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第1章 绪论 1

1.1 生化反应过程概述 1

1.1.1 生化反应过程的任务 1

1.1.2 生化反应过程的分类 3

1.2 生化工程与生化反应过程 3

1.2.1 生化工程的基本内容 3

1.2.2 生化反应过程的研究对象 5

1.2.3 生化反应过程的研究方法 8

第2章 均相酶催化反应动力学 10

2.1 酶催化反应的基本特征 11

2.1.1 酶的催化共性 11

2.1.2 酶的催化特性 11

2.2 简单的酶催化反应动力学 13

2.3 有抑制的酶催化反应动力学 24

2.3.1 竞争性抑制动力学 24

2.3.2 非竞争性抑制动力学 26

2.3.3 反竞争性抑制动力学 28

2.3.4 线性混合型抑制动力学 29

2.3.5 底物的抑制动力学 31

2.3.6 各种抑制的比较 33

2.4 复杂的酶催化反应动力学 37

2.4.1 可逆酶反应动力学 37

2.4.2 产物抑制的酶反应动力学 38

2.4.3 多底物酶反应动力学 39

2.4.4 变构酶催化反应动力学 41

2.5.1 pH值的影响 42

2.5 影响酶催化反应速率的因素 42

2.5.2 温度的影响 44

2.6 酶的失活动力学 46

2.6.1 未反应时酶的热失活动力学 46

2.6.2 反应时酶的热失活动力学 50

习题 53

第3章 固定化酶催化反应过程动力学 56

3.1.1 酶的固定化对其动力学特性的影响 58

3.1 固定化酶催化的动力学特征 58

3.1.2 影响固定化酶动力学的因素 60

3.2 外扩散限制效应 65

3.2.1 外扩散传质速率的描述 66

3.2.2 外扩散速率对酶催化反应速率的限制 70

3.2.3 外扩散限制与化学抑制同时存在的动力学 76

3.3 内扩散限制效应 80

3.3.1 载体的结构参数与微孔内的扩散 80

3.3.2 微孔内反应组分的浓度分布 83

3.3.3 内扩散有效因子 87

3.3.4 影响内扩散限制效应的各种因素 93

3.3.5 扩散干扰下的动力学现象及其消除 101

习题 109

第4章 微生物反应过程动力学 112

4.1 微生物反应过程概论 112

4.1.1 微生物反应过程的主要特征 112

4.1.2 微生物反应过程的计量学 114

4.1.3 微生物反应动力学的描述方法 118

4.2 细胞生长动力学 123

4.2.1 无抑制的细胞生长动力学--Monod方程 124

4.2.2 有抑制的细胞生长动力学 127

4.2.3 细胞浓度对其比生长速率的影响 129

4.2.4 分批培养时的细胞生长动力学 129

4.2.5 细胞生长动力学的结构模型 131

4.3 基质消耗动力学 133

4.3.1 基质的消耗速率与比消耗速率 133

4.3.2 包括维持内源代谢的基质消耗动力学 135

4.4 产物生成动力学 137

4.4.1 代谢产物生成的动力学模型 137

4.4.2 微生物反应中的产热速率 139

4.5 非均相微生物反应过程动力学 140

4.5.1 气-液相传质与反应的相互影响 142

4.5.2 固相微生物内的传质限制效应 147

4.6 灭菌动力学 153

4.7 动力学参数的估算 157

4.7.1 实验反应器 157

4.7.2 动力学参数的估算 159

习题 171

第5章 理想流动生化反应器 174

5.1 概论 174

5.1.1 生化反应器的分类 174

5.1.2 生化反应器的基本设计方程 179

5.2 间歇操作搅拌槽式反应器(BSTR) 181

5.2.1 反应时间的计算 182

5.2.2 反应器有效体积的确定 187

5.2.3 间歇反应过程的优化 188

5.3 连续操作的搅拌槽式反应器(CSTR) 191

5.3.1 全混流模型与单级CSTR的设计关系式 191

5.3.2 酶催化反应时的单级CSTR 193

5.3.3 微生物反应时的单级CSTR 194

5.3.4 有基质抑制时CSTR的动态特性 204

5.3.5 带有细胞循环的单级CSTR 208

5.3.6 多级CSTR串联 212

5.4 连续操作的管式反应器(CPFR) 219

5.4.1 活塞流模型与设计关系式 219

5.4.2 酶催化反应时的CPFR 220

5.4.3 带有循环的CPFR 222

5.4.4 CPFR与CSTR的性能比较 225

5.5 半间歇操作的搅拌槽式反应器(SCSTR) 233

5.5.1 流加操作 234

5.5.2 反应分离耦合技术--膜透析 240

习题 243

第6章 停留时间分布与生化反应器的流动模型 248

6.1 停留时间分布 248

6.1.1 概述 248

6.1.2 停留时间分布的定理描述 249

6.1.3 停留时间分布的实验测定 253

6.1.4 停留时间分布函数的统计特征值 258

6.2 理想流动生化反应器的停留时间分布 262

6.2.1 活塞流模型 263

6.2.2 全混流模型 264

6.3 生化反应器的非理想流动模型 268

6.3.1 槽列模型 269

6.3.2 一维扩散模型 274

6.4 生化反应器中流体的混合 284

习题 289

第7章 工业生化反应器 292

7.1 机械搅拌式反应器 292

7.1.1 结构与性能 292

7.1.2 发酵介质的流变特性 295

7.1.3 发酵罐的搅拌功率 300

7.2 塔式生化反应器 304

7.2.1 鼓泡式反应器 304

7.2.2 环流式反应器 311

7.3 动植物细胞培养反应器 317

7.3.1 动物细胞悬浮培养反应器 318

7.3.2 动物细胞贴壁培养反应器 319

7.3.3 动物细胞微载体悬浮培养反应器 320

7.3.4 植物细胞培养反应器 323

7.4 其它型式的生化反应器 324

7.4.1 固定床反应器 324

7.4.2 流化床反应器 328

7.4.3 膜式反应器 328

7.5 生化反应器的放大 332

7.5.1 经验放大法 332

7.5.2 因次分析法 336

7.5.3 时间常数法 338

7.5.4 数学模拟法 339

习题 341

主要符号一览表 343

主要参考文献 345