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第1章 绪论1

1.1 生化反应过程概述1

1.1.1 生化反应过程的任务1

1.1.2 生化反应过程的分类3

1.2 生化工程与生化反应过程3

1.2.1 生化工程的基本内容3

1.2.2 生化反应过程的研究对象5

1.2.3 生化反应过程的研究方法8

第2章 均相酶催化反应动力学10

2.1 酶催化反应的基本特征11

2.1.1 酶的催化共性11

2.1.2 酶的催化特性11

2.2 简单的酶催化反应动力学13

2.3 有抑制的酶催化反应动力学24

2.3.1 竞争性抑制动力学24

2.3.2 非竞争性抑制动力学26

2.3.3 反竞争性抑制动力学28

2.3.4 线性混合型抑制动力学29

2.3.5 底物的抑制动力学31

2.3.6 各种抑制的比较33

2.4 复杂的酶催化反应动力学37

2.4.1 可逆酶反应动力学37

2.4.2 产物抑制的酶反应动力学38

2.4.3 多底物酶反应动力学39

2.4.4 变构酶催化反应动力学41

2.5.1 pH值的影响42

2.5 影响酶催化反应速率的因素42

2.5.2 温度的影响44

2.6 酶的失活动力学46

2.6.1 未反应时酶的热失活动力学46

2.6.2 反应时酶的热失活动力学50

习题53

第3章 固定化酶催化反应过程动力学56

3.1.1 酶的固定化对其动力学特性的影响58

3.1 固定化酶催化的动力学特征58

3.1.2 影响固定化酶动力学的因素60

3.2 外扩散限制效应65

3.2.1 外扩散传质速率的描述66

3.2.2 外扩散速率对酶催化反应速率的限制70

3.2.3 外扩散限制与化学抑制同时存在的动力学76

3.3 内扩散限制效应80

3.3.1 载体的结构参数与微孔内的扩散80

3.3.2 微孔内反应组分的浓度分布83

3.3.3 内扩散有效因子87

3.3.4 影响内扩散限制效应的各种因素93

3.3.5 扩散干扰下的动力学现象及其消除101

习题109

第4章 微生物反应过程动力学112

4.1 微生物反应过程概论112

4.1.1 微生物反应过程的主要特征112

4.1.2 微生物反应过程的计量学114

4.1.3 微生物反应动力学的描述方法118

4.2 细胞生长动力学123

4.2.1 无抑制的细胞生长动力学--Monod方程124

4.2.2 有抑制的细胞生长动力学127

4.2.3 细胞浓度对其比生长速率的影响129

4.2.4 分批培养时的细胞生长动力学129

4.2.5 细胞生长动力学的结构模型131

4.3 基质消耗动力学133

4.3.1 基质的消耗速率与比消耗速率133

4.3.2 包括维持内源代谢的基质消耗动力学135

4.4 产物生成动力学137

4.4.1 代谢产物生成的动力学模型137

4.4.2 微生物反应中的产热速率139

4.5 非均相微生物反应过程动力学140

4.5.1 气-液相传质与反应的相互影响142

4.5.2 固相微生物内的传质限制效应147

4.6 灭菌动力学153

4.7 动力学参数的估算157

4.7.1 实验反应器157

4.7.2 动力学参数的估算159

习题171

第5章 理想流动生化反应器174

5.1 概论174

5.1.1 生化反应器的分类174

5.1.2 生化反应器的基本设计方程179

5.2 间歇操作搅拌槽式反应器(BSTR)181

5.2.1 反应时间的计算182

5.2.2 反应器有效体积的确定187

5.2.3 间歇反应过程的优化188

5.3 连续操作的搅拌槽式反应器(CSTR)191

5.3.1 全混流模型与单级CSTR的设计关系式191

5.3.2 酶催化反应时的单级CSTR193

5.3.3 微生物反应时的单级CSTR194

5.3.4 有基质抑制时CSTR的动态特性204

5.3.5 带有细胞循环的单级CSTR208

5.3.6 多级CSTR串联212

5.4 连续操作的管式反应器(CPFR)219

5.4.1 活塞流模型与设计关系式219

5.4.2 酶催化反应时的CPFR220

5.4.3 带有循环的CPFR222

5.4.4 CPFR与CSTR的性能比较225

5.5 半间歇操作的搅拌槽式反应器(SCSTR)233

5.5.1 流加操作234

5.5.2 反应分离耦合技术--膜透析240

习题243

第6章 停留时间分布与生化反应器的流动模型248

6.1 停留时间分布248

6.1.1 概述248

6.1.2 停留时间分布的定理描述249

6.1.3 停留时间分布的实验测定253

6.1.4 停留时间分布函数的统计特征值258

6.2 理想流动生化反应器的停留时间分布262

6.2.1 活塞流模型263

6.2.2 全混流模型264

6.3 生化反应器的非理想流动模型268

6.3.1 槽列模型269

6.3.2 一维扩散模型274

6.4 生化反应器中流体的混合284

习题289

第7章 工业生化反应器292

7.1 机械搅拌式反应器292

7.1.1 结构与性能292

7.1.2 发酵介质的流变特性295

7.1.3 发酵罐的搅拌功率300

7.2 塔式生化反应器304

7.2.1 鼓泡式反应器304

7.2.2 环流式反应器311

7.3 动植物细胞培养反应器317

7.3.1 动物细胞悬浮培养反应器318

7.3.2 动物细胞贴壁培养反应器319

7.3.3 动物细胞微载体悬浮培养反应器320

7.3.4 植物细胞培养反应器323

7.4 其它型式的生化反应器324

7.4.1 固定床反应器324

7.4.2 流化床反应器328

7.4.3 膜式反应器328

7.5 生化反应器的放大332

7.5.1 经验放大法332

7.5.2 因次分析法336

7.5.3 时间常数法338

7.5.4 数学模拟法339

习题341

主要符号一览表343

主要参考文献345