生物反應過程檢測與控制

基本信息

生物反應過程檢測與控制

作者：趙壽經、梁彥龍 主編

出版日期：2014年5月

書號：978-7-122-19408-4

開本：16K　787×1092　1/16

裝幀：平

版次：1版1次

頁數：258頁

本書以生物反應過程需要檢測控制的重要參數為主線，基於生物代謝調節規律，闡述了這些參數的檢測方法、儀器和原理，以及基於參數檢測的生物反應過程優化控制的方法原理。由於生物反應過程中化學參數的檢測多用到電化學分析原理，本書也對電化學分析原理做了簡明扼要的論述。同時，全書參考了新的文獻，力圖反映該領域最新的發展成果。

本書可作為生物工程及相關專業的本科生及研究生教材，也可作為相關企業的參考用書

第1章緒論

11生物反應過程的概念、內容和特點

111生物反應過程的概念

112生物反應過程的內容

113生物反應過程的特點

12生物反應過程測控技術的含義、目的和任務

121生物反應過程測控技術的含義

122過程檢測與調控的目的和任務

13生物反應過程參數檢測概述

131物理參數

132化學參數

133生物參數

14細胞的代謝調節概述

141代謝調節機制

142初級代謝物的調節

143次級代謝物的調節

15生物反應過程式控制制概述

151過程式控制制的主要內容

152控制系統概述

16計算機在生物反應過程式控制制中的應用

161生物反應過程狀態估計

162生物反應過程直接數字控制（DDC）

163生物反應過程優化控制

第2章物理參數的檢測

21反應過程參數檢測方式與感測器

211檢測方式及原理

212檢測用感測器種類及特性

22溫度的測量

221熱電勢式測溫元件

222熱電阻式測溫元件

223溫度的測量、顯示和記錄

23壓力和液位的測量

231壓力測量原理

232波登（Bourdon）管式壓力感測器

233波紋管式壓力感測器

234膜式壓力感測器

235電阻應變片

236壓力測量

237液位和泡沫液位的測量

24流量測量

241流量測量概述

242差壓式流量計

243轉子流量計

244電磁流量計

25發酵液黏度及攪拌參數的檢測

251發酵液黏度的檢測

252攪拌轉速和攪拌功率的檢測

第3章化學參數的檢測

31電化學分析

311電化學分析法基本原理

312電化學分析的分類

313主要電化學分析方法原理

314擴散電流理論

315電化學分析的特點及應用

32pH測量概述

321pH測量的目的

322pH測量所需電極

323pH測量系統

33pH測量的基礎理論

331電勢測量原理

332pH測量系統電勢

333pH值的定義

334活度與濃度的關係

335緩衝液

336pH與溫度的關係

337信號處理

34pH測量方法

341pH測量的一般原則

342生物工廠的pH測量

343信號處理和環境影響

344pH電極的標定

345電極的維護

346溫度補償

35pH測量應用示例

351實驗室中pH測量

352生物工廠pH連續測量

36溶解氧的測量

361溶解氧電極

362溶解氧電極構造

363溶解氧電極技術特性

364溶解氧電極電流放大器

365溶解氧測量系統的校驗

37溶解氧測量與維護

第4章生物反應液生物參數的檢測與估算

41生物反應過程數據採集和濾波

411過程數據採集和處理

412簡單數字濾波法

42呼吸代謝的測量及有關演演算法

421氧利用速率

422二氧化碳釋放速率

423呼吸商

424呼吸代謝參數與生物參數的關係

43依據發酵熱和物料平衡進行估計的方法

431發酵熱的測量

432發酵熱與動力學參數的關係

433基於化學元素平衡方法來估計生物參數

44青霉素發酵過程生物質濃度在線估計實例

441估計演演算法推導

442數據採集和計算方法

45細胞濃度測定

451全細胞濃度的測定

452活細胞濃度測定

46生物反應液成分分析

461原位在線檢測的技術

462非原位在線檢測技術

463各檢測技術的應用前景分析

第5章參數檢測中的生物感測器及流程分析儀

51生物感測器的類型及其結構原理

511酶電極

512微生物電極

513免疫電極

514生物感測器的換能器件

52生物感測器在檢測過程中的應用

521在微生物發酵中的應用

522動物細胞培養的檢測

523植物細胞培養的檢測

53生產流程分析儀

531紅外氣體分析儀

532氧分析儀

533反應過程新型檢測技術

第6章生物細胞的代謝調節

61生物細胞的代謝調節特點

62生物細胞代謝調控機制

621酶活性的調節

622酶合成的調節

63微生物次級代謝與調節

631微生物次級代謝的特徵

632次級代謝產物的類型

633次級代謝物生物合成原理

64微生物次級代謝作用的調控

641微生物的次級代謝與其生命活動的關係

642次級代謝產物生物合成的調節與控制

643基因工程在提高生產性能上的應用

第7章生物反應過程的控制

71生物反應過程式控制制的簡介

72微生物發酵過程的代謝變化規律

721分批發酵

722補料分批發酵

723連續發酵

73溫度對發酵的影響及其控制

731影響發酵溫度的因素

732溫度對微生物生長的影響

733溫度對發酵的影響

734最適溫度的選擇

735發酵過程溫度控制

74溶解氧濃度對發酵的影響及其監控

741微生物對氧利用的規律

742溶解氧作為發酵異常情況的指示

743溶解氧作為發酵中間控制的手段之一

744氧供需與產物形成

745發酵液中的溶解氧控制

75pH值對發酵過程的影響及控制

751pH值對發酵過程的影響

752最合適pH值的選擇

753pH的控制

76二氧化碳和呼吸商

761二氧化碳對發酵的影響

762呼吸商與發酵的關係

77基質濃度對發酵的影響及補料控制

771基質濃度對發酵的影響

772補料發酵工藝控制

78泡沫控制

781泡沫的產生及其影響

782發酵過程中泡沫的消長規律

783泡沫的控制

79發酵罐壓力的控制

710發酵終點的判斷

第8章生物反應過程計算機控制

81過程工業與計算機控制

811過程工業特點

812數字計算機在過程式控制制中應用概述

82集散型控制系統及介面技術

821集散型控制系統結構及功能

822集散型控制系統的發展

823DCS的特點

824過程介面技術

825工業發酵過程微機控制過程介面

83計算機控制中的PID控制演演算法

831數字式PID控制演演算法

832改進型的PID控制演演算法

833DCS中的PID控制演演算法的實現

84間歇生產過程式控制制

841程序控制概述

842程序控制的描述方法

843可編程序控制器及應用

85生物反應過程計算機輔助優化控制設計

851動力學模型及求解

852菌體最佳操作濃度的確定

853最佳稀釋速率的確定

854補料液中基質濃度的確定

86計算機在生物反應過程式控制制中的應用

861DCS在青霉素發酵補料過程中的應用

862谷氨酸發酵過程計算機控制

參考文獻