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[关键词]生物工程;认知实习;生产实习;优化
1实习的分级
本专业对社会实践实习环节进行分级,具体包括认识实习环节和生产实习环节,总共4学分。认识实习是培养工科型专业人才过程中必不可少的一个教学环节,也是学生从基础课程学习转向专业课程学习过程中确立课程工程应用背景的一个重要学习环节,对提高学生的专业认知度和对专业知识的学习兴趣具有至关重要的作用[11]。认识实习安排在第二学年第三学期进行,均属于专业必修课程。通过认识实习,拟达成以下培养目标:(1)让学生初步了解化工生产实际流程,建立对化工生产过程的感性认识,逐步建立化工过程的系统概念;(2)初步了解典型的化工生产过程、生产条件、生产设备及操作特征和控制方法,初步学会看、画工艺流程图和设备图;(3)结合实际生产过程,培养应用理论知识分析和解决实际工程问题的能力,并为后续进一步学习专业课程奠定基础;(4)在实习中向工人、技术人员学习,培养工程人员的责任意识,增强劳动观念和纪律观念。生产实习是培养工科型专业人才过程中最重要的一个环节,要在认识实习使学生获得化工生产的感性认识的基础上,使学生获得初步的生物化工产品生产技能和管理知识[12]。通过生产实习使学生了解社会,接触实际,增强劳动观念,群众观念和社会主义事业心,巩固所学的理论知识,培养独立工作能力[13]。生产实习安排在第三学年第三学期进行,生产实习相对于认识实习,内容加深,主要使学生获得初步的生产技能和管理知识,巩固已学专业理论,为毕业论文(设计)打下一定的基础。生物工程生产实习是生物工程专业学生针对生物工程专业基础课和专业课学习进行的实习,其主要目的是通过实习,使学生全面了解和认识生物化工生产过程、管理措施、经营状况和环保安全等情况,巩固、加深和理解生物化工单元过程的原理,以及典型设备的结构和操作,进一步增强工程观念,培养学生的工程实践能力和创新能力,为后续专业课的学习、毕业论文、就业打下坚实的基础。
2实习的模式
认识实习采用“校外实习基地参观”的模式进行,而生产实习则采用“校内实习基地实操”和“校外实习基地参观”相结合的模式进行,在实习环节中,每次实习都由经验丰富的老师带队,同时企业也专门配备了专业的实习指导人员。
3实习基地的建设
实习基地的建设是搞好实践教学的基本条件,是实习教学环节当中最重要的部分。实习基地建设得好与不好,有无稳固的校外实习基地,直接影响到学生的培养质量。实习基地的建设包括校外实习基地和校内实习基地的建设。生产实习的校内实习基地为厦门大学漳州校区生物技术教学实训基地,该基地位于漳州校区生化大楼的一楼和三楼,现已投入经费约670万元,其中进口设备共约300万元。一楼主要建设了发酵、粗制和精制三个车间及相关的配套设施,如空气压缩净化室,远程监控室(学生值班室),配料室等。主要设备包括成套发酵设备,分离提取设备及产品包装设备。三楼建设了菌种室、化验中心、生物技术实验室、细胞培养室等。该实训基地的建成,可以提供生物制药生产全过程的模拟演示,为生物技术、生物工程类和药学专业的生产实训提供良好的场所,从而增强学生实践能力的培养。目前该基地生产实训的主要内容是利用褐黄孢链霉菌发酵生产纳他霉素,经过菌种制备、培养基配制、发酵罐实消灭菌、接种、发酵控制及产物的萃取分离、干燥等流程,最终获得粉末状的纳他霉素。本专业还建设了稳定的校外实习基地,同时通过产学研合作等形式与实习基地签订了合作协议,目前建设的实习基地为国有大型石化与化工企业、民营大型生物化工及生物制药等企业,其生产工艺先进、管理规范、工艺流程成熟,为学生提供良好的实习实践平台。为了保证认识实习和生产实习在校外实习基地的顺利进行,能够有效达到实习的目标,对学生在实习期间做了如下的要求:(1)入厂培训并听取报告:理论联系实际,在实际进入生产车间之前也需要进行理论指导。实习开始时,由实习单位指派人员向学生介绍本单位情况及进行安全保密讲座。为了保证和提高实习质量,在实习期间还可请实习单位有关技术人员做技术报告,介绍该单位产品的结构及特点、生产装备及加工工艺的特点、存在的问题及解决的途径等、生产中的技术革新成就、以及生产组织和管理方面的经验及问题等。(2)参观实习:学生到实习单位有关车间,由工厂的工程师带到现场进行专业性的参观,详细讲解各装置的工艺流程和设备,以获得更广泛的生产实践知识;通过观察分析以及向车间工人和技术人员请教,完成规定的实习内容。(3)阅读实习教材:在实习中,学生应结合实习内容及要求,预习和复习实习教材以及有关资料,以便使实习不断深入地进行下去。(4)实习记录:在实习中,学生应将每天的工作、观察研究的结果、收集的资料和图表、所听报告内容等记入实习日记。实习记录是学生编写实习报告的主要资料依据,也是检查学生实习情况的一个重要方面,学生每天必须认真填写实习记录。(5)实习报告:在实习结束时,学生应撰写并提交书面的实习报告,包含主要工段流程图的绘制等。
关键词:生物基塑料 概念 存在问题 未来展望
近年来随着生物基塑料的研发和应用,一些传统的塑料制品已经被其替代,生物基塑料已经在解决资源和环境问题上发挥了重要作用。本文分析了生物基塑料的研究状况及当前发展中遇到的主要问题,并对生物基塑料的未来发展前景进行展望,以期为经济社会的可持续发展做出贡献。
一、生物基塑料的概念
1.生物基塑料的定义
2003年11月日本的生物塑料协会将生物塑料定义为生物分解塑料和生物基塑料。所谓生物分解塑料(BDP)是指,在一定环境条件下,这类塑料能够由细菌、藻类、真菌等微生物的作用分解,而不会带来环境问题,目前生物分解塑料既来源于石油又来自可再生资源。所谓的生物基塑料(BBP)是指可再生资源例如淀粉、蛋白质、纤维素、木质纤维素、生物聚合物及二氧化碳等,以这些材料为原料加工而成的塑料,就被称为生物基塑料。所谓生物塑料就是指绿色的生物材料,它不会对环境造成污染,或能够减轻对环境的污染,是给空气带来二氧化碳负担的“碳中性”材料。
2.具有代表性生物基塑料产品的特点比较
3.生物基塑料的检测标准
对生物基塑料的检测方法主要是通过对其进行C-14分子标记,然后测量其产品中各组分的碳原子是生物碳或化石碳及含量在总有机碳中的百分比(质量分数)。例如计算以淀粉为原料制造的淀粉基塑料的生物基含量:
50%淀粉与50%聚乙烯的淀粉基塑料,其中淀粉生物C含量为41%、聚乙烯生物C含量为82%,其生物基含量的计算方法为(50%×41%)÷(50%×82%+50%×41%)=33.3%。日本的生物含量的等级分为4个:25%~50%,50%~75%,75%~90%,>90%,其中25%~50%的产品所占的比例最大。
二、当前生物基塑料发展状况
随着,公众环保意识的逐步增强,探寻资源的可再生方法已经得到了越来越多人的关注,将一些常见的可再生资源例如谷物、木材、甜菜等制造成生物聚合物,实现资源的再生。目前,生物基塑料的研究已经完成了由初级研究到商业化、规模化方向的发展,截止到2012年全球生产制造的生物基塑料产量达500Kt左右,其所能带来的能量达1060kt,根据美国Fredonia集团的研究报告表明,生物基塑料的需求量在未来的几年里其增长率仍会大幅度提高。欧洲的生物塑料协会预测在未来的几年里生物基塑料的生产规模仍然会扩大,今后可被生物分解的生物基塑料中制造业产品如儿童玩具、汽车装饰用品、汽车零件及家用电器等的需求量最大且增长速度最快,预测增长速度会超过20%。目前生物基塑料在我国的应用主要是在以下5个行业:一包装行业;二制造业;三纺织业;四农用地膜;五医学业。
三、生物基塑料使用的主要技术
1.“生物成型”技术
作为世界知名的可口可乐公司承诺在2020年,本公司所使用的所有的PET容器都将使用生物材料,该产品主要是由美国著名的生物技术公司Virent、Gevo共同研发生物合成PX工艺,实现PTA的绿色化。Virent公司已经成功的采用了“生物成型”技术,将玉米、甘蔗等含糖作物与糠醛生物共同转化为PX,实现了完全由可再生材料合成生物基PET。
2.分子重组技术
目前,国际上知名的生物化工企业Virent、Gevo、Avantium等已经成功的应用生物技术从植物、农作物的废弃物等资源中进行分子重组转化为PX,并通过氧化技术生产出PTA,从而实现了100%的PET生物基产品。
3.“YXY”技术
美国生物化工Avantium公司与美国高校共同研发了“YXY”技术,该技术将植物源获得的呋喃糖通过生物技术转化为2,5-呋喃羧酸,从而与MEG酯化聚合生成PEF,目前 已经实现了PEF聚酯瓶的商业化生产。
四、几类生物基塑料的国内外研究进展
目前国内外研究较多且开发和技术相对成熟的生物基塑料主要有:淀粉基生物降解塑料、聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯等。
1.淀粉基生物降解塑料
淀粉基生物降解塑料是淀粉经过改性、接枝反应后与其他聚合物共混加工而成的一种塑料产品, 具有投资少、成本低、方便快捷、等特点。目前共研发出填充型、光-生物双降解型、共混型及全淀粉型四种可降解塑料。经过30年的研发历史,淀粉生物降解塑料已广泛应用于化工、农业以及化妆行业等。
2.聚乳酸生物降解塑料
聚乳酸是以乳酸为原料合成的材料,具有无毒、无害、高强度、易加工成型及可全降解性能等特点。因此,聚乳酸是一种能真正达到生态和经济双重效应的环保材料,是近年来国内外着重研究和关注的生物降解塑料。但价格较高对其大规模应用有一定的限制。
3.聚丁二酸丁二醇酯生物降解塑料
丁二酸和丁二醇经缩聚形成聚丁二酸丁二醇酯, 其具有优良的力学性能和耐热性,并且其加工定型和稳定性方面也比其他生物基塑料好。总体而言,其综合性能优异, 性价比合理, 具有良好的应用推广前景,。
另外,国内外正在研究开发一些新型生物基塑料。例如:美国农业部研究由柠檬酸和丙三醇制得的生物降解聚合物,美国加州大学正在推出的利用碳水化合物和肽合成生物材料以及国内相关研究部门研究以农产品为原料制造可塑淀粉生物降解材料,显示出未来生物技术塑料发展的前景巨大。
五、生物基塑料发展中存在的主要问题
1.生物基塑料的性能较石油基塑料有差距
目前形成产业的生物基塑料的性能(力学性能、稳定性、耐热性、燃烧性、阻隔性等)较石油基塑料的性能上还存在着一定的差距,在很多要求严格的领域中,生物基塑料不能够替代石油基塑料,因此必须通过对其性能进行改造的手段,尽量使其性能达到可利用的标准。
2.生物基塑料的生产投资大、成本高
相关国外《生物基生命周期对环境影响的全面分析》调查研究表明,生物基塑料的制造所使用的农作物,较普通的农作物而言使用的农药、化肥的量更大,其产品对环境污染的影响更大,因此在投资项目时一定要全面分析,慎重做决定。
六、展望生物基塑料的发展前景
1.生物基塑料替代传统能源
随着经济社会的发展,全球面临的资源和环境问题日趋加剧,环境污染、资源匮乏、能源短缺都迫使人们急切探寻新能源来替代传统的能源。用可再生资源替代石油资源已经成为人们关注的焦点,随着人们生活水平的提高,对石油资源的需求量只会与日俱增。随着全球气候变暖问题的日益严峻,美国能源情报署2006年初预测,到2025年,世界的二氧化碳排放量将达3.88×107kt,而中国目前的二氧化碳排放量已经达到3.8×106kt,因此中国面临的减排工作还是十分严峻的,同时相关研究表明,生物基塑料的节能减排效果显著,生物基塑料的二氧化碳排放量比石油基塑料的排放量少20%~30%。因此,生物基塑料的发展有巨大的市场潜力。
2.生物化学工艺技术发展为生物基塑料发展带来新革命
生物化学工艺技术的发展为生物基塑料的性能、生产工序、生产成本等都有了突破性的改变,其不仅能够使生物基塑料的性能达到最佳状态,而且能够大幅度的降低生产成本,提高淀粉及纤维素的含量,并且还能够直接或间接的使用非粮食淀粉,节约粮食资源。
3.生物基塑料产品种类不断增加,应用领域不断扩大
随着人们生活水平的提高对生活质量的要求越来越高,绿色食品、绿色包装都是人们追求的新事物,而生物基塑料就是绿色包装的典型资材。而且今后不会单单仅仅将生物基塑料的产品种类局限于包装上,会将生物基塑料的应用领域扩大到农业领域、医药领域、纺织领域等,他们都将在各自领域发挥着巨大的作用,实现资源替代和环境资源矛盾的缓解,更加有利于国家的可持续发展。
七、结语
近年来,生物基塑料的生产技术体系目前已经得到了确立,并且随着生物材料和生物生产技术的发展,其在节能减排和缓解资源环境压力发挥着显著的优势,通过对生物基塑料的研究和应用的现状进行综合分析,生物基塑料具有巨大的市场潜力。并且当前生物基塑料作为石油基的替代品使着我国的资源利用正朝着绿色、高效、高附加值、规模化、标准化的方向发展,从而为我国走经济可持续、能源可持续、资源可持续发展的道路奠定了基础,因此生物基塑料具有十分美好的发展前景。
参考文献
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关键词:化学工程与工艺 环保 发展趋势
化学工程与工艺就是对材料进行加工处理,然后进行再次利用实现能量的传递,这样高效环保完成资源的优化配置,优化产品加工生产的过程。化学工程与工艺的发展由来已久,它以化学工程相关理论还有实际的一些运用为指导,利用这一学科知识对各种产品进行研究、开发跟生产。化工工程领域的相关行业非常多,比如石油化工、生物化工、材料化工、冶炼化工等相关行业。化学工程领域相关的行业都是关乎我国经济发展的重要领域,化工工程还与一些高新科技领域相互影响作用,共同推动着科技的发展,促进社会的进步。目前化学工程领域正向着自动集约化、高效精细化方向发展。总而言之,化工工程涵盖的专业领域范围非常广,因此,加强对化工工程与工艺发展研究时非常有必要的。
一、化学工程学科的发展特点趋势
1.化学工程与工艺特点
化学工程简称化工,是研究以化学为代表的相关工业的,化学工程与工艺这门学科是一门工业特色十分显著学科,化学工程与工艺的研究范围广,是一门应用十分宽泛的专业。如一些食品加工业、印刷业、冶炼业、医药生产、材料化工等都是建立在化学工程与化学工艺的基础之上。化学工程与工艺这门课就是培养学习化学工程与化学工艺方面的理论知识,想要在这一门学科能够为我国各个行业都做出贡献,就必须要组织构建一个能够发展化学工程与工艺学科的研究基地。构建适合专业特点的,有利于人才培养的创新型体系。
2.化学工程与工艺研究对环境保护的意义
化学工程与工艺这门学科是一门工业特色明显的专业,它覆盖了原有的各种化学相关的专业。现阶段,环保已经是人们普遍追求的一种生活方式跟生活态度。化学工程与化学工艺的相关研究是实现环保节能这一理念的重要实现途径。对于化学工程跟化学工艺的研究发现,人类在降低污染节约能源的时候可以实现利益的最大化,这样的前提条件下,人们都愿意进行节能环保方面的尝试。很多跨国大型企业都针对这种情况成立专门的科研小组,进行相关绿色环保方面的研究。社会的发展离不开科技的发展,科技发展不能以牺牲环境为代价。这就要求绿色环保的概念。科技的发展过程中化学工程与化学工艺的发展一定会占据重要位置。针对这样的情况,应该积极改变策略加大对化学工程与化学工艺方面的研究。
二、相关新兴化学工程与工艺的技术研究
1.绿色化学工程
绿色化学也就是现今的人们所说的环境友好化学,这种化学方面的术语是现如今最为流行的术语。绿色化学就是环保,降低污染,用一些化学方面的技术还有方法来减少对生态环境的影响,降低环境污染对人类健康的影响。运用化学工程与化学工艺减少一些有害的原料还有催化剂等的生产还有使用。从根本上杜绝环境污染的产生,绿色化学的技术就是从源头来阻止污染的产生,用无毒无害的原料,并且对一些废弃物进行回收再利用。
2.化学工程与化学工艺的分离工程
分离工程就是使物质从无序向有序转变的一种非自发的过程,在一些重力、压力还有一些温度、电的影响下由外力的作用,这是一个消耗能量的过程,并且这也是化学工程与化学工艺分离工程研究的重要内容之一。现今使用比较多的分离工程方法就是蒸馏法,我国在蒸馏分离方法方面的研究已经有了非常深厚的理论依据跟实践经验,但是蒸馏分离方法在速度方面还是要进一步的改善。并且在一些蒸馏设备上也值得改进,蒸馏分离法如果在设备上采用现今新型的材料会取得较好的经济效益。并且对于提高蒸馏吸收的效率,降低蒸馏分离时间上,可以采用新型的吸收剂,吸收剂对蒸馏时间的长短也有很大的影响,因此,吸收剂的研究开发也是值得关注的。
膜分离技术也是现今比较流行的分离技术,膜分离具有节能、高效、易于清理等一些特点,被许多国家的科学家认为是当下最有发展潜力的分离技术。膜分离就是吸附分离,这种吸附分离的办法被广泛运用一些气体的干燥、废水等污染物的处理等等。膜分离的研究重点在于新型吸附剂的开发,膜分离的主要问题就是膜的污染还有防治。膜分离的研究必须要实现膜使用的长寿还有高效。
3.Supercritical Fluid,SCF(超临界流体)
Supercritical Fluid,SCF(超临界流体)是一种温度还有压力都在临界点之上的无气体液体的相界面,同时具有液体跟气体性质的一种流体。这一技术在化工、食品加工还有生物医药工程中都有非常广泛的应用。SCF质量高、工艺要求高。开发附加值高使其有着广阔的发展前景十分诱人的发展利润。近几年来,SCWO(超临界水氧化法)用于环境治疗保护方面的研究比较多,在化学工程与化学工艺方面的研究较少,还处于研究试验期。
三、结束语
当今世界面临着资源还有能源的短缺,全球国家都指出社会经济的发展不能以牺牲环境为代价,并且提出资源的节约还有保护环境的要求,这就需要化学工程与化学工艺的配合共同发展,我国在此基础上提出了转变可持续发展经济的概念,所以,相关的化学工程与化学工艺的行业领域应该要积极配合,对于化学工程与化学工艺的相关技术研究必须要重视其发展的环保性,推动传统的化学工程与化学工艺成为绿色的工艺。最大限度的减少环境污染,节约资源,积极研究开发新能源,走科技发展与环境友好的道路。
参考文献:
[1]艾宁,计伟荣,项斌等.化学工程与工艺专业人才培养模式改革的探索与实践[J].化工高等教育,2009,26(6):28-31,35.
【摘 要】 调研分析结果显示,本科院校制药工程专业在大学生工程应用能力培养方面存在着一些不可忽视的问题,改进措施主要是:优化专业课程设置,整合资源,建立工程实践能力培养课程群;加强实验室与校内外实训、实习基地建设,完善实践教学体系;加强师资队伍建设;加强质量保障体系与专业特色建设。
【关键词】 制药工程专业;大学生;工程应用能力培养;存在问题;改进措施
一、制药工程专业设置及办学特点
制药工程学是药学和工程学两个重要的学科交叉发展形成的一个全新的学科。制药工程专业是为适应制药产业的发展需求而设置的以培养从事药品制造工程技术人才为目标的工科专业。《中国药品流通行业发展报告(2016)》显示,2015年全国药品流通行业销售总额为16613亿元,比上年增长10.2%,“十二五”期间年均增长16.6%。[1]目前,制药工程已经成为21世纪全球贸易增长最快的产业之一。[2]随着高新技术和现代制造业的迅猛发展,社会对技术应用型人才的需求更加迫切。[3]
目前,我国高等学校制药工程专业办学点的主要特点是:学科背景复杂(涉及化工、药学、生物、食品、化学、中药、中医、植保、农学、环境、师范等),学校类型不同(985国家重点院校、211国家重点院校和地方重点院校及地方普通院校),数量众多(273个办学点)。[4]该专业主要培养面向科研院所、高等院校和制药及相关企业单位,具备从事化学制药、中药制药、生物制药及其制剂的研制、开发、生产和经营管理等工作的高级工程技术人才。[5]近年来,各高校纷纷就如何保障和提高人才培养质量作了积极探索并从中吸取了经验跟教训,并取得了很好的成效。但是由于制药产业是个新兴的产业,课程设置门类繁琐复杂,重点不突出,[6]一切都还不成熟,实践教学的效果也参差不齐,难以满足社会发展对高校人才培养质量的新要求。本文对制药工程专业大学生工程应用能力培养状况进行调查,希望对相关院校人才培养提供有益帮助。
二、网络及现场调查结果
针对本科院校制药工程专业工程应用能力培养现状,我们制作了调查问卷,通过网络和现场调查的方式,对制药工程专业在校学生、已毕业学生、教师和制药企业人员进行调查。共发出问卷200份,收回有效问卷178份,有效率89%。
1、对制药工程专业工程应用能力培养的重要性的认识
调查结果显示,76.6%的人认为制药工程专业工程应用能力培养很重要,这也是我们这次调查的出发点。制药工程专业是一个工科专业,对学生的实践动手能力、工程应用能力都有很高的要求。高端制药人才更好的与社会接轨,培养工程应用能力是一个必经之路。
2、对制药工程专业工程应用能力培养的教学现状的认识
表1结果显示,本科院校制药工程专业工程应用能力的培养在如今的社会还是处于弱势,工程应用能力培养的现状不理想。作为一个新兴的产业,不断探索与发现并根据数据进行改进是我们进行本次研究的目的。通过数据我们发现多数人认为制药工程应用能力培养欠缺,69.61%的人认为制药工程应用能力培养现状一般或很差。73.8%的人认为师资力量薄弱,62.8%的人认为实验室建设简陋,学生的动手能力培养不足,不能适应社会对制药工程人才的需求。
3、对制药工程专业工程应用能力培养方向的认识
在调查中,42.2%的人认为理论知识与实践相结合的培养方向对于制药工程专业人才的培养尤为重要。实践教学是制药工程专业教学的重要组成部分。在实践中学生不断锻炼自己,提高工程应用能力和专业能力,使理论知识在实践中得到最大利用。
三、制药工程专业工程应用能力培养存在的问题
1、本科院校大学生的教学模式以学习理论知识为主,忽视实践的结合与运用
现在的本科院校制药工程专业的教学模式主要是以理论学习为主,老师是教学过程的主角,学生被动学习,注重掌握理论知识,更关注考试的好分数,忽视理论与实践的结合与运用,工程应用能力培养欠缺。
2、实践教学有待继续完善
实践是检验真理的唯一标准。实践在大学时期对大学生的能力培养尤为重要,对实践要求较高的制药工程专业更是如此。重视实践,加强实践教学,给学生更多的实践机会,培养学生的创新精神和团队合作意识,对于培养大学生的工程应用能力是非常必要的。
3、师资工程队伍的建设不足
制药工程专业工程应用能力的培养,缺不了老师的培养。专业的老师以及工程师是此专业的保证和保障。现有的本科院校制药工程专业的老师,具有药学背景的缺乏工科专业的支持,而有工程专业背景的老师又存在“药味”不足的现象,从而导致具有工程应用能力的药学专业老师远远不能满足教学的需要。
4、质量保障体系与专业特色有待加强
管理水平的高低关系到人才培养质量的提高,质量保障体系的改进,有利于人才的持续发展。制药工程专业是个新兴专业,人才的培养缺乏专业特色。专业特色的加强对于制药工程专业工程应用能力的培养具有重要的作用。[7]
总的来说,现在的本科院校制药工程专业的工程应用能力培养薄弱,重视程度不够,教学方式不足。针对这些现状,我们应该行动起来,打破工程应用能力培养现状的窘境。
四、措施与建议
制药工程专业是20世纪末教育部{整后的一个整合专业,主要包括化学制药技术,生物制药技术,中药制药技术,生物化工等专业。由于其复杂性,要求对于理论知识,工程应用能力的培养都很高。[8]根据制药工程专业认证的要求,主要从以下几个方面加强制药工程专业建设,培养学生工程应用能力。
1、优化专业课程设置,整合资源,建立工程实践能力培养课程群
制药工程专业要求学生要以化学、工程学和药学知识为背景,熟练掌握化学制药、生物制药和中药制药的基本的理论和基本技能,具有药品的技术开发、工程设计和生产过程与产品质量控制等方面的能力,成为能够满足医药产业发展需要的高素质应用型工程技术人才。为了适应市场的需求,加强制药工程应用能力培养,就必须冲破束缚,加强课程间的融合,打造实践能力培养课程群。例如将药物化学、有机化学、无机化学、化工原理、化工原理课程设计、工程制图、化学制药工艺学、药物制剂工程技术与设备、制药工程学、药物研究与技术开发等一系列专业课程作为制药工程实践能力培养课程群,从不同侧面介绍所学理论知识在实际生产中的应用。经过专业课程群的协同教学,学生可以掌握化学制药、中药制药、生物制药及药物制剂生产工艺过程及设备的基本原理,具有对新产品与新工艺进行研究、开发与过程优化、设备选型与工程设计的初步能力。[9]
2、加强实验室与校内外实训、实习基地建设,完善实践教学体系
制药工程作为一个工程类的学科,具有理学与工程学的双重身份,不仅依靠理论知识,更重要的是理论知识与实践能力的结合。现在的大学主要是实验室里培养同学们的动手能力,这远远满足不了制药工程专业的需要。制药工程专业迫切需要与社会结合的实践,要采用产学研相结合的教学模式培养制药工程专业的高素质人才。所以为了培养工程应用能力,大学生不仅要在实验室里做实验,更重要的是走出校园,通过实践锻炼自己。在学校里,大学生可以充分利用学校的实验条件,多参加一些科研活动,培养自己的实验动手能力与工程应用能力,将所学知识从理性认识上升到感性认识,巩固和提高理论课的内容。在校外,通过建立实训、实习基地,让学生了解从产品设计到厂房建设,从药品研发到质量控制等的生产全过程,加深学生对制药工程概念的认识,让学生的理论知识与实践能力得到更高层次的飞跃。
3、加强师资队伍建设
师资队伍建设,对于每个专业的学习都是至关重要的。良好的师资力量是一个学校的财富象征,更是这个专业人才培养的基本保障。对于制药工程专业的培养亦是如此。一方面要加强高校师资队伍建设,提高教师自身素质,保持人才稳定,同时,通过引进高学历、高职称的教师,满足专业发展、学科发展的需要;另一方面,还需要聘请有关单位的工程师定期对学校的教师进行培训,提高教师的工程应用能力。[10]
4、加强质量保障体系与专业特色建设
教学质量高低可以反映一个学校的教学水平,也反映了一个专业人才培养的状况。质量保障体系能很好地对高校的教育教学水平提供保障,使人才培养沿着正确的方向进行。可以通过举办一些技能比赛,考察大学生的动手能力和工程应用能力。现在大学人才的培养更需要有创新的人才,所以要求本科院校大学生制药工程专业的人才培养要更具特色,更能在社会上有所特长,有更多的创新,更多的独具自己的风格。
五、结语
制药工程专业是培养既懂制药技术、又懂工程、还具有质量管理素质的复合型高级工学专门人才的新专业,大学生工程应用能力培养对于制药工程专业是极为重要的,但是现在社会上刚毕业的大学生工程应用能力薄弱,远远满足不了市场对于工程应用能力要求的需求。如何使制药工程专业的毕业生能够适应医药行业发展的更高要求,改变现有制药企业制药技术水平低、生产设备落后、新药创新能力差的现状,为祖国医药产业的腾飞做出贡献,这是高校制药工程专业教育工作者们值得思考的问题。加强工程应用能力的培养是今后众多高校需要努力的目标。
【参考文献】
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[关键词]绿色;化学工艺;应用;发展
中图分类号:TQ02 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)06-0116-01
前言:随着环境污染问题的加重,国家对生态环境保护越来越重视,而绿色化学是实现这一目标的重要理论支撑,绿色化学工艺的应用极为重要。
一、绿色化学的内容概述
绿色化学工艺在化工生产中的引进使得环境污染加剧问题得到了进一步控制,绿色化学的概念正不断的深入人心。对于绿色化学,不管是原材料的应用还是在化学反应中催化剂的添加,都要尽可能做到无毒、无害、零污染。运用绿色化学工艺不仅能减少化工生产中有害物质的排放,还可以减少对环境的污染。首先,工业用材料必须是可再生资源,并且保证原材料无毒无害;其次,发生的化学反应为绿色的,应用的材料容易降解,且有害物排放低或为零;另外,慎重选择化学反应的催化剂,选择没有危害的催化剂;最后,谨慎选择添加溶剂,如果该溶剂有副作用则不能再用。我们需要不断加强对绿色化学技术的研究,在今后的化学工业生产中,尽可能应用可再生的绿色资源,对于不可再生的资源应限制其重复利用。
二、绿色化学工艺研发现状
2.1 “原子化学经济”反应
“原子化学经济”即是在化W反应中,要求对反应物中的原子实现最大程度的利用,并使其参加反应的物质完全转化为生成物,也只有这样才实现了真正意义上的绿色化学工艺。
2.2 原材料的选取
在化工生产中,对于发生化学反应的原材料来说,其性质决定了生产的过程和方法。对于原材料的选取,要想保证反应的彻底、无害,则应优先考虑按绿色化学工艺要求使用的无毒害材料。
2.3 改善催化剂类型
在化学反应中改善催化剂的类型,可以使反应中不稳定的中间体被进一步氧化或还原,使其反应更加彻底、高效。另外,要确保化学反应的可选择性,发生氧化还原反应时会有一些很容易被氧化、还原的中间物质生成,所以要提高催化剂的载氧能力,并根据新型催化剂的反应特性研发相应的化学反应工艺。
2.4 使用清洁工艺
使用清洁工艺可以使整个化学生产过程达到绿色环保的效果,另外,使用再生能源、选用先进的工艺技术,可以从根本上减少或避免因污染物排放带来的环境危害。例如:废弃的秸秆以及稻草等就可以作为化学原料,将糖类植物转化为乙酰丙酸,实现对葡萄糖的提取,这样就避免了反应中废弃物的出现。
三、绿色化学工艺的开发
3.1 采用无毒害的生产原料
企业在生产化工产品的过程中,首先应该做好的就是对生产原料的选择。 生产原料不同,相应的生产方法与流程也会有所不同。绿色化学工艺则要求在生产过程中使用无毒无害的原料,即使在必须要使用化学物质的情况下,也要采取措施将危害降到最低。在根源上消除污染环境的“三废”,在生产过程中绿色化学工艺应采用可再生的原料,如野生植物或农作物等。
3.2 采用无毒害的催化剂
目前的化工品生产过程中,90%以上的化学反应都需要加入催化剂来提高化学反应速率,因此在绿色化学工艺的开发过程中,对无毒害、新型高效绿色催化剂的开发也是一个关键的研究方向和课题。丁烯烷基化与异烯烷基化生产工业中,异辛烷属于“原子经济”反应,但反应的催化剂使用的是对设备具有强烈腐蚀性危害的氢氟酸或硫酸,而且生产后的废液很难进行恰当的处理回收,又会进一步污染环境。当前,国内外的很多高校和机构都在研发新型的烷基催化剂,开发出腐蚀性低、能耗低、污染小的催化剂,也是绿色化学工艺的重要努力方向。
3.3 提高化学反应的选择性
在石油化工行业中有许多强放热类的反应,而且其目的产物一般又是一些不稳定的容易被反应氧化的中间体,因此这类催化剂就成为了催化剂中选择性最低的类型。另外,还有一些产品的组成方式是异构体的,因此为有效的将原材料加工转换成产品,在过程中就需要加入选择性较高的催化剂,对这种催化剂的开发不仅能够降低生产成本、节约资源,更重要的是能减少其对环境造成的不良影响, 绿色化学工艺注重的是不同氧化反应和不同反应特点的催化剂的开发。
四、绿色化学工艺的应用
4.1 生物技术
从广义上来说,生物技术包括了基因、细胞、酶以及微生物技术等。在应用方面,生物技术的主要应用领域为生物化工和化学仿生学方面。生物在某些领域正在逐步代替石油、天然气等不可再生能源。生物技术中所进行的化学反应,大多数都是利用自然界中找到的酶或者是工业生产的酶作为催化剂。这种利用酶作为催化剂取代化学催化剂的方法,具有对环境无化学污染、反应的条件温和以及生产出来的产品性质相对优良等特点。
4.2 清洁技术
清洁环保是绿色化学工艺追求的目标,清洁的生产技术就是无毒、无害、无废弃物。例如清洁煤脱硫、脱碳技术的应用以及太阳能、风能发电技术的应用,都属于清洁的生产技术。较为先进的清洁技术还有等离子技术、绿色催化技术和生物工程技术等。应用清洁生产技术,其生产过程不仅不会对环境造成污染,其产品也属于清洁产品。
4.3 农业生产
氮元素是农作物生长时所必须的元素之一,这样我们就可以通过生物固氮的方法来增加氮元素。外界环境中的氮元素都是以氮气的形式存在,不能够被农作物直接吸收。传统的固定氮元素的方法是通过化学反应生成NH3,化学反应中使用的催化剂以及生成的杂质都会对环境造成污染,而应用绿色化学工艺的生物固氮技术,减少了工业合成氨的生产,消除了生产过程对环境的污染,从而保护了空气质量。
五、绿色化学工艺的发展
5.1 化学工艺发展
在未来的发展中,绿色化学将发展绿色化学工艺的模式,广泛应用各种节能材料,这些都有利于绿色化学工艺的实施以及相关体系的进一步优化。在将化学工艺进行绿色化的处理过程中,运用的比较创新的一个方法就是对化学生产进行在线控制与检测,对生产的每一个具体环节的工艺和过程加以把控,以此做到协调,这样才可以保证参与到化学反应中的物质和反应过程都是安全的,并且要设立相关机制以处理化学反应会出现的一些意外情况。对于社会公众,必须加强环境保护的宣传导向工作,在降低工业污染的同时也要做到减少生活垃圾排放。
5.2 催化剂的发展
5.2.1 仿酶催化
化学反应中,酶催化过程具有专一、效率高等特点,在目前的化学反应中应用的都是天然酶。天然酶是有一定限度的,所以需要我们逐步开发出人工酶来取代天然酶的应用。另外,人工酶的优势在于可以仿制一些人工活性反应结构,使反应中所需的疏水环境以及与多种非共价键反应的原子协同效应,充分发挥作用。
5.2.2 纳米催化剂
纳米催化剂可以对环境起到治理的作用,纳米金属催化剂中主要包含了一些含铂、铑金等成本较高的金属氧化物;还有另一种是较为传统的以氧化铝和氧化硅等金属氧化物为载体,通过一系列反应形成一种负载型纳米催化剂,以此来提高化学反应的速率以及活性。目前纳米催化剂可以实现对汽车尾气排放的处理,达到净化空气的效果。
结语
综上所述,近年来环境污染不断加剧,为了减少污染物排放、节约资源、实现可持续发展目标,绿色化学必将向着新的发展高峰迈进。
参考文献