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第一章 绪论1

第一节 工业发酵的类别1

一、发酵工程及生物工程定义1

二、发酵方法分类3

三、通风类液态发酵和固态发酵的比较5

第二节 发酵产品及其发酵方法7

第三节 发酵工厂与生产基本流程9

一、发酵工厂的组成9

二、发酵工厂的生产流程11

三、发酵过程的主要单元操作12

第四节 生物反应器概览17

一、液态发酵生物反应器18

二、固态发酵生物反应器19

第五节 发酵工程的历史沿革与进展22

一、国内外发酵工业简史及现状22

二、发酵工业的展望23

本章小结24

思考题24

主要参考文献24

第二章 生产原料及预处理25

第一节 微生物的营养需求及原料25

一、微生物的营养需求25

二、微生物的营养要素及其功能25

三、发酵培养基的主要原料28

四、原料的预处理方法30

五、淀粉质原料液化、糖化原理及技术31

第二节 培养基配制原理33

一、微生物营养类型33

二、微生物培养基类型33

三、选用和设计培养基的原则和方法36

第三节 发酵培养基灭菌原理及技术37

一、培养基灭菌的要求37

二、无蒸煮技术45

三、原料蒸煮技术46

四、液态培养基的高温高压灭菌（间歇灭菌和连续灭菌）51

五、热敏性原料的灭菌方法54

第四节 空气净化及无菌空气制备技术54

一、空气净化的意义及应用54

二、空气过滤除菌原理56

三、通风类发酵工厂无菌空气制备系统58

四、洁净厂房的空气净化系统63

本章小结65

思考题65

主要参考文献66

第三章 微生物育种及细胞培养67

第一节 微生物的分离、培养及检测67

一、微生物的接种、分离与纯化67

二、生物量检测方法68

三、微生物菌种保藏法71

第二节 微生物育种技术73

一、诱变育种73

二、杂交育种与原生质体融合育种76

三、基因工程育种76

第三节 微生物扩大培养技术77

一、影响微生物生长的因素77

二、种子扩大培养的基本过程和方法78

三、液态种子的扩大培养技术79

四、固态种子的扩大培养技术80

五、真菌孢子的扩大培养技术83

第四节 微生物生态学与混菌发酵85

一、微生物生态学85

二、混菌发酵91

第五节 动物、植物细胞培养93

一、动物细胞培养93

二、植物细胞培养102

三、微生物细胞和动物、植物细胞培养的区别106

本章小结108

思考题108

主要参考文献108

第四章 微生物发酵动力学109

第一节 物料平衡109

一、得率系数和比速率109

二、物料平衡的计算111

三、物料平衡计算案例118

第二节 热量平衡121

一、发酵过程的热量计算121

二、热量平衡计算案例124

第三节 微生物发酵反应动力学127

一、概述127

二、分批发酵法128

三、连续发酵法134

四、补料分批发酵139

本章小结144

思考题144

主要参考文献144

第五章 发酵过程的管理及监控145

第一节 发酵过程的监测及控制145

一、发酵工厂常规检测及控制项目145

二、液态发酵检测与控制147

三、固态发酵检测与控制152

四、生物传感器的在线检测154

第二节 发酵过程杂菌污染防止和控制技术160

一、发酵染菌及其原因分析160

二、染菌的检查和判断161

第三节 消泡及消泡方法的选择162

一、泡沫的形成及其对发酵的影响162

二、泡沫的控制方法162

第四节 发酵的自动控制164

一、发酵自动控制原理165

二、发酵自动控制系统的硬件结构167

第五节 发酵过程的监测及控制典型案例170

一、氨基酸发酵防止噬菌体污染技术170

二、纯生啤酒生产过程的防止污染控制技术173

三、啤酒生产自动控制系统175

本章小结181

思考题181

主要参考文献182

第六章 好氧发酵技术183

第一节 微生物的需氧及溶氧183

一、溶解氧基本概念183

二、微生物耗氧184

第二节 发酵过程的氧传递185

一、氧的传递途径与传质阻力185

二、气液相间氧传递的双膜理论186

第三节 影响供氧的因素及改善供氧条件的措施188

一、影响推动力（c＊-CL）的因素188

二、影响液膜传递系数KL的因素189

三、影响气液比表面积α的因素189

四、影响体积溶氧传递系数KLα的因素189

五、改善供氧条件的措施192

第四节 溶解氧的测定194

一、溶解氧的表示方法及测定方法194

二、菌体耗氧速率r及体积溶氧传递系数KLα的测定197

第五节 固态发酵通风与搅拌技术198

一、固态发酵的通风198

二、固态发酵的搅拌（翻料）202

三、固态发酵通风与搅拌的类型204

第六节 好氧发酵技术的典型案例210

一、高密度液态发酵的溶氧控制及流加技术210

二、氧气消耗量与微生物菌体生长的定量关系212

本章小结212

思考题213

主要参考文献213

第七章 厌氧发酵技术214

第一节 厌氧发酵技术概述214

一、厌氧发酵技术基本理论214

二、厌氧发酵的主要应用领域216

三、厌氧发酵反应器217

第二节 液态厌氧发酵219

一、液态厌氧发酵的主要应用领域219

二、燃料乙醇发酵219

第三节 固态厌氧发酵222

一、固态（法）厌氧发酵的主要应用领域222

第四节 半固态厌氧发酵226

一、沼气发酵综述226

二、沼气发酵的影响因素229

三、提高出气率的措施与应用231

本章小结232

思考题232

主要参考文献232

第八章 发酵过程的优化233

第一节 发酵过程优化概述233

一、发酵过程的特征233

二、发酵过程优化的研究内容234

三、用于发酵过程控制和优化的各类数学模型236

四、基于过程动力学模型的发酵过程优化238

第二节 神经网络242

一、神经网络发展史242

二、神经细胞和神经网络结构模型243

三、神经网络的互连模式245

四、神经网络的特性及实现246

五、人工神经网络的误差逆向传播学习算法简介247

六、人工神经网络在发酵过程中的应用248

第三节 细胞代谢流分布252

一、代谢通量分析的基本理论253

二、代谢通量分析的案例分析255

三、代谢通量的测定方法262

四、基于代谢流量分析的L-谷氨酸发酵过程优化263

本章小结266

思考题266

主要参考文献267

第九章 发酵和分离的耦合技术268

第一节 发酵和分离的耦合技术概述268

一、生物反应-分离耦合过程的定义及其特征268

二、生物反应-分离耦合过程的种类及分离技术的选择依据268

三、生物反应-分离耦合过程的研究现状269

四、生物反应-分离耦合过程的发展趋势270

第二节 透析培养270

一、透析培养的研究历史270

二、透析培养的原理和技术271

三、透析培养的应用案例273

第三节 膜分离和培养耦合275

一、引言275

二、基本概念和原理276

三、膜分离和发酵耦合的应用案例278

第四节 发酵与蒸馏耦合283

一、基本概念和原理283

二、发酵与蒸馏耦合的应用案例286

第五节 萃取发酵289

一、基本概念和原理289

二、超临界流体萃取发酵的应用案例292

第六节 吸附培养295

一、原理295

二、吸附培养的案例及分析299

本章小结302

思考题302

主要参考文献302

第十章 发酵工程节能减排304

第一节 发酵工程节能减排的技术措施304

一、概述304

二、节能措施305

三、减排措施306

第二节 啤酒厂生产用水及热量回收案例307

一、啤酒厂生产用水及回收307

二、热能的节约与回收308

本章小结310

思考题310

主要参考文献310