本書主要介紹生物工程設備及實踐操作,共分為三部分,第一部分為生物反應器,主要包括生物反應器設計基礎、通風發酵設備、厭氧發酵設備等;第二部分為產物分離提純設備,主要包括過濾設備、離心分離設備、膜分離設備、萃取與色譜分離設備、蒸發設備、結晶設備、干燥設備等;第三部分為輔助系統設備,主要包括空氣凈化除菌設備及管道的清洗與滅菌設備等。本書層次清晰,內容安排合理,具有規范、實用、新穎等特點。
本書可供生物工程相關專業師生及技術人員參考。
第一章 生物反應器設計基礎 001
第一節 生物反應器設計概述 001
一、提供厭氧或好氧條件的反應器 002
二、提供光合作用條件的反應器 002
三、提供細胞或酶附著生長條件的反應器 003
第二節 生物反應器的化學計量基礎 003
第三節 生物反應器的生物學基礎 006
一、細胞數動力學 006
二、生長動力學方程 009
三、產物形成動力學方程 014
四、高濃度基質及產物的抑制動力學 016
五、環境因素對生長及代謝的影響 018
第四節 生物反應器的質量與熱量傳遞 019
一、生物反應器的質量傳遞 019
二、生物反應器的熱量傳遞 031
第五節 生物反應器的剪切力問題 036
一、剪切力的計算方法 036
二、剪切力對微生物的影響 040
三、剪切對動物細胞的影響 043
四、剪切對植物細胞的影響 043
五、剪切對酶反應的影響 044
六、生物反應器中剪切力的比較 044
第二章 通風發酵設備 046
第一節 機械攪拌式通風發酵罐 046
一、機械攪拌式通風發酵罐的結構 046
二、機械攪拌式通風發酵罐的尺寸計算 058
第二節 氣升式發酵罐 059
一、氣升式發酵罐的結構 060
二、氣升式發酵罐的特點 060
三、氣升式發酵罐的工作原理 061
四、氣升式發酵罐的性能指標 061
五、典型氣升環流式發酵罐——ICI壓力循環式發酵罐 063
第三節 自吸式發酵罐 064
一、自吸式發酵罐的特點 064
二、機械攪拌自吸式發酵罐 065
第四節 塔式發酵罐 067
一、塔式發酵罐的結構 067
二、塔式發酵罐的工作原理 067
三、塔式發酵罐的特點 068
第五節 全自動發酵罐 068
一、全自動發酵罐的組成 068
二、全自動發酵罐的信號傳遞過程 070
第三章 厭氧發酵設備 072
第一節 酒精發酵設備 072
一、密閉式酒精發酵罐 072
二、酒精捕集器 077
第二節 啤酒發酵設備 078
一、圓筒體錐底發酵罐 079
二、聯合罐 084
三、朝日罐 086
四、CIP清洗系統 087
第三節 連續發酵設備 089
一、酒精連續發酵設備 090
二、啤酒連續發酵設備 093
第四章 過濾、離心與膜分離設備 097
第一節 過濾設備與速度強化 097
一、過濾速度的強化 098
二、過濾設備 106
第二節 離心分離設備 119
一、離心分離原理與分離因數 119
二、常用離心機結構及選型 122
第三節 膜分離設備 128
一、板式膜過濾器 129
二、管式膜過濾器 129
三、中空纖維(毛細管)式膜分離器 131
四、螺旋卷式膜分離器 133
第五章 萃取與色譜分離設備 135
第一節 萃取分離方法與設備 135
一、溶劑萃取流程 135
二、混合設備 136
三、分離設備 138
四、混合-分離萃取機 140
第二節 離子交換分離原理及設備 142
一、離子交換設備的分類 143
二、離子交換設備的結構 143
三、離子交換設備的設計要點 147
第三節 吸附分離方法及設備 148
一、吸附分離原理 148
二、吸附操作及設備 152
第四節 色譜分離方法及設備 155
一、色譜分離的基本原理 156
二、色譜系統的基本組成 157
三、色譜柱結構 158
四、工業規模的色譜分離裝置 161
五、徑向色譜柱 162
第六章 蒸發、結晶及干燥設備 164
第一節 蒸發設備 164
一、循環型蒸發器 165
二、單程型(膜式)蒸發器 167
三、蒸發器的輔助設備 171
四、蒸發設備的選用 172
第二節 結晶設備 173
一、冷卻結晶器 173
二、蒸發結晶器 176
三、真空結晶器 180
四、結晶設備的選用 183
第三節 干燥設備 184
一、對流型(絕熱)干燥設備 184
二、傳導型(非絕熱)干燥設備 195
三、冷凍干燥機 197
四、干燥設備的選用 201
第七章 輔助系統設備與清洗設備 203
第一節 空氣凈化除菌與空氣調節設備 203
一、空氣凈化除菌 203
二、空氣介質過濾除菌設備 210
三、生物工業生產的空氣調節 213
第二節 清洗設備 220
一、設備的清洗 220
二、CIP清洗系統及設備 222
三、混合清洗系統 224
第三節 滅菌設備 224
一、全水回轉式滅菌設備 225
二、淋水回轉式滅菌設備 228
三、側噴式滅菌釜 231
參考文獻 233
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