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第一篇 生物反应工程原理 1

第一章 生物反应工程基础理论 1

第一节 生物反应的计量学 1

一、生物反应过程的元素衡算 1

二、生物反应过程的得率系数 4

三、生物反应过程的能量衡算 6

四、生物反应过程的质量衡算 9

第二节 生物反应动力学 10

一、细胞生长动力学模型 10

二、细胞生长的非结构动力学 11

三、细胞生长的结构模型 17

四、底物消耗动力学 19

五、产物生成动力学 22

第三节 案例分析 24

练习与思考题 25

参考文献 26

第二章 生物反应器设计基础 27

第一节 生物反应液的流变学特性 27

一、流体的流变学分类 27

二、影响发酵液流变特性的因素 29

三、流体的剪切作用 31

第二节 生物反应器的通气与搅拌 37

一、生物反应器中的氧传递 37

二、生物反应器中的热传递 39

三、生物反应器中的混合和搅拌 41

四、空气分布器 44

五、气含率 44

六、气泡直径 45

第三节 生物反应器中溶氧系数的测定 46

一、亚硫酸盐氧化法 46

二、动态法 47

三、稳态法 47

第四节 微生物反应器操作 48

一、微生物反应器操作基础 48

二、分批式操作 49

三、反复分批操作 53

四、流加操作 54

五、连续式操作 57

练习与思考题 69

参考文献 71

第二篇 生物反应器及其研发与应用第一章 通气发酵反应器及其研发与应用 73

第一节 机械搅拌通气发酵罐 73

一、机械搅拌通气发酵罐的结构 73

二、机械搅拌通气发酵罐的通气与溶氧传质 77

三、机械搅拌通气发酵罐的搅拌与流变特性 84

四、机械搅拌通气发酵罐的热量传递 86

五、机械搅拌通气发酵罐的几何尺寸及体积 87

六、机械搅拌通气发酵罐的设计举例 89

第二节 气升式发酵反应器 96

第三节 自吸式发酵罐 100

一、自吸式发酵罐的特点 100

二、机械搅拌自吸式发酵罐 101

三、喷射自吸式发酵罐 103

四、溢流喷射自吸式发酵罐 105

第四节 通气固相发酵设备 106

一、自然通气固体曲发酵设备 106

二、机械通气固体发酵设备 106

第五节 其他类型的通气发酵反应器 108

练习与思考题 110

参考文献 111

第二章 厌氧发酵反应器及其研发与应用 112

第一节 酒精发酵设备 112

一、酒精发酵设备的基本要求 112

二、酒精发酵罐的结构 112

三、酒精发酵罐的计算 114

第二节 啤酒发酵设备 120

一、啤酒前、后发酵设备 120

二、啤酒前、后发酵设备的计算 123

三、新型啤酒发酵设备 125

四、CIP清洗系统 130

第三节 厌氧发酵反应器的拓展 131

一、废水厌氧反应器 131

二、废水厌氧反应器的应用状况 135

练习与思考题 136

参考文献 136

第三章 动植物细胞和微藻培养反应器 137

第一节 植物细胞（组织）培养反应器 137

一、植物细胞培养过程的特点 137

二、植物细胞培养反应器 138

三、植物组织培养及反应器 147

第二节 动物细胞培养反应器 148

一、动物细胞培养方法 149

二、动物细胞培养的操作方式 150

三、动物细胞大规模培养反应器 152

四、动物细胞大规模培养技术的应用 161

第三节 微藻培养反应器 163

一、微藻生物技术的优越性 163

二、微藻大规模培养的特点 163

三、微藻大规模培养反应器 164

练习与思考题 173

参考文献 173

第四章 生物反应器的放大与模拟 175

第一节 生物反应器的放大目的与方法 175

一、生物反应器放大目的 175

二、生物反应器放大方法 176

第二节 机械搅拌与气升式通气反应器的放大 184

一、机械搅拌通气发酵罐的经验放大法 184

二、气升式反应器的放大 195

第三节 案例分析 198

练习与思考题 200

参考文献 200

第五章 生物反应器的检测和控制 202

第一节 概述 202

第二节 生物反应过程常用检测方法及仪器 205

一、流量、液位、压力及温度测量 205

二、转速、轴功率、粘度及菌体量测量 214

三、氧化还原电位及pH测量 226

四、溶解氧及溶解二氧化碳测量 233

第三节 生物传感器 238

一、生物传感器概况 238

二、生物传感器的原理 240

三、酶传感器 241

四、微生物传感器 247

五、其他生物传感器 250

第四节 生物反应过程控制理论 252

一、生物反应过程控制的基本概念 252

二、生物反应过程控制 253

思考题 257

参考文献 257

第三篇 生物反应工程辅助系统和设备第一章 物料处理与培养基制备 259

第一节 物料处理与培养基制备 259

一、固体物料的筛选除杂设备 259

二、固体物料的粉碎及设备 264

第二节 固体物料的预处理及糖化 269

一、淀粉质原料的蒸煮及糖化 269

二、纤维素原料的预处理及糖化 276

第三节 液体培养基的灭菌 282

一、灭菌方式 282

二、培养基热灭菌动力学 283

三、分批灭菌及设备 284

四、连续灭菌工艺及设备 286

练习与思考题 290

参考文献 290

第二章 空气净化除菌设备 291

第一节 空气净化除菌的方法与原理 291

一、生物工业生产对空气质量的要求 291

二、空气净化除菌方法及原理 292

第二节 空气介质过滤除菌设备及计算 297

一、介质过滤除菌流程 297

二、空气介质过滤除菌设备及设计计算 299

第三节 新型空气介质过滤除菌设备的应用与发展 321

一、空气过滤器生产概况 321

二、我国新型空气过滤除菌设备的研发及整体测试 321

练习与思考题 329

参考文献 329

第三章 生物反应工程设备与管道的清洗与杀菌 330

第一节 常用清洗剂、清洗方法及设备 330

一、生物工业常用清洗剂 330

二、设备、管路、阀门等的清洗 332

三、CIP清洗系统及设备 333

四、清洁程度的确认 334

第二节 设备及管路的灭菌 335

一、发酵罐及容器的灭菌 335

二、空气过滤器的灭菌 336

三、管路和阀门的灭菌 337

四、灭菌程度的检验 338

练习与思考题 338

参考文献 338