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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