本书主要介绍生物工程设备及实践操作,共分为三部分,第一部分为生物反应器,主要包括生物反应器设计基础、通风发酵设备、厌氧发酵设备等;第二部分为产物分离提纯设备,主要包括过滤设备、离心分离设备、膜分离设备、萃取与色谱分离设备、蒸发设备、结晶设备、干燥设备等;第三部分为辅助系统设备,主要包括空气净化除菌设备及管道的清洗与灭菌设备等。本书层次清晰,内容安排合理,具有规范、实用、新颖等特点。
本书可供生物工程相关专业师生及技术人员参考。
第一章 生物反应器设计基础 001
第一节 生物反应器设计概述 001
一、提供厌氧或好氧条件的反应器 002
二、提供光合作用条件的反应器 002
三、提供细胞或酶附着生长条件的反应器 003
第二节 生物反应器的化学计量基础 003
第三节 生物反应器的生物学基础 006
一、细胞数动力学 006
二、生长动力学方程 009
三、产物形成动力学方程 014
四、高浓度基质及产物的抑制动力学 016
五、环境因素对生长及代谢的影响 018
第四节 生物反应器的质量与热量传递 019
一、生物反应器的质量传递 019
二、生物反应器的热量传递 031
第五节 生物反应器的剪切力问题 036
一、剪切力的计算方法 036
二、剪切力对微生物的影响 040
三、剪切对动物细胞的影响 043
四、剪切对植物细胞的影响 043
五、剪切对酶反应的影响 044
六、生物反应器中剪切力的比较 044
第二章 通风发酵设备 046
第一节 机械搅拌式通风发酵罐 046
一、机械搅拌式通风发酵罐的结构 046
二、机械搅拌式通风发酵罐的尺寸计算 058
第二节 气升式发酵罐 059
一、气升式发酵罐的结构 060
二、气升式发酵罐的特点 060
三、气升式发酵罐的工作原理 061
四、气升式发酵罐的性能指标 061
五、典型气升环流式发酵罐——ICI压力循环式发酵罐 063
第三节 自吸式发酵罐 064
一、自吸式发酵罐的特点 064
二、机械搅拌自吸式发酵罐 065
第四节 塔式发酵罐 067
一、塔式发酵罐的结构 067
二、塔式发酵罐的工作原理 067
三、塔式发酵罐的特点 068
第五节 全自动发酵罐 068
一、全自动发酵罐的组成 068
二、全自动发酵罐的信号传递过程 070
第三章 厌氧发酵设备 072
第一节 酒精发酵设备 072
一、密闭式酒精发酵罐 072
二、酒精捕集器 077
第二节 啤酒发酵设备 078
一、圆筒体锥底发酵罐 079
二、联合罐 084
三、朝日罐 086
四、CIP清洗系统 087
第三节 连续发酵设备 089
一、酒精连续发酵设备 090
二、啤酒连续发酵设备 093
第四章 过滤、离心与膜分离设备 097
第一节 过滤设备与速度强化 097
一、过滤速度的强化 098
二、过滤设备 106
第二节 离心分离设备 119
一、离心分离原理与分离因数 119
二、常用离心机结构及选型 122
第三节 膜分离设备 128
一、板式膜过滤器 129
二、管式膜过滤器 129
三、中空纤维(毛细管)式膜分离器 131
四、螺旋卷式膜分离器 133
第五章 萃取与色谱分离设备 135
第一节 萃取分离方法与设备 135
一、溶剂萃取流程 135
二、混合设备 136
三、分离设备 138
四、混合-分离萃取机 140
第二节 离子交换分离原理及设备 142
一、离子交换设备的分类 143
二、离子交换设备的结构 143
三、离子交换设备的设计要点 147
第三节 吸附分离方法及设备 148
一、吸附分离原理 148
二、吸附操作及设备 152
第四节 色谱分离方法及设备 155
一、色谱分离的基本原理 156
二、色谱系统的基本组成 157
三、色谱柱结构 158
四、工业规模的色谱分离装置 161
五、径向色谱柱 162
第六章 蒸发、结晶及干燥设备 164
第一节 蒸发设备 164
一、循环型蒸发器 165
二、单程型(膜式)蒸发器 167
三、蒸发器的辅助设备 171
四、蒸发设备的选用 172
第二节 结晶设备 173
一、冷却结晶器 173
二、蒸发结晶器 176
三、真空结晶器 180
四、结晶设备的选用 183
第三节 干燥设备 184
一、对流型(绝热)干燥设备 184
二、传导型(非绝热)干燥设备 195
三、冷冻干燥机 197
四、干燥设备的选用 201
第七章 辅助系统设备与清洗设备 203
第一节 空气净化除菌与空气调节设备 203
一、空气净化除菌 203
二、空气介质过滤除菌设备 210
三、生物工业生产的空气调节 213
第二节 清洗设备 220
一、设备的清洗 220
二、CIP清洗系统及设备 222
三、混合清洗系统 224
第三节 灭菌设备 224
一、全水回转式灭菌设备 225
二、淋水回转式灭菌设备 228
三、侧喷式灭菌釜 231
参考文献 233
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