学Ⅰ」の単位を取得済みの場合、本科目で取得した単位は卒業要件の単位数に含まれませんのでご注意ください。
<本授業科目による獲得・涵養が特に期待されるコンピテンシー>(能力・資質)
生命環境学部>生命工学科向け
記号コンピテンシー(能力・資質)説明 
BT-A専門知識生命工学分野全般にわたる基礎知識に基づいた専門知識を修得している。
BT-B共通汎用能力3・数量的リテラシーさまざまな情報を統計学的手法などにより、数理的に表現・分析できる。
生命環境学部>地域食物科学科向け
<到達目標>  到達目標とは
目標NO説明コンピテンシーとの対応
BT
1物質量を適切な単位を使って定量的に表現できるBT-B
2微分方程式で表現された現象を理解し、適切に解析することができるBT-B
3流体力学の基礎を修得している(ベルヌーイの定理、粘度など)BT-A
4熱殺菌における微生物の死滅速度論を理解し、運用することができるBT-A
5酸素移動速度論を理解し、運用することができるBT-A
6細胞増殖の動力学を理解し、運用することができるBT-A
<成績評価の方法>
目標No割合評価の観点
120%物質量を適切な単位を使って定量的に表現できる
215%微分方程式で表現された現象を理解し、適切に解析することができる
320%流体力学の基礎を修得している(ベルヌーイの定理、粘度など)
415%熱殺菌における微生物の死滅速度論を理解し、運用することができる
515%酸素移動速度論を理解し、運用することができる
615%細胞増殖の動力学を理解し、運用することができる
合計100% 
<授業の方法>
「ライブ型授業」と「オンデマンド授業」を併用します。
Moodle上に講義資料、演習課題等をアップロードします。授業はZoomやTeamsでライブで行います。授業終了後、演習課題を提出して頂きます。
練習問題は採点して、フィードバックします。
<受講に際して・学生へのメッセージ>
特例により、「前期」に授業を行います。授業時間は火曜・Ⅲ限になります。

・高校卒業程度の数学の知識を有すること(微分・積分、指数・対数の知識があること)
・関数計算機能付きの電卓を用意すること(スマートフォンは不可)
・直線が引ける定規を用意すること
<テキスト>
(未登録)
<参考書>
  1. 橋本健治, ベーシック化学工学, 化学同人, ISBN:9784759810677
  2. 林順一、堀河俊英, ビギナーズ化学工学, 化学同人, ISBN:9784759815405
  3. 山根恒夫, 生物反応工学, 産業図書, ISBN:4782825323
  4. 後藤繁雄, 化学反応操作, 槇書店, ISBN:4837506712
  5. 斎藤勝裕, 反応速度論, 三共出版, ISBN:4782703791
<授業計画の概要>
1タイトル数と量・単位
事前学習
事後学習
講義資料をダウンロードして予習する。講義終了後、練習問題を実施
授業内容単位と次元、国際単位系
2タイトル物理量
事前学習
事後学習
講義資料をダウンロードして予習する。講義終了後、練習問題を実施
授業内容基礎物理定数、気体定数、圧力、濃度
3タイトル微分方程式(直接積分形)
事前学習
事後学習
講義資料をダウンロードして予習する。講義終了後、練習問題を実施
授業内容微分公式、積分公式、直接積分形微分方程式の解法
4タイトル微分方程式(変数分離形)
事前学習
事後学習
講義資料をダウンロードして予習する。講義終了後、練習問題を実施
授業内容変数分離形微分方程式の解法
5タイトル1階線形微分方程式
事前学習
事後学習
講義資料をダウンロードして予習する。講義終了後、練習問題1を実施
授業内容1階線形微分方程式、解の公式
6タイトル対数グラフ
事前学習
事後学習
講義資料をダウンロードして予習する。講義終了後、練習問題を実施
授業内容対数グラフの目盛りの取り方、対数グラフの傾きの求め方
7タイトル反応速度
事前学習
事後学習
講義資料をダウンロードして予習する。講義終了後、練習問題を実施
授業内容1次反応、反応速度定数、半減期、細胞の増殖速度式、倍加時間
8タイトル殺菌
事前学習
事後学習
講義資料をダウンロードして予習する。
授業内容殺菌に関する英文の専門書を読む
9タイトル熱殺菌(熱死滅の動力学)
事前学習
事後学習
講義資料をダウンロードして予習する。講義終了後、練習問題を実施
授業内容活性化エネルギー、アレニウスの式、死滅速度定数kd
10タイトル酸素移動(通気と撹拌)
事前学習
事後学習
講義資料をダウンロードして予習する。
授業内容飽和溶存酸素濃度、酸素の拡散移動、流束(フラックス)、酸素移動速度
11タイトル酸素移動容量係数 kLa
事前学習
事後学習
講義資料をダウンロードして予習する。講義終了後、練習問題を実施
授業内容静的方法によるkLaの測定、酸素供給速度と酸素消費速度
12タイトル流体・連続の式
事前学習
事後学習
講義資料をダウンロードして予習する。講義終了後、練習問題を実施
授業内容流束・流量、連続の式
13タイトル流動・粘度・レイノルズ数
事前学習
事後学習
講義資料をダウンロードして予習する。講義終了後、練習問題を実施
授業内容粘度、剪断応力、動粘度、ニュートン流体、流動特性、層流と乱流
14タイトルベルヌーイの定理
事前学習
事後学習
講義資料をダウンロードして予習する。講義終了後、練習問題を実施
授業内容流体エネルギー保存則、位置エネルギー、運動エネンルギー、圧力、揚力
15タイトル総括
事前学習
事後学習
講義資料をダウンロードして予習する。講義終了後、総括課題を実施
授業内容全体の振り返り、到達目標の確認
<前年度授業に対する改善要望等への対応>
<備考>
(未登録)