目录 1
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生化反应过程的特点 2
1.1.3生化反应过程的分类 3
1.2生化工程与生化反应工程 4
1.2.1 生化工程的研究对象 4
1.2.2生化反应工程的内容 5
1.2.3生化反应工程的研究方法 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
2.2.1 Michaelis-Menten方程 15
2.2.2 Briggs-Haldane方程 16
2.2.3动力学特征与参数求取 20
2.3.1竞争性抑制动力学 27
2.3有抑制的酶催化反应动力学 27
2.3.2非竞争性抑制动力学 30
2.3.3反竞争性抑制动力学 32
2.3.4线性混合型抑制动力学 33
2.3.5底物的抑制动力学 35
2.3.6产物的抑制动力学 36
2.3.7各种抑制的比较 37
2.4复杂的酶催化反应动力学 41
2.4.1 多底物酶反应动力学 41
2.4.2 变构酶催化反应动力学 43
2.5.1 pH值的影响 45
2.5影响酶催化反应速率的因素 45
2.5.2温度的影响 47
2.6酶的失活动力学 48
2.6.1 未反应时酶的热失活动力学 49
2.6.2反应时酶的热失活动力学 51
习题 52
第3章 固定化酶催化反应过程动力学 56
3.1 固定化酶催化的动力学特征 58
3.1.1 酶的固定化对其动力学特性的影响 59
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 64
3.2.1 外扩散速率对酶催化反应速率的限制 65
3.2.2外扩散限制与化学抑制同时存在的动力学 72
3.3 内扩散限制效应 76
3.3.1载体的结构参数与微孔内的扩散 77
3.3.2微孔内反应组分的浓度分布 80
3.3.3 内扩散有效因子 87
3.4 内外扩散同时存在时的限制效应 100
3.4.1 内外扩散同时存在时的有效因子 100
3.4.2化学抑制和分配效应对有效因子的影响 103
3.5.1 扩散对反应速率与浓度关系的影响 105
3.5 扩散影响下的表观动力学参数与稳定性 105
3.5.2扩散对反应速率与温度关系的影响 108
3.5.3扩散对固定化酶失活速率的影响 109
习题 114
第4章细胞反应过程动力学 117
4.1细胞反应过程计量学 118
4.1.1 细胞反应的元素衡算方程 118
4.1.2细胞反应过程的得率系数 121
4.2 细胞生长的非结构动力学 127
4.2.1 细胞生长动力学的描述方法 127
4.2.2分批培养时细胞生长动力学 130
4.2.3无抑制的细胞生长动力学 133
4.2.4有抑制的细胞生长动力学 137
4.2.5 温度和pH值对细胞生长速率的影响 140
4.3 基质消耗与产物生成动力学 142
4.3.1 基质消耗动力学 142
4.3.2代谢产物生成动力学 145
4.3.3细胞反应中的产热速率 148
4.4细胞死亡动力学 149
4.5.1实验反应器 153
4.5 细胞反应动力学参数的估算 153
4.5.2动力学参数的估算 156
4.6 固定化细胞反应动力学 167
4.6.1 生物膜内的扩散限制 168
4.6.2絮凝物内的扩散限制 170
4.7细胞生长和代谢的结构模型 172
4.7.1 室模型 172
4.7.2代谢模型 175
4.7.3产物生成模型 177
习题 179
5.1.1 生化反应器的分类 185
第5章 生化反应器的设计与分析 185
5.1 生化反应器设计概论 185
5.1.2生化反应器的基本设计方程 190
5.2间歇操作搅拌槽式反应器（BSTR） 192
5.2.1反应时间的计算 192
5.2.2反应器有效体积的确定 198
5.2.3间歇反应过程的优化 199
5.3连续操作的搅拌槽式反应器（CSTR） 202
5.3.1 CSTR的基本设计式 202
5.3.2酶催化反应时的单级CSTR 203
5.3.3细胞反应时的单级CSTR 205
5.3.4 带有细胞循环的单级CSTR 217
5.3.5 多级CSTR串联 221
5.4 连续操作的管式反应器（CPFR） 226
5.4.1 CPFR的基本设计式 226
5.4.2 酶催化反应时的CPFR 228
5.4.3 带有循环的CPFR 230
5.4.4 CPFR与CSTR的性能比较 234
5.5 半间歇半连续操作的生化反应器 242
5.5.1流加操作反应器 242
5.5.2生化反应－分离耦合过程 248
5.6动植物细胞培养反应器 255
5.6.1笼式通气搅拌反应器 257
5.6.2贴壁培养反应器 258
5.6.3微载体悬浮培养反应器 258
5.6.4植物细胞培养反应器 262
5.7生化反应器的动态特性 263
5.7.1稳定性分析的基础 264
5.7.2具有基质限制动力学时CSTR的稳定性 267
5.7.3具有基质抑制动力学时CSTR的稳定性 270
5.7.4微小扰动时CSTR的瞬时动态特性 274
习题 279
第6章生化反应器的传递过程 290
6.1发酵介质的流变特性 290
6.1.1 流变模型 290
6.1.2影响发酵介质流变特性的因素 292
6.2氧的传质反应模型 294
6.2.1气液相间氧的传质与反应 296
6.2.2液固相间氧的传质 300
6.2.3细胞团内氧的传质与反应 301
6.2.4影响氧传质速率的因素 302
6.3.1反应器的结构 307
6.3机械搅拌槽式反应器的传递特性 307
6.3.2搅拌功率的计算 312
6.3.3流体的混合与分散 316
6.3.4传质系数kLα的计算 319
6.4气体搅拌塔式反应器的传递特性 321
6.4.1 反应器的结构 322
6.4.2反应器的操作状态 323
6.4.3气泡直径的确定 326
6.4.4气含率与传质系数 328
6.5.1 生化反应器的传热过程 332
6.5生化反应过程的传热特性 332
6.5.2灭菌过程中的传热 337
习题 342
第7章生化反应器的流动模型与放大 345
7.1 停留时间分布 345
7.1.1 停留时间分布的定量描述 346
7.1.2停留时间分布的实验测定 349
7.1.3停留时间分布函数的统计特征值 355
7.2生化反应器的理想流动模型 359
7.2.1活塞流模型 359
7.2.2全混流模型 361
7.3 生化反应器的非理想流动模型 364
7.3.1槽列模型 366
7.3.2一维扩散模型 370
7.3.3组合模型 378
7.4非理想流动对细胞反应过程的影响 380
7.4.1 对连续灭菌过程的影响 380
7.4.2对鼓泡塔反应器内细胞生长的影响 383
7.4.3对气升式反应器内细胞生长的影响 388
7.5流体的混合特性 390
7.5.1微观混合特性 391
7.5.2宏观混合特性 393
7.6生化反应器的放大 397
7.6.1经验放大法 397
7.6.2因次分析法 402
7.6.3时间常数法 404
7.6.4数学模拟法 406
习题 408
主要符号一览表 411
主要参考文献 415