化学工程与化学工艺的区别大全11篇

绪论：写作既是个人情感的抒发，也是对学术真理的探索，欢迎阅读由发表云整理的11篇化学工程与化学工艺的区别范文，希望它们能为您的写作提供参考和启发。

篇（1）

【关键词】

化工工艺设计；安全危险问题；问题策略

1前言

化工工艺设计主要是指工艺工程师根据一个或是几个化学反应来将化学材料转化为客户要求的产品的化学生产流程。在这一设计工作中工艺工程师所需要考虑的不仅仅包括了成本、产量、效率、时间等因素，安全危险问题的发现与控制更是化学工艺设计中的重中之重。

2化工工艺设计简析

2．1化工工艺设计内容化工工艺设计包括了许多方面的内容。众所周知安全问题是化工领域中各个行业都需要给予高度重视的行业。在这一过程中由于化工工艺设计工作有着自身的特殊性，因此这导致了工艺工程师需要对于其给予更高的重视程度。其次，工艺工程师在思考化工工艺设计内容时还应当进一步的熟悉设计工作的基本原则和精神，从而能够在此基础上更好的将其贯彻到整个设计工作中去。与此同时，工艺工程师在进行化工工艺设计内容确定时还需要把化工工艺设计中的细节进行灵活运用，从而能够在保证其符合化学工艺生产规范的同时也不会影响到化工产品的高效高质生产。

2．2化工工艺设计类型化工工艺设计的类型是以不同的概念进行区分的。工艺工程师在选择化工工艺设计类型时首先应当做好必要的概念设计工作。通常来说概念设计也被称为假象设计，这一设计实际上是按照规模工业生产装置进行的。此外，由于概念设计主要是在中试前进行，这一设计的主要目的在于更好的检查工艺条件和生产路线是否存在问题，并且进一步的确定数据和小试补充的内容。与此同时，工艺工程师在选择化工工艺设计类型时还应当对于试制产品考核的使用性能有着清晰的了解，从而能够在此基础上精确的判定出工艺系统连续运转可靠性。

2．3化工工艺设计步骤化工工艺设计的步骤总体而言较为繁琐。设计人员在进行设计步骤分解的过程中首先应当根据基础设计和批准的设计任务书和厂址选择报告来对于工程在技术和经济上进行总体研究与计算的具体建设方案。此外，设计人员在进行设计步骤分解时还需要确保初步设计结果能够有效的满足项目审查和施工准备的规定，并且能够给建厂投资提供足够的依据。与此同时，设计人员在进行设计步骤分解时还应当做好相应的施工图设计，在这一流程中应当依据上级对初步设计的审批意见来进一步的确定的设计原则和方案，然后在此基础上根据建筑与非标准设备制作的要求来解决初步设计阶段待定的各项问题。

2．4化工工艺设计特征化工工艺设计有着自身独特的特征。设计人员在分析化工工艺设计特征时应当根据化工工艺设计新技术含量高、工艺流程独特等特点来进行相应的设计工作。此外，设计人员在分析化工工艺设计特征时还对于必要的基础设计资料进行完善与优化，从而能够在此基础上提升试验数据的完善性与可靠性。其次，工艺工程师在考虑设计特征时还应当努力的使数据的可靠性和完整性达到常规装置，从而能够对于总体投资进行持续的优化，最终能够保持设计的优越性。

2．5化工工艺设计规模化工工艺设计的规模实际上大小不一。一般而言化工生产装置的规模有着各自的区别，但是工艺工程师在进行化工工艺设计时为了能够更加有效的节约投资，则应当理解到部分设计环节实际上是无法完全按照规范规定来做的。此外，工艺工程师有时为了测得所需的工程数据或获得一定的产量，部分情况下也需要对于工艺的规模进行调整与优化。与此同时，由于部分化工产品的设计周期短，因此企业为了能够尽快的占领市场，则青睐于缩短设计周期，因此这导致了工艺工程师在确定设计规模时受到了一定的现在?，这实际上对于设计安全造成了一定程度上的不利影响。

3化工工艺设计中安全危险问题控制策略

3．1安全问题识别方法化工工艺设计中安全控制的第一步就是做好安全问题识别工作。设计人员在进行安全识别的过程中首先应当理解到危险因素的定义。通常来说化学工艺设计过程中的危险因素主要是指生产中的事故隐患，并且可以将其具体到生产中存在的可能导致事故和损失的不安全条件。其次，设计人员在进行安全识别的过程中还应当对于项目生产工艺的全过程和配套的公辅设施的生产过程进行细致的检查和分析，从而能够在此基础上摸清危险因素和有害因素产生的方式与种类，最终能够有效的提升化工工艺设计的安全水平。

3．2采取工艺防护措施化工工艺设计中安全控制离不开工艺防护措施的有效支持。设计人员在采取工艺防护措施时首先可以从设计和工艺上考虑采取安全防护措施，从而能够促使存在的危险因素不至于进一步的激化。其次，设计人员在采取工艺防护措施时还应当努力的保证设计的安全性，例如设计人员可以在理化性质、稳定性、化学反应活性、燃烧及爆炸特性等方面采取对应的措施来获得良好的防护效果。与此同时，设计人员在采取工艺防护措施还应当全面的考虑采用哪条路线才能消除或减少危险物质的量，从而能够确保各种危险性因素不会在化学产品生产的过程中出现。

3．3控制化学反应装置化工工艺设计中安全控制的关键是化学反应装置的控制。工艺工程师在控制化学反应装置时应当深刻的理解到化学反应是整个产品生产的核心，因此其本身必然会有着许多危险性因素。因此这意味着工艺工程师应当在反应器的设计和选型前需要想到可能发生最严重的事故是什么。此外，由于化学反应的种类繁多，并且反应的速度也较快，因此一旦出现较为严重的失控反应时，工艺工程师应当努力的寻找降低反应速度的方法，从而能够在此基础上切实的提升反应装置的应用水平。

3．4整体园区设计工作化工工艺设计中安全控制还应当适度的从园区整体设计上面来着手。企业在优化整体园区时首先应当考虑到自身的监管能力和职工的工作水平，从而能够在此基础上避免监管力度滞后于化工产品生产的现象。此外，企业在优化整体园区时还应当努力的减少和预防化工工艺设计中的安全危险问题，并且进一步的创建完整性的安全生产标准，最终能够将安全危险有效控制在预期的范围内。

4结语

化工工艺设计是一项具有一定危险性的设计工作，因此考虑设计的安全性就是每一个工艺工程师所必须进行的工作了。工艺工程师在减少化学工艺设计的危险性时应当秉持着从宏观到微观的原则，从园区设计到工艺防护到方程选择等不同的方面着手，就能够有效的提升化工工艺设计的安全性与可靠性。

参考文献:

［1］朱晓东．浅析化工工艺设计中安全危险的问题［J］．化学工程与装备，2014，06(15):45～47．

篇（2）

中图分类号：TU714文献标识码： A

一、工艺安全管理的发展历程及关键要素

1.发展历程

随着科学技术的不断革新，新工艺、新产品的不断涌现，装置规模的日益扩大，给化工、石化等产业带来了巨大的变化。紧接着，由于涉及的化学品种的增多，处理、储存数量的增大，应用工艺技术的复杂化，操作条件的苛刻化，导致工艺系统的危害也更加多。在全世界范围内，化工和石化行业发生的一系列重大的工艺安全事故，引起了世人对工艺安全的注意，同时，孕育了一系列的相应法规。

1977年发生在意大利塞维索的有毒蒸气泄漏事故，促成了欧洲第一部对于工艺安全法规的颁布，即1982年欧洲的 «Seveso I指令》。1985年，发生在印度博帕尔的事故举世震惊，这也促使美国化学工程师协会成立了一个专门的化工工艺安全中心即为CCPS ，该中心的设立为化工、石化等行业提供工艺安全技术及管理的方面的全面支持，防范重大工艺安全事故的发生，同时，出版了一系列安全导则。1992年，美国职业安全健康局(OSHA)，颁布了关于高度危险的化学品的工艺安全管理系统相关要求。1996年，欧洲的《Seves。I指令》修订为 《Seveso II指令》，它通过吸取博帕尔事故的教训教训， 更强调了对重大危害的控制，建立工艺安全管理系统的必要性。1996年，韩国政府也参考美国 0SHA的PSM体系，在韩国国内颁布了工艺安全管理系统要求。同时，1999年的美国环保局(EPA)在0SHA工艺安全管理系统的基础上，补充风险评价、应急预案的要求，颁布了《净化空气法案》。

工艺安全管理及技术自20世纪80年代以来，开始蓬勃发展。在进入20世纪 90年代以后逐渐发展成为一门独立的学科。目前的美国和欧洲非常重视工艺安全管理，强调运用系统方法、技术预防工艺安全事故的发生， 并且在高危险性的行业中强制推行工艺安全管理。

2.PSM基本要素

美国职业安全健康局(OSHA)、美国化学工程师协会化学工艺安全中心(CCPS)、美国化学协会 (ACC)和美国石油协会(API)均有为工艺安全管理系统定义的一系列不同的PSM组成要素。这些要素大多都是类似甚至相同的，都是为了预防重大的工艺安全事故并减轻后果。

其中，OSHA规定的PSM，主要应用于加工工业。它对“工艺”的定义是：使用、储存、加工、处理或在工厂范围内转移危险的化学品，或是上述综合活动。在PSM法规中，有一个危险化学品清单，其中包含130余种有毒或具有反应性的化学物品，同时对每种化学品进行一个数量标准的规定。如果工厂处理危险化学品的数量达到、超过表中的标准时，就需遵守PSM规定。但是PSM法规不适用于零售设施、油井设施、气井设施以及无人操作的设施。

二、国内外PSM实施情况

发达国家大型的化工、石化公司，均建立了完善的工艺安全管理系统并制订了相关法规及配套的实施指南，在工厂的各个时期严格执行。我国国内还在深入研究和积极推广的阶段。

1.美国PSM实施情况

在美国,这种管理系统是作为法规形式存在的，不仅有权威性，同时也说明工艺安全管理的必要性以及适用性。以陶氏化学为例。陶氏公司全球所有设施所执行的EHS管理体系 和标准均已达到OSHA PSM法案的绝大部分要求，在这些要素中，工艺危害的分析是陶氏化学的一个特色要素。

陶氏的工艺危害分析采用的主要是分级管理。这种方法的特点是将对工艺危害的分析按从简到繁、从定性到定量进行分级别管理，陶氏化学工艺的风险管理采用的是层进式风险分析方法，过程如图。

第1层，对所有的设施进行工艺危害分析，所采用的是火灾爆炸的危险指数、化学品的暴露指数 (CEI)、RC-PHA调查问卷、保护层(LOPA)的目标值等方法；第2层，对设施的特定单元操作采用因果成对鉴别、HAZOP、LOPA、建筑物的超压分析等方法，进行附加风险的检查；第3层，对目标工艺进行增强型的风险检查；第4层，选择少数的高风险活动场景进行QRA。根据分析的组合以及事故发生的频率来进行选择。

2.国内工艺安全管理的现状

在我国国内，只有很少的有关工艺(过程)安全管理体系的资料。还没有相关的法律法规标准。虽然，国内许多企业实施了 HSE 管理体系以及ISO体系，但这些体系没有相应法规的强制性要求，有些甚至还存在表里不一的现象。特别在这个化工和石化行业已经从引进成套技术逐渐转为自主设计、技术改进的阶段，问题显得尤为突出。近几年，国内的化工和石化行业中发生的重大事故，归根结底，都是工艺安全方面的问题。所以，现有项目以及新开发项目的整个生命周期的工艺安全管理已经成为了一个急需解决的问题。还有一个客观原因就是不同企业之间的工艺安全管理有较大的差异性，给政府的监管也带来了不便，同时也不利于同行业内关于工艺安全信息的交流，不利于安全水平的提高。总而言之，国内一方面缺乏工艺安全管理的有关研究，另一方面缺乏相关的法律法规。导致没有符合我国国情、与世界同步的工艺安全管理模式。因此，在国内化工和石化行业，建立、贯彻有效的工艺安全管理系统是十分必要的。

三 、工艺安全管理推行的建议

1.充分理解区别工艺安全管理与传统安全管理

工艺安全管理，是将技术、程序和管理实践整合在一起，形成以风险预防管理为重点的管理体系，主要对象是工艺介质本身以及涉及危险化学品的过程、厂站设施，通过控制工艺系统的动态变化，体现对工艺风险的“过程管理”。与传统的安全管理相比，在模式上更注重过程控制、与超前防范，对象上，不同于单纯关注人员作业风险的管理，更加强调了对工艺系统、设备设施的安全风险管理，在特点上，不再以经验管理为主，更重视了运用科学系统的分析方法，强调对风险的系统评估、合理控制以及响应程序等。

因为我国的多数化工企业还没有真正接触、了解工艺安全管理，因此，首先应该加强工艺安全管理的认识和培训，从转变理念入手，走出工艺安全管理第一步。

2.独立的组织机构支撑

在欧美等工业发达地区，工艺安全管理从20世纪80年代开始就已经发展成了了一门独立的学科，但我国国内最初并没有将工艺安全管理作为一门独立的学科。所以，我国国内企业应该从国外发达国家引进工艺安全管理的理念，在借鉴经验和做法的基础上，积极探索，形成具有自身特色的管理模式。

3.工艺安全管理人员的技能水平提升

工艺安全管理人员包括涉及实施所有工艺安全管理要素的专业技术、管理、操作人员、专业分析师等，工艺安全管理系统的有效运作，需要每个员工的参与。因此，在一定意义上，工艺安全管理人员的技能，往往决定着某个单位工艺安全管理工作的水平。

合理、有效的培训是提升工艺安全管理人员技能的主要途径，我国相应企业应该举办大量的包括风险评价方法以及专业技术知识在内的相关工艺安全的培训，可以用脱岗培训、在岗培训这两种培训方式，培养出一批高素质的工艺安全的管理人员。

4.工艺安全信息的有效利用

工艺安全信息产生于工艺装置使用的各个阶段，是进行危害辨识、风险控制的有效依据，是其它工艺安全要素推进的基础，同时工艺安全信息又是其它要素实施结果的“输入”终端。 因此，工艺安全信息的有效利用在某种程度上也反映了工艺安全管理的水平。

5.完备的技术标准支撑

工艺安全管理区别于传统安全管理的主要特征就是它具有的专业技术性，其管理目标 是实现工艺技术（设备）的本质安全。开展工艺安全的分析、工艺技术的变更、施工工艺安全的管理等要素活动，均与技术标准有千丝万缕的关系， 因此，要做好工艺安全管理，形成一套对企业适用性强、高标准的技术标准体系是很重要的。

6.定期开展评估审核

工艺安全审核可以有效评估和考核 各个工艺安全要素的落实情况，客观反映工艺安全管理水平，持续提高工艺 安全管理标准（制度）的执行力，对于工艺安全管理在整体深入过程中的不足，进行及时更正，制定有效的改进措施，不断提高工艺安全管理水平。

结语

我国国内与国外相比，不论在经济发展水平、运行方式、员工水平还是理念和文化等方面均存在差异，所以，不能直接照搬国外的工艺安全管理模式以及相关规定。而是需要根据我国的安全管理现状，积极借鉴国外的经验和做法，积极探索，不断努力，让工艺安全管理有更美好的明天。

参考文献

篇（3）

高分子材料是化工产品的一个分支，是目前发展最快、应用前景最广且最具生命力的一类化工产品；高分子行业的迅猛发展，急需大量复合型人才。而大多数高校高分子材料专业的人才培养侧重在材料的合成等偏理论方面，对高分子材料加工成型为终极产品的工艺环节关注的程度不高。广西大学化学工程与工艺专业在化工材料加工工艺方面开设了系统的专业课程群，为“高分子材料成型与工艺”课程的设置打下了坚实的理论基础。然而，广西大学化学工程与工艺专业没有开设过高分子物理、高分子化学、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基础等高分子基础或专业基础课程，且该专业作为一个覆盖范围广泛的交叉的专业，开设的专业课程很多，所有的专业课程学时都高度压缩。在高分子材料理论知识缺乏、课程学时数少、无配套实验的背景下，本文从教学内容、教学方法、创新能力培养等方面对“高分子材料成型与工艺”课程教学改革进行探索。

一、教材的选用

广西大学化学化工学院“高分子材料成型与工艺”课程刚开设时，选用的教材是史玉升等编著的《高分子材料成型工艺》，学生通过学习可以掌握高分子材料的制备、性能、成型、评价及应用，全面系统地了解高分子材料成型技术的最新知识。教学过程中，学生反映这本教材的难度太大，因为“高分子材料成型与工艺”是一门专业技术课程，需在完成化工热力学、化工原理、物理化学、有机化学、无机化学、分析化学、高分子物理和化学、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基础等基础理论课和专业基础课程后，对学生进行综合训练。

“高分子材料成型与工艺”课程是在大三第一学期开设的专业课，此时学生已经修完化工热力学、化工原理、物理化学、有机化学、无机化学、分析化学等基础理论课，然而基本没有学过高分子物理、高分子化学、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基础等专业基础课，高分子材料方面的基础较差，加上这本教材讲述的理论知识较少，所以学起来较吃力。根据学生的反映，学院及时更换了教材，采用周达飞等主编的《高分子材料成型加工》“九五”重点教材，该教材高度概括了高分子材料的最基础的知识，对加工成型影响很大的高分子流变学基础知识进行较全面深入的介绍，全面介绍了高分子材料成型加工最常用的基本工艺，也兼顾了新技术和新方法，难度适中，得到学生好评。

二、教学内容的改革

高分子材料成型技术涉及化学、材料、材料加工、机械等多种学科，“高分子材料成型与工艺”课程是一门专业技术课程，需要广泛的理论知识基础。化学工程与工艺专业的学生基本无高分子材料理论基础知识，学习起来的确难度很大。非高分子材料专业的“高分子材料成型与工艺”课程要以“高分子材料―成型加工―制品性能”这条主线展开教学内容，重点掌握三者的关系，强调成型加工对制品性能的重要性，这是本课程的主题思想，也是高分子材料的工程特征；选用“九五”重?c教材《高分子材料成型加工》，充分利用国内外重要专业期刊了解行业最新动态，不断更新及补充教学内容，确保教学内容的先进性；在教学内容安排上，以高分子材料成型加工的大工程观点为着眼点，以宽专业为目标，概况高分子材料理论基础和概念（详细的内容指定参考范围让学生利用课外时间自学），从高分子材料的加工原理出发，着重对成型加工工艺进行讨论。从高分子材料的成型加工的共性出发，对模压、挤出、注塑及压延四大成型技术及工艺进行重点讲授，然后讲授塑料、橡胶及复合材料的成型特点和区别，对于一些新的成型方法，以及教材中未涉及而在一些科技文献中见报道的新的成型方法及工艺，教师建立了QQ群这样的交流平台，并将高分子领域权威的一些微信公众号分享到平台上，经常转发高分子材料国际国内的重要进展到平台，引导学生关注，激发学生的学习积极性，让学生以兴趣为导向自动组成兴趣学习小组的方式进行自学。笔者首先通过课内课外结合强化高分子理论基础与概念，对成型加工影响最大的流变性在课堂上进行详细介绍，而其他性能如稳定性、电性能、光性能等材料性能则作为课外学习内容，在有限的学时内，节选核心内容，把高分子材料合成、性能、加工及相互间的影响规律简要完整地介绍。比如教材中同一种成型方法按不同的应用体系分成很多小结，而教学过程中每种成型工艺仅以一种材料为代表来讲，但不同章节会选不同的材料体系来进行，比如讲橡胶的压延，那么注塑可能选塑料，而挤出可能选复合材料，这样来兼顾各类高分子材料的成型。

三、教学方法的改革

教学方法是影响教学目标是否能够实现、实现的程度和效率的关键。非高分子材料专业的“高分子材料成型与工艺”课程教学存在两个难点：一是许多内容涉及高分子加工机械、设备结构及操作过程，这要求有实际感性认识和直观性；二是该课程的理论性和实践性都很强，如何在教学过程中实现理论与实际的结合，用理论来解释生产中的实际问题，或以具体实例来说明理论，促使学生真正掌握知识。针对这些问题，“高分子材料成型与工艺”课程在教学过程中对教学方法、教学手段进行了改革。

（一）现代化教学与传统教学相结合。“高分子材料成型与工艺”课程中许多内容涉及高分子加工机械、设备结构及操作过程，这要求有实际感性认识和直观性，同时，该课程的理论性和实践性都很强。笔者根据所选用教材，利用PowerPoint加入声音、图像、动画、视频等各种多媒体信息，并根据需要设计各种演示效果，将抽象、生涩难懂的知识形象生动地展示给学生，激起学生学习的兴趣、吸引他们的注意力，大大加深学生对知识的理解和印象。由于化学化工学院缺乏相应的高分子材料成型教学设备，教学小组联系外界资源制作了几个基本成型工艺的微课，同时广泛收集案例、动画演示及成型录像，不断补充到授课内容中，让学生对高分子成型工艺及设备等有更直观的认识，对课件内容进行更新和完善，丰富课堂内容，加大课堂信息量，使学生获得对高分子材料成型加工的理性和感性双重认识，使教学达到事半功倍的效果。

同时，教师也要注意吸取传统教学中讲解的优点，将教师的语言、激情和应变能力体现在多媒体教学中，并用眼神、情感、心灵与学生沟通，必要时还要进行板书，让学生彻底把握一些关键问题。

（二）采用“任务驱动”教学法和启发式互动式教学。与传统的以教师为主体的“填鸭式”“灌输式”教学方式不同，笔者在部分知识点的授课中尝试采用“任务驱动”教学法，从传统教学的讲授、灌输和教师主宰课堂，转变为组织和引导；从单纯讲解转变为与学生进行适当的交流和探讨。笔者在讲述“高分子材料配方设计”这一章内容时，并没有按照书本来进行，而是布置了一道思考题“设计食品袋的配方”，让学生通过自学课本内容与上网查找相关知识等来完成这一思考题，并在学生完成后让他们用PPT来展示成果，通过讨论的形式与学生探讨了配方设计中的一些原则与内容。

篇（4）

学科是高等学校人才培养、科学研究和社会服务三大功能的基础与发展平台，是专业建设的基础，包括科学研究、学科交叉与融合等，是学科的内涵延伸和升华，学校的发展在很大程度上取决于学科建设和发展水平。许多人认为学科建设是本科院校的事情，对学校的一切包括社会声誉和地位起重要作用；而高职院校重点是抓专业建设，注重学科的外延发展、学科的组合与应用，关注的是社会需求与反应。然而，专业是建立在相应学科基础上的一个学科群落，一个专业可能要求多学科的综合和支持，而一个学科可在不同专业领域中应用，离开了学科建设和发展，专业建设根基就不牢固。

随着高职教育的发展，各学科如何进一步建设，成为研究者们思考与探索的重要问题。国外高职教育是通过与企业合作办学，利用双方资源优势互补，互惠互利。国内许多高职院校借鉴国外经验，积极与企业合作，加强了学科建设的针对性，但还存在不足：（1）学科建设中以科技创新为起点的多学科综合和可持续发展问题；（2）校企合作的深度问题。这些是高职学科发展的主要瓶颈。本校结合区域特点开展学科建设，积累了以下一些经验。

一、学科建设的目标

高职院校的学科建设必须明确自己的社会定位，根据专业建设发展需求确定重点建设的学科、目标以及如何建设等。学科建设的目标不是学科繁荣，而是通过学科建设提高专业水平；高职生中有许多人会成为管理者或技术骨干，尤其是对工科学生来说，要具有一定的理论水平才能掌握机器的原理、性能等，才能深入到技术和工艺的内部，解决生产中的技术问题，进而成为引领职业技术发展的前沿人才，这也是高职与中职教育的区别，体现了学科建设的必要性。我院以“就业为导向，走产学研结合的发展之路”，基于区域经济社会发展进行学科建设，建设实用性强、区域特色鲜明、体现技术发展的学科和课程，符合经济社会发展和产业结构不断优化升级的要求，有利于提高学生的就业能力和职业素质。

二、学科建设的实施

（一）以基于区域经济社会发展为特色

办学理念和特色是学校赖以生存的基础，对师生员工起着目标引导与行为激励的作用。生源的不断减少是高职院校面临的突出问题，学校面对的是学生、家长和社会的选择，如果没有特色和社会影响力，将会被淘汰。学科特色和专业特色是最重要、最具直接影响的特色，只有在区域经济社会发展的基础上，融合地方经济特点办出特色，才有竞争力，才能在地区相关产业发展中起到创新和主干作用，学校才能成为支持区域经济社会发展的人才培养基地和科研开发基地，否则将使学校陷入生存危机。我院依托行业与企业进行学科建设，注重学科的整合与配置，建设“专业群”，基于应用提升学科水平，“以学生为本”，把学生塑造成为身体、心理、智力、创新能力、道德素质等各方面全面发展的人才，以满足社会的需求。

（二）学科建设和可持续发展并重

基础知识是学生成长与终生发展的平台，重点建设基础学科既是学科建设自身的需要，也是教学的需要，要在基础学科平台上进行专业学科、交叉学科、前沿学科的建设与发展，下面以化学工程为例来进行分析。

1.学科建设与学生发展

化学工程是我院的传统专业，随着江苏“四大医药板块”的形成和连云港石化行业的大发展，迫切需要懂生产工艺、产品分析及销售等高端技能型人才；化工类专业基础相似，岗位性强，技术密集程度高，对操作人员的要求不是简单的操作技能，也不是单纯的经验积累，而是要对整个流程及所在岗位工艺原理、设备特征有较深入的理解，也需要相关的环保、安全、节能、经济核算等基础知识，因而高职学生要有一定“度”的理论知识和扎实的基础，这离不开学科建设。

2.学科交叉与重组

学科交叉、带动和辐射是其可持续发展的重要方面，学科建设不是单一学科的建设，必须以科技创新为基点统筹规划，从多学科综合、互动、协调发展的角度实施学科的分化和整合；根据学生特点及企业对毕业生的需求，我院化学工程学科建设以服务于应用化工、化学制药、生物制药和工业分析与检测等专业群为目的，在发展高职教育和区域经济的迫切需要下进行学科建设，包括四大化学、化工、机电、信息、外语等基础学科的建设，以增强学生的科技创新能力。

3.学习环境与氛围

良好的学习环境与氛围是提高学科建设水平的另一重要方面，学习国外先进的科学技术和设备，加强与国外学校的交流合作，学习国外办学经验，我院与韩国、法国、美国、日本等有关学校建立了友好合作关系；优良的校风、教风、学风能够激励学生形成优良品行、远大的抱负，体现学校内涵发展的精神底蕴，学院师资力量雄厚，教师的学风与教风深深影响了学生。

（三）校企合作共建共享综合实训基地

校企合作一直是高职院校多年来改革的重要方面，然而成效不大，主要是由于校企双方的价值取向不同，难以形成共同的利益基础，不能很好把握教学和生产的结合，如果只重视生产，不重视教学和学科建设，忽视“培养人才”，学校对企业便产生怀疑；如果过分强调教学，忽视企业“生产”，使企业对合作失去动力；许多“生产型”实训基地也是如此，能够真正做到对学科建设起作用的校企合作并不多见。

我院引进设备工艺先进、管理水平高的骨干企业进校园，共建校内生产型实训工厂和工程技术研发中心，用于生产、创造利润，同时以生产环境培训学生；将应用开发类的企业难题和生产实例融入教学，让学生参与项目的研发，企业将研究成果用于生产；依托实训基地，实施“工作过程系统化”课程教学，按照企业化要求对学生进行培训和考核，企业通过考核引进人才。已创建60余个实训基地，融教学、职业院校共享、培训、研发、技术服务、职业技能鉴定于一体，为江苏虹港石化等多家企业提供职工培训和研发合作，提高了基地的设备运转率和综合效益。通过创新工作基地的建设使学生自主创新能力、新技术应用水平在项目的开发应用中得到提高。企业全面参与建设过程：如人才培养方案的制定、师资队伍和实训基地的建设等，为企业培养“用得上、留得住”的人才。

（四）以科研水平的提高促进学科建设

学科建设是建立在科学研究基础上的，只有重视科研，才能建设学科、发展学科，进而整合学科、提升学科，没有学科建设作基础和带动，任何专业建设都只能在低水平徘徊。提高师生的科研意识和水平，鼓励师生多搞项目、多搞科研、多出成果、促进学科建设，也是学校向更高层次发展的必具条件。

本校以科技服务拓展专业发展，教师积极参加“科技专家进企业”等活动，仅医药化工学院每年参与技术服务的教师就在10人以上。2年内与企业合作申报省、市级技术开发与应用研究项目10项以上、专利8项，科研项目经费累计超过百万元。通过科技服务，提高师资队伍的科研水平和教学能力，通过科研工作，可以使学生对某项目领域的相关知识理解和掌握得更透彻，科研成果进课堂、进教材，以强化学科建设。

（五）建设高层次的“双师型”学科梯队

学科梯队建设是学科建设的关键，教师要不断进行知识更新和补充，为学生带来更多的学科前沿信息，加强高学历人才的工程实践能力，充分利用信息资源丰富和高层次人才集聚的优势，为新技术、新工艺、新设备的应用和推广提供技术服务，解决企业生产中的技术难题，双方共同开展科技攻关，推动科技成果转化，为企业人员、转岗再就业人员提供多个工种、多个层面的技能培训。按照“数量保证、结构合理、素质过硬、整体优化”的原则培养和引进人才，建成专兼职结合的“双师型”优秀创新团队，提高服务区域经济的能力，从企业聘请行业资深专家作为兼职带头人，承担学科建设规划、方案设计、教师培养等工作。

三、学科建设基础上的专业建设

高职学科建设应根据职业岗位需求和本地区的经济特色，面对区域高新技术支柱产业及相关产业应用性较强的前沿领域，以确保学校全面、协调、可持续发展。校企共建学科建设和专业教学指导委员会，创建产学研结合的平台，创新人才培养模式，学校将最新的科研成果及时应用于实践；企业将最新的行业信息和实践结果及时、准确地反馈回学校，避免学科发展方向的偏差。根据岗位分析，确定典型工作任务和行动领域，引导课程设置，培植学校、企业、学生“三赢”的机制，专业间相互支撑，带动专业群的建设。

（一）重组课程体系

由学科建设指导委员会对岗位群职业能力所需要的知识、技能、素质等要素分解和量化，重组课程体系，使课程内容包括整个生产和管理过程，进行“教、学、做”理论实践一体化教学，构建与国家职业资格证书衔接的职业能力课，与生产和就业紧密结合，建立动态和开放的标准评价体系。

例如我校医药化工学院以行业企业的人才需求为依据，以产品的合成、复配、分离和分析的岗位能力培养为主线，融入职业资格标准，引入完整的工作结构，工学结合，将课程分解成以“实际、实践、实用”项目为载体的学习单元，即以“典型产品的生产过程”为教学项目，使学生经历完整的工作程序，完成完整的生产工作任务并获得有意义的成果，促进学生在实践中将认知学习、能力训练、问题探究融于一体，培养学生分析问题、解决问题的能力，带动知识点的学习。其中，涉及到多学科综合知识，包括化学化工、机械、电子、自动化等。我们在药物合成技术课程建设中与江苏德源药业、连云港盛和生物科技有限公司建立了深层次的合作关系。

（二）精品课程开发与教材建设

校企合作编写特色教材，开发精品开放课程。精品课程建设是教学基本建设的核心工作，加强精品课程建设是深化教学改革、实现培养目标的保证。我校以“药物合成技术”、“工程制图与计算机绘图”、《高职高专英语》等省级精品课程带动其他各门课程的建设，无机化学、化工原理、外贸单证操作等课程被列为全校重点建设的精品开放课程。教材建设是专业建设中的重要方面，高质量的教材是培养合格人才的基本保证，根据学校的定位、特色及专业培养目标，我们认真开展理论实践一体化教材编写研究，已有省级及以上精品教材多部。

（三）以人才培养质量评价反馈学科建设

篇（5）

(安徽理工大学化学工程学院，安徽淮南232001)

【摘要】针对目前炼焦工艺学课程教学过程中的问题，对如何上好炼焦工艺学进行简单的讨论，提出多媒体教学、典型工艺教学、实验教学和毕业实习教学等多种教学手段相结合的方法，调动学生学习的积极性和自主性，引导学生主动发现问题、分析问题、解决问题，为学生进一步深造或工作打下坚实的基础。

关键词 炼焦工艺学；教学研究；典型炼焦工艺

炼焦工艺学是煤化工专业必修的一门专业课程，具有较强的实践性和综合性，在日常教学过程中，由于其内容覆盖面广，牵涉专业知识较深，学生普遍感觉学习时有一定的难度，课程内容枯燥，学习完课程过后印象不深，很难抓住重点难点。针对上述问题，教师应该根据炼焦领域的发展，调整教学方法，使学生获得系统化、专业化的炼焦知识，能利用所学的知识解释专业现象，具有解决生产问题的能力。下面就如何上好炼焦工艺学进行简单的讨论。

1合理设计课程内容

要教好一门课程首先教师就要合理设计课程内容，明确课程培养目标。炼焦工艺学课程主要向学生传授煤化工产品生产、科研、设计所需的基本理论和知识。课程内容应根据国内外炼焦与化产回收工业的最新发展，结合当前社会重大需求和所面临的问题，对课程内容进行结构调整，删减陈旧过时内容，尤其对课本中的一些低效老式焦炉炼焦工艺等知识点，学生感觉内容枯燥乏味，这就要求教师上课时发挥自己的能动性，将一些新型炼焦技术引入到课堂教学当中。

同时，教师还应明确教学重点如炼焦基础理论部分、焦炉基本原理部分、典型炼焦工艺等，这些知识点涉及到许多基础课程如煤化学、化工工艺学、化工原理、燃烧工程等课程的内容，讲授课程内容时，既要说明各章节内容、新老知识点的相互联系，又要避免或减少课程内容的重复。使学生清楚所学知识的来龙去脉，让学生明白学什么、如何学，合理分配重点讲解内容和自学内容。授课时要突出重点，探讨炼焦基本问题如炼焦用煤的特点、煤粘结成焦的机理、碳化室内成层结焦、炼焦化学品以及化产回收工艺等；介绍炼焦新技术及其基本原理、焦炉加热系统设计等；分析典型炼焦工艺，培养学生专业知识的实际应用能力；同时密切关注国内外相关领域发展前沿动态，使学生了解关于此学科的前沿进展。

2利用多媒体教学

合理有效地利用多媒体技术进行教学具有很多优点，可以扩大课堂讲授的信息量，拓宽学生的专业视野，使所要传授的知识直观生动形象，吸引学生的注意力，激发学生学习兴趣，从而调动学生的学习积极性和学习热情，同时，多媒体还可使课堂教学更灵活，克服了课本、教师语言、板书、挂图等传统教学方式的局限性。这些优势都有利于提高了教学的质量和效率，例如在教授焦炉结构课程内容时，可以先期播放一些大型焦炉生产的视频，为学生提供了直观具体的感性认识资料，使学生可以身临其境的感受到焦炉的生产过程。由于学生事先通过视听等学习较为抽象的教学内容，并且能够直观地认识到了焦炉的科学性和复杂性，从而能使后期教学内容的效果明显。多媒体教学能让学生在短时间内，对所学的知识理解，记忆的更加深刻。过去给讲授焦炉热工课程时，只是一味枯燥的讲解一些理论知识如焦炉热工效率、物料平衡和热平衡等等，学生学习后，效果不佳，印象不深，很多同学过段时间后就不清楚如何进行焦炉的热工评定，而现在利用多媒体教学，可以结合课本理论内容，播放一些焦炉加热、煤气燃烧和熄焦等过程的视频资料，使学生对所学内容认识更加深刻，并且在实际工作中能够运用基础知识进行分析，提高学生专业能力。

3典型工艺讲解

课堂教学时，可以将一些典型炼焦工艺引入课堂，让学生了解这些工艺的特点，并且让学生对不同工艺进行总结评价，激发学生积极性，主动参与课堂讨论，参与学习，从而不仅能活跃课堂气氛，提高教学效果和效率，同时让学生能够对所学的理论灵活应用，培养学生运用专业知识分析、解决实际问题的能力。例如在讲解捣固炼焦工艺时，先将捣固炼焦的基本原理介绍给学生，然后让学生们列表对比捣固炼焦与其他炼焦工艺的区别，如比较焦炉结构、装煤方式、炼焦煤的质量等。同学们看过对比结果后，会进行思考，带着问题来学习，在学习完本节课程后，鼓励学生相互讨论，大胆发言，激发学生学习积极性。对于一个典型工艺的讲解分析并不只是局限在某一个堂课内容的知识点上，而是要贯彻整个教学过程中。在讲授有关典型焦炉结构知识点的时候，同样可以捣固炼焦工艺继续进行探讨，让学生分析焦炉应该如何设计碳化室结构，如何最大限度的提高焦炭产量，又不会影响推焦操作。通过学习，学生就能对新型焦炉的发展等有较深的理解，掌握分析其它炼焦炉结构的特点，能够举一反三，这种讲解方式比教师照本宣科的教学更能引起学生的学习兴趣，有效地解决课堂中的教与学，并且最大限度地调动学生的学习积极性，以学生为中心，最终有助于达到教学目的。

4利用实验教学

实验教学是教学工作的重要组成部分，可以培养学生的观察力、动手能力和专业素质，使学生初步学会学科做科学研究的基本方法，是理论联系实际的一个重要环节。对于炼焦工艺学中的很多内容，仅仅是靠教师板书，甚至是多媒体也远远达不到教学效果的，必须要让学生亲体体验操作，例如学生学完了炼焦工艺学课程过后，熟悉和掌握了煤炭结焦的基本原理，然而不少学生却不知道焦炭反应性的测试，这就说明教学过程中，实验教学的部分的严重缺乏，在炼焦工艺学教授过程中，在介绍相关章节内容时，需安排相应的实验部分，并且同时教会学生做科学研究的基本方法与注意事项，让学生明白做实验前的注意事项，如何去查找实验标准，如何纪录、分析试验数据，使学生养成一个良好的科研习惯。

5利用毕业实习进行教学

煤化工专业毕业实习是一次重要的实践教学环节，是对专业课课堂教学的一个完善和补充，通过毕业实习对学生进行专业知识的深化，把理论知识和实际应用有机地结合起来，加深学生对课堂教学内容的消化、理解和掌握，提高学生对所学知识的实际应用的能力。毕业实习教学过程中，应鼓励学生多动脑、勤思考，不能走马观花的看一遍，让学生灵活运用所学理论知识，这样使他们在毕业实习的过程中，能将自己在课堂中所学的知识应用的实际生产当中，并且引导学生查找资料解决一些复杂问题。例如在参观焦炭的加热系统时，要求学生描述焦炉加热系统运行，采用何种加热方式以及这种方式的主要特点等，并要求学生根据课本所学内容和实地学习经验，学习焦炉加热系统，通过此种办法毕业实习，可以使学生不仅思考一些表面现象，还启发同学们思考深层次的问题，能收到很好的实习效果，为学生日后的进一步深造或工作打下坚实的基础。

总之，要上好炼焦工艺学课程，首先教师对课程内容进行合理设计，然后采用多媒体教学、典型炼焦工艺教学、实验教学、毕业实习教学等多种教学方法和手段，调动学生学习的积极性、自主性，引导学生主动发现问题、分析问题和解决问题，对学生进行专业技术能力和科学方法研究的培养，为学生日后的进一步深造或工作打下坚实的基础，最终将学生培养成一名合格的煤化工专业技术人员。

参考文献

篇（6）

中图分类号：TU276 文献标识码：A

一、化工企业设备管理的重要性

（一）化工企业的生产特点

化工产品无处不在，世界各处都有它的身影，比如运输行业所需要的各种燃料，服装行业生产时用到的各种化纤原料，机械制造行业需要的各种大量有机材料等等，这些基本上都由化工企业所生产。化工企业属连续化生产，需具备以下特点：

1 化工行业是属于技术密集型的生产企业。它需要多门学科相结合，进行有效合作，并且需要多种专业技术人员的聚集；化工行业的生产工艺是非常复杂的，而且要有高含量的技术要求；像一些石化工业则需要更多的利用催化、高温、高压等技术。

2 化工装置的介质十分复杂。化工企业生产产品时所接触到的介质都是具有相同的特点，易燃、易爆、有毒有害、腐蚀性强等。

3 设备的种类、规格复杂多样。生产工艺的复杂性，再加上生产条件的苛刻性，就需要各种各样的设备来与之相适应。化工企业在生产时大都情况下都需要在高温、高压及密封系统中方可进行。

4 拥有高素质的化工企业人员。复杂的生产工艺、设备，只有拥有一批高素质的专业人员方可实现其安全稳定的生产工作。

5 化工企业的投资量。化工企业的一些生产设备和基本设施，价格都十分昂贵，因此它的资金投入量是十分巨大的。

（二）化工设备运行可靠性的重要性

复杂的生产工艺直接提高了化工企业对生产设备的要求，企业生产运行的基础就是设备，因此设备运行的可靠性就会影响到生产装置是否能够连续稳定运行。设备若存在问题，就会直接性或间接性造成的事故的发生，给企业带来巨大的经济损失，又或者设备存在着一定的缺陷也会造成装置停工，无法正常生产，影响到企业的正常生产流程，企业所蒙受的经济损失也是巨大的。

二、设备运行的可靠性

（一）设备运行可靠性的概念

设备运行的可靠性是由两个部分组成的，即固有可靠性和使用可靠性。固有可靠性的概念是指一个产品经过设计、制造而形成的，狭义可靠性是指它所考虑的中心问题。使用可靠性所要考虑的中心问题就是包括维修性的广义的可靠性，它指的是产品在运输、仓库保管等作用下使固有可靠性所发挥的程度要能够得到切实的保证。

（二）设备运行可靠性时需注意的问题

1 设备运行的可靠性与规定的条件密不可分所谓的规定的条件就是指设备所处的一个环境条件、维护保养和使用条件等。

2 设备运行的可靠性与规定时间密不可分所谓的规定时间，我们可以根据现实中的实际情况，它可以是一次性的动作，也可以是短期的或者是长期的。设备工作的时间在一般情况下与可靠性是成负比例关系的。时间这一重要因素在设备的可靠性方面得到了着重的强调，但是却没有被包括在产品的技术质量性指标中，因此，设备可靠性和其他技术性能指标的根本区别就可以是在规定时间内对其优劣进行的评价。

3 设备运行的可靠性与规定功能密不可分规定功能是设备应该具有的主要技术性能指标，只有对设备的所有技术性能指标进行综合性评价，才能对设备的可靠性做出正确的判断。

三、工企业维修策略研究

（一）实施维修的重点放在提高设备利用率上我们坚持把设备利用率放到第一位来制定维修策略的维修方式。

1 定期维修。就是按照固定的周期进来进行维修的一种体制。这种维修体制有很大的优点，就是提高了利用率，这样就可以把空闲的时间，人力，物力等很好的利用起来，也提高了维修效率，降低了成本。但也有一个很大的问题，这种方法只能针对一些故障特征随时间变化的设备，但如果碰上一些复杂成套、故障无时间规律的设备，这种维修方式就不适合了。

2 视情维修。这种维修体制就是通过设备的状态以此检测出的故障模式来决定的一种维修策略。

3 机会维修。这种维修体制，其实是一种补充体制，建立在视情维修和定期维修的基础上进行的一种补偿维修方式，主要是为了提高费用有效度。我们必须结合生产实际，把握维修时机，如果发生频繁，则应首先考虑定期维修，再依次选择视情维修和事后维修。

4 事后维修。这是一种很笨的维修方法，就是不管遇到什么情况，都等到事后一切的人力、备件、工具上有一定的准备和保障的前提下进行。成本较低，可以当作最后考虑的一种维修策略。

（二）改革维修机构

改革维修机构，首先要做的就是把所有工作人员的积极性提高上来，建立一只具有专业水准和较高的团队合作意识的各类专业维修队伍。例如专业性强的有：理化检测队伍、机组检修队伍、冷换设备清洗检修队伍、带压密封堵漏队伍等等。其中在化工系统中还成立设备失效及预防中心、备检测中心、带压密封堵漏中心同位素仪表维修中心等等，为各类化工企业的设备提供更加具有针对性的专业化维修服务。各个企业内部的检修机构我们也要进行一次改革，特别是那些长期依靠企业生存的维修机构，更应该转换思路，把它们从企业的体制中独立出来，面向市场，实行独立经营、独立核算。增加维修机构的独立意识和市场竞争意识。

（三）采用先进的维修技术

要提高一个企业的设备维修的现代化水平，首先就是要提高人员的知识化水平，学习国内外先进的维修技术，在一些化工企业应用比较广泛的有氩弧焊、离子焊、电刷镀、热喷涂、镶嵌、粘接等一些比较先进的修复技术；各种先进的机械化、自动化维修机具，诸如各种液压吊装、高压清洗等也都已经在企业的设备维修中有了较大的应用。这些现代化技术的运用有两个好处：一是提高了工作效率；二是减轻了劳动强度，保证了维修施工质量。特别是近几年来发展起来的加热炉内衬耐火纤维喷涂及油罐表面刷涂隔热降温、防腐涂料等高新技术在化工企业维修中广泛得到应用，获得了节能的突出效果。

四、设备的维护与技术改造管理

（一）设备的日常维护

制定一套比较完善的设备日常维护的制度标准，要求每班操作工人在生产中做到：每天对设备各部位进行检查，是否按规定加注油，是否正确使用设备，如果发现异常要及时处理，处理的不了的要及时报告给相应的维修部门并且进行登记备案，方便以后维修的查找。

（二）设备的技术改造

设备的技术改造是指应用现代科学技术成就和先进经验，改变现有设备的结构，装上或更换新部件、新装置、新附件，以补偿设备的无形磨损和有形磨损。通过技术改造，我们可以提高设备的各项技术性能，并且是一些设备的局部达到一个比较高的水准甚至与一些新设备相当。使用技术改造有很多好处，最明显的就是它的针对性比较强，经济性比较好，更主要的是它的现实性大，可以最大限度的发挥设备的功能。

五、设备的状态监测与故障诊断技术的应用

（一）设备的点检

设备的点检，主要有两种方式：日常点检和定期点检。我们通常使用的是日常点检，它是一种由人工操作来进行完成的，最主要的特点就是利用人的感官进行检查，一次来判断设备的状态。

（二）设备的状态监测

日前设备状态监测氛围两个步骤，第一是通过人工检查发现一些看得见的问题。第二是通过将设备监测仪器与计算机结合来进行检查。计算机在接收了监测信号后，可以定时显示或打印输出设备的状态参数（如温度、压力、振动等）。这样就可以在很大的程度上保证了设备状态监测的可靠性。而不会应为一些人为因素造成监测的不准确。

（三）设备的在线监测

设备的在线监测，要做好这一点首先要加大培训的力度，培养一批具有专业技术水准的人才队伍，在此基础上还要极开发现有设备在线监测软件和新的状态监测项目。只有具备以上一些条件才可以在开展设备状态监测和故障诊断工作上去的良好的效果。

（四）设备诊断基本技术

设备诊断基本技术，主要包括检测技术、信号处理技术、识别技术、预测技术等。设备寿命周期的长短决定了设备定量测定的各种信息，数据的科学分析和预测的准确性。想要设备的使用寿命得到提高，首先一点就是要做到把诊断技术用于设备使用过程当中的各个阶段，并且要做好对各种数据的收集工作，提高设备各个环节的管理工作水平。设备的管理工作我们要常抓不懈，而不能随着新材料、新技术应用，化工设备的安全性日益提高就放松我们的要求。这样才可以使我们的使设备在使用过程中达到更加安全、高效的运行。

结语

在许多国家的的国民经济中化学行业占有重要地位，它是一个基础产业和支柱产业，化学行业的发展直接影响着社会经济的各个部门。整个世界化工产品年产值已突破了15000亿个美元。因此，我们要不断的对化工企业的设备进行研究，开发出不仅可靠性高，而且安全也一样高的设备，实现化学行业发展走可持续发展道路对于人类经济、社会发展具有重要的现实意义。

参考文献

[1]张亮. 浅谈石油化工企业机械设备运行的可靠性管理[J].世界家苑，2012（08）.

篇（7）

近年来，随着计算机在中职学校教学的普及和仿真技术的日益提高，社会对技能型人才的要求也越来越高，中职学校学生的实习教学也日益重要，中职学校的实习教学，开始由传统的实习内容向新技术新工艺发展，对职业教育也提出新的要求。同时，化工生产的高温、高压、易燃、易爆、毒性大等特点，使化工专业的学生在学习工艺类课程时，到现实生产中实习受到限制，使得理论学习与实践操作脱节。学生的职业技能得不到很好的训练。那么如何培养学生的实践操作能力呢？随着化工仿真模拟操作的引入为我们很好地解决了这个难题。

一、化工仿真教学的优点

1.化工仿真与传统课堂教学的对比

工艺课程的主要内容是讲授化工产品的生产过程，如生产的原理、工艺影响因素的分析、工艺流程的组织和实施、相关安全与环保方面等知识。传统的课堂教学过程，教师主要通过实物演示、挂图、影像等多种教学方法来加强教学的直观性、形象性、生动性，努力使理论教学与实践相结合，然而这些教学方法和手段存在一些不足，不能完全满足学生的需求。学生仍然感到教学内容枯燥、抽象、难理解，这样就达不到预期的教学效果。

利用化工仿真系统提供的仿真界面，学生可以边听老师讲解，边看老师操作，甚至可以边操作边学。在仿真系统的操作中，学生对工艺流程、设备有了更全面地认识，使得教学过程变得简单、容易，而教学效果却得到大幅提高。

传统的教学方法只利用了较少的通道，如视觉、听觉等，因此教学效率不高。仿真训练是一种多通道综合作用的教学方法，学生置身于仿真环境之中，可以充分调动感觉通道，运动通道和思维通道的学习机能，接受知识的效率明显提高。此外，仿真训练系统是一种能够充分发挥学生创造意识的环境，学生可以在没有教师的情况下自学，直到将所学知识烂熟于心。

2.化工仿真教学的优点

仿真实训能创造一个与实际近乎相同的特定环境，仿真实训过程中，学生与实训对象能进行互动，在交互式虚拟世界中，使学生如同坐在化工厂的控制室内，通过对计算机采集的数据进行分析来判断设备和仪表是否运转正常。这样可以大大激发学生学习兴趣。仿真实训技术可实现化工生产工艺的全过程模拟，化工原理、无机工艺、有机工艺、化工设备等专业课，可推出一门“工艺专业综合仿真实训”课，专业综合仿真实训更接近实际生产。学生可以利用仿真系统进行多次的开车、停车、事故处理的训练，可以根据自己的能力进行选择性的学习，成为学习的主体，可以更加系统的、全面地掌握操作技能。

我们利用仿真软件将学生容易犯的错误警示出来，这就不会像在实习厂担心出现安全问题，保证了学生的人身安全。同时还可以利用仿真软件，对实习项目进行深入的研究，在这样教学过程中，使学生学习到分析问题、解决问题的方法。

二、化工仿真教学的实施

1.实施的必要性

职业教育主要培养的是社会需要的技能型人才，然而由于中职教育自身发展的缘故，建设资金的不足，化工专业生产实习形式单一，手段落后；即使有企业愿意接受学生进厂实习，那也只是停留在只能看，不能动的状态，学生实习难、实习效果差已成为长期困扰学校的普遍性问题。这些原因导致中职学生在动手操作能力上欠缺，操作技能达不到工厂实际要求。仿真实习可以使学生不进工厂就能得到装置的开车、停车和事故处理操作机会，所以说仿真实习技术是解决以上难题的最佳选择和理想方法。目前，仿真实习技术已成为一种公认的高效现代化教学手段。“理论实践一体化”的教学模式，既让学生掌握了一定的理论知识，同时实际操作水平也得到提高，要实现这一教学方法，仿真系统不可或缺。

2.具体实施过程

在课堂教学中，学生普遍认为的知识难理解、太枯燥，通过仿真模拟训练形象、直观的表现出来。为了提高仿真实习效果，我们在仿真实习之前还采用了授课的方式使学生对将要仿真实习对象的工艺流程，包括设备位号、检测控制点位号、正常工况的工艺参数范围等进行详细的了解。在操作过程中，每部分都有严格的操作规程，每个阶段都要认真操作，防止和避免事故的发生。为了训练学生的应急能力，可以在装置操作过程中人为的设置各种生产事故。通过随机事故的添加，不仅锻炼了学生的分析、判断事故能力，还提高了学生遇到紧急突发事故的处理能力。

在具体的实施过程中，教师尽量要多让学生独立操作、独立分析、独立解决问题；对于个别问题可以采取“一对一”的问答式，对于一些比较普遍的问题采用集中式回答。这样学生不仅很快就可以掌握操作控制过程，同时也发挥了学生的学习独立性和主动性。

课程结束时，我们可以通过系统的考核项目对学生的操作能力进行考核。此考核项目能够真实的反映学生的实际掌握程度，谁也无法弄虚作假、蒙混过关，从而促进学生认真学习、掌握操作技能。

（4）化工仿真教学中应该注意的问题

化工仿真模拟系统是介于课堂与生产一线的桥梁与纽带，它来源于实际生产，有区别于实际岗位；在模拟系统中，学生可以运用所学知识和技能进行实践操作，提高职业技能。但是其操作步骤规程化与实际操作的灵活性和多变性相违背，另外仿真操作参数可以反复调节，而这在实际生产过程中是不可取的，这些问题可以在学生进行实训装置的操作中加以说明和指导。通过仿真软件和实训装置的操作的结合，让学生对实际生产操作有了进一步的认识。

化工仿真技术的应用，对提高教育技术水平、改善实习实训环境、优化教学过程、培养具有创新意识和创新能力的人才，具有重要意义。它可以解决很多常规教学手段无法解决的问题，在提高学生的实际动手能力方面有着得天独厚的优势。

参考文献：

篇（8）

自世界头号零售商沃尔玛宣布大范围使用RFID和美国军方宣布军需物品均使用RFID标签来进行识别与跟踪以来，近年RFID技术开始在全球范围内掀起阵阵，吸引了众多知名企业参与相关芯片及技术的研究和开发。

目前RFID技术正处于迅速上升的时期，被业界公认为是本世纪十大技术之一，RFID商品标签也被认为将是今后全球商品交易及物流中采用最广的技术之一。但RFID标签的高成本却制约着这一技术的普及（RFID标签的成本大约在每枚0.2美元以上）。为了解决这个关键问题，RFID标签设计及制作工作一直在寻找新的途径。近年来国外已经开始有机RFID标签技术的研究，并且已经取得了很大的成就。采用有机薄膜晶体管(OTFT)能够使IC电路制备在便宜的塑料基底上，进行取代硅芯片的方案，最后通过印刷方式进行批量生产。据估计，这种有机RFID标签的成本将有望降至0.01～0.02美元甚至更低。作为一个低成本的选择方案，有机RFID将在世界范围内开辟一个新的市场，与硅片RFID技术相互补充来满足市场的需求。

可印刷的RFID

有机RFID技术其基本原理同半导体RFID一样，是利用射频信号和空间耦合（电感或电磁耦合）传输特性，实现对识别物体的自动识别。系统一般由两部分组成，即有机RFID标签（应答器）和阅读器（读头）。在实际应用中，有机电子标签附着在被识别的物体上，当带有有机电子标签的被识别物品通过其可识读范围时，阅读器自动以无接触的方式将有机电子标签中的约定识别信息取出，从而实现自动识别物品或自动收集物品标志信息的功能。有机RFID技术除了具有半导体RFID技术的优点以外，还具有便宜、厚度可以非常薄等特点，可以制成柔性电子标签，使用时可以随意粘贴，不受软硬度及厚度等限制，将来可以广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理、军事物流等众多领域。

有机RFID标签

有机RFID作为一种新事物，是有机半导体和RFID技术相结合的产物。有机RFID标签的工作原理、结构、功能及频谱划分等与无机RFID相比并没有太大的区别，二者主要的区别在于材料和加工工艺的不同。无机RFID标签的芯片部分需要通过复杂及昂贵的IC工艺在硅片上制备出来，然后再与天线部分集成在一起构成完整的标签。而有机RFID标签则力图全部通过印刷技术，用金属和有机物墨水把天线和芯片直接制备在同一衬底上，因为采用了印刷电子技术，有机薄膜晶体管能够使电路制备在便宜的塑料基底上，通过卷对卷（R2R）印刷技术批量生产有机RFID标签，这样制作工艺将得到简化，成本也将大大地降低。据Nature Materials Commentary杂志报导，全有机的RFID标签成本将降至每枚0.01～0.02美元。如果有机RFID技术成熟的话，Nature期刊所设想的一种产品可能将大量进入市场: 这种产品将显示部件、传感部件和RFID标签集中于一种商品上。这样对每件商品，消费者可以直接知道其保鲜度、颜色、温度等有关质量信息。

有机RFID标签的结构在组成上与无机RFID标签并无多大差异。RFID标签主要由天线、整流器、IC芯片及负载调节器部分组成。读写器将要发送的信息，经编码后载在某一频率的载波信号上经天线向外发送，进入阅读器工作区域的电子标签接收此脉冲信号，卡内芯片中的有关电路对此信号进行调制、解码、解密，然后对命令请求、密码、权限等进行判断。若读命令，控制逻辑电路则从存储器中读取有关信息，经加密、编码、调制后通过卡内天线再发送给阅读器， 最后阅读器对接收到的信号进行解调、解码、解密后送至中央信息系统进行有关数据处理。因此有机RFID技术的发展还将得益于多项技术的综合发展。所涉及的关键技术大致包括: 有机半导体技术、芯片技术、天线技术、无线收发技术、数据变换与编码技术、电磁传播技术等。

RFID标签按其发射方式可分为反射式和发射式两种。反射式（通常为无源标签所采用）将阅读器发射的高频信号经过标签内产生的识别信号调制后，形成的已调信号反射发送到阅读器中。阅读器将接收到已调信号，并解调出识别信号进行识别。发射式（通常为有源标签采用）射频卡内有高频载波发生电路，该电路产生高频载波，并被卡内产生的识别信号调制，调制后的已调信号发送到阅读器中。

美国的3M公司早在2003年就采用并五苯(Pentacene)等高性能的导电材料制作了储存信息量为1位，频率为125KHz的并五苯RFID标签。电路部分几乎全部采用有机薄膜晶体管制作而成。有机射频卡电路是属于反射式的，7环振荡器和或非门构成识别信号发生电路，产生振荡脉冲识别信号，调制阅读器发出的高频信号，并反射给阅读器，阅读器接收到已调信号，并解调出识别信号进行识别。有机RFID应答器的电路部分包括脉冲识别信号产生电路、缓冲放大电路及射频信号调制电路。

储存信息量大的有机RFID标签则需要加入储存电路部分。在这方面德国PolyIC已经做出了惊人的成果。成功开发出32和64字节内存的有机RFID产品，除天线部分外，调制电路、储存电路和逻辑控制电路等内部电路均使用有机材料，集成了数百上千个有机薄膜晶体管。

有机薄膜晶体管

有机薄膜晶体管物理特性的提高导致采用有机薄膜晶体管代替无机薄膜晶体管（主要采用硅制造）作为大规模集成电路中的主要部件，是导致有机RFID的诞生及带动有机RFID迅速发展的主要关键技术之一。

有机薄膜晶体管的诞生

过去十多年来，具有光电特性的有机导电分子，以及高分子材料研发中有许多突破性的进展。这些具有光电性质的有机材料，不论是小分子、聚合物或是高分子聚合物，往往可以吸收、发射可见光及光电性质，进而催生出不同的应用，其中最重要的包括有机发光二极管（Organic Light Emitting Diode，简称OLED）、有机薄膜晶体管（Organic Thin Film Transistors，简称OTFT）。有机薄膜晶体管从广义上来说是将传统无机晶体管中的半导体层，用有机材料来取代，并进一步以有机导体与塑料基板来取代无机导体和玻璃基板，完成可挠曲的有机薄膜晶体管。

在传统的MOS组件制造上，一般是利用无机半导体材料硅作为主要材料。一般而言，硅是一种三度空间的共价键结构，强大的键能使得硅原子间形成紧密的三度空间聚集结构，具有宽阔的价带和导带，从而具有相当高的载流子迁移率。但是这种晶粒排列需要高温、高成本的沉积方式来完成。

在有机半导体方面，包含小分子和高分子，从化学结构的观点来看，都含有非定域(delocalize)的π共轭电子; 且由其最高已占分子轨道(Highest Occupied Molecular Orbital，HOMO)及最低未占分子轨道(Lowest Unoccupied Molecular Orbital，LUMO)的差距，可定义其为半导体或导体。在形成半导体层时，分子多以集团方式存在，分子与分子间仅以微弱的凡得华力相联系，所以有机物的电特性，主要是由分子本身的结构来决定。因此，如果分子间排列不够完整，有机物的载流子传输就受限于分子间的传导，而非分子本身共轭结构的完整性，也因为分子间的键结合力小，相较于无机晶体，有机物的价带与导带就显得相对狭窄; 有机分子载流子迁移率，其值可能偏小一些。但自从Koezuka等在1986年报道了基于电化学聚合的聚唾吩OFET（OTFT）器件，一般被认为是真正意义上的可应用于有机电子电路的基本单元器件，同时也被看做是第一次有关OFET器件的报道，从那时到现在短短的二十几年时间里，有机薄膜晶体管的研究取得了巨大的进展，其可以应用于集成电路中有机薄膜晶体管的迁移率已经提高到5cm2/Vs，远远大于非晶硅的迁移率（大约1cm2/Vs）。

有机薄膜晶体管拥有传统无机薄膜晶体管不可比拟的优点: 有机材料可利用溶液进行大面积旋涂、打印，降低制作的成本。相对于无机材料，有机材料可以在较低温的条件下制作， 因此可选择耐热性较差的塑料基板，以制造质轻、具韧性、可挠曲的电子器件。可挠基底、低成本、低温制程，使得OTFT 可以应用于低成本、大面积的软性电子产品的机会大大提升。 例如作为开关元件应用于大面积有源矩阵平板显示领域AMLCD、AMOLED以及传感器阵列,在需要柔性衬底的大规模集成电路中的应用，包括智能卡、智能价格及库存标签、无线射频识别标签、商品防盗标签以及电子条形码等。

有机薄膜晶体管的基本原理

人们通常把半导体导电能力随电场而变化的现象称为“场效应”。晶体管是一种三端子有源器件。它可以分为双极型晶体管与单极型晶体管。场效应晶体管是单极型晶体管中的一种。按载流子传输通道可分为表面场效应晶体管和体内场效应晶体管两种，前者又分为MESFET(Metal-Semiconductor FET)和MISFET / MOSFET ( Metal-Insulator-Semiconductor FET /Metal-Oxide-Semiconductor FET )，后者又称结型栅场效应晶体管(Junction-FET， JFET) 。 有机场效应晶体管是利用有机半导体作为器件的有源制备的一种MOSFET。由于有机场效应晶体管一般作为薄膜形式的器件，因此也被称为有机薄膜晶体管。

有机薄膜晶体管基本上如同MOS晶体管一样，是由一个栅极（Gate）、一个源极（Source）、一个漏极（Drain）的三端点电子组件组成。在MOS晶体管的三端点里，源极通常接地，而让整个MOS晶体管的操作，由VGS(栅极电压)与VDS(漏极电压)来主导。其中VGS(栅极电压)的大小将决定此晶体管的开关状态，VDS(漏极电压)则决定当晶体管处于“开”的状态时，流经漏极，沟道(Channel)和源极的电流大小。按照产生的导电沟道的不同有机薄膜晶体管又可以分为n型、p型和双极型。

研究近况及市场概况

目前世界各国都认为有机RFID市场前景巨大。至于技术的发展，目前全球都还在探索阶段。各国家、地区和机构纷纷加大研发力度，尤其各国已经有专门的公司进行相关项目的投资。比如，美国Organic ID、IBM和德国PolyIC等公司。

美国的3M公司用一种便宜的导电塑料来替代传统的硅晶体材料，这种材料名叫并五苯(Pentacene)。根据该公司公布的消息，利用并五苯作为芯片半导体材料的标签已经可以被几厘米外的读取装置识别。

OrganicID（Weyerhaeuser公司的子公司，主要生产可印刷的RFID塑料标签）计划设计制作一种高分子标签，其工作频率为13.56MHz。 2004年该公司已经申请了有关NQS模式的低性能晶体管电路设计技术方面的专利。到了2004年12月份，该公司宣称制作出了已经满足17MHz工作频率的一种有机RFID标签。

2006年，德国PolyIC GmbH & Co.KG开发出了使用印刷和卷对卷技术生产的有机无线射频识别标签，为数据保存集成了8位RFID标签，集成了数百个有机晶体管，有机晶体管使用的半导体为Poly-3-alkylthiophene（P3AT）。制作完成10个月后其特性仍未出现下降。因此，该公司认为这种无线标签能够确保1年以上的元件寿命。

2007年6月，PolyIC又开发出32位和64位存储有机RFID标签，工作频率为13.56MHz。

另外近期有机整流器方面也有较大的突破。比利时微电子研究中心（IMEC）于2006年已开发出激活无源RFID标签的有机整流二极管，该二极管的工作频率高达50 MHz。

日前韩国顺天（Sunchon）国立大学化学工程学教授Cho Kyu-jin和他的开发团队利用百分之百的有机传导材料开发出了一款芯片，这款新开发的芯片可以用来制造无线射频识别技术产品。利用喷墨打印技术，最终将生产出的无线射频识别技术产品的成本减少为十分之一，将每个识别标签的价格降至0.004美元。

美国市场研究公司NanoMarkets称，目前在印刷电子市场，RFID占的份额基本上可以忽略不计，但到2014年将增长到30％。NanoMarkets表示，2012年有机RFID市场将达到45亿美元。2015年，使用有机电路的RFID市场规模将达到116亿美元。

目前，采用有机RFID标签的应用已经在国外出现，刚刚结束的2007年德国有机电子大会(OEC-07)成功地在其大会票证上采用了印刷式有机RFID标签。标签内存为4个字节，运行频率为13.56MHz，由PolyIC提供。PolyIC称其两款印刷式有机RFID标签目前正用于一些试点项目，用量达10万个。

自从1997年第一个完全由高分子制备的有机RFID标签诞生以来，有机RFID技术已经在实验室取得巨大的进步。欧美各国宣称，有机RFID技术将很快走出实验室，进入市场，与无机RFID相媲美。目前，部分销售打印有机RFID标签的公司在国外已经开始出现。近期发展趋势虽然还是以发展无机RFID技术为主，但从长远发展看，有机RFID有可能成为将来主导各行业信息处理的关键技术之一。

应用前景广阔

面对新颖的有机RFID技术，欧美等大国一如既往地追逐及投资具有巨大市场潜力的新技术，新加坡及韩国都已明确指出要重点发展包括有机电子标签技术及应用的项目，而中国的大部分企业一直处于观望的状态，虽然目前已经开始尝试无机RFID在一些领域的应用示范，但在技术基础方面远远落后于欧美各国，加之标准待确立和产业基础薄弱，诸多因素制约着RFID技术在中国这个世界最具潜力的消费市场难以大规模运行。如果有机RFID的研究及应用方面迟迟不肯投资，在未来新崛起的有机RFID产业里又必将落后于欧美、日韩和新加坡等国。只有在快要占领市场的有机RFID技术方面尽早投入，将来才可能分得一杯羹。

链接

RFID的发展历程

RFID技术其实是继承了雷达的概念，并由此发展出的一种生机勃勃的自动识别技术。1948年哈里•斯托克曼发表的“利用反射功率的通信”奠定了RFID的理论基础。 20世纪中期无线电技术的理论与应用研究是科学技术发展最重要的成就之一。

RFID技术的发展可按10年期划分如下:

1941～1950年。雷达的改进和应用催生了RFID技术，1948年奠定了RFID技术的理论基础。

1951～1960年。早期RFID技术的探索阶段，主要是实验室实验研究。

1961～1970年。RFID技术的理论得到了发展，开始了一些应用尝试。

1971～1980年。RFID技术与产品研发处于一个大发展时期，各种RFID技术测试得到加速。出现了一些最早的RFID应用。

1981～1990年。RFID技术及产品进入商业应用阶段，各种规模的应用开始出现。

1991～1997年。RFID技术标准化问题日趋得到重视，RFID产品得到广泛采用，RFID产品逐渐成为人们生活中的一部分。

1997年，第一个完全由高分子制备的有机RFID标签诞生。

2000年，RFID标准化文件出现。

篇（9）

1.1 微胶囊技术的作用[4—7]

无论物质具有亲水性还是具有亲油性，大多数气体、液体、固体、甚至具有生命活性的细菌、酶等均可以被包囊。广义地说，微胶囊具有改善和提高物质外观及其性质的能力。

上述功能使得微胶囊化成为许多工业领域中的一种有效的商品化方法，具体可主要分为7个方面。

1.1.1 改善物质的物理性质

    改变物质的状态:将液态物质或气态物质微胶囊化后，可得到微细的粉状物质，在外形及使用上具有固体特征，但其内部仍然是液体或气体，因而仍具有原来液体或气体的性质。

    改变物质的质量和体积：物质的表观密度经微胶囊化后可以变小，也可制成含有空气或空心的微胶囊而使体积增大。

    改变物质的性能：通过微胶囊化可以改变物质对所处介质的亲和性，常用的方法是将疏水性药物用亲水性壁材微胶囊化，使其变得亲水。

1.1.2 控制释放

在可以人为控制的条件下，微胶囊中活性组分的释放可以采用立即释放、延时释放等各种释放方式。

缓释：将一些药物或活性物质制成微胶囊后，不但方便口服或注射，更重要的是能使药物缓慢释放，使药效持久，从而可减少服用次数和服用量，减少生理副作用。

1.1.3隔离活性成分

微胶囊化后囊壁可以将囊内外物质隔离，故能阻止活性物质之间发生化学反应。在医药中，可将药物与其他敏感物质隔离，如红霉素遇酸易变质，微胶囊化后可在一定时间内避免与胃液接触，从而使其保持活性。

1.1.4 改善稳定性

易挥发、易氧化、光敏性和热敏性的物质经微胶囊化后，可避免直接与光、热或空气接触，抑制其挥发，氧化，降低光(热)敏性。有些物质很容易受氧气、温度、水分、紫外等各种环境因素的影响，通过微囊化，使囊心物与外界环境相隔离。在食品、化妆品和洗涤剂行业中，经常将香料、香精微胶囊化，以降低其挥发性，保持长久散发香气。

1.1.5降低对健康的危害、减少毒副作用

   硫酸亚铁、阿司匹林等药物包囊后可以通过控制向消化系统得释放速度来减轻肠胃副作用。长期服用氨节青霉素对人体有严重的副作用，微胶囊化可弥补这一缺陷；抗癌药物化疗剂一般用甲基乙二醛，但对人体毒性大，微胶囊化后可以迅速从体内排出，降低副作用。对于制药工业来说，就可以采用微胶囊技术来制造靶制剂，达到定向释放的效果。

1.1.6屏蔽味道和气味

微胶囊化可以用于掩饰某些化合物的令人不愉快地味道。抗生素磺胺类药物苦味太大，微胶囊化可掩盖其苦味。氨基酸有维持机体生长发育的氨平衡功能，能治疗肝病及乙基砷、苯中毒，但其奇特的臭味使人难以接受，微胶囊化后，就可掩盖其臭味将有色泽和气味的中草药液微胶囊化后，可以掩蔽服用时的不良味道。

1.1.7 用于特殊目的的不相容物质的分离

微胶囊化后可以隔离各种成分，阻止活性成分之间的反应。故可以将两者一起保存。但是当微胶囊破碎以后两者就能进行反应。可以达到某些特殊的目的。

1.1.8 菌体微胶囊的特点

对于制备菌体微胶囊，最主要的就是防止外界不良条件对菌体的破坏以提高菌体的稳定性，提高菌体的保存时间。一些菌体，在环境中受到不良环境的影响（紫外线、pH等）其存活率很低。而通过微胶囊技术可以将菌体与不良环境隔离，达到提高菌体稳定性的作用。

例如胃中的pH只有1.8左右，对枯草芽孢杆菌活性具有比较大的破坏。而制成微胶囊可以减少胃酸与菌体的接触，提高菌体的稳定性[8]。

另外通过微胶囊技术将菌体包埋，使得菌体某些不良的气味难以释放到外界，而达到容易口服等的效果。

1.2 微胶囊的制备方法

微胶囊制备方法通常根据其性质、囊壁形成的机制和成囊条件分为物理法、物理化学法、化学法等3大类[9]。在每大类方法中依据不同的操作工艺又可进一步分成若干种制备方法。各种制备方法都具有各自的特点、适用范围和适用对象，现将各种微胶囊制备方法归纳如表1所示。

表1 物理法制备微胶囊

方法               工艺特点               优缺点                适用范围

喷雾干燥法    芯材均匀分散于壁材溶液中，     优点：处理量大，     适于热敏性、疏水                                        

          经雾化器雾化成小液滴使溶液       适宜工业化生产     性、亲水性及与                                          

          壁材的溶剂迅速蒸发凝固成凝     缺点：包埋率低，     水反应的物质。                                                        

          固成微胶囊。                     设备大，价格高，                                     

                                           耗能大等。                      

喷雾冷却法   芯材均匀分散于壁材中，加热     优点：对水溶性风味物  敏感性物质、食品                                                                     

         熔融后迅速降温凝固成微胶囊。      质具有良好的缓释   添加剂、油脂等。                                                          

                                           和保护作用。                                

  挤压法      糖类物，然后通过压力将其挤   优点：防止风味物质挥发  适于热敏感性芯材   

              入冷却介质中，迅速脱水降温，                                                                                  

              形成玻璃态微胶囊。            缺点：产率低。                                                           

包络接合法  先将芯材与壁材各制成带相反    优点：干燥下产品稳定。  油脂等物质。                                           

         电荷的气溶胶微粒，而后使它                                                                           

         们相遇，通过静电吸引凝结成                                                                     

         微胶囊。                                                                             溶剂蒸发法  芯材、壁材依次分散于有机相      优点：操作方便，可以   适于非水溶             

        中，加热使溶剂蒸发，壁材析       大规模生产。          性聚合物对活                    

        出而成微胶囊。                                         性物质的包裹                             

物理化学法的共同特点是改变条件使溶解状态的成膜材料从溶液中聚沉出来，并将囊心包覆形成微胶囊。即通过改变温度、pH值、加入电解质等，使溶解状态的成膜材料从溶液中聚沉，并将芯材包覆形成微胶囊。凝聚法又称相分离法，根据芯材的水溶性不同可分为水相分离法;依据凝聚机理的不同又分为单凝聚法和复凝聚法。化学方法和物理化学方法一般通过反应釜即可进行，因此应用较多，见表2。

表2 物理法制备微胶囊

方法                工艺特点                    优缺点            适用范围

界面聚合法     将两种带有不同活性基团  优点：包封率高，能很好的  适于活性物                                                            

                  的单体分别溶解在互不相        保护活性物质。      质。                                          

                  溶的溶剂中，当一种溶液  缺点：要求被包裹物能耐酸                                                       

                  被溶解在另一种溶液中时，      碱性，不能与单体发                                                   

                  两种溶液中的界面会形成        生反应，并对多余单                                                 

                  聚合物膜 。                    体要认真对待。                                    

   原位聚合法     单体、引发剂或催化剂以  缺点：要求单体是可溶的，  适于气态、液                                                             

                  原位处于介质中，加入单        而聚合物是不可溶的。态，水溶性和                                    

                  体的非溶剂使单体沉积在                           油溶性的单体                 

                  原位颗粒表面上，引发聚                                              

                  集形成微胶囊。                                                         

   锐孔法         聚合物溶解，加入活性物  优点：操作简单，不使用有  适于对紫外光                                                                      

                  质分散其中，将分散液用        溶剂。无需高速搅拌，敏感的物质。                                                               

                  锐孔装置加到另一液体中        微胶囊机械性好。                                                          

                  胶囊析出。                                                                    

1.2.1微胶囊芯材

芯材是微胶囊中起主要功能的物质。它可以是单一的固体、液体或气体，也可以是固一液、液一液、固一固或气一液混合物。根据不同的行业，不同的用途，芯材有不同的选择。它可以是化工产品、医药用品，也可以是食品添加剂或是食品的天然组份。现己用作芯材的物质有：胶粘剂、催化剂、除垢剂、增塑剂、稳定剂、油墨、涂料、染料、颜料、溶剂、液晶、金属单体、油脂、香料等。微生物作为一类特殊的活性物质，也开始广泛用于芯材，发挥其特有的功效。表3为常用的微胶囊的芯材[10]。

表3 常用的囊芯材料

类别                                    物质

食品                              油、脂肪、调味品、香料

药物                              阿司匹林、维生素、氨基酸

香料                              香精、薄荷油、专用组分

农药                              杀虫剂、除草剂、肥料

色素                              燃料颜料、无碳复写纸的无色染料

生物品                  细胞、酵母、酶、血红蛋白、病毒、纤维素

其他                    相变材料、无机粉体、金属、粘土、纤维素

1.2.2壁材（囊材）

制作微胶囊可用的壁材很多，一般为天然高分子材料或有机合成材料，可以是亲水性的或疏水性的高分子材料，也可以是无机化合物。这些材料的最大特点是具有一定的成膜性，且在常温下比较稳定[11]。表4为常用的壁材[12]。

表4 常用的囊材材料

类别                  物质                       优势

天然高分子材料        明胶、阿拉伯胶、淀粉、果胶     稳定性好、成膜性好、生

                      糊精、海藻酸钠盐、糖类         物相容性好、力学性能差

合成高分子材料        羧甲基纤维素、甲基纤维素、    

                      乙基纤维素、聚乙烯、聚苯乙      成膜性好、化学稳定性好、

烯、聚醚、聚脲、聚乙二醇、     生物相容性差

聚乙烯醇、聚酰胺、聚丙烯酰

胺、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯    成膜性好、化学稳定性好、

无机材料              铜、镍、银、吕、硅酸盐、玻璃、 生物相容性差

                      陶瓷 

天然高分子材料是最常用的囊材与载体材料，因其稳定、无毒、成膜性或成球性较好。目前在饲料行业应用较多的有明胶、海藻酸、氢化植物油等。

(1)明胶：明胶是氨基酸与肤交联形成的直链聚合物，通常平均相对分子质量在1500-2500之间。可生物降解，几乎无抗原性，用作微囊的用量为20-100g/L，用作微球的量可达200g/L以上。

(2)海藻酸盐：系多糖化合物，常用稀碱从褐藻中提取而得。海藻酸钠可溶于不同温度的水中，不溶于乙醇、乙醚及其它有机溶剂；不同相对分子质量的粘度有差异。可与甲壳素或聚赖氨酸合用作复合材料。因海藻酸钙不溶于水，故海藻酸钠可用CaCl2固化成微胶囊。

(3)蛋白类：常用作载体材料的有白蛋白(如人血清白蛋白、小牛血清白蛋白)、玉米蛋白(玉米肮)、鸡蛋白、小牛酪蛋白等，可生物降解，无明显的抗原性，常采用加热固化或化学交联剂(如甲醛、戊二醛或丁二烯)固化，通常用量在300g/L以上。

(4)氢化植物油：以植物来源的油，也包括从鱼和其它动物来源的油经过精制、漂白、氢化脱色和除臭喷雾干燥得。在药剂中起、缓释作用[13]。半合成高分子多系纤维素衍生物，如梭甲基纤维素、邻苯二甲酸纤维素等。其特点是毒性小、粘度大、成盐后溶解度增大；由于易水解，故不宜高温处理，需临用时现配。现在市面上用的较多的是乙基纤维素。

合成高分子材料常用的有两类，可生物降解和不可生物降解的。近年来，可生物降解并可生物吸收的材料受到普遍的重视并得到广泛的应用。如聚氨基酸、聚乳酸、聚丙烯酸树脂等。

在选择壁材时还要考虑壁材本身的性能，如渗透性、稳定性、机械强度、溶解性、可聚合性、电性能、吸湿性及成膜性等，对于生物活性物质的芯材，还要着重考虑壁材的毒性，与芯材的相容性。此外，微胶囊的制备，以天然高分子材料作壁材制备微胶囊的很多，这类壁材具有无毒、成膜性或成球性较好、免疫原性低、生物相容性好、可降解且产物无毒副作用等优点，其资源丰富、制备简单、价格便宜，极具开发潜力，因此，它是目前最常用的微胶囊制备材料。

1.2.3微生物微胶囊

从20世纪80年代开始就有研究者进行微生物细菌微胶囊的探索，研究较多的细菌有双歧杆菌、乳酸菌、苏云金杆菌、白僵菌等。目前，国内外已经有多种微胶囊化技术应用在微生物领域，主要包括:

(1)锐孔一凝固浴法[14]

革兰氏阴性菌微胶囊制备技术的研究国外利用锐孔一凝固浴法制备，最早主要是海藻酸钙的单层包埋，逐渐发展成为多层包埋。

(2)流化床包膜法

将菌体浓缩液或经冷冻干燥后的干菌粉通过挤压制成球状干颗粒，在流化床上用肠溶性材料(海藻酸钠等)喷雾涂膜，产品室温贮藏时涂膜的比未涂膜的存活率高40倍，在低pH下贮藏时涂膜的存活率也较高。

(3)熔化分散冷凝法

例如将双歧杆菌菌粉分散于融点高于体温的硬化油中，搅拌均匀后喷雾，能够得到一定粒径，且菌体较稳定的微胶囊。

(4)乳化交联法

例如将双歧杆菌冻干粉与壳聚糖溶液混匀，并悬浮于大豆色拉油中(以SPan85为乳化剂)，乳化后加入对苯二甲酞氯交联反应，制备了双歧杆菌微胶囊[15]。

(6)喷雾干燥法

喷雾干燥是食品工业应用最为悠久、最为广泛，也是成本极为廉价的一种微胶囊方法。不少研究也尝试了应用于益生菌的微胶囊化。例如在魏华等[16-17]喷雾干燥微胶囊化保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的研究中，喷雾干燥的同时形成微胶囊有利于提高菌体在喷雾干燥过程中的性，从而提高活菌存活率，达到78%；而且喷雾干燥的微胶囊产品活菌数随保藏时降的速度缓慢，活菌保存期显著延长。

(7)吸附法

以淀粉和碳酸钙粉末吸附微囊化的双歧杆菌在干燥过程中死亡率明显下降，在室温条件下保存其存活率比未微囊化的有较大提高[16]。

(8)原位聚合法

袁青梅等[18]以蜜胺树脂作为囊壁材料，使用原位聚合法对生物农药阿维菌素进行制备微胶囊制剂.结果表明蜜胺树脂是较好的生物农药用微胶囊缓释剂型的囊壁其制备工艺简单，具有良好的的外观形貌、粒径大小分布、稳定性、悬浮性等，包封83.24%， 与未经包囊的阿维菌素相比具有良好的缓释性能。

(9)双层包埋法(复凝聚法)

陈健凯等[19]采用双层包埋法，以牛奶蛋白为内层包埋剂，卡拉胶和刺槐豆胶为包埋剂对嗜酸乳杆菌和干酪乳杆菌进行双层包埋。乳酸菌在pH=2.1胃酸环境的存包埋嗜酸乳杆菌为87%，包埋干酪乳杆菌为90%，未包埋乳杆菌不耐强酸，几乎全部死亡。包埋乳酸菌加入到酸奶中，在储藏期的第9天，包埋嗜酸乳杆菌存活率为57%，包埋干酪乳杆菌存活率为50%，而是热链球菌存活率为3.2%，保加利亚乳杆菌存1.3%。显示出包埋后的乳酸菌稳定的生物活性。

1.2.4 枯草芽孢杆菌介绍

枯草芽胞杆菌( B a c i l l u s  s u b t i l i s )是一种自然界广泛存在的杆状，单细胞，无荚膜能运动的革兰氏阳性菌，芽胞小于或等于细胞宽，椭圆至圆柱状，中性或近中性，严格好氧。在液体培养基中生长时，常形成皱醭。

枯草芽胞杆菌其作用的机理主要为消耗肠道内多余的氧，并能产生过氧化氢、细菌素，建立微生态平衡，促进有益厌氧微生物的繁殖，抑制有害细菌（大肠杆菌、沙门氏杆菌）的生长，从而预防腹泻、下痢等肠胃道疾病。

菌体在快速繁殖过程中，能产生大量多种维生素、有机酸、氨基酸、蛋白酶（特别是碱性蛋白酶）、糖化酶、脂肪酶、淀粉酶等酶类，能降解植物性饲料中复杂的有机物，从而促进消化吸收，提高饲料利用率，防止动物消化不良，出现“饲料便”等状况发生[20]。

由于枯草芽孢杆菌以上作用，其在动物饲料添加剂中的研究和应用，一直都是畜牧、水产养殖业科研和生产人员关注的焦点。

随着人们对饲料中添加抗生素作为生长促进剂的弊端认识的加深, 作为饲用抗生素替代品的益生菌制剂受到了众多关注并获得了广泛的应用。由于饲料加工及贮运过程中对菌体的灭活作用, 近年来研究热点都集中在如何提高益生菌制品的稳定性上 [21]。

    通过不断的科学研究发现，将菌体微胶囊化能够很大程度的提高菌体的稳定性。经过微胶囊化后的枯草芽孢杆菌在外界同样条件下能够保持较高的菌体稳定性和活性。

2 实验部分

本实验所涉及到的主要实验材料见表5，实验仪器见表6 实验仪器

表5 实验材料

试剂               纯度                        生产厂家

明胶              化学纯                国药集团化学试剂有限公司

海藻酸钠          化学纯                福建泉州市全港化工厂

壳聚糖            化学纯                浙江大学微生物实验室提供

黄原胶            化学纯                浙江大学微生物实验室提供

吐温 80           分析纯                上海化学试剂有限公司

Span 85           化学纯                国药集团化学试剂有限公司

无水氯化钙        分析纯                中国衢州巨化试剂有限公司

磷酸氢二钾        分析纯                上海化学试剂有限公司

无水硫酸钠        分析纯                上海化学试剂有限公司

甲醛              37-40%                国药集团化学试剂有限公司

冰乙酸            >99.5%                国药集团化学试剂有限公司

硫酸锰            >99.0%                天津市博迪化工有限公司

孔雀石绿                                中国上海标本模型厂

表6 实验仪器

仪器              型号                        生产厂家

数显恒温水浴锅        HH-4                 上海精风仪器有限公司

恒温磁力搅拌器        85-2                 上海志威电器有限公司

 生化培养箱            SPX-250              上海跃进医疗器械厂

恒温培养振荡器        SKY-2100C            上海苏坤实业有限公司

电热鼓风干燥箱        GZX-9023MEB          上海市实验仪器总厂

电子天平              BS-110S              北京赛多利斯天平有限公司

洁净工作台            SB-JC-LB-Z     上海博讯实业有限公司医疗设备厂     

生化培养箱            SPX-250B-Z     上海博讯实业有限公司医疗设备厂

立式压力蒸汽灭菌器    YXQ-LS-SII     上海博讯实业有限公司医疗设备厂

生物显微镜            XSD—9               上海光学仪器厂

2.1 菌种

本实验所使用的菌种——枯草芽孢杆菌，由浙江科技学院微生物实验室提供——斜面、半固体保藏菌种。

2.2 培养基

斜面培养基：牛肉膏3g；蛋白胨10g；氯化钠5g；琼脂20g；水1000ml；pH7.0-7.2。

平板培养基：牛肉膏3g；蛋白胨10g；氯化钠5g；琼脂20g；水1000ml；pH7.0-7.2。

液体培养基：牛肉膏3g；蛋白胨10g；氯化钠5g；水1000ml；pH7.0-7.2。

促芽孢培养基：

：土壤浸出液1000mL；牛肉膏6g；蛋白胨5g；pH7.0-7.2[24]。

：蛋白胨10g；氯化钠3g；水1000ml；MnSO4 2.0g；pH7.0-7.2。

：牛肉膏12g；氯化钠5g；水1000ml；MnSO4 0.5g；pH7.0-7.2。

2.3 微胶囊芯材制备

实验分别制备了枯草芽孢杆菌固体粉末以及枯草芽孢杆菌芽孢固体粉末作为制备微胶囊的芯材。

2.3.1 菌种芯材制备

取保藏备用的试管斜面菌种接种于试管斜面培养基上活化备用，活化后接入平板培养基。为了获得大量的菌体，将平板上的菌体刮下接种到液体培养基（250ml锥形瓶），在200r/min，37℃条件下摇床培养2d。离心（5000r/min）获得菌体，并在鼓风干燥箱30℃条件下烘干，制得枯草芽孢杆菌菌体干粉备用。

2.3.2芽孢芯材制备

将活化后的菌株分别接种于促芽孢液体培养基中。在200r/min，37℃条件下摇床培养2d。离心（5000r/min）获得菌体，并在鼓风干燥箱30℃条件下吹干，制得枯草芽孢杆菌芽孢干粉备用。

2.4  微胶囊的制备方法

为了比较不同方法制备得到的微胶囊的性能，本实验分别采用锐孔法以及倾注法制备单凝聚微胶囊和复凝聚微胶囊[25]。

2.4.1 单凝聚法制备微胶囊

以明胶作为囊材

称取一定量的明胶用去离子水泡胀，并于50℃水浴下溶解，将0.1g枯草芽孢杆菌固体粉末加入到明胶水溶液中，搅拌形成乳化分散体系。保持体系温度为50℃,用10%醋酸溶液调节体系的pH为3.5-3.8，然后向体系缓缓加入20%浓度的硫酸钠溶液[26]。

锐孔法：待溶液冷却到30℃后，吸取溶液并用注射针头将溶液滴入到10%浓度的5℃的甲醛溶液中。

倾注法：待溶液冷却到30℃后，吸取溶液并将其喷雾到10%浓度的5℃的甲醛溶液中。

将得到的微胶囊用水洗除去甲醛，即得到成品微胶囊。

以壳聚糖为囊材

吸取1ml的乳化剂吐温80于含有100ml去离子水的烧杯中，温度保持在50℃。称取一定质量的壳聚糖加入上述的烧杯中，用10%的乙酸溶液溶解配置成溶液，加入0.1g枯草芽孢杆菌固体粉末混合均匀[27]。

锐孔法：吸取混合均匀后的混合液，用不同孔径大小的针头将其分别滴入Na2SO4、K2HPO4溶液中固化。

倾注法：吸取混合均匀后的混合液，将其分别喷入20%浓度的Na2SO4和20%浓度的K2HPO4溶液中固化。

以海藻酸钠为囊材

   吸取1ml的乳化剂吐温80于有100ml去离子水的烧杯中，温度保持在60℃。称取一定质 量的海藻酸钠加入上述烧杯中配制成溶液，加入0.1g枯草芽孢杆菌固体粉末混合均匀 [28]。

锐孔法：以CaCl2作为固化剂，吸取混合均匀后的混合液，用不同孔径大小的针头将其分别滴入1.5M的CaCl2溶液中固化。

倾注法：吸取混合均匀后的混合液，将其分别喷入CaCl2溶液中固化。

„以黄原胶为囊材

吸取1ml乳化剂吐温80到烧杯中，加入100ml去离子水，温度保持在60℃。称取一定质量的黄原胶加入烧杯中配置成溶液，加入0.1g枯草芽孢杆菌粉末混合均匀。

锐孔法：以CaCl2作为固化剂，吸取混合均匀后的混合液，用不同孔径大小的针头将其分别滴入CaCl2溶液中固化。

倾注法：吸取混合均匀后的混合液，将其分别喷入CaCl2溶液中固化。

⑤以琼脂作为囊材

配置不同浓度的琼脂溶液，待冷却到50℃后加入0.1g菌体粉末/芽孢混匀。分别用锐孔法、倾注法制备微胶囊。

锐孔法：将混合液用不同孔径大小的针头滴入到冰水中。

倾注法：吸取混合液，将其喷入冰水中。

2.4.3 复凝聚法制备微胶囊

通过单因子试验获得了单凝聚法制备微胶囊的数据，通过分析发现微胶囊的机械性能有待进一步改进，为了提高微胶囊的机械性能和菌体的稳定性能，选择两种或者两种以上囊材来制备微胶囊。

壳聚糖与黄原胶组合

配置不同浓度的壳聚糖溶液和黄原胶溶液，等体积混合均匀后加入0.1g枯草芽孢杆菌固体粉末混合均匀，并分别以锐孔法和倾注法制备微胶囊。以Na2SO4作为固定剂。

壳聚糖与海藻酸钠组合

配置不同浓度的壳聚糖溶液和海藻酸钠溶液，等体积混合后加入0.1g枯草芽孢杆菌粉末，以CaCl2为固化剂，并分别以锐孔法和倾注法来制备微胶囊。     

海藻酸钠与明胶组合

配置不同浓度的海藻酸钠和明胶溶液，等体积混合均匀后加入0.1g枯草芽孢杆菌粉末。以CaCl2为固化剂，并分别以锐孔法和倾注法来制备微胶囊。

„明胶与黄原胶、海藻酸钠组合

配置不同浓度的黄原胶、明胶、海藻酸钠溶液，将黄原胶与明胶等体积混合后加入等体积的海藻酸钠。以CaCl2为固化剂，并分别以锐孔法和倾注法来制备微胶囊。

2.5 微胶囊品质检验方法

包埋率=〔a-b〕/a×100%                        公式（1） [29-30]

式中： a—制备微胶囊前溶液中细菌的浓度

      b—微胶囊制备后所测得固定剂中菌体的浓度。

微胶囊直径测定方法：

倾注法微胶囊粒径测定方法：在光学显微镜下，取微胶囊用显微测微尺随机测定20颗微胶囊粒径，并取其平均值即为粒径( 单位为µm)。

锐孔法微胶囊粒径测定方法：用精度为1mm的直尺测量，随机测取20颗微胶囊的直径，并取其平均值( 单位为mm)。

活菌数测定方法：分别测定微胶囊化枯草芽孢杆菌活菌数和未经微胶囊化的活菌数。

测定微胶囊化的活菌数：称取0.1g微胶囊粉碎，置于10ml生理盐水中。稀释一定的倍数后涂平板测定活菌数[31]，并做3次平行试验。

测定未微胶囊化的活菌数：在平板上取菌，并置于10ml生理盐水中。稀释一定的倍数后涂平板测定活菌数，并做3次平行试验取平均值。

3 实验结果与讨论

3.1 芯材的选择

3.1.1促芽孢培养基的优化

为了提高枯草芽孢杆菌在制备微胶囊以及保存过程中的稳定性，选择使用枯草芽孢杆菌芽孢作为微胶囊的芯材。

实验对三种促芽孢培养基：

：土壤浸出液1000mL；牛肉膏6g；蛋白胨5g；pH7.0-7.2。

：蛋白胨10g；氯化钠3g；水1000ml；MnSO4 2.0g；pH7.0-7.2。

：牛肉膏12g；氯化钠5g；水1000ml；MnSO4 0.5g；pH7.0-7.2。

进行了实验分析。通过实验观察以及每6小时一次的芽孢染色发现促芽孢培养基对促进枯草芽孢杆菌产芽孢没有明显的效果；促芽孢培养基在接种24小时候才明显有菌生长，而且促产芽孢能力也不强；促芽孢培养基能够非常有效地促进枯草芽孢杆菌产芽孢，详见表7。

通过表7得到促芽孢培养基：牛肉膏12g；氯化钠5g；水 1000ml；MnSO4 0.5g；pH7.0-7.2，能够非常有效地促进枯草芽孢杆菌具体的生长以及促进芽孢的产生。在培养12h后就有75%的菌体产生了芽孢。

表7不同培养基促产芽孢比较（以芽孢率表示）

培养基\培养时间\h       6      12      18      24     30     36

牛肉膏蛋白胨培养基                      7%     30%     55%    70%

号促芽孢培养基                        15%     50%    60%    70%

号促芽孢培养基                        30%     40%    60%

号促芽孢培养基                50%     75%     80%    90%    90%

注：芽孢率——芽孢染色后随机选取5个视野，计算芽孢数量和菌体数量并各取平均值。芽孢数/（菌体数+芽孢数）即为芽孢率。

3.1.2  芯材的选择

     芽孢与菌体相比，芽孢最主要的特点就是抗性强，对高温、紫外线、干燥、电离辐射和很多有毒的化学物质都有很强的抗性。而实验也证明了选择枯草芽孢杆菌芽孢作为枯草芽孢杆菌微胶囊的芯材也提高了菌体在制备、保存等过程中的稳定性。

在实验过程中，分别比较了枯草芽孢杆菌菌体和芽孢在制备过程中对制备操作的影响。通过实验比较，在制备过程中使用的芯材都是菌体和芽孢的固体粉末，外观等性质几乎相同，对制备过程中各个环节的影响几乎没有明显的区别。

通过微胶囊稳定性的比较以及制备过程中菌体和芽孢对制备的影响等综合因素的考虑得出：选择枯草芽孢杆菌芽孢作为枯草芽孢杆菌微胶囊的芯材有利于提高微胶囊中菌体的稳定性，延长保存时间。

3.2 固定剂的选择

实验分析了不同浓度的固化剂：甲醛、Na2SO4、K2HPO4、CaCl2对微胶囊机械性能的影响。通过实验发现：

以明胶作为囊材时，以10%甲醛作为固化剂最佳。在高于10%浓度情况下固话效果有一定的提高。但是在材料使用、去除微胶囊表面甲醛等因素综合影响下，选择10%浓度的甲醛作为固化剂最佳。

以壳聚糖桑为囊材时，以20%的K2HPO4作为固化剂制备得到的微胶囊较均一，以20%的Na2SO4作为固化剂制备得到的微胶囊颗粒，机械性能较差，且不均一。

分别以海藻酸钠、黄原胶为囊材时，1.5M CaCl2的固话效果最佳。以壳聚糖和黄原胶作为囊时，以20%的K2HPO4作为固化剂的效果最佳，制备得到的微胶囊比较均一。

3.3包埋率的测定

实验中分别利用锐孔法和倾注法制备微胶囊。通过测定包埋前后菌体的数量来测定所制得的微胶囊的包埋率。其中分别测定了以黄原胶、琼脂、壳聚糖等几种高分子材料为囊材制备得到的微胶囊的包埋率。分别对比了各组倾注法和锐孔法制备 得到微胶囊包埋率的区别。并以囊材浓度为横坐标，包埋率为纵坐标作图分析。

 

图1 黄原胶为囊材微胶囊包埋率

由图1可以得到，黄原胶浓度在0.1-1.5%之间时，随着囊材浓度的升高微胶囊的包埋率也随之提高。且锐孔法包埋率高于倾注法得到微胶囊的包埋率。

 

图2 琼脂为囊材微胶囊包埋率

    由图2得到琼脂浓度为40%时得到的包埋率较20%和30%高，且锐孔法的包埋率高于倾注法制备得到微胶囊的包埋率。

 

图3 明胶为囊材微胶囊包埋率

由图3可以得到锐孔法的包埋率高于倾注法，且在2.0-5.0%浓度之间随着浓度的提高包埋率随之提高。

 

图4 海藻酸钠为囊材微胶囊包埋率

    由图4得到以0.5-2.0%浓度海藻酸钠为囊材制备得到的微胶囊包埋率随着浓度的升高而升高，且锐孔法包埋率高于倾注法。

 

图5 壳聚糖为囊材微胶囊的包埋率

通过实验分析得到图5，由图5得到当壳聚糖浓度超过3.0%时，溶液粘度较高使用倾注法制备微胶囊时得到的微胶囊形状、粒径很不均一。当浓度超过4.0%时由于溶液粘度高而无法使用倾注法制备微胶囊。

通过图1-图5可以明显的看到，在实验使用的囊材浓度范围内，单凝聚法制备得到的微胶囊随着囊材浓度的升高其包埋率可以得到提高。而且锐孔法制备得到的微胶囊包埋率要高于倾注法制备得到的微胶囊。

实验也分析了复凝聚法制备得到微胶囊的包埋率，实验最终得到6组较好的实验结果。为别为:

1.壳聚糖2.0%+黄原胶0.5%；2.壳聚糖2.0%+海藻酸钠0.5%；3.黄原胶0.5%+海藻酸钠0.7%+明胶2.0%；4.海藻酸钠0.5%+明胶4.0%；5.黄原胶0.5%+海藻酸钠1.0%；6.壳聚糖2.5%+黄原胶0.3%。图6为相对应各组的包埋率。

 

图6 复凝聚法微胶囊的包埋率

由图6也可以看到锐孔法制备得到的微胶囊包埋率要高于倾注法，其中第2组（2.0%壳聚糖+0.5%海藻酸钠）和第6组（2.5%壳聚糖+0.3%黄原胶）包埋率最高，分别是76%和78%。

3.4 微胶囊粒径观察

倾注法制备得到的微胶囊在光学显微镜下随机测定微胶囊的粒径，并取20次测得粒径的平均值作为该微胶囊的粒径。

锐孔法制备得到的微胶囊使用直尺（精度1mm）来测定粒径，并取20次测定得到的平均值作为粒径。

3.4.1单凝聚法制得微胶囊粒径的测定

3.4.1.1 锐孔法微胶囊粒径分析

 

图7 壳聚糖为囊材锐孔法微胶囊粒径变化趋势

    由图7得到1.5%壳聚糖制备得到的微胶囊粒径在3.8-4.4mm之间波动；2.0%壳聚糖制备得到的微胶囊粒径在3.6-4.3mm之间波动；2.5%壳聚糖制备得到的微胶囊粒径在2.8-3.5mm之间波动。并且随着壳聚糖浓度的升高粒径有减小的趋势。

 

图8黄原胶为囊材锐孔法微胶囊粒径分析

    由图8得到浓度为0.3%和0.5%黄原胶制备得到的微胶囊粒径分别在1.9-2.6mm和1.6-2.3mm之间波动，而且随着浓度的升高粒径减小。

 

图9海藻酸钠为囊材锐孔法微胶囊粒径分析

    图9得到浓度为0.5%和1.0%的海藻酸钠制备得到的微胶囊粒径分别在2.1-3.0mm和1.8-2.6mm之间波动。同时随着浓度的升高粒径减小。

3.4.1.2 倾注法微胶囊粒径分析

 

图10壳聚糖为囊材倾注法微胶囊粒径分析

    图10得到1.5%和2.0%浓度壳聚糖制备得到的微胶囊粒径分别在17-25µm和13-17µm之间波动。

 

图11黄原胶为囊材倾注法微胶囊粒径分析

    由图11得到0.3%和0.5%浓度黄原胶制备得到的微胶囊粒径在15-25µm和9-21µm波动。0.5%黄原胶制备得到的微胶囊粒径波动范围较大。

 

图12海藻酸钠为囊材倾注法微胶囊粒径分析

    由图12得到0.5%和1.0%海藻酸钠制备得到的微胶囊粒径在6-9µm和8-18µm之间波动。而且1.0%海藻酸钠制备得到的微胶囊粒径较0.5%海藻酸钠的大，波动范围也较大。

 

图13明胶为囊材倾注法微胶囊粒径分析

与图10-12相比图13得到的以明胶为囊材得到的微胶囊粒径较大，浓度为3.0%和4.0%明胶制备得到的微胶囊粒径在30-48µm和29-41µm之间波动，且波动范围较大。

通过实验及分析，由图7-13得到囊材在一定浓度范围内随着浓度的升高粒径反而减小（除以倾注法制备得到的海藻酸钠微胶囊）。

3.4.2复凝聚法制得微胶囊粒径测定

表8 微胶囊粒径的观察

材料                                    浓度%

壳聚糖                 2.0                   2.5

黄原胶                 0.5       0.5         0.3

海藻酸钠                         1.0                   0.5

明胶                                                   4.0

锐孔法直径mm        3.0-4.4    1.5-2.3    3.1-4.2   1.3-2.5

倾注法直径µm        15-30       10-20      20-30

由图7-13和表8得到实验结果：锐孔法和倾注法相比，倾注法能够制备几微米到几十微米大小的微胶囊，而锐孔法制备得到的粒径较大。但是通过改变锐孔法的滴加装置，在装置内部施加高压等都可以制备粒径微小的微胶囊。

锐孔法制备得到的微胶囊比倾注法制备得到的微胶囊包埋率要高。其主要原因是锐孔法制备得到的微胶囊粒径较大，而倾注法制备得到的微胶囊粒径小。在相同质量的情况下倾注法制备得到的微胶囊表面积总和较大，菌体（芽孢）粘附囊材表面而未被包埋的数量就会增多，从而造成了倾注法制备得到的微胶囊包埋率较低。

3.5 微胶囊稳定性的分析

3.5.1微胶囊稳定性

将以壳聚糖、明胶、海藻酸钠、黄原胶等为囊材制备得到的微胶囊分别通过两种方法保存。并通过实验分析微胶囊的稳定性。

3.5.1.1 固化剂中保存

将制备得到的微胶囊保存在固化剂中（明胶微胶囊保存在水溶液中），每隔一周观察一次。实验发现以壳聚糖、海藻酸钠、黄原胶、琼脂为囊材制备得到的微胶囊在保存三个月之后外观、机械性能都没有明显的变化。而明胶为囊材制备的微胶囊其微胶囊表面以及固定剂中有大量的菌体生长，部分明胶已经被消耗，不适合长期保存。

3.5.1.2 干燥环境保存

将制备得到的微胶囊至于鼓风干燥箱中，30℃处理24小时，得到干燥的微胶囊，每周观察一次。

实验发现在30℃处理24小时后，微胶囊由于脱水粒径明显缩小，只有原来的50-70%左右。通过三个月的观察发现各种材料制得的微胶囊在机械性能、外观上面都没有明显的变化。

3.5.2微胶囊化枯草芽孢杆菌的稳定性

在实验过程中各种材料的性质、浓度、制备方法、制备条件都会影响微胶囊的制备。从微胶囊的制备方法，微胶囊的机械性能，微胶囊的稳定性等这几个方面综合考虑，分别选择：壳聚糖2.0%；壳聚糖2.5%；壳聚糖2.0%+黄原胶0.5%；这三组为囊材所制备得到的微胶囊来分析经过微胶囊化与没有经过微胶囊化的枯草芽孢杆菌（芽孢）的稳定性，见表9-1 1。（单位：107/g-1）

表9  壳聚糖2.0%，微胶囊化与未胶囊化稳定性的比较

条件\处理条件                                  60°C

                                         起始     3d      7d     10d      15d      20d

微胶囊化（锐孔法）活菌个数/107个/g-1     1.7      1.6      1.5     1.4      1.3     1.3

微胶囊化（倾注法）活菌个数/107个/g-1     1.3      1.3      1.1     1.0      1.0     1.0                    

未微胶囊化活菌个数/107个/g-1             47       7.8      6.4     6.0      5.9     4.7  

表10  壳聚糖2.5%，微胶囊化与未胶囊化稳定性的比较

条件\处理条件                                  60°C

                                         起始     3d      7d     10d      15d      20d

微胶囊化（锐孔）活菌个数/107个/g-1       2.4      2.3      2.0     2.0      1.8     1.8

微胶囊化（喷雾）活菌个数/107个/g-1       2.1      2.1      2.0     1.9      1.9     1.7                       

未微胶囊化活菌个数/107个/g-1             47       7.8      6.4     6.0      5.9     4.7   

表11  壳聚糖2.0%+黄原胶0.5%，微胶囊化与未胶囊化稳定性的比较

条件\处理条件                                        60°C

                                         起始     3d      7d     10d      15d      20d

微胶囊化（锐孔）活菌个数/107个/g-1       2.3      2.2     2.1     2.0      1.8      1.8

微胶囊化（喷雾）活菌个数/107个/g-1       1.9      1.8     1.7     1.7      1.7      1.6                       

未微胶囊化活菌个数/107个/g-1             47      7.8      6.4     6.0      5.9      4.4

通过表9-11可以发现经过微胶囊化得枯草芽孢杆菌在保存20天后活性仍然很高，存活率分别为76.5%、76.9%、75.0%、80.9%、78.3%、84.2%，平均存活率在75%以上。而未经微胶囊化得枯草芽孢杆菌在保存7天后只存活了13.6%，20天后存活率只有9.36%。

通过以上实验说明枯草芽孢杆菌经过微胶囊化处理后稳定性有了非常大的提高。

3.6 乳化剂的影响

在以壳聚糖、海藻酸钠、黄原胶为囊材制备微胶囊时，研究了乳化剂span 85对制备的影响。实验得到用锐孔法和倾注法制备微胶囊时，添加span 85后使溶液的粘度降低可制得较高浓度囊材的微胶囊。且制得的微胶囊粒径较小，形状较稳定。

3.7 微胶囊产品图片展示

    实验制备了大量的微胶囊，对其进行了机械性能、包埋率、微胶囊稳定性以及菌体稳定性等多因子的分析。

3.7.1锐孔法制备得到的微胶囊

    

图14  壳聚糖2.0% 微胶囊            图15 壳聚糖2.5%微胶囊

图14是利用2.0%壳聚糖为囊材制备得到的微胶囊，平均粒径为4.0mm，图15是利用2.5%壳聚糖为囊材制备得到的微胶囊，平均粒径为3.4mm。

由图15可以得到以2.5%壳聚糖为囊材制备得到的微胶囊粒径较一致，微胶囊的颜色较均一。而图14所示微胶囊粒径在3.6-4.3mm之间浮动，颜色不够均一。

   

    

图16  海藻酸钠0.5% 微胶囊         图17  黄原胶0.5%微胶囊

    图16、图17分别是以0.5%海藻酸钠和0.5%黄原胶为囊材制备得到的微胶囊。以0.5%黄原胶为囊材制备得到的微胶囊颜色均一，但是粒径不够均一。以0.5%海藻酸钠为囊材制备得到的微胶囊粒径均一性较好。

 

图18  2.0%壳聚糖+0.5%黄原胶微胶囊

    图18是以2.0%壳聚糖和0.5%黄原胶为囊材用复凝聚法制备得到的微胶囊。所得微胶囊颜色均一，粒径在3.0mm到4.4mm之间。

3.7.2倾注法制备得到的微胶囊

     

图19  4.0%明胶微胶囊                 图20 1.0%海藻酸钠微胶囊 

图19是以4.0%明胶为囊材制备得到的微胶囊。所制备得到的微胶囊机械能较差，颜色不均一，微胶囊的形状不规则。图20是以1.0%海藻酸钠为囊材制备得到的微胶囊，粒径在8-18µm之间。部分微胶囊颗粒聚集成团。

    

图21  1.5%壳聚糖                          图22  2.0%壳聚糖

图21、图22分别是以1.5%和2.0%壳聚糖为囊材制备得到的微胶囊。其中2.0%壳聚糖为囊材制备得到的微胶囊颜色较均一。以1.5%壳聚糖为囊材制备得到的微胶囊大部分聚集成团。

 

图23  0.3%黄原胶微胶囊

    图23是以0.3%黄原胶为囊材制备得到的微胶囊，所得微胶囊颜色均一且都都单个存在。

注：图20- 23皆为光学显微镜放大400倍条件下拍摄，其他为常规拍摄。

4 总结与展望

本文研究了采用锐孔法和倾注法制备微胶囊——枯草芽孢杆菌微胶囊。分别利用明胶、壳聚糖、海藻酸钠、黄原胶、琼脂等制备单凝聚以及复凝聚微胶囊。并从微胶囊的制备方法、包埋率、机械性能、微胶囊稳定性以及菌体稳定性等几个方面进行了研究分析。并优化促芽孢培养基，促进枯草芽孢杆菌产芽孢，利用抗逆性能更好的芽孢最为微胶囊的芯材，以提高微胶囊的菌体稳定性。通过实验分析得到以下结论：

1、通过枯草芽孢杆菌在几种培养基中的生长情况，以及利用孔雀石绿对枯草芽孢杆菌进行芽孢染色观察得到培养基：牛肉膏12g；氯化钠5g；水1000ml；MnSO4 0.5g；pH7.0-7.2，既能够使枯草芽孢杆菌迅速生长又能促进枯草芽孢杆菌产芽孢。在12小时就有75%的菌体产了芽孢。

2、分别利用枯草芽孢杆菌菌体和芽孢作为微胶囊的芯材来制备微胶囊，实验得到选择枯草芽孢杆菌芽孢作为制备微胶囊的芯材有利于提高微胶囊中菌体的稳定性，延长保存时间。

3、实验分别利用了锐孔法和倾注法制备枯草芽孢杆菌微胶囊，在现有的条件以及技术情况下，利用锐孔法制备得到的微胶囊粒径较大（1.5-5.0mm）而利用倾注法制备得到的微胶囊的粒径在3.0-45µm之间。在包埋率上面锐孔法制备得到的微胶囊比倾注法制备得到的微胶囊包埋率要高。

4、通过实验分析微胶囊的机械性能、包埋率、稳定性以及菌体稳定性等性能，得到：2.0%壳聚糖2.5%壳聚糖2.0%壳聚糖+0.5%黄原胶，这三组的综合性能最佳。

5、实验分析经过微胶囊化的枯草芽孢杆菌（芽孢）和未经微胶囊化的枯草芽孢杆菌的稳定性，得到经过微胶囊化的菌体在保存20天后菌体平均存活率在75%以上，而未经微胶囊化的菌体在相同条件下保存20天后存活率只有9.36%

目前实验室制备微胶囊主要材料为壳聚糖，但是壳聚糖价格昂贵。为了未来的大规模生产工业化生产，使用价廉易得的囊材如明胶、琼脂等来制备微胶囊将是今后主要探讨的。而因为利用两种或者两种以上的囊材使用复凝聚法制备微胶囊将能很大程度上提高微胶囊的机械性能以及菌体稳定性，也是下一步重点研究方向[32]。

目前流化床发、多孔分离法 都是工业化制备高性能微胶囊的方法[33]。随着生物材料和化工等技术的发展，以及微胶囊独特的性能和优点，微胶囊技术将会逐渐步入人们的日常生活。

同时，我们注意到，微胶囊在不同条件下的稳定性也是影响其性能与应用的重要因素，提高微胶囊的普适性，是扩大其应用范围的关键因素之一。在提高微胶囊的普适性的同时，我们也注意到，微胶囊以其独特的性质能适应一些特殊的环境，所以开发针对特殊环境的专用微胶囊应该也是今后工作重点之 一。

致谢

在浙江科技学院的四年马上就要划上一个句号。在这里感谢浙江科技学院的每一位教职工为学校建设的付出，以至于向我们提供了那么一个良好的学习、实践的平台。

本论文是在我的导师——徐晖老师的悉心指导下完成的，徐晖老师在我毕业设计的过程中多次亲临指导，并且也多次组织同学交流汇报自己的课题，让大家互相交流、互相学习。同时魏婄莲老师也对我实验过程中存在的问题进行了多次的指导，在此一并表示感谢。同时非常感谢浙江科技学院生化学院微生物实验室为我提供了良好的实验环境，感谢生化学院的老师对我的悉心指导。也非常感谢在微生物实验室里面的每一位同学，你们无论在生活还是学习上，都会向我伸出温软的热情之手，实验的结果也离不开他们的帮助和配合。

在这里还要感谢丁香园论坛、小木虫论坛中各位资深会员在我课题设计过程中，在论文写作中给我的意见以及建议。在我毕业设计的过程中你们的意见和建议给我带来很很大的帮助。

同样没有任何语言能够表达我对父母的感激之情，感谢你们对我倾注的无私的爱。祝你们健健康康。

参考文献

[1] 李琳琳,陈东,丁明慧,等.磁性微胶囊的制备及其药物缓控释性能[J].物理化学学报,2007,23(12) :1969-1973

[2] 冯莉萍,虞庞勇.微囊技术的最新进展[J].水产养殖,2002,20(2):19-20

[3] 朱丽云,孙培龙,张立钦.微生物农药微胶囊技术及其应用前景[J].浙江林学院学报,2002,19(l):101-112

[4] 宋键,陈磊,李效军.微胶囊化技术及应用[M].北京:化学工业出版社,2001.9:23-47

[5] 李宁.双歧杆菌微胶囊制备工艺及功能特性的研究[D].河北:河北农业大学发酵工程系,2007.6

[6] 夏宇正,陈晓.精细高分子化工及应用[M].北京:化学工业出版社,2000.3:76-98

[7] 梁涛,刘维锦,杨梅,等.一种可逆热致变色微胶囊的制备及在印花中的应用[J].化纤与纺织技术,2008,6(2):1-4

[8] Yang Ru-de,Zhang Li-jun,Chen Hui-yin,Guo Yong.Preparation Condition of Associated Bifidobacterium Microcapsules.Journal of South China Universi-ty of Technology,2001,29(10):

6-9

[9] 刘晓庚,谢亚桐.微胶囊制备方法的比较[J].粮食与食品工业,2005,1(12):28-31

[10] 苏峻峰,任丽,王立新.微胶囊技术及其最新研究进展[J].材料导报,2000, (17):141-144

[11] 段武海.PEG相变微胶囊的制备及性状分析[D].上海:东华大学纺织材料与纺织品设计系,2007.3

[12] 胡云峰.避蚊胺微胶囊的制备研究[D].大连:大连理工大学化学工程系,2008.6

[13] 田云,卢向阳,何小解等.微胶囊制备技术及其应用研究[J].科学技术与工程,2005,1(5):44-47

[14] 吴克刚.益生菌的生理功能及微胶囊化的必要性和方法[J].广州食品工业科技,2004,(20):69-72

[15] 唐宝英,朱晓慧,刘佳.双歧杆菌干燥型微胶囊技术的研究[J].食品与发酵工业,2003,29(10):93-95

[16] 魏华,李雁群,傅金衡等.乳酸菌微囊化工艺的初步研究[J].中国微生态学杂志,2000,12(5):259-261

[17] 魏华,李雁群,付金衡等.乳酸菌微胶囊化的初步研究[J].中国乳品工业,1998,26(6):13-16

[18] 袁青梅,杨红卫,张发广等.生物农药微胶囊制备研究[J].云南大学学报,2005,27(l):57-59

[19] 陈健凯,翁文.双层包埋剂包埋乳酸菌[J].漳州职业技术学院学报,2005,7(3):5-8

[20] 周小辉,戴晋军,王绍辉,等. 枯草芽孢杆菌制剂作用机理及应用效果浅析[J].饲料与畜牧,2008,(05):61-62

[21] 杜冰,杨公明,刘长海,等.枯草芽孢杆菌的生理和培养特性研究[J].广东饲料,2008,17(4):133-140

[22] 李宁.双歧杆菌微胶囊制备工艺及功能特性的研究[D].河北:河北农业大学发酵工程系,2007.6

[23] 夏宇正,陈晓.精细高分子化工及应用[M].北京:化学工业出版社,2000.3:76-98

[24] 徐晖,魏培莲.枯草芽胞杆菌微生态制剂的研制[J].氨基酸和生物资源,2008,30(2):56-58

[25] 许时婴,张晓鸣,等.微胶囊技术原理与应用[M].北京:化学工业出版社，2006,5:52-58

[26] 马良进,朱丽云.Bt微胶囊制备技术探讨[J].浙江农业科学,2006, (6):705-707

[27] 孙爱兰,谭天伟,周荣琪,等.壳聚糖香精微胶囊的制备[J].食品与发酵工业,2005,31(3):60-63

[28] 陈河如,邹湘辉,马民智.头孢唑啉钠-海藻酸钠微胶囊的制备及抗菌作用[J].应用化学,2007,24(12):1354-1356

[29] 唐文,吴颖.黄原胶在微胶囊壁材中的作用[J].微胶囊技术,1998, (1):33-34

[30] 王岸娜,吴立根,周跃勇.壳聚糖海藻酸钠微胶囊制备研究[J].河南工业大学学报(自然科学版)[J],2007,28(6):19-24

[31] 李琳琳,陈东,丁明慧,等.磁性微胶囊的制备及其药物缓控释性能[J].物理化学学报,2007,23(12):1969-1973