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第一章 绪论1

第一节 发酵过程的范围1

一、微生物生物量2

二、微生物酶3

三、微生物代谢产物3

四、基因重组产物5

五、微生物转化5

第二节 发酵工业的发展史5

一、国外发酵工业的发展概况5

二、我国发酵工业的发展概况8

第三节 发酵过程的组成部分9

复习思考题10

参考文献10

第二章 发酵工程的菌种及其扩大培养11

第一节 发酵工程菌种的分离和筛选11

一、利用目标特性的分离方法12

二、不能利用目标特性的分离方法14

三、筛选方法15

第二节 发酵工程菌株的选育及改造16

一、诱变育种17

二、杂交育种17

三、原生质体融合育种17

四、基因工程育种18

第三节 代谢调控理论在发酵工程菌种选育中的应用19

一、过量合成初级代谢产物突变株的选育19

二、过量合成次生代谢产物突变株的选育29

三、发酵工业菌种生物学特性的改进33

第四节 发酵工程菌种的保藏35

一、菌种保藏的基本原理和方法35

二、菌种的保藏机构37

三、菌种的退化及防止38

第五节 发酵工程菌种的扩大培养39

一、菌种扩大培养的程序39

二、种子质量的检查与判断40

三、影响种子质量的主要因素41

复习思考题43

参考文献43

第三章 工业发酵培养基45

第一节 培养基的组成成分47

一、工业上常用的碳源47

二、工业上常用的氮源48

三、无机盐及微量元素50

四、水52

五、生长因子52

六、前体53

七、产物促进剂、诱导物和抑制剂54

八、螯合剂57

九、缓冲剂57

十、需氧量57

十一、消泡剂58

第二节 种子培养基59

一、液体种子培养基59

二、产孢培养基60

第三节 发酵培养基的设计和优化62

一、培养基的配比62

二、培养基的优化64

第四节 动物细胞培养基64

一、血清64

二、无血清培养基65

三、微量元素65

四、等渗透压65

五、pH65

六、非营养性培养基成分65

复习思考题65

参考文献66

第四章 灭菌68

第一节 培养基灭菌68

一、培养基灭菌动力学——对数残留定律69

二、分批灭菌工艺设计74

三、连续灭菌工艺设计77

第二节 发酵培养基的过滤除菌81

一、过滤除菌机理82

二、培养基的过滤除菌83

第三节 空气过滤除菌84

一、发酵生产对空气无菌程度的要求84

二、空气除菌方法85

三、单根纤维过滤除菌的机理86

四、深层过滤的原理——对数穿透定律88

五、深层过滤器的设计91

六、常用的过滤介质92

七、常用的空气过滤除菌流程及其组成设备95

第四节 发酵罐废气的过滤除菌102

复习思考题102

参考文献103

第五章 发酵动力学104

第一节 发酵动力学概论104

一、发酵动力学的定义、研究内容及目的意义104

二、研究发酵动力学的步骤与建立数学模型的一般原则104

三、发酵动力学的主要参数描述104

第二节 分批培养与发酵动力学106

一、分批培养与发酵的定义及特点106

二、分批培养与发酵微生物生长动力学107

三、分批发酵产物生成动力学112

四、分批培养与发酵的得率和生产率114

第三节 连续培养与发酵动力学116

一、连续培养与发酵的定义及特点116

二、连续培养与发酵的类型116

三、连续培养与发酵中微生物生长动力学方程118

四、常见连续培养与发酵系统的动力学119

五、连续培养与发酵的应用123

第四节 补料分批培养与发酵动力学127

一、补料分批培养与发酵的定义及特点127

二、补料分批培养与发酵的类型127

三、变体积补料分批培养动力学127

四、恒体积补料分批培养128

五、循环补料分批培养动力学129

六、补料分批培养的实际应用130

复习思考题131

参考文献131

第六章 发酵罐设计133

第一节 机械搅拌发酵罐134

一、发酵罐的结构134

二、发酵罐的几何尺寸比例和容积143

第二节 其他类型的液体通风发酵罐145

一、气升式发酵罐145

二、自吸式发酵罐149

三、伍式发酵罐151

第三节 动植物细胞培养反应器152

一、动物细胞培养反应器152

二、植物细胞培养反应器155

复习思考题156

参考文献156

第七章 通风与搅拌158

第一节 搅拌器轴功率的计算158

一、搅拌器轴功率与操作变数之间的关系158

二、非牛顿型流体搅拌器轴功率与操作变数之间的关系161

第二节 通风163

一、工业发酵对氧的需求164

二、氧的供给165

三、kLa值的测定167

四、发酵罐中影响kLa值的因素171

五、供氧和耗氧的平衡178

第三节 比拟放大和比拟缩小180

一、机械搅拌发酵罐通风和搅拌的比拟放大180

二、气升式发酵罐的比拟放大182

三、比拟缩小182

复习思考题183

参考文献183

第八章 发酵过程的监测与控制184

第一节 发酵过程的主要控制参数及其监测方法184

一、物理参数185

二、化学参数186

三、生物参数188

第二节 环境条件对发酵的影响及控制188

一、温度对发酵的影响及控制188

二、pH对发酵的影响及控制190

三、溶解氧对发酵的影响及控制192

四、二氧化碳对发酵的影响及控制195

五、泡沫对发酵的影响及控制197

六、染菌分析与控制200

第三节 发酵过程控制系统201

一、过程控制系统简介202

二、计算机在发酵工程中的应用207

复习思考题210

参考文献210

第九章 发酵工业物料的预处理与输送211

第一节 固体物料的预处理211

一、固体物料的除杂和筛选211

二、固体物料的粉碎213

第二节 固体物料的机械输送216

一、带式输送机216

二、斗式提升机220

三、螺旋输送机械224

第三节 固体物料的气流输送228

一、气流输送流程228

二、气流输送系统的组成设备230

三、气流输送系统的计算232

第四节 流体物料输送设备236

一、离心泵236

二、螺杆泵237

三、齿轮泵238

四、滑片泵239

五、真空泵239

复习思考题241

参考文献241

第十章 发酵液预处理和液相非均一体系分离技术242

第一节 发酵液预处理243

一、改变发酵液的过滤特性243

二、除去高价无机离子245

第二节 沉降与回旋分离246

一、沉降分离原理与设备246

二、回旋分离原理与设备250

第三节 过滤速度的强化252

一、过滤介质的选择252

二、过滤速度的强化255

第四节 过滤设备257

一、常压过滤机257

二、加压过滤机259

第五节 离心分离设备262

一、离心分离原理262

二、三足式离心机264

三、碟片式分离机265

四、管式高速离心机267

复习思考题268

参考文献268

第十一章 沉淀、吸附和溶剂萃取269

第一节 沉淀法269

一、盐析法269

二、等电点沉淀法271

三、有机溶剂沉淀法271

第二节 吸附法272

一、吸附的概念272

二、吸附的类型272

三、影响吸附的因素273

四、常用的吸附剂273

第三节 溶剂萃取法276

一、有关萃取的几个基本概念276

二、萃取方法和理论收率的计算277

三、影响溶剂萃取的因素279

复习思考题280

参考文献281

第十二章 离子交换分离282

第一节 离子交换分离技术的基本原理282

第二节 离子交换剂的类型与结构283

一、离子交换树脂283

二、多糖基离子交换剂284

第三节 离子交换剂的理化性能286

一、离子交换树脂的理化性能286

二、多糖基离子交换剂的理化性能288

第四节 离子交换操作方法288

一、离子交换树脂的操作288

二、离子交换纤维素的操作290

第五节 离子交换分离技术的应用293

复习思考题294

参考文献294

第十三章 膜分离技术295

第一节 膜分离技术发展概况295

第二节 膜及其组件296

一、膜及其基本特性296

二、膜的分类296

三、膜的特性参数297

四、膜组件298

第三节 膜分离的操作模式300

一、常规过滤300

二、错流过滤301

第四节 微滤301

一、微滤的基本概念和分离范围301

二、微滤的基本原理302

三、微滤分离方法的选择303

四、微滤的应用303

第五节 超滤303

一、超滤的基本原理304

二、超滤膜与膜材料304

三、影响超滤的因素305

四、超滤的应用305

第六节 反渗透306

一、反渗透的基本原理306

二、反渗透膜的分类307

三、反渗透分离方法的选择依据308

四、反渗透的应用308

复习思考题309

参考文献309

第十四章 蒸馏设备310

第一节 酒精蒸馏流程310

一、酒精蒸馏的目的310

二、酒精蒸馏流程312

第二节 酒精粗馏塔316

一、塔板的类型及结构316

二、粗馏塔的主要技术参数及其控制319

第三节 精馏塔320

一、精馏塔的类型及结构320

二、几种精馏塔塔板的比较321

三、精馏塔的主要技术参数及其控制321

第四节 排醛塔和脱甲醇塔321

一、排醛塔321

二、脱甲醇塔322

第五节 塔板的操作范围323

复习思考题324

参考文献324

第十五章 蒸发与结晶设备325

第一节 蒸发设备325

一、常压蒸发设备326

二、真空蒸发设备328

三、蒸发浓缩过程的节能336

第二节 结晶设备337

一、结晶原理337

二、结晶设备340

复习思考题348

参考文献349

第十六章 干燥设备350

第一节 干燥设备的分类与选型350

一、干燥器的分类350

二、干燥器的选型351

第二节 麦芽干燥设备351

一、麦芽干燥的目的351

二、麦芽干燥设备的种类352

三、麦芽干燥塔类型、特点及构造352

四、各种干燥炉的耗能和生产能力比较354

第三节 气流干燥设备354

一、气流干燥的原理、特点及形式354

二、长管气流干燥设备355

三、旋风气流干燥设备356

第四节 沸腾干燥设备357

一、沸腾干燥的原理、特点及形式357

二、单层沸腾干燥设备357

三、卧式多室沸腾干燥设备358

四、振动流化床干燥设备358

五、沸腾造粒干燥设备359

第五节 喷雾干燥设备360

一、喷雾干燥的原理及方法360

二、气流喷雾干燥设备362

三、离心喷雾干燥设备363

四、压力喷雾干燥设备365

复习思考题365

参考文献365

第十七章 典型固态发酵工程与设备366

第一节 固态发酵概述366

一、固态发酵的定义366

二、固态发酵的特点366

三、固态发酵的分类366

四、适合固态发酵的微生物367

五、固态发酵的应用前景367

第二节 固态发酵反应器367

一、静态固态发酵反应器368

二、动态固态发酵反应器369

三、新型固态发酵反应器371

第三节 典型固态发酵过程373

一、固态法白酒生产过程373

二、饲用复合酶固态发酵过程378

三、枯草芽孢杆菌固态发酵工艺381

复习思考题382

参考文献382

第十八章 典型液体好氧发酵生产383

第一节 谷氨酸发酵与味精生产383

一、概述383

二、谷氨酸的生物合成原理384

三、谷氨酸的发酵工艺过程385

四、谷氨酸的提取与味精制造392

第二节 纤维素酶发酵工艺398

一、概述398

二、纤维素酶的发酵工艺过程399

三、纤维素酶的提取与制备402

第三节 四环素发酵工艺404

一、概述404

二、四环素的生物合成404

三、四环素的发酵工艺过程405

四、四环素的提取与精制407

复习思考题409

参考文献409

第十九章 典型液体嫌气发酵工程与设备411

第一节 嫌气性发酵设备411

一、嫌气性发酵设备分类和结构特征411

二、酒精发酵设备412

三、啤酒发酵设备416

第二节 酒精生产工艺423

一、酒精工业概述423

二、酒精生产过程中所用的重要酶系和发酵中所用微生物菌种424

三、酒精发酵的生物化学425

四、酒精生产工艺流程及控制425

第三节 啤酒生产工艺431

一、传统啤酒和现代啤酒431

二、啤酒生产工艺流程及控制要点432

三、新技术在啤酒生产中的应用437

复习思考题438

参考文献438

第二十章 发酵经济学439

第一节 上游工程的经济学439

一、有潜在工业价值的微生物菌种的分离439

二、微生物育种440

三、培养基440

四、工厂和设备441

五、空气除菌441

六、加热和制冷441

七、通气和搅拌442

八、分批发酵循环时间442

九、连续培养443

第二节 下游工程的经济学443

一、回收费用443

二、水的使用和循环444

三、废弃物的处理444

第三节 市场和法规对发酵经济的影响444

一、市场潜力444

二、法律对抗生素和重组蛋白生产的影响445

复习思考题445

参考文献445