第一章培养基准备与培养基灭菌的设备1

第一节培养基的准备与要求1

一、微生物培养基的种类和常用原料

及规格1

二、动物细胞、植物细胞和微藻细胞

培养基与灭菌方法3

第二节培养基的灭菌方法及设备4

第三节培养基实罐灭菌的计算4

第四节培养基连续灭菌的设备及计算10

一、连续灭菌的设备10

二、连消培养基冷却设备16

第二章发酵用压缩空气预处理及

除菌设备19

第一节供发酵工厂使用的无菌空气的

质量指标19

第二节压缩空气的预处理原理及工艺

流程设计20

一、压缩空气预处理的目的20

二、压缩空气的冷却20

三、压缩空气的除水原理及压缩空气预处理

系统的工艺流程设计20

第三节压缩空气预处理系统的设备设计22

第四节空气除菌设备27

一、空气总过滤器的结构与计算27

二、空气分过滤系统及过滤器的设计28

第三章生物反应器与发酵参数检测

元件33

第一节微生物反应器33

一、发酵罐的类型33

二、通用式发酵罐34

三、其他形式的发酵罐43

第二节动物细胞培养反应器47

一、动物细胞悬浮培养生物反应器48

二、动物细胞贴壁培养反应器49

三、动物细胞微载体悬浮培养反应器50

第三节植物细胞反应器52

一、植物细胞悬浮培养的特性52

二、大规模植物细胞培养反应器52

第四节生物反应器搅拌功率的计算54

一、搅拌功率计算的基本方程式54

二、搅拌功率计算的修正56

三、多层搅拌器的功率计算57

四、通气情况下的搅拌功率计算57

五、非牛顿型流体搅拌功率的计算58

六、生物反应器搅拌功率的确定60

七、电机功率的确定61

第五节生物反应器中的氧传递61

一、细胞对氧的需求61

二、培养过程中的氧传递62

三、气液接触中的传质系数64

四、影响气液相氧传递速率的因素65

五、氧传质系数的测定方法67

第六节生物反应器的放大设计68

一、几何尺寸的放大69

二、空气流量的放大69

三、搅拌功率及搅拌转速的放大70

四、放大方法的比较72

第七节生物反应器的发酵参数检测元件72

一、生物反应器的参数检测73

二、用于生化过程检测的传感器73

三、发酵过程控制概论81

第四章液固分离设备86

第一节液固分离设备概述86

一、过滤原理86

二、沉降原理87

三、液固分离设备的类别91第二节过滤设备及计算91

一、板框压滤机91

二、真空转鼓过滤机95

三、三足式离心机97

第三节离心沉降设备及计算99

一、管式离心机99

二、螺旋卸料离心机101

三、碟片式离心机102

四、生物体分离离心机105

第四节膜分离设备108

一、膜的结构108

二、膜分离过程设备110

第五章萃取设备113

第一节溶剂萃取法概述113

第二节溶剂萃取设备114

一、分段式萃取设备114

二、多级离心萃取机117

三、连续逆流离心萃取机117

第三节液液萃取设备的计算119

一、液液萃取过程的计算119

二、液液萃取设备的计算120

三、离心分离机及离心萃取机中分

界面计算123

四、离心分离机的生产能力计算125

第六章层析设备和离子交换设备126

第一节层析设备126

一、层析原理126

二、层析设备的组成128

第二节离子交换设备136

一、离子交换概述136

二、离子交换的操作方式136

三、离子交换设备的结构137

四、离子交换设备的设计139

第七章蒸发和结晶设备144

第一节蒸发设备144

第二节蒸发设备的计算与设计151

第三节结晶设备155

第八章生物产品干燥设备158

第一节干燥过程的基本计算方法159

一、湿空气的性质159

二、干燥过程的物料及热量衡算160

三、干燥速率及干燥时间的计算162

第二节气流干燥器及其计算163

一、颗粒在气流中的运动规律164

二、颗粒在气流中运动时的传热和传质169

三、直管式气流干燥器的计算170

四、旋风式气流干燥及其计算174

第三节沸腾干燥器及其计算177

一、固体流化过程的三个阶段178

二、沸腾干燥器的计算179

第四节喷雾干燥塔(器)及其计算186

一、雾化器的结构计算187

二、喷雾干燥塔（器）的结构及计算193

第五节沸腾造粒干燥器及其计算197

一、沸腾造粒干燥器的形式198

二、沸腾造粒干燥器的设计198

第六节真空干燥与冷冻干燥设备200

一、真空干燥200

二、冷冻干燥203

第九章生物制药生产GMP规范要点208

第一节药品生产的GMP208

一、GMP的发展历史208

二、GMP的概念208

三、GMP的特点208

四、实施GMP的意义209

五、GMP的特征和内容209

六、GMP的实施认证209

第二节GMP对原料药生产的要求209

一、生产特殊要求209

二、原料药生产质量控制要点211

三、原料药生产验证工作要点211

第三节GMP对发酵类原料药生产设备的

设计、制造、安装与管理的要求212

一、对发酵设备的一般要求212

二、设备和管道用材应保证不使药物

受到污染213

三、机械设备设计和制造要求213

四、防止机械设备在运动过程产生

异物的污染213

五、无菌原料药设备的特殊要求214

六、方便清洗消毒的设备及管路管件的

设计214

七、装卸、运输应避免造成污染216

八、设备管理和验证216

第四节GMP对发酵类原料药生产系统的

要求217

一、发酵类原料药生产设备与管道的卫生

要求217

二、常用清洗剂、清洗方法及设备219

三、设备及管路的灭菌223

第五节GMP对生产环境的要求225

一、生物工业生产对空气净化调节设施的

要求225

二、洁净室空气的温湿度控制230

第六节生物制药生产中与产品质量有关的

其他基础设施问题231

一、水的质量231

二、生物安全232

三、废物处理232

四、溶剂回收233

附录全国主要城市气象资料汇编234

参考文献235 2100433B

本书由华东理工大学陈国豪教授主编，俞俊棠教授主审。全书共分九章：培养基准备与培养基灭菌的设备、发酵用压缩空气预处理及除菌设备、生物反应器与发酵参数检测元件、液固分离设备、萃取设备、离子交换和层析设备、蒸发和结晶设备、生物制品干燥设备、生物制药生产GMP规范要点和附录等，它覆盖了当前生物技术工业化生产的全部关键单元操作与装备。

本书特点是生物过程及设备的计算、设计案例丰富，能帮助学生掌握各种装备的工作原理、强化途径和单体设备计算、设计或选型。本书为普通高等教育十一五”国家级规划教材，可作为高校生物工程专业本科学生的教材，也可作为从事发酵工程，微生物制药工程，酶制剂、有机酸、氨基酸生产，现代生物技术等工程技术人员参考书。

全书内容共分九章：原料的输送及前处理设备，培养基的灭菌和空气除菌设备，生物反应器设计基础，微生物反应器，动植物细胞培养反应器与酶反应器，生物反应器的设计、放大及参数检测，细胞破碎与固液分离设备，萃取与色谱设备，蒸发、结晶与干燥设备。全面介绍了生物工程设备的结构、工作原理及设计与选型原则。为方便教学，每章内容均配有思考题。

本书可作为生物工程、生物技术、生物制药以及食品科学与工程、化学工程等专业的教材或参考书，也适合相关科研设计院所和企业人员自学。

《生物工程设备》为普通高等教育“十一五”国家级规划教材之一。《生物工程设备(普通高等教育十一五国家级规划教材)/高职高专生物类专业教材系列》的编写内容和生物技术类专业的培养目标保持一致，突出职业技能培养和生产应用性，充分体现高职教育的思想。

第一章原料的输送及前处理设备1

第一节物料的输送设备1

一、固体物料的输送设备1

二、液体物料的输送设备9

第二节固体物料的分选（除杂）与分级设备13

一、分选（除杂）设备13

二、精选设备15

三、分级设备17

四、除铁、去石设备18

第三节固体物料的粉碎设备21

一、粉碎原理和方法21

二、锤式粉碎机24

三、辊式粉碎机27

四、其它粉碎机28

第四节淀粉质原料的水解设备30

一、传统的连续蒸煮糖化设备流程30

二、双酶法连续喷射液化及糖化设备流程31

三、传统的蒸煮加热设备32

四、连续液化喷射器（水热器）33

五、水力喷射真空泵35

六、糖化罐37

第五节麦芽汁制备和糖蜜原料稀释设备37

一、麦芽汁制备设备38

二、糖蜜原料的稀释设备41

复习思考题44

第二章培养基的灭菌和空气除菌设备45

第一节培养基灭菌设备45

一、湿热灭菌的原理45

二、培养基的分批灭菌46

三、培养基的连续灭菌设备流程47

四、加热设备49

五、维持（保温）设备52

六、冷却设备54

第二节空气除菌设备57

一、生物反应器用无菌空气标准57

二、压缩空气的预处理流程58

三、压缩空气预处理设备60

四、空气过滤的常用介质及其除菌机制65

五、空气过滤器的结构和性能67

第三节设备与管路的清洗与灭菌78

一、设备和管路的清洗78

二、CIP清洗系统简介80

三、设备及管路的灭菌81

复习思考题85

第三章生物反应器设计基础86

第一节生物反应器的分类86

一、根据生物催化剂分类86

二、根据底物加入方式分类87

三、根据反应器结构特征及动力输入方式分类88

四、根据反应器通气情况分类89

第二节生物反应器设计的机械基础89

一、压力容器设计的基本知识89

二、无夹套生物反应器（内压薄壁容器）的应力分析91

三、夹套生物反应器（外压容器）的失稳93

四、生物反应器强度设计参数的确定94

五、生物反应器的壁厚计算97

六、生物反应器的压力试验101

第三节生物反应器中的传递与混合103

一、生物反应流体的流变特性103

二、剪切力对生物反应的影响105

三、生物反应器中氧的传递106

四、生物反应器中的热量传递111

五、生物反应器中的流动和混合特征112

复习思考题115

第四章微生物反应器116

第一节机械搅拌通风发酵罐116

一、基本结构116

二、罐体和传热装置116

三、通气和搅拌装置120

四、轴封装置和传动装置125

五、消泡和尾气排放装置128

六、机械搅拌通风发酵罐的优缺点131

第二节气升式通风发酵罐131

一、鼓泡塔反应器简介131

二、气升式环流式反应器的结构与类型135

三、气升式环流式反应器的传递特性参数139

四、气升式环流式反应器的操作特性141

五、气升式环流式反应器的设计要点143

六、气升式环流式反应器的优缺点144

第三节自吸式通风发酵罐145

一、机械搅拌自吸式发酵罐145

二、喷射自吸式发酵罐149

第四节厌氧微生物反应器151

一、酒精发酵罐151

二、啤酒发酵罐156

三、废水厌氧处理反应器161

第五节固态发酵生物反应器164

一、固态发酵体系的传质和传热165

二、静态固态发酵生物反应器166

三、动态发酵生物反应器169

复习思考题178

第五章动植物细胞培养反应器与酶反应器180

第一节动植物细胞大规模培养方法180

一、动植物细胞培养特性180

二、动植物细胞大规模培养方法和生产操作方式182

第二节动物细胞培养反应器185

一、动物细胞贴壁培养反应器185

二、动物细胞悬浮培养反应器186

三、动物细胞微载体培养反应器191

四、大载体培养反应器192

第三节植物细胞培养反应器193

一、植物细胞悬浮培养反应器193

二、植物细胞固定化培养反应器196

第四节酶反应器198

一、游离酶反应器199

二、固定化酶反应器202

三、酶反应器的选型209

四、酶反应器的操作212

复习思考题214

第六章生物反应器的设计、放大及参数检测215

第一节发酵罐的设计215

一、发酵罐容积设计215

二、发酵罐的几何尺寸和壁厚设计216

三、换热装置的冷却面积设计218

四、搅拌器的轴功率设计221

五、发酵罐的附件设计223

第二节发酵罐的比拟放大223

一、几何尺寸的放大224

二、空气流量的放大224

三、搅拌转速及功率的放大226

四、放大方法的比较227

第三节酶反应器的设计227

第四节生物反应过程的参数检测234

一、温度234

二、罐压234

三、搅拌转速和功率235

四、空气和料液流量236

五、液位和泡沫238

六、pH及溶解CO2浓度238

七、溶氧浓度及氧化还原电位239

八、发酵罐排气(尾气)中O2分压和CO2分压240

复习思考题242

第七章细胞破碎与固液分离设备243

第一节细胞机械破碎设备243

一、高压匀浆器243

二、高速珠磨机243

三、喷雾撞击破碎器244

四、超声波破碎器244

五、细胞破碎机械的选用244

第二节过滤设备245

一、板框压滤机245

二、转鼓真空过滤机247

三、过滤机的选用250

第三节离心设备250

一、三足式离心机251

二、管式离心机251

三、碟片式离心机253

四、卧式螺旋卸料离心机255

五、离心机的选用255

第四节膜分离设备256

一、膜结构及其分离机理256

二、膜组件257

三、膜组件的选用259

复习思考题260

第八章萃取与色谱设备261

第一节萃取设备261

一、溶剂萃取流程261

二、混合设备261

三、分离设备263

四、混合-分离萃取机264

第二节离子交换设备266

一、离子交换设备的分类266

二、离子交换设备的结构267

三、离子交换设备的设计要点269

第三节色谱设备270

一、色谱分离的基本原理270

二、色谱系统的基本组成271

三、色谱柱结构272

四、工业规模的色谱分离装置274

五、径向色谱274

复习思考题275

第九章蒸发、结晶与干燥设备276

第一节蒸发设备276

一、循环型蒸发器276

二、单程型（膜式）蒸发器277

三、蒸发器的辅助设备281

四、蒸发设备的选用282

第二节结晶设备282

一、冷却结晶器282

二、蒸发结晶器284

三、真空结晶器287

四、结晶设备的选用289

第三节干燥设备289

一、对流型（绝热）干燥设备289

二、传导型（非绝热）干燥设备296

三、冷冻干燥机298

四、干燥设备的选用301

复习思考题302

参考文献303 2100433B