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第一章 发酵过程简介和发酵工程实验室的建立1

第一节 发酵的基本内容1

一、发酵过程的范围1

二、发酵工业发展的过程4

三、发酵过程的组成部分6

第二节 发酵工程实验室的基本条件6

一、建立发酵实验室需考虑的因素6

二、发酵工程实验室7

第三节 发酵工程实验室的公用设施8

一、空气8

二、蒸汽9

三、水9

四、电9

五、气9

第四节 生物反应器及其附属设备10

一、发酵罐10

二、附属设备10

第五节 生物安全实验室的创建方法14

、微生物的安全性15

二、化学的安全性15

三、其他方面的安全性15

第二章 实验室规模生物反应器的使用17

第一节 概述17

一、生物反应器及其分类17

二、实验室规模生物反应器19

第二节 实验室规模发酵罐的种类及使用19

一、实验室规模发酵罐简介19

二、实验室规模发酵罐的使用25

第三节 固态发酵设备的种类及使用31

一、固态发酵简介31

二、固态发酵反应器及使用32

第四节 固定化细胞及固定化酶反应器的种类及使用36

一、固定化细胞及固定化酶反应器的种类36

二、固定化细胞及固定化酶反应器的应用40

第五节 参数检测装置43

第六节 混合、传质和供氧45

一、概述45

二、生物反应器中的搅拌器及搅拌流型46

三、KLa的测定48

实例1 小型发酵罐用于透明质酸发酵52

第三章 菌种保藏、接种物的制备及接种技术55

第一节 菌种保藏方法55

一、菌种保藏和菌株收集管理55

二、操作方法56

三、菌种保藏管理60

第二节 接种技术、接种物的制备和种子扩大培养61

一、接种技术61

二、种子制备63

第三节 菌种衰退及复壮方法67

一、菌种的退化及其表现67

二、菌种退化的原因67

三、菌种退化的防治68

四、菌种的复壮69

第四节 国内外主要菌种保藏中心介绍69

一、国内的菌种保藏中心69

二、国外著名菌种保藏中心71

实例2 漆酶生产菌株的筛选、鉴定和保藏72

一、漆酶生产菌株的筛选72

二、漆酶生产菌株的鉴定73

三、漆酶生产菌株的保藏76

第四章 无菌操作技术79

第一节 实验室无菌操作技术79

一、概述79

二、灭菌方法及操作80

第二节 发酵罐及容器的灭菌87

一、灭菌方法的选择87

二、准备和灭菌89

三、化学灭菌91

第三节 液体培养基的灭菌91

一、培养基的配制92

二、培养基成分的类型92

三、间歇灭菌及操作94

四、连续灭菌94

第四节 无菌空气的制备96

一、空气灭菌的要求和方法97

二、空气过滤除菌技术100

第五节 无菌接种和取样操作技术104

一、管路和辅助容器的要求105

二、接种操作105

三、取样操作107

实例3 过氧化氢酶发酵过程的灭菌和无菌操作109

第五章 发酵过程的检测与传感器112

第一节 概述112

一、发酵过程检测的参数112

二、用于发酵过程检测的传感器114

第二节 发酵过程pH的检测及其传感器118

一、pH传感器的工作原理118

二、pH传感器的使用119

第三节 发酵过程中溶氧的检测与溶氧电极121

一、溶氧电极装置122

二、电极的制备和安装123

三、溶氧电极的使用124

第四节 氧化还原电位电极126

一、氧化还原电位电极的工作原理126

二、装置127

三、常规操作、灭菌和使用127

四、测试与校准127

第五节 菌体浓度和生物量的检测128

一、菌体浓度和生物量的检测方法及原理128

二、菌体浓度和菌体密度的检测实验130

第六节 发酵过程中其他参数的检测及其传感器135

一、温度135

二、压力136

三、黏度的检测及黏度计137

四、溶解CO2传感器138

五、泡沫电极139

六、离子选择性电极140

七、发酵液的荧光检测141

八、流速（流量）测定141

九、发酵液液量和液位检测142

十、尾气分析143

十一、软件传感器146

第七节 生物传感器在发酵过程检测中的应用146

一、生物传感器的类型及结构原理146

二、生物传感器在发酵过程检测中的应用148

实例4 谷氨酰胺转胺酶发酵过程的数据检测152

第六章 连续培养操作技术158

第一节 概述158

一、基本概念158

二、连续培养的特点158

三、连续培养的应用159

四、连续培养的操作简介159

第二节 连续培养的控制技术160

一、连续培养的基本理论160

二、实验设计与操作166

第三节 连续培养的附属设备170

一、连续培养的一般设备170

二、设备的选择与设计171

第四节 连续培养的应用174

一、概述174

二、应用操作177

实例5 连续培养筛选耐高渗酵母183

一、实验操作183

二、结果184

第七章 补料分批培养操作技术187

第一节 概述187

一、补料分批培养的基本概念187

二、补料分批培养的优缺点187

三、补料分批培养的适用范围189

四、补料分批培养的类型190

第二节 补料分批培养的控制技术190

一、补料分批培养的控制原理190

二、补料分批培养的控制技术194

三、补料分批培养控制技术的实验操作198

第三节 补料分批培养的附属设备203

一、附属贮罐203

二、泵203

三、补料控制器204

第四节 高密度细胞培养技术205

一、高密度细胞培养技术的理论依据205

二、高密度细胞培养的方法206

三、补料分批培养在高密度细胞培养中的应用208

实例6 重组毕赤酵母产碱性果胶酶的分批补料发酵211

一、分批补料发酵的理论计算和分析212

二、分批补料的过程监测和控制213

三、分批补料发酵的结果与分析214

四、总结216

第八章 发酵过程的控制技术与方法217

第一节 概述217

一、基本概念217

二、发酵过程控制217

第二节 发酵设备的传感器、变送器、执行机构和变频器218

一、变送器219

二、执行机构219

三、变频器219

第三节 发酵系统及发酵过程控制220

一、发酵系统的功能220

二、发酵过程控制系统223

三、发酵过程的控制方式227

四、发酵过程的控制方法229

五、发酵过程参数控制230

第四节 发酵单元238

一、基本实验室发酵单元238

二、非基本实验室发酵单元239

实例7 透明质酸发酵过程控制240

一、透明质酸发酵过程中的溶氧控制240

二、透明质酸发酵过程的pH控制244

三、透明质酸发酵过程中的温度控制246

第九章 发酵过程建模与仿真247

第一节 概述247

第二节 微生物反应过程的速率方程248

一、细胞生长249

二、基质消耗249

三、产物生成251

四、相界传递251

第三节 微生物发酵过程的模型建立252

一、细胞生长的动力学模型252

二、分批发酵过程动力学模型256

三、连续发酵过程动力学模型259

四、补料分批发酵过程模型263

五、理想生物反应器的质量平衡及模型265

第四节 发酵过程仿真269

一、数字仿真270

二、公式化及问题的仿真求解270

三、数字求解271

四、数字仿真编程语言271

五、交互式仿真语言271

实例8 基于动力学模型的丙酮酸发酵276

一、奇异流加葡萄糖强化丙酮酸生产的过程功能276

二、基于动力学模型调控温度强化丙酮酸发酵的过程功能280

主要参考文献284