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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

2.1.4 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 设备材料的化学性能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 常用清洗方法及设备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 生物农药固态发酵设备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

9.3.5 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、冷凝器和真空装置228

思考题229

10生物工程公用系统230

10.1 基础概念230

10.1.1 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