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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10

复习思考题11

主要参考文献11

第二章 发酵工程的菌种及其扩大培养12

第一节 发酵工程菌种的分离和筛选12

一、利用目标特性的分离方法14

二、不能利用目标特性的分离方法15

三、筛选方法17

第二节 发酵工程菌株的选育及改造18

一、诱变育种18

二、杂交育种19

三、原生质体融合育种19

四、基因工程育种20

第三节 代谢调控理论在发酵工程菌种选育中的应用21

一、过量合成初级代谢产物突变株的选育21

二、过量合成次生代谢产物突变株的选育32

三、发酵工业菌种生物学特性的改进37

第四节 发酵工程菌种的保藏39

一、菌种保藏的基本原理和方法39

二、菌种的保藏机构41

三、菌种的退化及防止42

第五节 发酵工程菌种的扩大培养43

一、菌种扩大培养的程序43

二、种子质量的检查与判断44

三、影响种子质量的主要因素45

复习思考题48

主要参考文献48

第三章 工业发酵培养基50

第一节 培养基的组成成分52

一、工业上常用的碳源52

二、工业上常用的氮源54

三、无机盐及微量元素56

四、水57

五、生长因子57

六、前体58

七、产物促进剂、诱导物和抑制剂60

八、螯合剂62

九、缓冲剂63

十、需氧量63

十一、消泡剂63

第二节 种子培养基64

一、液体种子培养基65

二、产孢培养基66

第三节 发酵培养基的设计和优化68

一、培养基的配比68

二、培养基的优化70

第四节 动物细胞培养基70

一、血清70

二、无血清培养基71

三、微量元素71

四、等渗透压71

五、pH71

六、非营养性培养基成分72

复习思考题72

主要参考文献72

第四章 灭菌74

第一节 培养基灭菌74

一、培养基灭菌动力学——对数残留定律75

二、分批灭菌工艺设计80

三、连续灭菌工艺设计83

第二节 发酵培养基的过滤除菌88

一、过滤除菌机理88

二、培养基的过滤除菌89

第三节 空气过滤除菌91

一、发酵生产对空气无菌程度的要求91

二、空气除菌方法92

三、单根纤维过滤除菌的机理93

四、深层过滤的原理——对数穿透定律96

五、深层过滤器的设计98

六、常用的过滤介质99

七、常用的空气过滤除菌流程及其组成设备103

第四节 发酵罐废气的过滤除菌110

复习思考题110

主要参考文献111

第五章 发酵动力学112

第一节 发酵动力学概论112

一、发酵动力学的定义、研究内容及目的意义112

二、研究发酵动力学的步骤与建立数学模型的一般原则112

三、发酵动力学的主要参数描述112

第二节 分批培养与发酵动力学114

一、分批培养与发酵的定义及特点114

二、分批培养与发酵微生物生长动力学115

三、分批发酵产物生成动力学121

四、分批培养与发酵的得率和生产率123

第三节 连续培养与发酵动力学124

一、连续培养与发酵的定义及特点124

二、连续培养与发酵的类型125

三、连续培养与发酵中微生物生长动力学方程127

四、常见连续培养与发酵系统的动力学128

五、连续培养与发酵的应用132

第四节 补料分批培养与发酵动力学136

一、补料分批培养与发酵的定义及特点136

二、补料分批培养与发酵的类型136

三、变体积补料分批培养动力学137

四、恒体积补料分批培养138

五、循环补料分批培养动力学139

六、补料分批培养的实际应用139

复习思考题140

主要参考文献141

第六章 发酵罐设计142

第一节 机械搅拌发酵罐143

一、发酵罐的结构143

二、发酵罐的几何尺寸比例和容积152

第二节 其他类型的液体通风发酵罐154

一、气升式发酵罐154

二、自吸式发酵罐158

三、伍式发酵罐161

第三节 动植物细胞培养反应器162

一、动物细胞培养反应器162

二、植物细胞培养反应器165

复习思考题166

主要参考文献167

第七章 通风与搅拌168

第一节 搅拌器轴功率的计算168

一、搅拌器轴功率与操作变数之间的关系168

二、非牛顿型流体搅拌器轴功率与操作变数之间的关系171

第二节 通风174

一、工业发酵对氧的需求174

二、氧的供给175

三、KLα值的测定176

四、发酵罐中影响KLα值的因素180

五、供氧和耗氧的平衡188

第三节 比拟放大和比拟缩小189

一、机械搅拌发酵罐通风和搅拌的比拟放大190

二、气升式发酵罐的比拟放大192

三、比拟缩小192

复习思考题192

主要参考文献193

第八章 发酵过程的监测与控制194

第一节 发酵过程的主要控制参数及其监测方法194

一、物理参数195

二、化学参数196

三、生物参数198

第二节 环境条件对发酵的影响及控制198

一、温度对发酵的影响及控制198

二、pH对发酵的影响及控制201

三、溶解氧对发酵的影响及控制203

四、二氧化碳对发酵的影响及控制206

五、泡沫对发酵的影响及控制208

六、染菌分析与控制211

第三节 发酵过程控制系统213

一、过程控制系统简介213

二、计算机在发酵工程中的应用218

复习思考题222

主要参考文献222

第九章 发酵工业物料的预处理与输送223

第一节 固体物料的预处理223

一、固体物料的除杂和筛选223

二、固体物料的粉碎225

第二节 固体物料的机械输送228

一、带式输送机228

二、斗式提升机233

三、螺旋输送机械236

第三节 固体物料的气流输送241

一、气流输送流程241

二、气流输送系统的组成设备243

三、气流输送系统的计算245

第四节 流体物料输送设备249

一、离心泵250

二、螺杆泵251

三、齿轮泵252

四、滑片泵252

五、真空泵253

复习思考题255

主要参考文献255

第十章 发酵液预处理和液相非均一体系分离技术256

第一节 发酵液预处理257

一、改变发酵液的过滤特性257

二、除去高价无机离子259

第二节 沉降与回旋分离260

一、沉降分离原理与设备260

二、回旋分离原理及设备265

第三节 过滤速度的强化266

一、过滤介质的选择266

二、过滤速度的强化270

第四节 过滤设备272

一、常压过滤机272

二、加压过滤机274

第五节 离心分离设备278

一、离心分离原理278

二、三足式离心机280

三、碟片式分离机281

四、管式高速离心机283

复习思考题284

主要参考文献284

第十一章 沉淀、吸附和溶剂萃取286

第一节 沉淀法286

一、盐析法286

二、等电点沉淀法288

三、有机溶剂沉淀法288

第二节 吸附法289

一、吸附的概念289

二、吸附的类型290

三、影响吸附的因素290

四、常用的吸附剂291

第三节 溶剂萃取法293

一、有关萃取的几个基本概念293

二、萃取方法和理论收率的计算294

三、影响溶剂萃取的因素296

复习思考题298

主要参考文献298

第十二章 离子交换分离299

第一节 离子交换分离技术的基本原理299

第二节 离子交换剂的类型与结构300

一、离子交换树脂300

二、多糖基离子交换剂301

第三节 离子交换剂的理化性能303

一、离子交换树脂的理化性能303

二、多糖基离子交换剂的理化性能305

第四节 离子交换操作方法305

一、离子交换树脂的操作305

二、离子交换纤维素的操作308

第五节 离子交换分离技术的应用310

复习思考题311

主要参考文献311

第十三章 膜分离技术312

第一节 膜分离技术发展概况312

第二节 膜及其组件312

一、膜及其基本特性313

二、膜的分类313

三、膜的特性参数314

四、膜组件315

第三节 膜分离的操作模式318

一、常规过滤318

二、错流过滤318

第四节 微滤318

一、微滤的基本概念和分离范围319

二、微滤的基本原理319

三、微滤分离方法的选择320

四、微滤的应用320

第五节 超滤321

一、超滤的基本原理321

二、超滤膜与膜材料321

三、影响超滤的因素322

四、超滤的应用323

第六节 反渗透324

一、反渗透的基本原理324

二、反渗透膜的分类325

三、反渗透分离方法的选择依据325

四、反渗透的应用326

复习思考题326

主要参考文献327

第十四章 蒸馏设备328

第一节 酒精蒸馏流程328

一、酒精蒸馏的目的328

二、酒精蒸馏流程330

第二节 酒精粗馏塔335

一、塔板的类型及结构335

二、粗馏塔的主要技术参数及其控制338

第三节 精馏塔338

一、精馏塔的类型及结构339

二、几种精馏塔塔板的比较339

三、精馏塔的主要技术参数及其控制340

第四节 排醛塔和脱甲醇塔340

一、排醛塔340

二、脱甲醇塔341

第五节 塔板的操作范围342

复习思考题343

主要参考文献343

第十五章 蒸发与结晶设备344

第一节 蒸发设备344

一、常压蒸发设备345

二、真空蒸发设备347

三、蒸发浓缩过程的节能355

第二节 结晶设备356

一、结晶原理356

二、结晶设备360

复习思考题368

主要参考文献368

第十六章 干燥设备369

第一节 干燥设备的分类与选型369

一、干燥器的分类369

二、干燥器的选型370

第二节 麦芽干燥设备370

一、麦芽干燥的目的370

二、麦芽干燥设备的种类371

三、麦芽干燥塔类型、特点及构造371

四、各种干燥炉的耗能和生产能力比较373

第三节 气流干燥设备373

一、气流干燥的原理、特点及形式373

二、长管气流干燥设备374

三、旋风气流干燥设备375

第四节 沸腾干燥设备376

一、沸腾干燥的原理、特点及形式376

二、单层沸腾干燥设备376

三、卧式多室沸腾干燥设备377

四、振动流化床干燥设备378

五、沸腾造粒干燥设备378

第五节 喷雾干燥设备380

一、喷雾干燥的原理及方法380

二、气流喷雾干燥设备382

三、离心喷雾干燥设备382

四、压力喷雾干燥设备384

复习思考题385

主要参考文献385

第十七章 典型固态发酵工程与设备386

第一节 固态发酵概述386

一、固态发酵的定义386

二、固态发酵的特点386

三、固态发酵的分类386

四、适合固态发酵的微生物387

五、固态发酵的应用前景387

第二节 固态发酵反应器388

一、静态固态发酵反应器388

二、动态固态发酵反应器390

三、新型固态发酵反应器391

第三节 典型固态发酵过程393

一、固态法白酒生产过程393

二、饲用复合酶固态发酵过程399

三、枯草芽孢杆菌固态发酵工艺402

复习思考题403

主要参考文献403

第十八章 典型液体好氧发酵生产404

第一节 谷氨酸发酵与味精生产404

一、概述404

二、谷氨酸的生物合成原理405

三、谷氨酸的发酵工艺过程406

四、谷氨酸的提取与味精制造414

第二节 纤维素酶发酵工艺419

一、概述419

二、纤维素酶的发酵工艺过程421

三、纤维素酶的提取与制备424

第三节 四环素发酵工艺426

一、概述426

二、四环素的生物合成427

三、四环素的发酵工艺过程427

四、四环素的提取与精制430

复习思考题432

主要参考文献432

第十九章 典型液体嫌气发酵工程与设备434

第一节 嫌气性发酵设备434

一、嫌气性发酵设备分类和结构特征434

二、酒精发酵设备435

三、啤酒发酵设备439

第二节 酒精生产工艺447

一、酒精工业概述447

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447

三、酒精发酵的生物化学448

四、酒精生产工艺流程及控制449

第三节 啤酒生产工艺455

一、传统啤酒和现代啤酒455

二、啤酒生产工艺流程及控制要点456

三、新技术在啤酒生产中的应用461

复习思考题462

主要参考文献463

第二十章 发酵经济学464

第一节 上游工程的经济学464

一、有潜在工业价值的微生物菌种的分离464

二、微生物育种465

三、培养基465

四、工厂和设备466

五、空气除菌466

六、加热和制冷467

七、通气和搅拌467

八、分批发酵循环时间467

九、连续培养468

第二节 下游工程的经济学469

一、回收费用469

二、水的使用和循环469

三、废弃物的处理470

第三节 市场和法规对发酵经济的影响470

一、市场潜力470

二、法律对抗生素和重组蛋白生产的影响470

复习思考题471

主要参考文献471