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『簡體書』生物分离原理及技术(欧阳平凯)(第三版)

書城自編碼: 3393827
分類:簡體書→大陸圖書→教材研究生/本科/专科教材
作者: 欧阳平凯,胡永红,姚忠 编著
國際書號(ISBN): 9787122336446
出版社: 化学工业出版社
出版日期: 2019-08-01


書度/開本: 16开 釘裝: 平装

售價:HK$ 78.3

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內容簡介:
修订的教材将结合生物分离工程的*发展以及专业人才培养的实际需要,以培养具有应用基础性和工程性人才为目标,系统介绍生物分离原理及其应用。本教材保留了初版的基本构架和主要内容,兼顾了应用技术的广泛性、新颖性、前沿性和实用性,除了对各种分离过程过滤、离心与沉降、细胞破碎、萃取、吸附与离子交换、色谱分离、沉析、膜分离、结晶、干燥及辅助操作基本原理和方法进行全面介绍外,还注重基本概念的阐述、数学工具的应用及放大过程分析,这有助手引导读者进一步系统、深入地学习和思考生物分离技术所涉及的科学问题。为了便干读者阅读,本书仍然将生物分离的一般过程分为4个步骤,即不溶物的去除、产物粗分离、产物纯化及产品精制,将已有的和新近发展起来的新型分离技术进行了分类,以单元操作的方式逐一介绍,并列举了大量实例,同时,每章前加思维导图,便于读者领会章节精华。

本书可作为高等院校相关专业本科生和研究生的专业课教材,也可作为教师和相关产业工程技术人员的参考书。
技术,并重点介绍生物分离工程从原料预处理到产物精制整个技术过程的各个关键环节。
關於作者:
欧阳平凯,南京工业大学, 教授院士。欧阳平凯教授从1985年就已经对本校生物工程专业开始了《生物分离工程及装备》的教学实践,在英文教材《Bioseparations》的基础上,开展了中英文双语教学先后承担了教育部《生物技术人才培养体系的探索与实践》、江苏省教育厅《探索生物分离工程教学新模式》教改项目,并在日常教学工作中付诸实践,取得了良好的效果,获得全国模范教师称号,1997年由欧阳平凯教授主编的《生物分离原理及技术》一书由化工出版社出版,并在本校生物工程、制药工程等专业使用,教材内容详尽、覆盖面广、信息量大、结构合理,具有工科专业特色,得到了学生及国内同行的广泛好评。
目錄
1绪论001

11生物分离工程的历史及应用002

1.2生物分离与纯化技术的研究内容及工艺特点003

1.2.1生物分离与纯化技术的研究内容003

1.2.2生物分离与纯化技术的工艺特点004



2过滤005

2.1过滤的基本概念006

2.2关于过滤的一般情况012

2.2.1不可压缩滤饼012

2.2.2可压缩滤饼013

2.3连续旋转式真空抽滤机的操作原理015

2.3.1滤饼的形成015

2.3.2滤饼的洗涤015

2.4过滤的设备及其结构017

2.4.1过滤设备的分类017

2.4.2过滤设备的选择018

2.4.3过滤介质018

2.4.4典型过滤设备的种类和结构019

习题023



3离心与沉降025

3.1颗粒的沉降026

3.2重力沉降式固液分离设备028

3.2.1矩形水平流动池028

3.2.2圆形水平流动池029

3.2.3垂直流动式沉降池029

3.2.4斜板式沉降池030

3.3离心式沉降分离设备及其原理030

3.3.1管式离心机032

3.3.2碟片式离心机033

3.4离心分离过程的放大035

3.5离心过滤分离过程分析及其设备037

3.5.1离心过滤分离过程分析037

3.5.2离心过滤设备039

习题041



4细胞破碎042

4.1细胞壁043

4.2化学破碎法044

4.2.1渗透冲击法045

4.2.2增溶法045

4.2.3脂溶法046

4.3机械破碎047

4.4其他破碎方法049

习题050



5萃取051

5.1萃取分离原理052

5.2单级萃取056

5.3多级逆流萃取过程058

5.4微分萃取操作060

5.4.1微分萃取设备简介060

5.4.2微分萃取过程的解析计算法061

5.5液-液萃取设备与流程063

5.6固体浸取065

5.6.1固体浸取的原理与计算065

5.6.2浸取设备067

5.7超临界流体萃取069

5.7.1超临界流体的性质070

5.7.2超临界流体萃取过程072

5.7.3超临界流体萃取的应用073

5.8双水相萃取077

5.8.1双水相萃取法概述077

5.8.2影响双水相萃取的因素080

5.8.3双水相萃取的应用083

5.9反胶团萃取086

5.10络合萃取087

习题088



6吸附与离子交换089

6.1吸附类型090

6.1.1物理吸附090

6.1.2化学吸附090

6.1.3交换吸附090

6.2常用吸附剂091

6.2.1活性炭091

6.2.2活性炭纤维092

6.2.3球形炭化树脂092

6.2.4大孔网状聚合物吸附剂092

6.3吸附等温线095

6.4影响吸附的因素096

6.4.1吸附剂的性质096

6.4.2吸附质的性质096

6.4.3温度097

6.4.4溶液pH值097

6.4.5盐的浓度097

6.4.6吸附物浓度与吸附剂用量097

6.5亲和吸附098

6.5.1亲和吸附原理098

6.5.2亲和吸附的特点098

6.5.3亲和吸附载体099

6.5.4影响吸附剂亲和力的因素104

6.6间歇吸附106

6.7连续搅拌吸附107

6.8固定床吸附过程分析108

6.9离子交换112

6.9.1离子交换的基本概念112

6.9.2离子交换树脂的分类113

6.9.3离子交换树脂的命名123

6.9.4离子交换树脂的制备124

6.9.5离子交换树脂的理化性能128

6.9.6离子交换过程理论131

6.9.7离子交换的选择性138

6.9.8偶极离子吸附143

6.9.9离子交换操作方法144

6.9.10软水与无盐水的制备147

6.9.11离子交换提取蛋白质149

习题152



7膜分离154

7.1概述155

7.2基本的膜分离过程156

7.3膜通量156

7.4渗透压的计算157

7.5影响膜通量的主要因素160

7.6超滤162

7.6.1超滤膜163

7.6.2超滤装置167

7.6.3超滤过程分析171

7.6.4超滤的应用173

7.7反渗透174

7.7.1反渗透膜及其分离原理174

7.7.2影响反渗透膜分离性能的因素175

7.7.3反渗透的应用176

7.8纳滤176

7.8.1纳滤膜及其分离原理176

7.8.2影响纳滤膜分离性能的因素177

7.8.3纳滤的应用178

习题179



8沉析180

8.1盐析181

8.1.1盐析原理181

8.1.2盐析用盐的选择182

8.1.3影响盐析的因素184

8.1.4盐析操作185

8.2有机溶剂沉析186

8.2.1有机溶剂沉析原理186

8.2.2沉析溶剂的选择187

8.2.3影响有机溶剂沉析的因素188

8.3等电点沉析法189

8.3.1等电点沉析原理189

8.3.2等电点沉析操作190

8.4其他沉析法190

8.4.1水溶性非离子型多聚物沉析剂190

8.4.2生成盐类复合物的沉析剂191

8.4.3离子型表面活性剂192

8.4.4离子型多聚物沉析剂192

8.4.5氨基酸类沉析剂192

8.4.6分离核酸用沉析剂192

8.4.7分离黏多糖的沉析剂193

8.4.8选择变性沉析法193

8.5大规模沉析193

8.5.1初步混合194

8.5.2起晶194

8.5.3扩散控制晶体生长阶段194

8.5.4对流沉析195

8.5.5絮凝阶段196

习题198



9色谱分离法199

9.1色谱分离法分类200

9.2色谱分离基本概念200

9.2.1分配系数201

9.2.2阻滞因子Rf202

9.2.3洗脱容积Ve202

9.2.4色谱法的塔板理论203

9.2.5色谱分离回收率和纯度203

9.3吸附色谱法206

9.3.1吸附色谱法的基本原理206

9.3.2吸附剂207

9.3.3展开剂210

9.3.4应用举例213

9.4分配色谱法213

9.4.1载体213

9.4.2分配色谱的展开剂选择214

9.4.3应用举例214

9.5离子交换色谱法214

9.5.1离子交换色谱法对树脂的要求215

9.5.2应用举例215

9.6凝胶色谱法216

9.6.1基本原理216

9.6.2凝胶色谱的特点216

9.6.3凝胶的结构和性质217

9.6.4应用举例223

9.7纸色谱法224

9.7.1滤纸224

9.7.2展开剂224

9.7.3纸色谱操作方法225

9.8薄层色谱法226

9.8.1薄层色谱法的特点227

9.8.2薄层色谱法的操作228

9.9高压液相色谱230

9.9.1高压液相色谱分离方法的原理230

9.9.2制备性高压液相色谱231

9.10蛋白质分离常用的色谱法232

9.10.1免疫亲和色谱法232

9.10.2疏水作用色谱法233

9.10.3金属螯合色谱法234

9.10.4共价作用色谱法235

9.11柱色谱的工业放大236

9.11.1利用放大准则确定色谱柱的初始规格237

9.11.2凝胶排阻色谱的放大237

习题242



10结晶243

10.1结晶过程的分析244

10.2过饱和溶液的形成245

10.2.1热饱和溶液冷却245

10.2.2部分溶剂蒸发246

10.2.3真空蒸发冷却法246

10.2.4化学反应结晶方法246

10.2.5盐析法246

10.3晶核的形成246

10.3.1临界半径及形核功247

10.3.2临界半径与过冷度248

10.3.3成核速率248

10.3.4工业起晶法249

10.3.5晶种控制250

10.4晶体的生长251

10.4.1晶体生长的扩散学说及速度251

10.4.2影响晶体生长速率的因素252

10.5晶体纯度的计算253

10.6晶体大小分布253

10.6.1晶体群体密度253

10.6.2连续结晶过程的晶群密度分布254

10.6.3晶体大小255

10.7间歇结晶过程分析259

10.8提高晶体质量的方法261

10.8.1晶体大小261

10.8.2晶体形状262

10.8.3晶体纯度263

10.8.4晶体结块263

10.8.5重结晶264

习题265



11干燥266

11.1干燥的基本概念267

11.1.1干燥操作的流程267

11.1.2物料内所含水分的种类267

11.2干燥过程分析269

11.2.1干燥曲线269

11.2.2干燥速率曲线269

11.2.3恒速干燥阶段270

11.2.4降速干燥阶段270

11.3干燥过程基本计算270

11.3.1水分蒸发量271

11.3.2干燥空气用量的计算272

11.4干燥的副作用274

11.5干燥设备的分类与选择原则275

11.5.1干燥设备分类的目的275

11.5.2干燥装置的不同分类法275

11.5.3干燥设备选择的原则276

11.6干燥设备278

11.6.1箱式干燥设备278

11.6.2气流干燥设备279

11.6.3喷雾干燥设备281

11.6.4流化床干燥设备282

11.6.5红外线干燥283

11.6.6微波干燥283

11.6.7喷动床干燥设备284

11.6.8冷冻干燥器285

11.6.9适用于膏糊状物料干燥的设备287



12辅助操作290

12.1水质及热原的去除290

12.1.1水质与供水290

12.1.2热原及其去除方法292

12.2溶剂回收294

12.3废物处理294

12.4生物安全性295



参考文献296
內容試閱
第三版前言

进入21世纪以来,生命科学与生物工程技术的快速发展为人类社会解决资源与环境问题并实现可持续发展提供了技术支持与有力保障,世界各主要经济强国均把生物制造作为保障经济发展、能源安全和环境友好的国家战略,促进形成与环境协调的战略产业体系,抢占未来生物经济的竞争制高点。近十年来,我国工业生物技术产业迅速壮大,在十二五期间,我国生物产业产值的年平均增长率保持在20%以上,年总产值已达到6000亿元,生物发酵产品的产能与产量均已居于世界首位。但是应该看到,我国生物产业发展存在巨大机遇的同时也面临诸多挑战,例如产品结构还不够完善,技术水平和经济性还有待提高,环保节能亟待加强。

要解决以上问题,需要从生物加工过程的全环节着手,而生物分离工程属于生物加工的下游过程,是工业生物技术最终获得产品的必要环节,直接关系生物产品的技术经济性。众所周知,生物反应体系极其复杂,而诸多生物产品在构象、稳定性和特定杂质含量方面具有很高的要求,这对分离技术提出了很高的要求,高附加值生物产品的分离成本甚至达到90%以上。因此,新型生物分离技术、介质材料、工艺设备的研发与应用一直是工业生物技术领域内的热点,已取得大量重要成果并逐步应用于实际生产中,将相关进展引入教材极有必要。

新版教材保留了前一版教材的基本构架和主要内容,按照生物分离的一般过程顺序将主要的分离技术单元分为四大步骤:不溶物的去除、产物粗分离、产物纯化及产品精制,在全面介绍各种分离过程原理和方法的同时,注重工程化应用能力的培养,并增加了对新型分离技术的介绍。1~11章列出的思维导图以便于学生对本章知识构架的梳理。同时本教材配套实验技术,同步出版。本书可作为高等院校生物、制药、食品、轻化及其他相关专业本科生和研究生的专业课程教材,也可作为相关科研与工程技术人员的参考书。

本书稿编写过程中得到了长期从事生物分离工程领域科研与实践工作的专家的指导,在此向他们致以崇高的敬意!此外,吴昊、吕浩、吴菁岚等老师参加了本书的编写、整理和校对,对他们的辛勤工作表示衷心感谢!

由于作者专业知识水平有限,书中难免存在不足和疏漏之处,恳请广大读者批评指正。



作者

南京工业大学

2018年11月





前言

目前,人们已经从天然生物物质或人工生物细胞中发现了大量的化学物质,其中有些因为不能进行有效的工业分离而被白白浪费掉。由此可以预见,今后十年内,化工技术在生物科学领域中的重点应用将是生物物质的分离和提纯。生物分离工程的重要性不仅因为生物分离过程是工业生物技术中最后获得产品的必要环节,而且还因为生物分离过程的成本、效益在整个生物工厂的技术经济分析中占有很大的比重。此外,生物分离过程本身可以产生独立的成品,譬如用天然生物物质分离制取淀粉、糖、蛋白质、香精及其他各种化学品。生物分离技术已经具有了上百年的发展历史,形成了一些传统的轻化工产业体系。

鉴于生物分离技术应用的广泛性,本书以单元操作的方式介绍现代生物分离技术的基本理论与实践,并列举了大量实例,希望从事生化工艺技术的读者在阅读本书后能有所收益。

中国科学院院士时钧教授对本书的编写给予了热情的关心和鼓励,肖人卓教授审阅了全稿,同时许诚洁同志对本书的出版给予了大力支持。在此,谨表示诚挚的谢意。



欧阳平凯 胡永红

1997年2月





第二版前言

工业生物技术是20世纪末以及21世纪发展国民经济的关键技术之一,工业生物技术的发展为解决人类所面临的能源、资源、环境及健康问题提供了可能的途径。随着现代生物技术的突飞猛进,目前人们已经可以利用动、植物或人工生物细胞生产大量的有用化学品,其中有些因为不能进行有效的工业分离而被白白浪费。

生物分离工程的重要性不仅因为生物分离过程是工业生物技术中最后获得产品的必要环节,而且还因为生物分离过程的成本、效益在整个生物工厂的技术经济分析中占有很大的比重。难度大、成本高,这是包括美国麻省理工学院(MIT)著名教授Daniel I.C.Wang在内的,活跃在生物工程领域里的专家对生物分离技术现状的评价。由于生物体系具有多组分、非均相、非牛顿型流体等特征,以及生物产品自身的易变性和复杂性,对生物产品的分离除了要达到化学物质分离的纯度和经济性指标外,还要满足构象、异质性和稳定性等要求,这对于产品纯度及杂质含量方面提出了很高的要求。对于现代生物技术产品,分离成本往往占产品总成本的70%以上。因此,生物分离原理及技术的基础、应用研究,以及新型单元技术的开发一直是生物、化工、医药、食品和环境等领域的热点,并取得了大量重要的成果。

再版教材保留了第一版教材的基本构架和主要内容,兼顾了应用技术的广泛性、新颖性、前沿性和实用性,除了对各种分离过程基本原理和方法进行全面介绍外,还注重基本概念的阐述、数学工具的应用及放大过程分析,这有助于引导读者进一步系统、深入地学习和思考生物分离技术所涉及的科学问题。为了便于读者阅读,本书仍然将生物分离的一般过程分为4个步骤,即不溶物的去除、产物粗分离、产物纯化及产品精制,将已有的和新近发展起来的新型分离技术进行了分类,以单元操作的方式逐一介绍,并列举了大量实例。

本书可作为高等院校相关专业本科生和研究生的专业课教材,也可作为教师和相关产业工程技术人员的参考书。

书稿编写过程中得到了长期从事生物分离工程领域科研和实践工作的前辈专家的指导,在此向他们致以崇高的敬意。本研究室研究生肖彦羚、刘步云、佘维娜和宋希文等参与了书稿的编写、整理和校对,对他们的辛苦工作一并表示感谢!

由于作者专业知识水平有限,书中难免存在不足和疏漏之处,恳请广大读者批评指正。



编者

2009年11月于南京工业大学

 

 

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