生物反应工程

绪论

0.1 生物反应过程的主要特征

0.2 生物反应工程学的任务

0.3 《生物反应工程》的重点内容

第1章 酶催化反应动力学

1.1 酶催化反应概论

1.1.1 酶的催化反应特性

1.1.2 酶的催化反应机制

1.2 简单的酶催化反应动力学

1.2.1 Michaelis-Menten方程的建立

1.2.2 Ｍ-Ｍ方程的动力学特征

1.2.3 M-M方程参数的确定

1.3 有抑制的酶催化反应动力学

1.3.1 竞争性抑制动力学

1.3.2 非竞争性抑制动力学

1.3.3 反竞争性抑制动力学

1.3.4 混合型抑制动力学

1.3.5 底物抑制动力学

1.3.6 不可逆抑制动力学

1.4 复杂的酶催化反应动力学

1.4.1 可逆酶催化反应动力学

1.4.2 双底物酶催化反应动力学

1.4.3 变构酶催化反应动力学

1.5 反应条件对酶催化反应速率的影响

1.5.1 pH的影响

1.5.2 温度的影响

1.5.3 酶的失活动力学

1.6 酶的界面催化反应动力学

1.6.1 液-固界面的酶催化反应动力学

1.6.2 液-液界面的酶催化反应动力学

重点内容提示

习题

第2章 细胞反应动力学

2.1 细胞反应概论

2.1.1 细胞的基本特征

2.1.2 物质的跨膜输送

2.1.3 胞内代谢反应

2.1.4 胞内代谢调控

2.2 细胞反应计量学

2.2.1 元素衡算

2.2.2 得率系数

2.2.3 细胞反应热

2.3 细胞反应动力学的非结构模型

2.3.1 动力学特性与模型分类

2.3.2 无抑制的细胞反应动力学

2.3.3 有抑制的细胞反应动力学

2.3.4 细胞不同生长阶段的动力学特性

2.3.5 影响细胞反应速率的主要环境因素

2.3.6 细胞死亡动力学

2.4 底物消耗与产物生成动力学

2.4.1 底物消耗动力学

2.4.2 代谢产物生成动力学

2.5 细胞反应动力学的结构模型

2.5.1 分室模型

2.5.2 控制模型

2.6 描述细胞群体反应动力学的分离模型

2.6.1 描述细胞生理特性变化的分离模型

2.6.2 描述细胞形态变异的分离模型

2.6.3 描述重组细胞反应的分离模型

重点内容提示

习题

第3章 固定化生物催化剂反应过程动力学

3.1 固定化生物催化剂概论

3.1.1 生物催化剂的固定化

3.1.2 固定化生物催化剂的催化特性

3.1.3 影响固定化生物催化剂特性的因素

3.2 外扩散对反应速率的限制效应

3.2.1 外扩散限制时的表观反应速率

3.2.2 外扩散有效因子

3.2.3 描述外扩散限制效应的普遍化方程

3.3 内扩散对反应速率的限制效应

3.3.1 液体在载体微孔内的扩散

3.3.2 颗粒内扩散-反应的基本关系式

3.3.3 一级反应的内扩散限制

3.3.4 零级反应的内扩散限制

3.3.5 M-M型反应的内扩散限制

3.3.6 表观梯勒模数

3.3.7 描述内扩散限制效应的普遍化方程

3.4 内外扩散同时存在时的限制效应

3.5 生物膜和菌丝团的扩散-反应模型

3.5.1 生物膜的扩散-反应模型

3.5.2 菌丝团的扩散-反应模型

3.6 扩散影响下的表观动力学特性

3.6.1 表观反应级数

3.6.2 表观活化能

3.6.3 表观稳定性

重点内容提示

习题

第4章 生物反应器的操作模型

4.1 操作模型概论

4.1.1 分类

4.1.2 基础方程

4.1.3 操作参数

4.2 分批操作的搅拌槽式反应器（BSTR）

4.2.1 基本操作模型

4.2.2 酶催化反应的反应时间

4.2.3 细胞反应的反应时间

4.2.4 分批操作的最优反应时间

4.2.5 分批操作反应器的有效体积

4.2.6 反复分批操作

4.3 连续操作的搅拌槽式反应器（CSTR）

4.3.1 基本操作模型

4.3.2 酶催化反应的单级CSTR

4.3.3 细胞反应的单级CSTR

4.3.4 带细胞循环的单级CSTR

4.3.5 多级CSTR串联

4.4 连续操作的管式反应器（CPFR）

4.4.1 基本操作模型

4.4.2 酶催化反应时的CPFR

4.4.3 CPFR与CSTR相串联

4.4.4 带细胞循环的CPFR

4.5 补料分批操作反应器（FBR）

4.5.1 补料分批操作概论

4.5.2 恒速流加

4.5.3 指数流加

4.5.4 反复流加

4.5.5 反馈控制流加

4.5.6 补料分批操作过程的优化

4.6 反应-分离耦合操作模型

4.6.1 反应与透析相耦合

4.6.2 反应与萃取相耦合

4.7 连续操作生物反应器的动态特性

4.7.1 环境阶跃变化时CSTR的动态响应

4.7.2 CSTR的稳定性分析

4.7.3 混合种群培养时CSTR的动态特性

重点内容提示

习题

第5章 生物反应器的传递特性

5.1 反应流体的流变与剪切特性

5.1.1 流体的流变特性模型

5.1.2 影响反应液流变特性的因素

5.1.3 流体的剪切作用

5.2 生物反应器的传质特性

5.2.1 细胞反应中氧的传递过程

5.2.2 气-液相间氧的传递模型

5.2.3 细胞反应过程耗氧与供氧的动态关系

5.2.4 影响氧传递速率的因素

5.2.5 KLa的经验关联

5.2.6 KLa的实验测定

5.3 生物反应器的传热特性

5.3.1 细胞反应的产热速率

5.3.2 细胞反应器的热量平衡

5.3.3 传热系数的求取

5.3.4 灭菌过程的传热

重点内容提示

习题

第6章 生物反应器的混合特性

6.1 混合过程概论

6.2 宏观混合特征的描述

6.2.1 停留时间分布的定义

6.2.2 停留时间分布的实验测定

6.2.3 停留时间分布的统计特征值

6.3 理想流动反应器的宏观混合模型

6.3.1 平推流流型

6.3.2 全混流流型

6.4 非理想流动反应器的宏观混合模型

6.4.1 多釜串联模型

6.4.2 轴向分散模型

6.4.3 组合模型

6.5 非理想流动对生物反应过程的影响

6.5.1 对连续灭菌过程的影响

6.5.2 对连续搅拌槽式反应器中细胞反应的影响

6.5.3 对塔式反应器中细胞反应的影响

6.6 微观混合的特性

6.6.1 微观混合特性的描述

6.6.2 微观混合对反应的影响

重点内容提示

习题

第7章 生物反应器的设计与放大

7.1 生物反应器概论

7.1.1 生物反应器的特点

7.1.2 生物反应器的分类

7.1.3 生物反应器的设计要求

7.2 机械搅拌槽式生物反应器

7.2.1 反应器的结构

7.2.2 搅拌器的类型

7.2.3 搅拌功率的计算

7.3 气体搅拌塔式生物反应器

7.3.1 鼓泡塔反应器

7.3.2 气升式反应器

7.4 固定床和流化床生物反应器

7.4.1 固定床反应器概述

7.4.2 填充床反应器

7.4.3 滴流床反应器

7.4.4 固态发酵反应器

7.4.5 流化床反应器

7.5 膜生物反应器

7.5.1 膜生物反应器概论

7.5.2 膜生物反应器的操作特性

7.6 动植物细胞培养生物反应器

7.6.1 动物细胞培养反应器

7.6.2 植物细胞培养反应器

7.6.3 微藻光照培养反应器

7.7 生物反应器的放大

7.7.1 放大原理与准则

7.2.2 经验放大法

7.7.3 其他放大方法

重点内容提示

习题

部分习题参考答案

参考文献

《生物反应工程（第2版）》第二版由第一版的10章精简为7章，与第一版相比较，本版在编著体系和内容上都进行了较大的修改和补充。在编著体系上，依次从分子水平、细胞水平、颗粒水平和反应器水平四个层次描述生物反应过程动力学；从操作模型、传递特性、混合特性和反应器的设计与放大四个方面论述生物反应器的有关内容，以突出生物反应器工程的特点。在编著内容上，本版适当补充了生物反应工程近年来所发表的有关研究成果，以使本版的内容更加充实和丰富。每章列出了重点内容提示，并附有例题和习题，以帮助读者理解和掌握有关概念和方法。
　　《生物反应工程（第2版）》可作为高等院校生物工程、生物技术专业师生的教材和参考书，也可供从事生物技术产品开发和生产的科技人员参考。