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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、pH 71

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