全書內(nèi)容共分九章：原料的輸送及前處理設備，培養(yǎng)基的滅菌和空氣除菌設備，生物反應器設計基礎，微生物反應器，動植物細胞培養(yǎng)反應器與酶反應器，生物反應器的設計、放大及參數(shù)檢測，細胞破碎與固液分離設備，萃取與色譜設備，蒸發(fā)、結(jié)晶與干燥設備。全面介紹了生物工程設備的結(jié)構(gòu)、工作原理及設計與選型原則。為方便教學，每章內(nèi)容均配有思考題。
本書可作為生物工程、生物技術(shù)、生物制藥以及食品科學與工程、化學工程等專業(yè)的教材或參考書，也適合相關科研設計院所和企業(yè)人員自學。
生物工程設備是生物工程、生物技術(shù)和生物制藥等專業(yè)開設的專業(yè)必修課，是在學習了微生物學、生物化學、化工原理、生物工藝學、生物分離技術(shù)等課程的基礎上，為培養(yǎng)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化開發(fā)與生產(chǎn)所需工程技術(shù)人才而開設的一門理論與實踐緊密結(jié)合的課程。本課程具有實踐性強、應用面廣、內(nèi)容多、所關聯(lián)課程多、更新快等特點。隨著高等教育的快速發(fā)展，許多高校壓縮專業(yè)課學時。在教學中存在著學生工程意識薄弱、教材內(nèi)容更新相對較慢等問題。為了達到知識面寬、淺顯易懂、突出新知識、實用以及教師易教、學生易學的目的，本書強調(diào)基本原理和關鍵設備，突出工程實踐，內(nèi)容體系完整，反映學科新成果，難度適中，篇幅較小，符合新形勢下高校專業(yè)課的教學要求。本書以生物加工過程為主線，介紹生物工程設備的結(jié)構(gòu)、工作原理及工藝設計計算與選型原則，力圖反映該領域的最新應用成果。全書分為三部分：第一部分為原料的前處理設備及滅（除）菌設備，第二部分為生物反應器，第三部分為生物產(chǎn)品分離設備。使用本教材時，推薦教學時數(shù)為32至48學時。本書力求突出以下特點：1.努力反映生物工程設備應用新成果。近年來，生物工程技術(shù)的發(fā)展日新月異，各種先進的生物工程設備層出不窮。本書對那些已顯陳舊的內(nèi)容進行了刪減，增加了生物工程設備應用新成果的內(nèi)容。2.重點突出，注重實用,力求反映基本概念和基本內(nèi)容。在知識點方面，圍繞設備設計及選型這一主題展開。在內(nèi)容方面，重點介紹核心設備生物反應器，適當介紹與其相關的設備。盡可能多地選擇與生產(chǎn)實際緊密相連的工程實例，拉近所學與所用的距離，達到學以致用的目的。3.敘述簡潔，層次清晰，便于自學。生物工程設備的工作原理分析和設計需要深厚的理論基礎，但對工程技術(shù)人員來說，更需要了解和掌握的是基本原理及應用特性。本書用較少的數(shù)學推導，簡潔的文字，配以適量的插圖來呈現(xiàn)生物工程設備基本內(nèi)容和知識，通俗易懂。因此，本書也適合相關科研設計院所和生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)人員以及相關領域的專業(yè)人員學習參考。本書由武漢輕工大學陶興無和江賢君編寫。江賢君編寫第四章第四、五節(jié)，第五章和第六章；陶興無編寫其余各章節(jié)并統(tǒng)稿。此外，研究生陳強、李政、李燕、樊永波、劉仁祿和許曉梅等也為本書的資料搜集整理做了大量工作。編寫過程中參閱了大量同行的教材、資料與文獻，謹此對這些作者表示誠摯的感謝！限于編者水平，書中難免存在一些疏漏和不足之處，懇請讀者批評指正。陶興無2016年9月于武漢
陶興無，武漢輕工大學，教授，1982年畢業(yè)于湖北工業(yè)大學工業(yè)發(fā)酵專業(yè)（本科）后留校任教，1988年畢業(yè)于江南大學發(fā)酵工程專業(yè)(碩士研究生)。1988年起在武漢市科委生物技術(shù)中心工作，2000年至今在武漢工業(yè)學院生物與制藥工程學院任生物工程專業(yè)教師。為本科生和研究生講授《生物工程設備》、《生物制藥設備》、《生物工程與工藝學》、《發(fā)酵工藝學》、《發(fā)酵代謝調(diào)控》、《發(fā)酵產(chǎn)品工藝學》、《發(fā)酵(制藥)工廠設計》和《生物工程概論》等課程。近年來，主持（參與）完成《魔芋葡甘聚糖降解工藝研究及其應用》(2005年)、《醬腌菜新型純種發(fā)酵生產(chǎn)技術(shù)的研究》(2008年)、《高溫－半乳糖苷酶制備技術(shù)的研究與開發(fā)》(2010年)、《多菌種發(fā)酵在棉籽餅粕綜合利用中技術(shù)中試多菌種發(fā)酵在棉籽餅粕綜合利用中技術(shù)中試》（2010年）、《接種嗜鹽乳酸菌酵母菌新技術(shù)改進襄樊大頭菜生產(chǎn)中試》（2010年）、《基于二步法全基因合成技術(shù)飼用耐高溫脂肪酶的分子改造》（2013年）和《－3族脂肪酸增強學習記憶的機理研究》（2013年）等十余項國家或省市科技攻關課題；發(fā)表相關論文三十余篇；主（參）編教材五部。
第一章原料的輸送及前處理設備1
第一節(jié)物料的輸送設備1
一、固體物料的輸送設備1
二、液體物料的輸送設備9
第二節(jié)固體物料的分選（除雜）與分級設備13
一、分選（除雜）設備13
二、精選設備15
三、分級設備17
四、除鐵、去石設備18
第三節(jié)固體物料的粉碎設備21
一、粉碎原理和方法21
二、錘式粉碎機24
三、輥式粉碎機27
四、其它粉碎機28
第四節(jié)淀粉質(zhì)原料的水解設備30
一、傳統(tǒng)的連續(xù)蒸煮糖化設備流程30
二、雙酶法連續(xù)噴射液化及糖化設備流程31
三、傳統(tǒng)的蒸煮加熱設備32
四、連續(xù)液化噴射器（水熱器）33
五、水力噴射真空泵35
六、糖化罐37
第五節(jié)麥芽汁制備和糖蜜原料稀釋設備37
一、麥芽汁制備設備38
二、糖蜜原料的稀釋設備41
復習思考題44
第二章培養(yǎng)基的滅菌和空氣除菌設備45
第一節(jié)培養(yǎng)基滅菌設備45
一、濕熱滅菌的原理45
二、培養(yǎng)基的分批滅菌46
三、培養(yǎng)基的連續(xù)滅菌設備流程47
四、加熱設備49
五、維持（保溫）設備52
六、冷卻設備54
第二節(jié)空氣除菌設備57
一、生物反應器用無菌空氣標準57
二、壓縮空氣的預處理流程58
三、壓縮空氣預處理設備60
四、空氣過濾的常用介質(zhì)及其除菌機制65
五、空氣過濾器的結(jié)構(gòu)和性能67
第三節(jié)設備與管路的清洗與滅菌78
一、設備和管路的清洗78
二、CIP清洗系統(tǒng)簡介80
三、設備及管路的滅菌81
復習思考題85
第三章生物反應器設計基礎86
第一節(jié)生物反應器的分類86
一、根據(jù)生物催化劑分類86
二、根據(jù)底物加入方式分類87
三、根據(jù)反應器結(jié)構(gòu)特征及動力輸入方式分類88
四、根據(jù)反應器通氣情況分類89
第二節(jié)生物反應器設計的機械基礎89
一、壓力容器設計的基本知識89
二、無夾套生物反應器（內(nèi)壓薄壁容器）的應力分析91
三、夾套生物反應器（外壓容器）的失穩(wěn)93
四、生物反應器強度設計參數(shù)的確定94
五、生物反應器的壁厚計算97
六、生物反應器的壓力試驗101
第三節(jié)生物反應器中的傳遞與混合103
一、生物反應流體的流變特性103
二、剪切力對生物反應的影響105
三、生物反應器中氧的傳遞106
四、生物反應器中的熱量傳遞111
五、生物反應器中的流動和混合特征112
復習思考題115
第四章微生物反應器116
第一節(jié)機械攪拌通風發(fā)酵罐116
一、基本結(jié)構(gòu)116
二、罐體和傳熱裝置116
三、通氣和攪拌裝置120
四、軸封裝置和傳動裝置125
五、消泡和尾氣排放裝置128
六、機械攪拌通風發(fā)酵罐的優(yōu)缺點131
第二節(jié)氣升式通風發(fā)酵罐131
一、鼓泡塔反應器簡介131
二、氣升式環(huán)流式反應器的結(jié)構(gòu)與類型135
三、氣升式環(huán)流式反應器的傳遞特性參數(shù)139
四、氣升式環(huán)流式反應器的操作特性141
五、氣升式環(huán)流式反應器的設計要點143
六、氣升式環(huán)流式反應器的優(yōu)缺點144
第三節(jié)自吸式通風發(fā)酵罐145
一、機械攪拌自吸式發(fā)酵罐145
二、噴射自吸式發(fā)酵罐149
第四節(jié)厭氧微生物反應器151
一、酒精發(fā)酵罐151
二、啤酒發(fā)酵罐156
三、廢水厭氧處理反應器161
第五節(jié)固態(tài)發(fā)酵生物反應器164
一、固態(tài)發(fā)酵體系的傳質(zhì)和傳熱165
二、靜態(tài)固態(tài)發(fā)酵生物反應器166
三、動態(tài)發(fā)酵生物反應器169
復習思考題178
第五章動植物細胞培養(yǎng)反應器與酶反應器180
第一節(jié)動植物細胞大規(guī)模培養(yǎng)方法180
一、動植物細胞培養(yǎng)特性180
二、動植物細胞大規(guī)模培養(yǎng)方法和生產(chǎn)操作方式182
第二節(jié)動物細胞培養(yǎng)反應器185
一、動物細胞貼壁培養(yǎng)反應器185
二、動物細胞懸浮培養(yǎng)反應器186
三、動物細胞微載體培養(yǎng)反應器191
四、大載體培養(yǎng)反應器192
第三節(jié)植物細胞培養(yǎng)反應器193
一、植物細胞懸浮培養(yǎng)反應器193
二、植物細胞固定化培養(yǎng)反應器196
第四節(jié)酶反應器198
一、游離酶反應器199
二、固定化酶反應器202
三、酶反應器的選型209
四、酶反應器的操作212
復習思考題214
第六章生物反應器的設計、放大及參數(shù)檢測215
第一節(jié)發(fā)酵罐的設計215
一、發(fā)酵罐容積設計215
二、發(fā)酵罐的幾何尺寸和壁厚設計216
三、換熱裝置的冷卻面積設計218
四、攪拌器的軸功率設計221
五、發(fā)酵罐的附件設計223
第二節(jié)發(fā)酵罐的比擬放大223
一、幾何尺寸的放大224
二、空氣流量的放大224
三、攪拌轉(zhuǎn)速及功率的放大226
四、放大方法的比較227
第三節(jié)酶反應器的設計227
第四節(jié)生物反應過程的參數(shù)檢測234
一、溫度234
二、罐壓234
三、攪拌轉(zhuǎn)速和功率235
四、空氣和料液流量236
五、液位和泡沫238
六、pH及溶解CO2濃度238
七、溶氧濃度及氧化還原電位239
八、發(fā)酵罐排氣(尾氣)中O2分壓和CO2分壓240
復習思考題242
第七章細胞破碎與固液分離設備243
第一節(jié)細胞機械破碎設備243
一、高壓勻漿器243
二、高速珠磨機243
三、噴霧撞擊破碎器244
四、超聲波破碎器244
五、細胞破碎機械的選用244
第二節(jié)過濾設備245
一、板框壓濾機245
二、轉(zhuǎn)鼓真空過濾機247
三、過濾機的選用250
第三節(jié)離心設備250
一、三足式離心機251
二、管式離心機251
三、碟片式離心機253
四、臥式螺旋卸料離心機255
五、離心機的選用255
第四節(jié)膜分離設備256
一、膜結(jié)構(gòu)及其分離機理256
二、膜組件257
三、膜組件的選用259
復習思考題260
第八章萃取與色譜設備261
第一節(jié)萃取設備261
一、溶劑萃取流程261
二、混合設備261
三、分離設備263
四、混合-分離萃取機264
第二節(jié)離子交換設備266
一、離子交換設備的分類266
二、離子交換設備的結(jié)構(gòu)267
三、離子交換設備的設計要點269
第三節(jié)色譜設備270
一、色譜分離的基本原理270
二、色譜系統(tǒng)的基本組成271
三、色譜柱結(jié)構(gòu)272
四、工業(yè)規(guī)模的色譜分離裝置274
五、徑向色譜274
復習思考題275
第九章蒸發(fā)、結(jié)晶與干燥設備276
第一節(jié)蒸發(fā)設備276
一、循環(huán)型蒸發(fā)器276
二、單程型（膜式）蒸發(fā)器277
三、蒸發(fā)器的輔助設備281
四、蒸發(fā)設備的選用282
第二節(jié)結(jié)晶設備282
一、冷卻結(jié)晶器282
二、蒸發(fā)結(jié)晶器284
三、真空結(jié)晶器287
四、結(jié)晶設備的選用289
第三節(jié)干燥設備289
一、對流型（絕熱）干燥設備289
二、傳導型（非絕熱）干燥設備296
三、冷凍干燥機298
四、干燥設備的選用301
復習思考題302
參考文獻303
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