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第一章 绪论 1

第一节 工业发酵的类别 1

一、发酵工程及生物工程定义 1

二、发酵方法分类 3

三、通风类液态发酵和固态发酵的比较 5

第二节 发酵产品及其发酵方法 7

第三节 发酵工厂与生产基本流程 9

一、发酵工厂的组成 9

二、发酵工厂的生产流程 11

三、发酵过程的主要单元操作 12

第四节 生物反应器概览 17

一、液态发酵生物反应器 18

二、固态发酵生物反应器 19

第五节 发酵工程的历史沿革与进展 22

一、国内外发酵工业简史及现状 22

二、发酵工业的展望 23

本章小结 24

思考题 24

主要参考文献 24

第二章 生产原料及预处理 25

第一节 微生物的营养需求及原料 25

一、微生物的营养需求 25

二、微生物的营养要素及其功能 25

三、发酵培养基的主要原料 28

四、原料的预处理方法 30

五、淀粉质原料液化、糖化原理及技术 31

第二节 培养基配制原理 33

一、微生物营养类型 33

二、微生物培养基类型 33

三、选用和设计培养基的原则和方法 36

第三节 发酵培养基灭菌原理及技术 37

一、培养基灭菌的要求 37

二、无蒸煮技术 45

三、原料蒸煮技术 46

四、液态培养基的高温高压灭菌（间歇灭菌和连续灭菌） 51

五、热敏性原料的灭菌方法 54

第四节 空气净化及无菌空气制备技术 54

一、空气净化的意义及应用 54

二、空气过滤除菌原理 56

三、通风类发酵工厂无菌空气制备系统 58

四、洁净厂房的空气净化系统 63

本章小结 65

思考题 65

主要参考文献 66

第三章 微生物育种及细胞培养 67

第一节 微生物的分离、培养及检测 67

一、微生物的接种、分离与纯化 67

二、生物量检测方法 68

三、微生物菌种保藏法 71

第二节 微生物育种技术 73

一、诱变育种 73

二、杂交育种与原生质体融合育种 76

三、基因工程育种 76

第三节 微生物扩大培养技术 77

一、影响微生物生长的因素 77

二、种子扩大培养的基本过程和方法 78

三、液态种子的扩大培养技术 79

四、固态种子的扩大培养技术 80

五、真菌孢子的扩大培养技术 83

第四节 微生物生态学与混菌发酵 85

一、微生物生态学 85

二、混菌发酵 91

第五节 动物、植物细胞培养 93

一、动物细胞培养 93

二、植物细胞培养 102

三、微生物细胞和动物、植物细胞培养的区别 106

本章小结 108

思考题 108

主要参考文献 108

第四章 微生物发酵动力学 109

第一节 物料平衡 109

一、得率系数和比速率 109

二、物料平衡的计算 111

三、物料平衡计算案例 118

第二节 热量平衡 121

一、发酵过程的热量计算 121

二、热量平衡计算案例 124

第三节 微生物发酵反应动力学 127

一、概述 127

二、分批发酵法 128

三、连续发酵法 134

四、补料分批发酵 139

本章小结 144

思考题 144

主要参考文献 144

第五章 发酵过程的管理及监控 145

第一节 发酵过程的监测及控制 145

一、发酵工厂常规检测及控制项目 145

二、液态发酵检测与控制 147

三、固态发酵检测与控制 152

四、生物传感器的在线检测 154

第二节 发酵过程杂菌污染防止和控制技术 160

一、发酵染菌及其原因分析 160

二、染菌的检查和判断 161

第三节 消泡及消泡方法的选择 162

一、泡沫的形成及其对发酵的影响 162

二、泡沫的控制方法 162

第四节 发酵的自动控制 164

一、发酵自动控制原理 165

二、发酵自动控制系统的硬件结构 167

第五节 发酵过程的监测及控制典型案例 170

一、氨基酸发酵防止噬菌体污染技术 170

二、纯生啤酒生产过程的防止污染控制技术 173

三、啤酒生产自动控制系统 175

本章小结 181

思考题 181

主要参考文献 182

第六章 好氧发酵技术 183

第一节 微生物的需氧及溶氧 183

一、溶解氧基本概念 183

二、微生物耗氧 184

第二节 发酵过程的氧传递 185

一、氧的传递途径与传质阻力 185

二、气液相间氧传递的双膜理论 186

第三节 影响供氧的因素及改善供氧条件的措施 188

一、影响推动力（c＊-CL）的因素 188

二、影响液膜传递系数KL的因素 189

三、影响气液比表面积α的因素 189

四、影响体积溶氧传递系数KLα的因素 189

五、改善供氧条件的措施 192

第四节 溶解氧的测定 194

一、溶解氧的表示方法及测定方法 194

二、菌体耗氧速率r及体积溶氧传递系数KLα的测定 197

第五节 固态发酵通风与搅拌技术 198

一、固态发酵的通风 198

二、固态发酵的搅拌（翻料） 202

三、固态发酵通风与搅拌的类型 204

第六节 好氧发酵技术的典型案例 210

一、高密度液态发酵的溶氧控制及流加技术 210

二、氧气消耗量与微生物菌体生长的定量关系 212

本章小结 212

思考题 213

主要参考文献 213

第七章 厌氧发酵技术 214

第一节 厌氧发酵技术概述 214

一、厌氧发酵技术基本理论 214

二、厌氧发酵的主要应用领域 216

三、厌氧发酵反应器 217

第二节 液态厌氧发酵 219

一、液态厌氧发酵的主要应用领域 219

二、燃料乙醇发酵 219

第三节 固态厌氧发酵 222

一、固态（法）厌氧发酵的主要应用领域 222

第四节 半固态厌氧发酵 226

一、沼气发酵综述 226

二、沼气发酵的影响因素 229

三、提高出气率的措施与应用 231

本章小结 232

思考题 232

主要参考文献 232

第八章 发酵过程的优化 233

第一节 发酵过程优化概述 233

一、发酵过程的特征 233

二、发酵过程优化的研究内容 234

三、用于发酵过程控制和优化的各类数学模型 236

四、基于过程动力学模型的发酵过程优化 238

第二节 神经网络 242

一、神经网络发展史 242

二、神经细胞和神经网络结构模型 243

三、神经网络的互连模式 245

四、神经网络的特性及实现 246

五、人工神经网络的误差逆向传播学习算法简介 247

六、人工神经网络在发酵过程中的应用 248

第三节 细胞代谢流分布 252

一、代谢通量分析的基本理论 253

二、代谢通量分析的案例分析 255

三、代谢通量的测定方法 262

四、基于代谢流量分析的L-谷氨酸发酵过程优化 263

本章小结 266

思考题 266

主要参考文献 267

第九章 发酵和分离的耦合技术 268

第一节 发酵和分离的耦合技术概述 268

一、生物反应-分离耦合过程的定义及其特征 268

二、生物反应-分离耦合过程的种类及分离技术的选择依据 268

三、生物反应-分离耦合过程的研究现状 269

四、生物反应-分离耦合过程的发展趋势 270

第二节 透析培养 270

一、透析培养的研究历史 270

二、透析培养的原理和技术 271

三、透析培养的应用案例 273

第三节 膜分离和培养耦合 275

一、引言 275

二、基本概念和原理 276

三、膜分离和发酵耦合的应用案例 278

第四节 发酵与蒸馏耦合 283

一、基本概念和原理 283

二、发酵与蒸馏耦合的应用案例 286

第五节 萃取发酵 289

一、基本概念和原理 289

二、超临界流体萃取发酵的应用案例 292

第六节 吸附培养 295

一、原理 295

二、吸附培养的案例及分析 299

本章小结 302

思考题 302

主要参考文献 302

第十章 发酵工程节能减排 304

第一节 发酵工程节能减排的技术措施 304

一、概述 304

二、节能措施 305

三、减排措施 306

第二节 啤酒厂生产用水及热量回收案例 307

一、啤酒厂生产用水及回收 307

二、热能的节约与回收 308

本章小结 310

思考题 310

主要参考文献 310