發酵工藝與設備（第二版）

《發酵工藝與設備（第二版）》是2015年化學工業出版社出版的圖書，作者是陶興無。

基本信息

發酵工藝與設備（第二版）

所屬類別

教材 >> 本科 >> 本科生物

作者：陶興無 主編

出版日期：2015年10月 書號：978-7-122-24708-7

開本：16K　787×1092　1/16 裝幀：平 版次：2版1次 頁數：318頁

內容簡介

發酵工程是現代生物技術在農業、醫藥、化工、食品和環保等領域套用發展的關鍵。發酵工藝與設備是發酵工程的核心內容，將工藝和設備結合起來講授，有利於學生能把發酵工藝理論及設備操作原理作為一個完整的知識體系進行學習。

本書以發酵生產共性工藝技術為主線，主要介紹的內容包括生產菌種的選育培養、滅菌與除菌工藝及設備、厭氧發酵工藝及設備、好氧發酵工藝及設備、發酵動力學、發酵過程參數檢測及控制以及發酵產物的分離提取。

本書適合高等院校生物、食品、醫藥、化工及相關專業的本科生使用，也可作為相關研究人員的參考用書。

目錄

第一章緒論1

第一節發酵技術的起源與發展1

一、古代人類的釀酒活動與傳統釀造工藝2

二、微生物、酶的發現和純培養發酵技術的建立3

三、現代發酵工程技術的形成5

四、代謝控制發酵和基因工程技術的產生與發展7

第二節發酵工程的內容及其特點8

一、發酵工程的內容8

二、發酵生產的類型10

三、發酵工程的特點11

第三節發酵工程的套用領域13

一、醫藥工業13

二、食品工業15

三、化學工業15

四、農業17

五、環境保護17

六、冶金工業18

第四節發酵工程技術的發展趨勢18

一、採用基因工程技術改良菌種19

二、推廣大型節能高效的發酵裝置及計算機自動控制19

三、生物反應和產物分離偶聯19

四、微生物發酵技術套用於高等動植物細胞培養20

五、固定化（細胞和酶）技術的套用20

六、開發清潔生產工藝21

思考題22

參考文獻22

第二章生產菌種的選育培養23

第一節微生物的代謝及調控23

一、微生物的初級代謝與次級代謝23

二、微生物代謝的調節及控制25

第二節生產菌種的選育方法27

一、發酵工業中的常用微生物27

二、新菌種的分離與篩選29

三、菌種的改良及工程菌構建33

第三節微生物代謝控制育種的措施34

一、營養缺陷型突變株34

二、抗反饋控制突變株36

三、其他類型突變株38

第四節菌種的擴大培養及保藏39

一、菌種的擴大培養39

二、菌種的衰退和復壯41

三、菌種的保藏44

四、國內外主要菌種保藏機構47

第五節發酵培養基的設計50

一、培養基的類型50

二、發酵培養基的組成51

三、發酵培養基的最佳化57

第六節生產實例——谷氨酸生產菌種擴大培養及發酵培養基設計58

一、谷氨酸生產菌種的來源及保藏58

二、生產菌種的擴大培養59

三、發酵培養基的組成60

思考題65

參考文獻65

第三章滅菌與除菌工藝及設備66

第一節發酵生產中有害微生物的控制66

一、發酵生產中的無菌概念66

二、有害微生物的控制方法67

第二節培養基滅菌69

一、濕熱滅菌的操作原理69

二、分批滅菌72

三、連續滅菌73

第三節無菌空氣製備76

一、空氣淨化除菌的方法與原理76

二、無菌空氣的製備流程78

三、空氣預處理設備81

四、空氣過濾介質及過濾器85

第四節設備與管道的清洗與滅菌88

一、常用清洗劑及清洗方法89

二、設備及管路的滅菌92

第五節滅菌實例——谷氨酸發酵設備及培養基滅菌97

一、滅菌前的準備工作97

二、總（分）過濾器滅菌98

三、種子罐和發酵罐空罐滅菌98

四、培養基實罐滅菌98

五、發酵培養基連續滅菌99

思考題99

參考文獻99

第四章厭氧發酵工藝及設備100

第一節厭氧發酵產物的生物合成機制100

一、糖酵解途徑概念及其特點100

二、酵母菌的酒精、甘油發酵102

三、乳酸發酵103

四、甲烷（沼氣）發酵106

第二節白酒與酒精發酵106

一、白酒固態發酵107

二、酒精發酵113

第三節啤酒發酵119

一、啤酒發酵產生的主要風味物質120

二、傳統啤酒發酵121

三、現代大罐啤酒發酵125

第四節乳酸發酵129

一、乳酸發酵工藝概述130

二、大米和薯乾粉發酵工藝131

三、澱粉水解糖發酵工藝132

四、玉米粉發酵工藝134

五、蔗糖和糖蜜發酵工藝134

六、葡萄糖的L乳酸發酵工藝136

七、細菌乳酸發酵工藝小結136

八、原位產物分離乳酸發酵工藝簡介137

思考題139

參考文獻139

第五章好氧發酵工藝及設備140

第一節好氧發酵產物的合成機制140

一、谷氨酸發酵機制140

二、檸檬酸發酵機制145

三、其他好氧發酵產物的合成148

第二節發酵過程的工藝控制152

一、溶解氧對發酵的影響及其控制153

二、二氧化碳和呼吸商對發酵的影響及其控制156

三、溫度對發酵的影響及其控制158

四、pH值對發酵的影響及其控制160

五、菌體和基質濃度對發酵的影響及補料控制163

六、發酵過程中的泡沫控制169

七、發酵終點的確定171

第三節通風發酵設備172

一 、機械攪拌通風發酵罐172

二、其他通風發酵罐簡介183

第四節發酵染菌及防治185

一、染菌的檢查及原因分析186

二、染菌對不同發酵過程的影響187

三、染菌發生的不同時間對發酵的影響187

四、發酵異常現象及原因分析188

五、雜菌污染的預防189

六、染菌的挽救和處理190

七、噬菌體污染及其防治190

第五節好氧發酵工藝實例——谷氨酸發酵191

一、谷氨酸生產菌的菌體形態特點192

二、亞適量生物素流加糖發酵工藝193

三、澱粉水解糖高生物素添加青黴素流加糖發酵工藝194

四、甘蔗糖蜜添加青黴素流加糖發酵工藝195

五、谷氨酸發酵異常現象及其處理196

思考題197

參考文獻198

第六章發酵動力學199

第一節發酵過程的化學計量及動力學描述200

一、細胞反應的元素衡算200

二、細胞反應的得率係數201

三、反應速率202

四、反應速率與得率係數之間的關係204

五、細胞反應系統的動力學描述205

第二節分批發酵206

一、菌體生長動力學206

二、基質消耗動力學213

三、代謝產物生成動力學216

四、分批發酵的產率218

第三節連續發酵220

一、連續發酵的動力學方程221

二、連續發酵的穩態操作條件223

三、連續發酵的產率225

四、連續發酵過程中的雜菌污染和菌種變異226

五、多級連續發酵228

六、連續培養的套用229

第四節補料分批發酵230

一、補料分批發酵的特點230

二、流加操作的數學模型231

思考題236

參考文獻236

第七章發酵過程參數檢測及控制237

第一節發酵過程參數檢測概述237

一、發酵過程參數的分類237

二、發酵過程參數檢測的特點238

第二節發酵檢測控制系統的基本組成239

一、測定元件239

二、控制部分240

三、執行元件242

第三節發酵過程的自動控制原理243

一、反饋控制243

二、前饋控制243

三、自適應控制244

第四節發酵過程的計算機控制244

一、發酵過程控制的計算機系統245

二、發酵過程中計算機的控制方式245

第五節常用物理參數的檢測與控制246

一、溫度246

二、罐壓247

三、攪拌轉速和功率248

四、空氣和料液流量249

五、液位和泡沫251

第六節常見化學和生物參數的檢測與控制252

一、pH值及溶解CO2濃度252

二、溶氧濃度及氧化還原電位254

三、發酵罐排氣（尾氣）中O2分壓和CO2分壓257

四、細胞濃度和發酵液成分259

第七節生產實例——谷氨酸發酵過程的自動控制261

一、谷氨酸發酵工藝特徵及其控制中存在的問題262

二、谷氨酸發酵罐的主要控制系統262

思考題264

參考文獻264

第八章發酵產物的分離提取265

第一節發酵產物分離的特點與過程設計265

一、發酵產物分離的特點265

二、常用的分離技術及機制266

三、發酵產物分離的過程選擇267

第二節細胞破碎268

一、機械法269

二、非機械法270

第三節沉澱與離心271

一、沉澱271

二、離心272

第四節過濾與膜分離277

一、過濾277

二、膜分離281

第五節萃取與色譜分離286

一、萃取286

二、色譜分離289

第六節離子交換與吸附292

一、離子交換292

二、吸附294

第七節蒸發、結晶與乾燥297

一、蒸發297

二、結晶301

三、乾燥304

第八節發酵產物的分離實例——谷氨酸提取與味素製造308

一、谷氨酸提取308

二、味素製造312

三、谷氨酸發酵清潔生產315

思考題318

參考文獻318