全书内容共分九章：原料的输送及前处理设备，培养基的灭菌和空气除菌设备，生物反应器设计基础，微生物反应器，动植物细胞培养反应器与酶反应器，生物反应器的设计、放大及参数检测，细胞破碎与固液分离设备，萃取与色谱设备，蒸发、结晶与干燥设备。全面介绍了生物工程设备的结构、工作原理及设计与选型原则。为方便教学，每章内容均配有思考题。
本书可作为生物工程、生物技术、生物制药以及食品科学与工程、化学工程等专业的教材或参考书，也适合相关科研设计院所和企业人员自学。

生物工程设备是生物工程、生物技术和生物制药等专业开设的专业必修课，是在学习了微生物学、生物化学、化工原理、生物工艺学、生物分离技术等课程的基础上，为培养生物技术产业化开发与生产所需工程技术人才而开设的一门理论与实践紧密结合的课程。本课程具有实践性强、应用面广、内容多、所关联课程多、更新快等特点。随着高等教育的快速发展，许多高校压缩专业课学时。在教学中存在着学生工程意识薄弱、教材内容更新相对较慢等问题。为了达到知识面宽、浅显易懂、突出新知识、实用以及教师易教、学生易学的目的，本书强调基本原理和关键设备，突出工程实践，内容体系完整，反映学科新成果，难度适中，篇幅较小，符合新形势下高校专业课的教学要求。本书以生物加工过程为主线，介绍生物工程设备的结构、工作原理及工艺设计计算与选型原则，力图反映该领域的最新应用成果。全书分为三部分：第一部分为原料的前处理设备及灭（除）菌设备，第二部分为生物反应器，第三部分为生物产品分离设备。使用本教材时，推荐教学时数为32至48学时。本书力求突出以下特点：1.努力反映生物工程设备应用新成果。近年来，生物工程技术的发展日新月异，各种先进的生物工程设备层出不穷。本书对那些已显陈旧的内容进行了删减，增加了生物工程设备应用新成果的内容。2.重点突出，注重实用,力求反映基本概念和基本内容。在知识点方面，围绕设备设计及选型这一主题展开。在内容方面，重点介绍核心设备生物反应器，适当介绍与其相关的设备。尽可能多地选择与生产实际紧密相连的工程实例，拉近所学与所用的距离，达到学以致用的目的。3.叙述简洁，层次清晰，便于自学。生物工程设备的工作原理分析和设计需要深厚的理论基础，但对工程技术人员来说，更需要了解和掌握的是基本原理及应用特性。本书用较少的数学推导，简洁的文字，配以适量的插图来呈现生物工程设备基本内容和知识，通俗易懂。因此，本书也适合相关科研设计院所和生产企业技术人员以及相关领域的专业人员学习参考。本书由武汉轻工大学陶兴无和江贤君编写。江贤君编写第四章第四、五节，第五章和第六章；陶兴无编写其余各章节并统稿。此外，研究生陈强、李政、李燕、樊永波、刘仁禄和许晓梅等也为本书的资料搜集整理做了大量工作。编写过程中参阅了大量同行的教材、资料与文献，谨此对这些作者表示诚挚的感谢！限于编者水平，书中难免存在一些疏漏和不足之处，恳请读者批评指正。陶兴无2016年9月于武汉

陶兴无，武汉轻工大学，教授，1982年毕业于湖北工业大学工业发酵专业（本科）后留校任教，1988年毕业于江南大学发酵工程专业(硕士研究生)。1988年起在武汉市科委生物技术中心工作，2000年至今在武汉工业学院生物与制药工程学院任生物工程专业教师。为本科生和研究生讲授《生物工程设备》、《生物制药设备》、《生物工程与工艺学》、《发酵工艺学》、《发酵代谢调控》、《发酵产品工艺学》、《发酵(制药)工厂设计》和《生物工程概论》等课程。近年来，主持（参与）完成《魔芋葡甘聚糖降解工艺研究及其应用》(2005年)、《酱腌菜新型纯种发酵生产技术的研究》(2008年)、《高温－半乳糖苷酶制备技术的研究与开发》(2010年)、《多菌种发酵在棉籽饼粕综合利用中技术中试多菌种发酵在棉籽饼粕综合利用中技术中试》（2010年）、《接种嗜盐乳酸菌酵母菌新技术改进襄樊大头菜生产中试》（2010年）、《基于二步法全基因合成技术饲用耐高温脂肪酶的分子改造》（2013年）和《－3族脂肪酸增强学习记忆的机理研究》（2013年）等十余项国家或省市科技攻关课题；发表相关论文三十余篇；主（参）编教材五部。

第一章原料的输送及前处理设备1

第一节物料的输送设备1

一、固体物料的输送设备1

二、液体物料的输送设备9

第二节固体物料的分选（除杂）与分级设备13

一、分选（除杂）设备13

二、精选设备15

三、分级设备17

四、除铁、去石设备18

第三节固体物料的粉碎设备21

一、粉碎原理和方法21

二、锤式粉碎机24

三、辊式粉碎机27

四、其它粉碎机28

第四节淀粉质原料的水解设备30

一、传统的连续蒸煮糖化设备流程30

二、双酶法连续喷射液化及糖化设备流程31

三、传统的蒸煮加热设备32

四、连续液化喷射器（水热器）33

五、水力喷射真空泵35

六、糖化罐37

第五节麦芽汁制备和糖蜜原料稀释设备37

一、麦芽汁制备设备38

二、糖蜜原料的稀释设备41

复习思考题44

第二章培养基的灭菌和空气除菌设备45

第一节培养基灭菌设备45

一、湿热灭菌的原理45

二、培养基的分批灭菌46

三、培养基的连续灭菌设备流程47

四、加热设备49

五、维持（保温）设备52

六、冷却设备54

第二节空气除菌设备57

一、生物反应器用无菌空气标准57

二、压缩空气的预处理流程58

三、压缩空气预处理设备60

四、空气过滤的常用介质及其除菌机制65

五、空气过滤器的结构和性能67

第三节设备与管路的清洗与灭菌78

一、设备和管路的清洗78

二、CIP清洗系统简介80

三、设备及管路的灭菌81

复习思考题85

第三章生物反应器设计基础86

第一节生物反应器的分类86

一、根据生物催化剂分类86

二、根据底物加入方式分类87

三、根据反应器结构特征及动力输入方式分类88

四、根据反应器通气情况分类89

第二节生物反应器设计的机械基础89

一、压力容器设计的基本知识89

二、无夹套生物反应器（内压薄壁容器）的应力分析91

三、夹套生物反应器（外压容器）的失稳93

四、生物反应器强度设计参数的确定94

五、生物反应器的壁厚计算97

六、生物反应器的压力试验101

第三节生物反应器中的传递与混合103

一、生物反应流体的流变特性103

二、剪切力对生物反应的影响105

三、生物反应器中氧的传递106

四、生物反应器中的热量传递111

五、生物反应器中的流动和混合特征112

复习思考题115

第四章微生物反应器116

第一节机械搅拌通风发酵罐116

一、基本结构116

二、罐体和传热装置116

三、通气和搅拌装置120

四、轴封装置和传动装置125

五、消泡和尾气排放装置128

六、机械搅拌通风发酵罐的优缺点131

第二节气升式通风发酵罐131

一、鼓泡塔反应器简介131

二、气升式环流式反应器的结构与类型135

三、气升式环流式反应器的传递特性参数139

四、气升式环流式反应器的操作特性141

五、气升式环流式反应器的设计要点143

六、气升式环流式反应器的优缺点144

第三节自吸式通风发酵罐145

一、机械搅拌自吸式发酵罐145

二、喷射自吸式发酵罐149

第四节厌氧微生物反应器151

一、酒精发酵罐151

二、啤酒发酵罐156

三、废水厌氧处理反应器161

第五节固态发酵生物反应器164

一、固态发酵体系的传质和传热165

二、静态固态发酵生物反应器166

三、动态发酵生物反应器169

复习思考题178

第五章动植物细胞培养反应器与酶反应器180

第一节动植物细胞大规模培养方法180

一、动植物细胞培养特性180

二、动植物细胞大规模培养方法和生产操作方式182

第二节动物细胞培养反应器185

一、动物细胞贴壁培养反应器185

二、动物细胞悬浮培养反应器186

三、动物细胞微载体培养反应器191

四、大载体培养反应器192

第三节植物细胞培养反应器193

一、植物细胞悬浮培养反应器193

二、植物细胞固定化培养反应器196

第四节酶反应器198

一、游离酶反应器199

二、固定化酶反应器202

三、酶反应器的选型209

四、酶反应器的操作212

复习思考题214

第六章生物反应器的设计、放大及参数检测215

第一节发酵罐的设计215

一、发酵罐容积设计215

二、发酵罐的几何尺寸和壁厚设计216

三、换热装置的冷却面积设计218

四、搅拌器的轴功率设计221

五、发酵罐的附件设计223

第二节发酵罐的比拟放大223

一、几何尺寸的放大224

二、空气流量的放大224

三、搅拌转速及功率的放大226

四、放大方法的比较227

第三节酶反应器的设计227

第四节生物反应过程的参数检测234

一、温度234

二、罐压234

三、搅拌转速和功率235

四、空气和料液流量236

五、液位和泡沫238

六、pH及溶解CO2浓度238

七、溶氧浓度及氧化还原电位239

八、发酵罐排气(尾气)中O2分压和CO2分压240

复习思考题242

第七章细胞破碎与固液分离设备243

第一节细胞机械破碎设备243

一、高压匀浆器243

二、高速珠磨机243

三、喷雾撞击破碎器244

四、超声波破碎器244

五、细胞破碎机械的选用244

第二节过滤设备245

一、板框压滤机245

二、转鼓真空过滤机247

三、过滤机的选用250

第三节离心设备250

一、三足式离心机251

二、管式离心机251

三、碟片式离心机253

四、卧式螺旋卸料离心机255

五、离心机的选用255

第四节膜分离设备256

一、膜结构及其分离机理256

二、膜组件257

三、膜组件的选用259

复习思考题260

第八章萃取与色谱设备261

第一节萃取设备261

一、溶剂萃取流程261

二、混合设备261

三、分离设备263

四、混合-分离萃取机264

第二节离子交换设备266

一、离子交换设备的分类266

二、离子交换设备的结构267

三、离子交换设备的设计要点269

第三节色谱设备270

一、色谱分离的基本原理270

二、色谱系统的基本组成271

三、色谱柱结构272

四、工业规模的色谱分离装置274

五、径向色谱274

复习思考题275

第九章蒸发、结晶与干燥设备276

第一节蒸发设备276

一、循环型蒸发器276

二、单程型（膜式）蒸发器277

三、蒸发器的辅助设备281

四、蒸发设备的选用282

第二节结晶设备282

一、冷却结晶器282

二、蒸发结晶器284

三、真空结晶器287

四、结晶设备的选用289

第三节干燥设备289

一、对流型（绝热）干燥设备289

二、传导型（非绝热）干燥设备296

三、冷冻干燥机298

四、干燥设备的选用301

复习思考题302

参考文献303