第一部分 理论介绍 1
1绪论 1
1.1生物过程 1
1.1.1生物技术的历史和现状 1
1.1.2未来展望 4
1.2过程开发中的建模和评价 5
2生物过程的发展 9
2.1生物过程和产品类别 9
2.1.1生物催化剂和生物过程类别 9
2.1.2原料 15
2.1.3生物产品 17
2.2生化反应的化学计量学、热力学和动力学 21
2.2.1化学计量学 21
2.2.2热力学 25
2.2.3动力学 26
2.3生物过程的基本组成（单元操作和单元步骤） 30
2.3.1上游过程 30
2.3.2生物反应器 33
2.3.3下游过程 38
2.3.4废物处理、消减和回收 46
2.4过程开发 48
2.4.1概述 48
2.4.2开发步骤和参与人员 49
3生物过程的建模和模拟 56
3.1问题构成、过程分析和过程方案 57
3.1.1模型边界和总体结构 57
3.1.2建模步骤 58
3.2运行和模拟 60
3.2.1电子数据表格 60
3.2.2过程模拟软件建模 61
3.3不确定性分析 66
3.3.1情景分析 67
3.3.2敏感性分析 68
3.3.3 Monte Carlo模拟 69
4可持续性评价 75
4.1可持续性 75
4.2经济评价 76
4.2.1资本成本估算 77
4.2.2操作成本估算 82
4.2.3收益评估 87
4.3环境评价 89
4.3.1概述 89
4.3.2方法构成 89
4.3.3影响类型和组别 91
4.3.4环境因子计算 97
4.3.5指数计算 98
4.3.6青霉素G裂解示例 99
4.4社会评价 100
4.4.1概述 100
4.4.2社会评价指标 101
4.5不同可持续性层面的相互作用 105
第二部分 生物过程案例 110
案例介绍 110
5柠檬酸——以淀粉为原料的替代过程 114
5.1引言 114
5.2发酵模型 114
5.3过程模型 117
5.4物流分析 119
5.5环境评价 121
5.6经济评价 122
5.7结语 124
6丙酮酸——发酵法生产及不同的下游过程 126
6.1引言 126
6.2发酵模型 126
6.3过程模型 127
6.3.1生物反应与上游过程 127
6.3.2下游过程 131
6.4物流分析 132
6.5环境评价 134
6.6经济评价 135
6.7结语 136
7 L-赖氨酸——生化反应模型和过程模型相结合 146
7.1引言 146
7.2基本策略 146
7.3生化反应模型 147
7.4过程模型 150
7.5生化反应模型和过程模型的结合 152
7.5.1假设 153
7.6结果与讨论 154
8核黄素——维生素B2 160
8.1引言 160
8.2生物合成和发酵 160
8.3生产过程和过程模型 162
8.3.1上游过程 163
8.3.2发酵 165
8.3.3下游过程 165
8.4物流分析 165
8.5生态学评估 166
8.6经济评价 167
8.7讨论和结语 168
9 α-环糊精 171
9.1引言 171
9.2反应模型 172
9.3过程模型 172
9.3.1溶剂法 172
9.3.2非溶剂法 174
9.4物流分析 175
9.5环境评价 176
9.6经济评价 177
9.7结语 179
10青霉素V 181
10.1引言 181
10.2过程建模 181
10.2.1发酵模型 181
10.2.2过程模型 182
10.3物流分析 184
10.4环境评价 185
10.5经济评价 186
10.6 Monte Carlo模拟 186
10.6.1目标函数、变量和概率分布 186
10.6.2模拟结果 188
10.7结语 193
11重组人血清白蛋白 197
11.1引言 197
11.2生化反应模型 198
11.2.1化学计量式 198
11.2.2多步发酵和流加策略 199
11.2.3生产规模的发酵液总体积和原料消耗 200
11.3过程模型 201
11.3.1生化反应 201
11.3.2下游处理 201
11.4经济评价 206
11.5环境评价 207
11.6结语 208
12重组人胰岛素 211
12.1引言 211
12.1.1双链法 211
12.1.2胰岛素前体法 212
12.2市场分析与设计基础 213
12.2.1过程描述 213
12.2.2物流分析和环境评价 219
12.2.3进程安排 220
12.3经济评价 221
12.4产量提高方案 224
12.5结语 224
13单克隆抗体 226
13.1引言 226
13.2过程模型 226
13.3物流分析 229
13.4经济评价 231
13.5环境评价 232
13.6不确定性分析 233
13.6.1情景分析 233
13.6.2敏感性分析 234
13.6.3 Monte Carlo模拟 235
13.7结语 240
14转基因植物细胞悬浮培养生产α-1-抗胰蛋白酶 247
14.1引言 247
14.2过程描述 248
14.3过程模型 249
14.4过程讨论 251
14.5结语 253
15质粒DNA 255
15.1引言 255
15.1.1概况 255
15.1.2过程背景 256
15.1.3过程描述 256
15.2过程模型 260
15.2.1生化反应阶段 260
15.2.2下游阶段 261
15.3物流分析 262
15.4经济评价 263
15.5环境评价 265
15.6讨论 267
15.7结语 267
索引 271