普通高等教育“十二五”规划教材生物工程设备(第二版)

目录 第二版前言 **版前言 1 绪论 1 1.1 生物工程设备在生物工程中的地位 1 1.2 生物工程设备的发展历程 2 1.2.1 传统发酵阶段生物工程设备 3 1.2.2 纯培养及通气搅拌阶段生物工程设备 3 1.2.3 代谢调控发酵技术阶段生物工程设备 3 1.2.4 基因重组发酵技术阶段生物工程设备 4 1.3 生物工程设备的概况及发展趋势 4 1.4 生物工程设备的课程内容与要求 5 1.4.1 主要内容 5 1.4.2 学习本书的要求 5 2 生物工程设备基础知识概述 6 2.1 工程力学基础 6 2.1.1 力的概念及基本性质 6 2.1.2 力矩与力偶 8 2.1.3 约束和约束力的概念 9 2.1 工程中常见的约束种类 9 2.1.5 物体的受力分析与受力图 10 2.1.6 构件变形的基本形式 11 2.1.7 轴向拉伸和压缩时杆件的应力和应变 13 2.2 生物工程设备材料 15 2.2.1 设备所用材料的分类 15 2.2.2 设备材料的基本力学性能 18 2.2.3 设备材料的物理性能 20 2.2.4 谩备材料的化学性能 21 2.2.5 设备材料的加工工艺性能 22 2.2.6 生物工程设备材料的选用 23 2.3 仪表 23 2.3.1 仪表的分类 24 2.3.2 温度检测仪表 24 2.3.3 压力检测及仪表 28 2.3.4 流量检测及仪表 32 2.3.5 物位检测及仪表 36 思考题 40 3 原料处理及灭菌设备 41 3.1 原料的处理及粉碎设备 41 3.1.1 粗选设备 41 3.1.2 精选设备 48 3.1.3 粉碎设备 50 3.2 输送设备 60 3.2.1 固体物料输送设备 60 3.2.2 液体物料输送设备 72 3.3 培养基的灭菌方法及设备 80 3.3.1 培养基实消法 80 3.3.2 培养基连消设备 82 思考题 88 4 空气压缩及除菌设备 89 4.1 发酵工厂对空气的质量要求 89 4.1.1 空气中微生物的分布 89 4.1.2 生物工业生产对空气质量的要求 89 4.2 空气除菌的方法与原理 90 4.2.1 空气除菌的方法 90 4.2.2 介质过滤除菌原理 92 4.2.3 空气介质过滤器设计计算 95 4.3 空气除菌流程设计与设备选型 96 4.3.1 空气过滤除菌流程 96 4.3.2 空气预处理设备设计与选型 99 4.3.3 空气介质除菌设备设计与选型 106 思考题 115 5 设备和管道的清洗与灭菌 116 5.1 帝用清洗方法及设备 116 5.1.1 生物工业常用清洗剂 116 5.1.2 设备、管路、阀门等清洗 119 5.1.3 CIP清洗系统及设备 123 5.1.4 清洁程度的确认 125 5.2 设备及管路的灭菌 126 5.2.1 发酵罐及容器的灭菌 126 5.2.2 空气过滤器的灭菌 127 5.2.3 管路和阀门的灭菌 127 5.2.4 灭菌的检验及可能出现的问题 130 思考题 131 6 通风发酵设备 132 6.1 机械搅拌通风密闭发酵罐 132 6.1.1 概述 132 6.1.2 机械搅拌通风密闭发酵罐的结构及计算 133 6.1.3 改良的机械搅拌通用式发酵罐 142 6.2 通风固相发酵设备 143 6.2.1 通风固体浅层发酵设备 143 6.2.2 通风固体深层发酵设备 144 6.3 其他类型的通风发酵罐 146 6.3.1 自吸式发酵罐 147 6.3.2 机械搅拌伍式发酵罐 148 6.3.3 气升发酵罐 148 6.3.4 液提式发酵罐 149 6.3.5 膜生物反应器 149 6.3.6 基因工程菌生物反应器 150 思考题 150 7 嫌气发酵设备 151 7.1 乙醇发酵设备 151 7.1.1 乙醇发酵罐的结构与操作 151 7.1.2 乙醇连续发酵设备 153 7.1.3 其他乙醇发酵设备 154 7.2 啤酒发酵设备 157 7.2.1 啤酒生产工艺流程 157 7.2.2 啤酒发酵设备 157 7.3 其他发酵设备 160 7.3.1 沼气发酵设备 160 7.3.2 生物农药固态友酵设备 164 7.3.3 葡萄酒发酵设备 165 思考题 167 8 动植物细胞培养及酶生物反应器 168 8.1 动物细胞培养反应器 168 8.1.1 动物细胞体外培养的特点 168 8.1.2 动物细胞培养方法 169 8.1.3 动物细胞培养生物反应器的类型及特点 170 8.1.4 反应器培养中的关键问题及解决途径 178 8.2 植物细胞培养反应器 179 8.2.1 植物细胞规模化培养过程的特点 180 8.2.2 植物细胞培养反应器的类型与特点 181 8.2.3 植物细胞反应器系统的设计与控制 184 8.3 酶生物反应器 186 8.3.1 酶生物反应器的要求 187 8.3.2 各种酶生物反应器的类型和特点 187 8.3.3 酶反应器的设计、选择和使用 191 思考题 192 9 产物分离与提取 193 9.1 概述 193 9.2 过滤设备 194 9.2.1 过滤原理与方法 194 9.2.2 压滤机 196 9.2.3 真空过滤机 200 9.2.4 带式真空过滤机 201 9.2.5 过滤设备的选择与使用 202 9.3 离心分离设备 203 9.3.1 离心分离设备的分类与特点 203 9.3.2 过滤式离心机 204 9.3.3 沉降式离心机 207 9.3.4 分离式离心机 209 9.35 离心机的选型 211 9.4 膜分离设备 212 9.4.1 概述 212 9.4.2 分离膜 212 9.4.3 膜分离装置 214 9.5 萃取设备 220 9.5.1 概述 220 9.5.2 混合设备 220 9.5.3 萃取机 221 9.6 蒸发浓缩设备 223 9.6.1 概述 223 9.6.2 蒸发设备 223 9.6.3 除沫器、冷疑器和真空装置 228 思考题 229 10 生物工程公用系统 230 IO.1 基础概念 230 lO.1.1 流体的物理性质 230 10.1.2 生物工程中的传热过程 235 10.1.3 生物工程中化工设备的应用 237 10.2 供水 249 10.2.1 水的组成及用水质量分级 249 10.2.2 水处理系统及设备 251 10.2.3 水的杀菌 259 10.2.4 供水系统及设备 260 10.3 制冷 262 10.3.1 制冷原理 262 10.3.2 制冷剂及载冷剂 262 10.3.3 制冷系统设备 264 10.3.4 绝热材料及结构 267 10.4 供热 268 10.4.1 热量衡算的意义 268 10.4.2 热量衡算方法 268 10.4.3 锅炉设计 269 思考题 270 主要参考文献 271 附录A 饱和水蒸气表 274 附录B 水的密度(0～39.0℃) 277 附录C 水的黏度(0～40.0℃) 277 附录D 污垢系数值 279 附录E 糖汁的有关性质 281 附录F 化工管路标准化表 282 附录G 金属管子、管件强度 285 附录H 单位换算表 287