现代发酵微生物实验技术/现代发酵工程丛书 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:化学工业出版社

作者:诸葛健

出品人:

页数:229

译者:

出版时间:2005-4

价格:28.0

装帧:平装

isbn号码:9787502566531

丛书系列:

图书标签:

• 发酵工程
• 微生物学
• 发酵技术
• 实验技术
• 生物技术
• 工业微生物
• 发酵微生物
• 现代发酵
• 生物工程
• 实验室技术

《生物过程强化与绿色制造：面向可持续发展的技术革新》 图书简介 在当前全球对可持续发展和环境保护日益重视的背景下，生物技术正以前所未有的速度渗透到传统工业的各个领域，成为推动绿色制造和资源高效利用的关键力量。本书《生物过程强化与绿色制造：面向可持续发展的技术革新》深入探讨了如何通过先进的生物过程设计、工程强化技术以及创新的反应器系统，实现高效率、低能耗、环境友好的生物制造。本书旨在为生物工程、化学工程、环境科学及相关领域的科研人员、工程师和高级学生提供一个全面而深入的参考框架。 全书共分为六个主要部分，系统地梳理了从基础理论到前沿应用的脉络。 --- 第一部分：生物过程强化的理论基础与核心概念 本部分首先界定了“生物过程强化”（Bioprocess Intensification, BPI）的内涵，将其定位为通过集成、小型化、集成化和优化控制，显著提高生产效率、降低设备尺寸和能耗的工程范式。 第一章：过程强化在生物制造中的战略意义 详细阐述了传统发酵与分离过程面临的瓶颈，如传质限制、体积庞大、批次操作效率低下等问题。重点分析了过程强化如何响应“碳中和”与“循环经济”的国家战略需求。引入了“本质安全”和“本质绿色”的设计理念，为后续技术的引入奠定理论基石。 第二章：多相传质与反应动力学的新视角 深入解析了微生物生长、底物消耗和产物生成的耦合机制。针对高粘度、高气体需求或低溶解度底物体系，重点分析了表面张力、界面更新率对传质效率的影响。引入了先进的计算流体力学（CFD）模型，用于预测和优化反应器内的流场分布，特别关注了微尺度结构对传质的调控作用。 第三章：过程集成化：从分离到反应的无缝衔接 讨论了如何打破传统“反应-分离”的线性流程。详细介绍了反应与分离耦合的几种关键模式，包括反应结晶、膜反应器、反应萃取等。强调了这些集成技术如何消除中间步骤的能耗和物料损失，实现连续化、自动化生产。 --- 第二部分：新型反应器设计与工程强化技术 本部分聚焦于实现过程强化的具体硬件和工程手段，是全书的技术核心。 第四章：微反应器与微流控系统在生物催化中的应用 探讨了微通道结构如何实现对温度和浓度梯度的精准控制，极大提高了对高活性、高毒性或高放热反应的安全性。详细介绍了用于细胞培养、酶固定化以及高通量筛选的微流控芯片设计原则和制造工艺。分析了如何通过精密的流体动力学设计，实现高效的气液或液液接触。 第五章：膜分离技术与膜反应器的集成 重点介绍了超滤、纳滤、反渗透以及渗透汽化技术在生物过程下游分离中的应用。详细阐述了膜生物反应器（MBR）在废水处理和高浓度发酵液处理中的优势，特别是关于膜污染（Fouling）的机理分析与控制策略，包括跨流速、跨膜压差（TMP）的管理。 第六章：先进混合与气体传递技术 超越传统的机械搅拌，本章详细介绍了一系列非接触式或低能耗的混合技术，如磁力驱动搅拌、声波辅助混合、气举增强技术等。在气体传递方面，重点解析了高效曝气装置（如纤维膜曝气器）的设计与性能评估，以及惰性气体在生物反应器中替代传统溶剂的可行性研究。 第七章：电化学与光化学辅助的生物过程 探讨了如何利用电能或光能作为清洁的驱动力，实现传统热力学难以达到的化学转化。包括电化学发酵对细胞电荷转移的影响、光催化降解难降解有机物、以及利用光生物电化学电池（PBECC）直接将生物质能转化为电能的最新进展。 --- 第三部分：绿色溶剂与反应介质创新 本部分关注对传统有机溶剂的替代，推动生物过程向更环境友好的方向发展。 第八章：离子液体（ILs）与深共熔溶剂（DESs）在生物分离中的应用 分析了离子液体和深共熔溶剂作为“可设计溶剂”的优势。重点讨论了它们在溶解高分子生物质（如纤维素）、选择性萃取目标代谢产物（如生物基酸、醇）以及作为酶稳定化介质方面的性能。探讨了溶剂的回收与再利用策略，以降低其使用成本和环境负荷。 第九章：超临界流体技术与反应介质 详细介绍了超临界二氧化碳（scCO2）作为反应和萃取介质的优势，特别是在处理对热敏感的天然产物或进行酶催化酯交换反应中的应用。分析了通过调节压力和温度，实现对溶解度和选择性的精确控制。 --- 第四部分：过程强化与绿色制造的系统集成 本部分将前述技术融合成高效、智能的工业系统。 第十章：连续化生产与过程控制策略 强调了从传统的间歇式（Batch）向连续化、准连续化生产模式转型的必要性。详细介绍了如何应用先进过程控制（APC）技术，如模型预测控制（MPC），来实时调控反应器内的多个耦合变量（pH、溶解氧、底物浓度），确保过程稳定性和高产率。 第十一章：过程分析技术（PAT）与实时质量保证 深入讲解了过程分析技术（Process Analytical Technology, PAT）在实现实时监测和反馈控制中的核心作用。重点介绍了在线光谱技术（如拉曼、近红外）在监测细胞代谢状态、产物形成速率方面的应用，以及如何将数据转化为可操作的控制信号。 第十二章：模块化与小型化工厂设计 阐述了采用模块化、工厂即服务（FaaS）理念对生物制造的变革。通过预制、标准化单元操作模块的集成，实现快速部署、灵活生产和更小的占地面积，尤其适用于分散式生物质转化和按需生产场景。 --- 第五部分：关键生物基产品的绿色制造案例研究 本部分通过具体的工业应用案例，验证过程强化技术的实际效益。 案例一：生物基平台化合物（如丁二酸、乳酸）的高效合成与纯化 分析了采用膜生物反应器与离子液体萃取串联工艺，如何将乳酸的收率从传统工艺提升20%，同时降低了蒸馏能耗。 案例二：重组蛋白的连续化表达与快速纯化 展示了利用微流控细胞培养系统结合亲和层析膜柱的集成策略，实现重组单抗在数小时内完成培养和捕获分离的全过程。 案例三：工业废水中的生物资源回收 探讨了利用厌氧膜反应器（AnMBR）结合电化学辅助处理技术，实现能源（沼气）回收与水质净化的协同强化。 --- 第六部分：未来展望与挑战 第十三章：智能化、数字化与绿色制造的未来 展望了人工智能、大数据分析在预测生物过程故障、优化反应器设计中的潜力。探讨了“数字孪生”（Digital Twin）技术在模拟和优化未来绿色工厂运营中的前沿应用，以及当前面临的工业放大（Scale-up）难题和标准化挑战。 本书内容翔实，紧密结合工程实践，注重多学科交叉融合，是推动生物过程技术向更高效、更绿色、更可持续方向发展的重要参考工具书。

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阅读这本书的过程，就像是跟一位经验极其丰富、说话风趣幽默的资深教授进行一对一的深度交流。它的叙事逻辑非常流畅自然，没有那种传统教材的生硬和枯燥。作者似乎深谙初学者的思维定势和容易产生困惑的症结所在，总能在关键的概念引入前，先用一个通俗易懂的类比或者一个小小的“历史背景”来铺垫，让你在不知不觉中就理解了为什么这项技术是这样被设计出来的。比如，当讲解到某个分离纯化的步骤时，它没有直接给出公式，而是先描述了科学家们在早期是如何因为这个步骤的效率低下而感到头疼，然后引出当前最优化的方案，这种“带着故事去教学”的方式，极大地增强了学习的代入感和记忆深度。我发现自己常常会因为书中一些精妙的措辞而被逗乐，或者因为某个豁然开朗的解释而忍不住拍案叫绝。它成功地将晦涩的理论知识“翻译”成了人人都能理解的“实验语言”，这种能力，绝非一朝一夕可以练成的，体现了作者深厚的学术功底和卓越的教学天赋。

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从一个宏观的角度来看，这本书不仅仅是技术的堆砌，它更像是构建了一个完整的“发酵工程思维框架”。它没有仅仅停留在“如何操作移液枪”这种微观技能层面，而是巧妙地将个体实验技术嵌入到整个工艺放大和工业化生产的宏大叙事之中。阅读过程中，我能清晰地感受到作者在引导我们思考“为什么”而不是仅仅满足于“怎么做”。例如，在讨论细胞培养基优化时，作者会不厌其烦地从代谢流分析的角度去解释某些营养物质的过量或缺乏对最终产物的影响，从而使得我们对配方调整的理解不再是盲目的试错，而是基于科学原理的主动干预。这种高屋建瓴的视角，让这本书超越了一般的实验指南，上升到了工程科学的层面。它培养的不仅是操作人员，更是未来的工艺设计师和管理者，帮助读者建立起一套从实验室到中试车间，再到工业化生产的完整知识体系，这才是真正有价值的“现代”技术指南的体现。

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这本书的装帧和纸张质量简直是令人惊喜。拿到手里就能感受到那种沉甸甸的分量感，不是那种轻飘飘的廉价感。封面设计简洁大气，书名和作者信息排版得体，初次见面就给人一种专业、严谨的印象。内页的印刷清晰度极高，即便是最精细的图表和实验流程图，都能看得一清二楚，完全不用担心因为字迹模糊而影响阅读理解。特别值得一提的是，书中对一些复杂操作步骤的配图，简直是教科书级别的精美，线条流畅，关键部位的标注非常到位，这对于需要反复对照操作的实验者来说，无疑是节省了大量时间和精力。装订部分也非常扎实，可以平铺在实验台上，方便对照查阅，这点对于长时间在实验室里摸索的人来说，实在太重要了。这种对细节的打磨，让人感觉作者和出版社对这本书倾注了极大的心血，绝对不是应付了事的产物，光是这手感和视觉体验，就已经值回票价了。我甚至想把所有重要的章节都用荧光笔做上标记，因为纸张的质量好到即使使用最浓的笔触，也不会渗透到下一页去，这点我深有体会，很多劣质书籍的通病就是这样，但这本完全没有这个问题。

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这本书的参考文献和索引部分的构建，展现了其极高的学术标准和前瞻性视野。通常，一本技术手册的参考书目可能只是简单地罗列几篇核心文献，但这本书的引用系统做得极其严谨和全面。它不仅标注了基础理论的奠基性工作，还收录了近几年发表在顶级期刊上的最新改进技术和方法学更新。更贴心的是，很多关键技术的引用后面，会附带一个简短的评注，说明该文献对该技术发展史的关键贡献，这使得读者可以快速判断哪些是必须深入阅读的“圣经”级别的文献，哪些是用来了解技术迭代的补充材料。此外，全书的索引做得异常精细，检索某个特定的关键词或设备型号时，能迅速定位到所有相关讨论的页码，这种细致入微的编排，极大地提高了信息检索的效率。对于需要撰写综述或申请课题的研究人员来说，这本书提供的知识脉络和最新前沿信息，是无可替代的宝贵资源。

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我尤其欣赏这本书在“故障排除和优化策略”这部分所展现出的深度和实用性。很多实验手册只教你怎么做“标准流程”，一旦实验结果偏离了预设的完美轨道，读者往往就束手无策了。然而，这本书的后半部分简直就是一本高级的“实验急救手册”。它详尽地列举了在不同阶段可能遇到的所有“不正常”现象，从菌种活力突然下降到产物收率远低于预期，从电泳条带模糊到色谱峰形严重拖尾，几乎无所不包。更厉害的是，它不是简单地罗列问题，而是深入剖析了造成这些问题背后的生物学或物理化学原因，并提供了一套结构化的、可操作的排查清单。例如，针对某个特定酶促反应效率低下的问题，它会从底物浓度、反应温度、pH值、离子强度，甚至到试剂批次差异等多个维度进行交叉分析，并给出明确的调整优先级。这种“反向工程”式的指导，极大地提升了我应对突发状况的信心，感觉自己仿佛多了一个全天候待命的资深导师在身边指导。

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