内容简介
《普通高等教育"十一五"规划教材:生物工程设备》可作为农林、师範院校生物工程、生物技术、生物製药、生化工程等专业本科生、研究生教材。同时，也可供从事相关专业的科研技术人员参考。
图书目录
前言
第一章绪论
第一节生物工程设备在生物工程中的地位
第二节生物工程设备的发展历程
一、传统发酵阶段生物工程设备
二、纯培养及通气搅拌阶段生物工程设备
三、代谢调控发酵技术阶段生物工程设备
四、基因重组发酵技术阶段生物工程设备
第三节生物工程设备的概况及发展趋势
第四节生物工程设备的课程内容与要求
一、主要内容
二、学习本书要求
第二章原料处理及灭菌设备
第一节原料的处理及粉碎设备
一、粗选
二、精选设备
三、粉碎设备
第二节输送设备
一、固体物料输送设备
二、液体物料输送设备
第三节培养基的灭菌方法及设备
一、培养基实消法
二、培养基连消设备
思考题
第三章空气压缩及除菌设备
第一节发酵工厂对空气的质量要求
一、空气中微生物的分布
二、生物工业生产对空气品质的要求
第二节空气除菌的方法与原理
一、空气除菌的方法
二、介质过滤除菌原理
三、空气介质过滤器设计计算
第三节空气除菌流程设计与设备选型
一、空气过滤除菌流程
二、空气预处理设备设计与选型
三、空气介质除菌设备设计与选型
思考题
第四章设备和管道的清洗与灭菌
第一节常用清洗方法及设备
一、生物工业常用清洗剂
二、设备、管路、阀门等清洗
三、CIP清洗系统及设备
四、清洁程度的确认
第二节设备及管路的灭菌
一、发酵罐及容器的灭菌
二、空气过滤器的灭菌
三、管路和阀门的灭菌
四、灭菌的检验及可能出现的问题
思考题
第五章通风发酵设备
第一节机械搅拌通风密闭发酵罐
一、概述
二、机械搅拌通风密闭发酵罐的结构及计算
三、改良的机械搅拌通用式发酵罐
第二节通风固相发酵设备
一、通风固体浅层发酵设备
二、通风固体深层发酵设备
第三节其他类型的通风发酵罐
一、自吸式发酵罐
二、机械搅拌伍式发酵罐
三、气升发酵罐
四、液提式发酵罐
五、膜生物反应器
六、基因工程菌生物反应器
思考题
第六章嫌气发酵设备
第一节酒精发酵设备
一、酒精发酵罐的结构与操作
二、酒精连续发酵设备
三、其他酒精发酵设备
第二节啤酒发酵设备
一、啤酒生产工艺流程
二、啤酒发酵设备
第三节其他发酵设备
一、沼气发酵设备
二、生物农药同态发酵设备
三、葡萄酒发酵设备
思考题
第七章动物、植物细胞培养及酶生物反应器
第一节动物细胞培养反应器
一、动物细胞体外培养的特点
二、动物细胞培养方法
三、动物细胞培养生物反应器的类型及特点
四、反应器培养中的关键问题及解决途径
第二节植物细胞培养反应器
一、植物细胞规模化培养过程的特点
二、植物细胞培养反应器的类型与特点
三、植物细胞反应器系统的设计与控制
第三节酶生物反应器
一、酶生物反应器的要求
二、各种酶生物反应器的类型和特点
三、酶反应器的设计、选择和使用
思考题
第八章产物分离与提取
第一节概述
第二节过滤设备
一、过滤原理与方法
二、压滤机
三、真空过滤机
四、带式真空过滤机
五、过滤设备的选择与使用
第三节离心分离设备
一、离心分离设备的分类与特点
二、过滤式离心机
三、沉降式离心机
四、分离式离心机
五、离心机的选型
第四节膜分离设备
一、概述
二、分离膜
三、膜分离装置
第五节萃取设备
一、概述
二、混合设备
三、萃取机
第六节蒸发浓缩设备
一、概述
二、蒸发设备
三、除沫器、冷凝器和真空装置
思考题
第九章生物工程公用系统
第一节基础概念
一、流体的物理性质
二、生物工程中的传热过程
三、生物工程中化工设备的套用
第二节供水
一、水的组成及用水质量分级
二、水处理系统及设备
三、水的杀菌
四、供水系统及设备
第三节製冷
一、製冷原理
二、製冷剂及载冷剂
三、製冷系统设备
四、绝热材料及结构
第四节供热
一、热量衡算的意义
二、热量衡算方法
三、锅炉设计
思考题
附录A饱和水蒸气表
附录B水的密度（0～39.0℃）
附录C水的黏度（9～40.0℃）
附录D污垢係数值
附录E糖汁的有关性质
附录F化工管路标準化表
附录G金属管子、管件强度
附录H单位换算表
主要参考文献
第一章绪论
第一节生物工程设备在生物工程中的地位
第二节生物工程设备的发展历程
一、传统发酵阶段生物工程设备
二、纯培养及通气搅拌阶段生物工程设备
三、代谢调控发酵技术阶段生物工程设备
四、基因重组发酵技术阶段生物工程设备
第三节生物工程设备的概况及发展趋势
第四节生物工程设备的课程内容与要求
一、主要内容
二、学习本书要求
第二章原料处理及灭菌设备
第一节原料的处理及粉碎设备
一、粗选
二、精选设备
三、粉碎设备
第二节输送设备
一、固体物料输送设备
二、液体物料输送设备
第三节培养基的灭菌方法及设备
一、培养基实消法
二、培养基连消设备
思考题
第三章空气压缩及除菌设备
第一节发酵工厂对空气的质量要求
一、空气中微生物的分布
二、生物工业生产对空气品质的要求
第二节空气除菌的方法与原理
一、空气除菌的方法
二、介质过滤除菌原理
三、空气介质过滤器设计计算
第三节空气除菌流程设计与设备选型
一、空气过滤除菌流程
二、空气预处理设备设计与选型
三、空气介质除菌设备设计与选型
思考题
第四章设备和管道的清洗与灭菌
第一节常用清洗方法及设备
一、生物工业常用清洗剂
二、设备、管路、阀门等清洗
三、CIP清洗系统及设备
四、清洁程度的确认
第二节设备及管路的灭菌
一、发酵罐及容器的灭菌
二、空气过滤器的灭菌
三、管路和阀门的灭菌
四、灭菌的检验及可能出现的问题
思考题
第五章通风发酵设备
第一节机械搅拌通风密闭发酵罐
一、概述
二、机械搅拌通风密闭发酵罐的结构及计算
三、改良的机械搅拌通用式发酵罐
第二节通风固相发酵设备
一、通风固体浅层发酵设备
二、通风固体深层发酵设备
第三节其他类型的通风发酵罐
一、自吸式发酵罐
二、机械搅拌伍式发酵罐
三、气升发酵罐
四、液提式发酵罐
五、膜生物反应器
六、基因工程菌生物反应器
思考题
第六章嫌气发酵设备
第一节酒精发酵设备
一、酒精发酵罐的结构与操作
二、酒精连续发酵设备
三、其他酒精发酵设备
第二节啤酒发酵设备
一、啤酒生产工艺流程
二、啤酒发酵设备
第三节其他发酵设备
一、沼气发酵设备
二、生物农药同态发酵设备
三、葡萄酒发酵设备
思考题
第七章动物、植物细胞培养及酶生物反应器
第一节动物细胞培养反应器
一、动物细胞体外培养的特点
二、动物细胞培养方法
三、动物细胞培养生物反应器的类型及特点
四、反应器培养中的关键问题及解决途径
第二节植物细胞培养反应器
一、植物细胞规模化培养过程的特点
二、植物细胞培养反应器的类型与特点
三、植物细胞反应器系统的设计与控制
第三节酶生物反应器
一、酶生物反应器的要求
二、各种酶生物反应器的类型和特点
三、酶反应器的设计、选择和使用
思考题
第八章产物分离与提取
第一节概述
第二节过滤设备
一、过滤原理与方法
二、压滤机
三、真空过滤机
四、带式真空过滤机
五、过滤设备的选择与使用
第三节离心分离设备
一、离心分离设备的分类与特点
二、过滤式离心机
三、沉降式离心机
四、分离式离心机
五、离心机的选型
第四节膜分离设备
一、概述
二、分离膜
三、膜分离装置
第五节萃取设备
一、概述
二、混合设备
三、萃取机
第六节蒸发浓缩设备
一、概述
二、蒸发设备
三、除沫器、冷凝器和真空装置
思考题
第九章生物工程公用系统
第一节基础概念
一、流体的物理性质
二、生物工程中的传热过程
三、生物工程中化工设备的套用
第二节供水
一、水的组成及用水质量分级
二、水处理系统及设备
三、水的杀菌
四、供水系统及设备
第三节製冷
一、製冷原理
二、製冷剂及载冷剂
三、製冷系统设备
四、绝热材料及结构
第四节供热
一、热量衡算的意义
二、热量衡算方法
三、锅炉设计
思考题
附录A饱和水蒸气表
附录B水的密度（0～39.0℃）
附录C水的黏度（9～40.0℃）
附录D污垢係数值
附录E糖汁的有关性质
附录F化工管路标準化表
附录G金属管子、管件强度
附录H单位换算表
主要参考文献
文摘
着作权页：
插图：
（四）供氧方式的改变
供氧方式在反应器设计中是非常重要的因素之一，目前的供氧方式主要有三种：顶部供氧、外部供氧和无泡供氧。顶部供氧也就是将富氧气体通入反应器顶部，让氧气扩散到液体中。在顶部也可施加压力，以增大气相中氧气的局部压力。这是最简单的供氧方法，已广泛使用于小规模的体系中（如T形瓶、转瓶）。在大规模体系中，以纯氧代替空气也已得到了尝试。更常用且有效的方式是外部供氧，即採用一个单独的供氧室，培养基在其中充氧后泵入反应器中供给细胞营养，当氧气耗尽时再泵回供氧室。无泡供氧可採用多种不同的工艺，包括气体透过。常用的材料为硅胶管、膜和筛网等。富氧气体通过固定的管（或膜），再经孔隙扩散到液体培养基中。同时，CO2从培养基反扩散到气相中。管或膜一般是憎水性材料製作的，也极大地减小了细胞堵塞孔隙的机率。
当前，动物细胞培养生物反应器技术主要是以高密度培养动物细胞生产生物製品为目的，随着人类需求的发展，诞生了新兴的组织工程领域。利用动物细胞生物反应器大规模扩增干细胞种子，或进行三维培养动物细胞（主要是人类细胞），以满足组织工程或器官再生的需要，将具有良好的发展前景。因此，针对不同组织细胞培养以及培养的不同目的，在细胞生物学、细胞力学等领域研究基础上，不断地开发出有针对性的专用型生物反应器，是动物细胞培养生物反应器的基本发展方向。
第二节植物细胞培养反应器
据不完全统计，植物能产10多万种化合物且每年有数千种新化合物被发现，远超过微生物所产种类。李时珍于1578年在《本草纲目》中所开列的1892种药物绝大多数是植物药物，目前仍有约25%的法定药品来自植物，其药物的有效成分均为次生产物。植物来源的天然药物愈来愈受到世界各国的关注。此外，许多次生产物还是优良的食品添加剂和名贵化妆品原料。有些是生物毒素的主要来源，可以用于杀虫、杀菌，而对环境和人畜无害，是理想的环保产品。总之，植物次生代谢产物在医药、食品、轻化工业等领域具有重要意义。
套用细胞培养系统合成有用的植物次生产物，不受气候、土壤、病虫害侵袭等自然条件限制，培养过程易最佳化，产品质量易控制，而且培养周期短，生产效率高，很可能发展成为广义化学工业的一个组成部分，有望解决天然产物的长期供应问题。1983年，日本三井石油化学工业公司在世界上首次成功地採用紫草细胞培养工业化生产紫草宁。此后，人参细胞培养生产人参皂苷，黄连细胞培养生产小檗硷，长春花细胞培养生产长春花硷，红豆杉细胞培养生产紫杉醇等相继取得成功。迄今为止，已经从400多种植物中分离出细胞，并通过细胞培养，获得600多种化合物。在这个发展过程中，研究合适的反应器对于植物细胞大规模培养是非常重要的。
插图：
（四）供氧方式的改变
供氧方式在反应器设计中是非常重要的因素之一，目前的供氧方式主要有三种：顶部供氧、外部供氧和无泡供氧。顶部供氧也就是将富氧气体通入反应器顶部，让氧气扩散到液体中。在顶部也可施加压力，以增大气相中氧气的局部压力。这是最简单的供氧方法，已广泛使用于小规模的体系中（如T形瓶、转瓶）。在大规模体系中，以纯氧代替空气也已得到了尝试。更常用且有效的方式是外部供氧，即採用一个单独的供氧室，培养基在其中充氧后泵入反应器中供给细胞营养，当氧气耗尽时再泵回供氧室。无泡供氧可採用多种不同的工艺，包括气体透过。常用的材料为硅胶管、膜和筛网等。富氧气体通过固定的管（或膜），再经孔隙扩散到液体培养基中。同时，CO2从培养基反扩散到气相中。管或膜一般是憎水性材料製作的，也极大地减小了细胞堵塞孔隙的机率。
当前，动物细胞培养生物反应器技术主要是以高密度培养动物细胞生产生物製品为目的，随着人类需求的发展，诞生了新兴的组织工程领域。利用动物细胞生物反应器大规模扩增干细胞种子，或进行三维培养动物细胞（主要是人类细胞），以满足组织工程或器官再生的需要，将具有良好的发展前景。因此，针对不同组织细胞培养以及培养的不同目的，在细胞生物学、细胞力学等领域研究基础上，不断地开发出有针对性的专用型生物反应器，是动物细胞培养生物反应器的基本发展方向。
第二节植物细胞培养反应器
据不完全统计，植物能产10多万种化合物且每年有数千种新化合物被发现，远超过微生物所产种类。李时珍于1578年在《本草纲目》中所开列的1892种药物绝大多数是植物药物，目前仍有约25%的法定药品来自植物，其药物的有效成分均为次生产物。植物来源的天然药物愈来愈受到世界各国的关注。此外，许多次生产物还是优良的食品添加剂和名贵化妆品原料。有些是生物毒素的主要来源，可以用于杀虫、杀菌，而对环境和人畜无害，是理想的环保产品。总之，植物次生代谢产物在医药、食品、轻化工业等领域具有重要意义。
套用细胞培养系统合成有用的植物次生产物，不受气候、土壤、病虫害侵袭等自然条件限制，培养过程易最佳化，产品质量易控制，而且培养周期短，生产效率高，很可能发展成为广义化学工业的一个组成部分，有望解决天然产物的长期供应问题。1983年，日本三井石油化学工业公司在世界上首次成功地採用紫草细胞培养工业化生产紫草宁。此后，人参细胞培养生产人参皂苷，黄连细胞培养生产小檗硷，长春花细胞培养生产长春花硷，红豆杉细胞培养生产紫杉醇等相继取得成功。迄今为止，已经从400多种植物中分离出细胞，并通过细胞培养，获得600多种化合物。在这个发展过程中，研究合适的反应器对于植物细胞大规模培养是非常重要的。
