名师名著院士精品系列--生物工程设备（郑裕国）（第二版）_郑裕国主编薛亚平副主编_9787122396136

全书共分为十四个章节，内容包括了在生物过程工程中从原料处理、生物反应到生物产品提取纯化等一系列操作过程设备，重点介绍了各种设备的原理、构造、设计、应用、参数检测、放大、控制理论等工程方面的基本知识。编写时，在每章章前添加了兴趣引导、问题导向和明确的学习目标；正文增加概念检查及信息化教学手段，章后总结学习要素，梳理知识点、重要名词、概念、公式、工艺流程、技术指导与应用，设计了能够使学生更好理解科学问题、解决复杂工程问题的习题。

第二版前言
随着各学科的交叉融合与各项技术的发展，生物工程技术取得重大突破，广泛应用于农业、工业、医学、药学、能源、环保、冶金等多个领域，与人类生产生活息息相关，对人类社会的政治、经济、军事和生活等方面产生了巨大的影响，为解决全人类共同面临的资源、环境和健康等重大问题提供了高效的解决途径，为我国经济社会的高质量发展提供了重要助力。
作为面向生物工程、生物技术及相关专业的教学用书，本书工程特色显著，在强调知识先进性和科学性同时，注重知识结构的系统性、完整性，将基础知识、学科前沿、工程应用有机结合，贴近实际应用需求，为学生今后工程实践提供扎实的知识储备。版教材自2007 年6 月出版以来, 已重印12 次，在全国高校中得到广泛应用。作者主讲的生物工程设备课程，先后被评为浙江省精品课程国家精品课程国家精品资源共享课程等，2020 年入选国家首批一流线下本科课程建设。
基于十几年来课程改革成果，作者团队结合数十年教学积淀，秉承有趣、有用、有启发、终身受益的编写思想，着眼知识实际应用，经过系统梳理、归纳、总结，在化学工业出版社的鼓励、帮助和支持下，修订完成《生物工程设备》第二版。
为促进学习过程，引导学生开阔思路、积极思考、主动参与教学与讨论，培养创新型人才，本书力争突出以下特色：
● 增加兴趣引导、问题导向和学习目标。以问题为导向，阐述学习本章知识实际意义，将学生的注意力集中在应该学到的知识上。
● 学习过程中，针对性设置概念检查和案例教学及信息化教学内容，帮助检测学生对知识的理解程度，更好地激发学习兴趣。
● 提炼知识点，加强课后练习。章后总结学习要素，梳理知识点、重要名词、概念、公式、工艺流程、技术指导与应用等，力争调动学生思考的同时，进一步提高对知识的理解和应用。
● 设置工程设计问题，锻炼学生解决复杂问题的能力以及探究科学的思维习惯，进一步加强对能力和技巧的培养。
● 提供学生学习（二维码链接）和教师参考（www.cipedu.com.cn）两类数字化资源，学生通过扫码可以自我检查；与国内外生物工程设备企业合作，共建优质素材资源库。方便学习的同时，更有助于学生对所学知识的理解与应用。
本书共分为十三章，由郑裕国教授组织编写和统稿，薛亚平教授、王远山教授、徐建妙正高级工程师、牛坤副教授、程峰副教授、汤晓玲副教授、贾东旭副教授、吴哲明博士、金利群教授承担修订编写。在此向所有关心、指导、帮助和支持本书出版的前辈、同仁和朋友们表示深深的谢意！
由于作者水平和经验有限，书中难免有疏漏和不妥之处，敬请广大读者批评指正。

作　者
于浙江工业大学
2021年6月

绪论 001
一、生物工程设备在现代生物技术领域的地位和重要性 002
二、生物工程设备的发展历程 002
三、生物工程设备的要求 004
四、课程内容和任务 005

章　生物质原料前处理设备 007
节　生物质原料分选与分级设备 009
一、磁力除铁器 009
二、筛选设备 010
三、精选机 011
第二节　生物质原料粉碎设备 012
一、物料粉碎的工作原理 012
二、物料的粉碎比 013
三、粉碎设备 014
第三节　生物质原料混合设备 019
一、回旋型混合机 019
二、固定型混合机 020
第四节　淀粉质原料的前处理 021
一、连续蒸煮糖化工艺流程及设备 021
二、间歇蒸煮糖化工艺流程及设备 024

第二章　无菌培养基制备设备 029
节　无菌液体培养基制备设备 031
一、灭菌动力学 032
二、连续灭菌流程及设备 034
三、分批灭菌过程与设备 039
第二节　啤酒生产中麦芽汁的制备设备 042
一、糊化锅 042
二、糖化锅 045
三、过滤槽 045
四、麦芽汁煮沸锅 046
五、糖化醪过滤槽 047
第三节　无菌固体培养基制备设备 048
一、润水设备 049
二、蒸煮灭菌设备 050

第三章　物料输送过程与设备 055
节　液体输送设备 057
一、离心泵 057
二、往复泵 061
三、其他类型的泵 063
第二节　气体输送设备 064
一、空气压缩机 064
二、离心通风机 066
三、离心鼓风机 068
第三节　固体输送设备 069
一、带式输送机 069
二、斗式提升机 071
三、螺旋输送机 072
四、气力输送设备 074

第四章　空气供给工程设备 087
节　空气除菌过程与设备 089
一、空气除菌和灭菌方法 089
二、空气除菌流程 092
三、空气除菌过程设备 094
四、介质过滤除菌 098
第二节　生物加工过程的空气调节 105
一、空气调节的方法 106
二、湿空气焓-湿图 106
三、水与空气直接接触进行空气调节 109
四、表面换热器空气调节 111

第五章　生物反应器设计基础 115
节　生物反应过程的剪切力 118
一、剪切力的度量方法 118
二、剪切作用的影响 119
三、低剪切力反应器的设计 121
第二节　生物反应器的传质 123
一、气-液质量传递 123
二、液-固质量传递 129
第三节　生物反应器的混合机理 131
一、大尺度混合机理 131
二、小尺度混合机理 132

第六章　生物反应器 137
节　机械搅拌式生物反应器 140
一、机械搅拌式生物反应器的结构 140
二、机械搅拌式生物反应器的结构设计 146
三、机械搅拌轴功率计算 147
第二节　气升式生物反应器 151
一、气升式生物反应器的主要类型及结构 151
二、气升式生物反应器的主要参数 154
第三节　鼓泡塔生物反应器 155
一、鼓泡塔生物反应器的结构 155
二、流体力学特征 156
第四节　膜生物反应器 158
一、膜生物反应器的类型 158
二、膜材料和膜组件 159
三、膜生物反应器工艺设计的考虑因素 160
四、膜生物反应器的应用 162
第五节　动植物细胞培养装置和酶反应器 163
一、动物细胞培养技术及其生物反应器 163
二、植物细胞培养过程及其生物反应器 170
三、酶反应器 174
第六节　光合生物反应器 179
一、开放式大池培养系统 179
二、密闭式光合生物反应器 180
第七节　厌氧发酵生物反应器 184
一、酒精发酵设备 184
二、啤酒发酵设备 186
第八节　固态发酵生物反应器 189
一、固态发酵基础理论 189
二、固态发酵的生物反应器 191
三、固态发酵生物反应器的设计要求 197

第七章　生物反应器的放大与控制 201
节　生物反应器的放大 204
一、经验放大法 204
二、其他放大方法 209
第二节　生物反应器的参数检测 210
一、生物加工过程的参数 210
二、检测方法与仪器 215
第三节　控制理论与应用 223
一、生物过程的控制特征 223
二、先进控制理论在反应器控制中的应用 226

第八章　细胞破碎与料液分离过程设备 231
节　细胞破碎设备 233
一、高速珠磨机 233
二、高压匀浆器 234
三、超声波振荡器 235
第二节　固液分离设备 235
一、过滤设备 236
二、离心分离设备 240
第三节　膜分离技术与设备 247
一、反渗透膜分离技术与设备 248
二、纳滤膜分离技术与设备 254
三、超滤膜分离技术与设备 255
四、微滤膜分离技术与设备 255

第九章　萃取设备 259
节　液-液萃取过程及设备 261
一、液-液萃取分类 261
二、液-液萃取过程与计算 266
三、液-液萃取设备 269
第二节　固-液萃取原理及设备 276
一、固-液萃取原理 276
二、固-液萃取设备 278
第三节　超临界流体萃取过程及设备 280
一、超临界流体 281
二、超临界流体萃取过程 282
三、超临界流体萃取系统 283

第十章　离子交换、吸附和色谱分离设备 289
节　离子交换过程原理与设备 291
一、离子交换过程与原理 291
二、离子交换设备 294
第二节　吸附过程原理与设备 300
一、吸附过程与原理 300
二、吸附设备 302
第三节　色谱分离过程原理与设备 305
一、色谱分离过程与原理 305
二、色谱分离设备 308

第十一章　蒸发与结晶设备 313
节　蒸发设备 315
一、概述 315
二、常用蒸发设备结构 317
三、蒸发器的附属设备 323
四、蒸发器的选型 324
五、蒸发设备的设计计算 325
第二节　结晶设备 329
一、晶核的生成和晶体的生长 329
二、结晶设备的结构及特点 330
三、结晶设备的设计计算 334

第十二章　蒸馏过程与设备 339
节　酒精蒸馏 341
一、两塔式蒸馏 341
二、三塔式蒸馏 342
三、多塔蒸馏 344
第二节　分子蒸馏 344
一、分子蒸馏的原理 345
二、分子蒸馏器的种类与特征 346
第三节　水蒸气蒸馏 349
一、水蒸气蒸馏的过程和原理 349
二、水蒸气蒸馏的方式与设备 351

第十三章　干燥设备 359
节　气流干燥 362
一、气流干燥流程与设备 362
二、气流干燥器的型式 363
三、气流干燥的特点和适用范围 365
四、气流干燥的计算 366
第二节　喷雾干燥 369
一、气流喷雾干燥设备 369
二、离心喷雾干燥设备 371
第三节　沸腾干燥与沸腾造粒干燥 375
一、沸腾干燥原理、特点和型式 375
二、单层卧式多室沸腾干燥设备构造和操作 375
三、沸腾造粒干燥设备的原理、流程和设备构造 376
第四节　真空干燥和真空冷冻干燥 378
一、真空干燥 378
二、真空冷冻干燥 379

参考文献 386

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