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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B2160

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V181

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DNA255

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