生物反應過程檢測與控制

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(jié)概述
1.4.1代謝調節(jié)機制
1.4.2初級代謝物的調節(jié)
1.4.3次級代謝物的調節(jié)
1.5生物反應過程控制概述
1.5.1過程控制的主要內容
1.5.2控制系統(tǒng)概述
1.6計算機在生物反應過程控制中的應用
1.6.1生物反應過程狀態(tài)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(yōu)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傳感器
2.1.1檢測方式及原理
2.1.2檢測用傳感器種類及特性
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）管式壓力傳感器
2.3.3波紋管式壓力傳感器
2.3.4膜式壓力傳感器
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(fā)酵液黏度及攪拌參數的檢測
2.5.1發(fā)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(tǒng)
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(tǒng)電勢
3.3.3pH值的定義
3.3.4活度與濃度的關系
3.3.5緩沖液
3.3.6pH與溫度的關系
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(huán)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(xù)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(tǒng)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生物反應過程數據采集和濾波
4.1.1過程數據采集和處理
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系
4.3依據發(fā)酵熱和物料平衡進行估計的方法
4.3.1發(fā)酵熱的測量
4.3.2發(fā)酵熱與動力學參數的關系
4.3.3基于化學元素平衡方法來估計生物參數
4.4青霉素發(fā)酵過程生物質濃度在線估計實例
4.4.1估計算法推導
4.4.2數據采集和計算方法
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 參數檢測中的生物傳感器及流程分析儀
5.1生物傳感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生物傳感器的換能器件
5.2生物傳感器在檢測過程中的應用
5.2.1在微生物發(fā)酵中的應用
5.2.2動物細胞培養(yǎng)的檢測
5.2.3植物細胞培養(yǎng)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(jié)
6.1生物細胞的代謝調節(jié)特點
6.2生物細胞代謝調控機制
6.2.1酶活性的調節(jié)
6.2.2酶合成的調節(jié)
6.3微生物次級代謝與調節(jié)
6.3.1微生物次級代謝的特征
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系
6.4.2次級代謝產物生物合成的調節(jié)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生物反應過程控制的簡介
7.2微生物發(fā)酵過程的代謝變化規(guī)律
7.2.1分批發(fā)酵
7.2.2補料分批發(fā)酵
7.2.3連續(xù)發(fā)酵
7.3溫度對發(fā)酵的影響及其控制
7.3.1影響發(fā)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(fā)酵的影響
7.3.4最適溫度的選擇
7.3.5發(fā)酵過程溫度控制
7.4溶解氧濃度對發(fā)酵的影響及其監(jiān)控
7.4.1微生物對氧利用的規(guī)律
7.4.2溶解氧作為發(fā)酵異常情況的指示
7.4.3溶解氧作為發(fā)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(fā)酵液中的溶解氧控制
7.5pH值對發(fā)酵過程的影響及控制
7.5.1pH值對發(fā)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(fā)酵的影響
7.6.2呼吸商與發(fā)酵的關系
7.7基質濃度對發(fā)酵的影響及補料控制
7.7.1基質濃度對發(fā)酵的影響
7.7.2補料發(fā)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(fā)酵過程中泡沫的消長規(guī)律
7.8.3泡沫的控制
7.9發(fā)酵罐壓力的控制
7.10發(fā)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(yè)與計算機控制
8.1.1過程工業(yè)特點
8.1.2數字計算機在過程控制中應用概述
8.2集散型控制系統(tǒng)及接口技術
8.2.1集散型控制系統(tǒng)結構及功能
8.2.2集散型控制系統(tǒng)的發(fā)展
8.2.3DCS的特點
8.2.4過程接口技術
8.2.5工業(yè)發(fā)酵過程微機控制過程接口
8.3計算機控制中的PID控制算法
8.3.1數字式PID控制算法
8.3.2改進型的PID控制算法
8.3.3DCS中的PID控制算法的實現
8.4間歇生產過程控制
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(yōu)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控制中的應用
8.6.1DCS在青霉素發(fā)酵補料過程中的應用
8.6.2谷氨酸發(fā)酵過程計算機控制
參考文獻