发酵工程实验技术PDF电子书下载

第一章 发酵过程简介和发酵工程实验室的建立 1

第一节 发酵的基本内容 1

一、发酵过程的范围 1

二、发酵工业发展的过程 4

三、发酵过程的组成部分 6

第二节 发酵工程实验室的基本条件 6

一、建立发酵实验室需考虑的因素 6

二、发酵工程实验室 7

第三节 发酵工程实验室的公用设施 8

一、空气 8

二、蒸汽 9

三、水 9

四、电 9

五、气 9

第四节 生物反应器及其附属设备 10

一、发酵罐 10

二、附属设备 10

第五节 生物安全实验室的创建方法 14

、微生物的安全性 15

二、化学的安全性 15

三、其他方面的安全性 15

第二章 实验室规模生物反应器的使用 17

第一节 概述 17

一、生物反应器及其分类 17

二、实验室规模生物反应器 19

第二节 实验室规模发酵罐的种类及使用 19

一、实验室规模发酵罐简介 19

二、实验室规模发酵罐的使用 25

第三节 固态发酵设备的种类及使用 31

一、固态发酵简介 31

二、固态发酵反应器及使用 32

第四节 固定化细胞及固定化酶反应器的种类及使用 36

一、固定化细胞及固定化酶反应器的种类 36

二、固定化细胞及固定化酶反应器的应用 40

第五节 参数检测装置 43

第六节 混合、传质和供氧 45

一、概述 45

二、生物反应器中的搅拌器及搅拌流型 46

三、KLa的测定 48

实例1 小型发酵罐用于透明质酸发酵 52

第三章 菌种保藏、接种物的制备及接种技术 55

第一节 菌种保藏方法 55

一、菌种保藏和菌株收集管理 55

二、操作方法 56

三、菌种保藏管理 60

第二节 接种技术、接种物的制备和种子扩大培养 61

一、接种技术 61

二、种子制备 63

第三节 菌种衰退及复壮方法 67

一、菌种的退化及其表现 67

二、菌种退化的原因 67

三、菌种退化的防治 68

四、菌种的复壮 69

第四节 国内外主要菌种保藏中心介绍 69

一、国内的菌种保藏中心 69

二、国外著名菌种保藏中心 71

实例2 漆酶生产菌株的筛选、鉴定和保藏 72

一、漆酶生产菌株的筛选 72

二、漆酶生产菌株的鉴定 73

三、漆酶生产菌株的保藏 76

第四章 无菌操作技术 79

第一节 实验室无菌操作技术 79

一、概述 79

二、灭菌方法及操作 80

第二节 发酵罐及容器的灭菌 87

一、灭菌方法的选择 87

二、准备和灭菌 89

三、化学灭菌 91

第三节 液体培养基的灭菌 91

一、培养基的配制 92

二、培养基成分的类型 92

三、间歇灭菌及操作 94

四、连续灭菌 94

第四节 无菌空气的制备 96

一、空气灭菌的要求和方法 97

二、空气过滤除菌技术 100

第五节 无菌接种和取样操作技术 104

一、管路和辅助容器的要求 105

二、接种操作 105

三、取样操作 107

实例3 过氧化氢酶发酵过程的灭菌和无菌操作 109

第五章 发酵过程的检测与传感器 112

第一节 概述 112

一、发酵过程检测的参数 112

二、用于发酵过程检测的传感器 114

第二节 发酵过程pH的检测及其传感器 118

一、pH传感器的工作原理 118

二、pH传感器的使用 119

第三节 发酵过程中溶氧的检测与溶氧电极 121

一、溶氧电极装置 122

二、电极的制备和安装 123

三、溶氧电极的使用 124

第四节 氧化还原电位电极 126

一、氧化还原电位电极的工作原理 126

二、装置 127

三、常规操作、灭菌和使用 127

四、测试与校准 127

第五节 菌体浓度和生物量的检测 128

一、菌体浓度和生物量的检测方法及原理 128

二、菌体浓度和菌体密度的检测实验 130

第六节 发酵过程中其他参数的检测及其传感器 135

一、温度 135

二、压力 136

三、黏度的检测及黏度计 137

四、溶解CO2传感器 138

五、泡沫电极 139

六、离子选择性电极 140

七、发酵液的荧光检测 141

八、流速（流量）测定 141

九、发酵液液量和液位检测 142

十、尾气分析 143

十一、软件传感器 146

第七节 生物传感器在发酵过程检测中的应用 146

一、生物传感器的类型及结构原理 146

二、生物传感器在发酵过程检测中的应用 148

实例4 谷氨酰胺转胺酶发酵过程的数据检测 152

第六章 连续培养操作技术 158

第一节 概述 158

一、基本概念 158

二、连续培养的特点 158

三、连续培养的应用 159

四、连续培养的操作简介 159

第二节 连续培养的控制技术 160

一、连续培养的基本理论 160

二、实验设计与操作 166

第三节 连续培养的附属设备 170

一、连续培养的一般设备 170

二、设备的选择与设计 171

第四节 连续培养的应用 174

一、概述 174

二、应用操作 177

实例5 连续培养筛选耐高渗酵母 183

一、实验操作 183

二、结果 184

第七章 补料分批培养操作技术 187

第一节 概述 187

一、补料分批培养的基本概念 187

二、补料分批培养的优缺点 187

三、补料分批培养的适用范围 189

四、补料分批培养的类型 190

第二节 补料分批培养的控制技术 190

一、补料分批培养的控制原理 190

二、补料分批培养的控制技术 194

三、补料分批培养控制技术的实验操作 198

第三节 补料分批培养的附属设备 203

一、附属贮罐 203

二、泵 203

三、补料控制器 204

第四节 高密度细胞培养技术 205

一、高密度细胞培养技术的理论依据 205

二、高密度细胞培养的方法 206

三、补料分批培养在高密度细胞培养中的应用 208

实例6 重组毕赤酵母产碱性果胶酶的分批补料发酵 211

一、分批补料发酵的理论计算和分析 212

二、分批补料的过程监测和控制 213

三、分批补料发酵的结果与分析 214

四、总结 216

第八章 发酵过程的控制技术与方法 217

第一节 概述 217

一、基本概念 217

二、发酵过程控制 217

第二节 发酵设备的传感器、变送器、执行机构和变频器 218

一、变送器 219

二、执行机构 219

三、变频器 219

第三节 发酵系统及发酵过程控制 220

一、发酵系统的功能 220

二、发酵过程控制系统 223

三、发酵过程的控制方式 227

四、发酵过程的控制方法 229

五、发酵过程参数控制 230

第四节 发酵单元 238

一、基本实验室发酵单元 238

二、非基本实验室发酵单元 239

实例7 透明质酸发酵过程控制 240

一、透明质酸发酵过程中的溶氧控制 240

二、透明质酸发酵过程的pH控制 244

三、透明质酸发酵过程中的温度控制 246

第九章 发酵过程建模与仿真 247

第一节 概述 247

第二节 微生物反应过程的速率方程 248

一、细胞生长 249

二、基质消耗 249

三、产物生成 251

四、相界传递 251

第三节 微生物发酵过程的模型建立 252

一、细胞生长的动力学模型 252

二、分批发酵过程动力学模型 256

三、连续发酵过程动力学模型 259

四、补料分批发酵过程模型 263

五、理想生物反应器的质量平衡及模型 265

第四节 发酵过程仿真 269

一、数字仿真 270

二、公式化及问题的仿真求解 270

三、数字求解 271

四、数字仿真编程语言 271

五、交互式仿真语言 271

实例8 基于动力学模型的丙酮酸发酵 276

一、奇异流加葡萄糖强化丙酮酸生产的过程功能 276

二、基于动力学模型调控温度强化丙酮酸发酵的过程功能 280

主要参考文献 284