生物分离原理及技术（第2版）/普通高等教育“十一五”国家级规划教材 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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内容简介

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，《生物分离原理及技术（第2版）》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。
《生物分离原理及技术（第2版）》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。

目录

1 绪论1
1.1 生物分离工程的历史及其应用1
1.2 生物分离过程的特点1
1.3 生物分离技术的发展趋势3

2 过滤4
2.1 过滤的基本概念4
2.2 关于过滤的一般情况10
2.2.1 不可压缩滤饼10
2.2.2 可压缩滤饼11
2.3 连续旋转式真空抽滤机的操作原理12
2.3.1 滤饼的形成13
2.3.2 滤饼的洗涤13
2.4 过滤的设备及其结构14
2.4.1 过滤设备的分类14
2.4.2 过滤设备的选择15
2.4.3 过滤介质16
2.4.4 典型过滤设备的种类和结构18
习题21

3 离心与沉降22
3.1 颗粒的沉降22
3.2 重力沉降式固液分离设备24
3.2.1 矩形水平流动池24
3.2.2 圆形水平流动池24
3.2.3 垂直流动式沉降池25
3.2.4 斜板式沉降池25
3.3 离心式沉降分离设备及其原理26
3.3.1 管式离心机27
3.3.2 碟片式离心机28
3.4 离心分离过程的放大31
3.5 离心过滤分离过程分析及其设备33
3.5.1 离心过滤分离过程分析33
3.5.2 离心过滤设备34
习题36

4 细胞破碎37
4.1 细胞壁37
4.2 化学破碎法38
4.2.1 渗透冲击法39
4.2.2 增溶法39
4.2.3 脂溶法40
4.3 机械破碎40
4.4 其他破碎方法43
习题44

5 萃取45
5.1 萃取分离原理45
5.2 单级萃取49
5.3 多级逆流萃取过程51
5.4 微分萃取操作53
5.4.1 微分萃取设备简介53
5.4.2 微分萃取过程的解析计算法54
5.5 液-液萃取设备与流程55
5.6 固体浸取57
5.6.1 固体浸取的原理与计算58
5.6.2 浸取设备59
5.7 超临界流体萃取62
5.7.1 超临界流体的性质62
5.7.2 超临界流体萃取过程64
5.7.3 超临界流体萃取的应用66
5.8 双水相萃取69
5.8.1 双水相萃取法概述69
5.8.2 影响双水相萃取的因素72
5.8.3 双水相萃取的应用75
5.9 反胶团萃取77
习题79

6 吸附与离子交换80
6.1 吸附类型80
6.1.1 物理吸附80
6.1.2 化学吸附81
6.1.3 交换吸附81
6.2 常用吸附剂81
6.2.1 活性炭81
6.2.2 活性炭纤维82
6.2.3 球形炭化树脂82
6.2.4 大孔网状聚合物吸附剂82
6.3 吸附等温线85
6.4 影响吸附的因素86
6.4.1 吸附剂的性质86
6.4.2 吸附质的性质86
6.4.3 温度87
6.4.4 溶液pH值87
6.4.5 盐的浓度87
6.4.6 吸附物浓度与吸附剂用量87
6.5 亲和吸附88
6.5.1 亲和吸附原理88
6.5.2 亲和吸附的特点88
6.5.3 亲和吸附载体89
6.5.4 影响吸附剂亲和力的因素94
6.6 间歇吸附95
6.7 连续搅拌吸附96
6.8 固定床吸附过程分析97
6.9 离子交换101
6.9.1 离子交换的基本概念101
6.9.2 离子交换树脂的分类102
6.9.3 离子交换树脂的命名112
6.9.4 离子交换树脂的制备112
6.9.5 离子交换树脂的理化性能116
6.9.6 离子交换过程理论119
6.9.7 离子交换的选择性125
6.9.8 偶极离子吸附130
6.9.9 离子交换操作方法131
6.9.10 软水与无盐水的制备134
6.9.11 离子交换提取蛋白质136
习题139

7 色谱分离法140
7.1 色谱分离法分类140
7.2 色谱分离基本概念140
7.2.1 分配系数141
7.2.2 阻滞因子Rf142
7.2.3 洗脱容积Ve142
7.2.4 色谱法的塔板理论143
7.2.5 色谱分离回收率和纯度143
7.3 吸附色谱法146
7.3.1 吸附色谱法的基本原理146
7.3.2 吸附剂147
7.3.3 展开剂150
7.3.4 应用举例153
7.4 分配色谱法153
7.4.1 载体153
7.4.2 分配色谱的展开剂选择153
7.4.3 应用举例154
7.5 离子交换色谱法154
7.5.1 离子交换色谱法对树脂的要求154
7.5.2 应用举例155
7.6 凝胶色谱法156
7.6.1 基本原理156
7.6.2 凝胶色谱的特点156
7.6.3 凝胶的结构和性质157
7.6.4 应用举例162
7.7 纸色谱法163
7.7.1 滤纸163
7.7.2 展开剂164
7.7.3 纸色谱操作方法164
7.8 薄层色谱法166
7.8.1 薄层色谱法的特点166
7.8.2 薄层色谱法的操作167
7.9 高压液相色谱169
7.9.1 高压液相色谱分离方法的原理169
7.9.2 制备性高压液相色谱170
7.10 蛋白质分离常用的色谱法171
7.10.1 免疫亲和色谱法171
7.10.2 疏水作用色谱法172
7.10.3 金属螯合色谱法173
7.10.4 共价作用色谱法174
7.11 柱色谱的工业放大175
7.11.1 利用放大准则确定色谱柱的初始规格175
7.1 1.2 凝胶排阻色谱的放大176
习题180

8 沉析181
8.1 盐析181
8.1.1 盐析原理181
8.1.2 盐析用盐的选择183
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189
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190
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192
8.4.8 选择变性沉析法192
8.5 大规模沉析193
8.5.1 初步混合193
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195
习题197

9 膜分离198
9.1 概述198
9.2 基本的膜分离过程199
9.3 膜通量199
9.4 渗透压的计算200
9.5 影响膜通量的主要因素203
9.6 超滤205
9.6.1 超滤膜206
9.6.2 超滤装置210
9.6.3 超滤过程分析214
9.6.4 超滤的应用216
习题217

10 结晶218
10.1 结晶过程的分析218
10.2 过饱和溶液的形成219
10.2.1 热饱和溶液冷却219
10.2.2 部分溶剂蒸发220
10.2.3 真空蒸发冷却法220
10.2.4 化学反应结晶方法220
10.2.5 盐析法220
10.3 晶核的形成220
10.3.1 临界半径及形核功221
10.3.2 临界半径与过冷度222
10.3.3 成核速率222
10.3.4 工业起晶法223
10.3.5 晶种控制224
10.4 晶体的生长224
10.4.1 晶体生长的扩散学说及速度225
10.4.2 影响晶体生长速率的因素226
10.5 晶体纯度的计算226
10.6 晶体大小分布227
10.6.1 晶体群体密度227
10.6.2 连续结晶过程的晶群密度分布228
10.6.3 晶体大小229
10.7 间歇结晶过程分析232
10.8 提高晶体质量的方法234
10.8.1 晶体大小234
10.8.2 晶体形状235
10.8.3 晶体纯度236
10.8.4 晶体结块236
10.8.5 重结晶237
习题238

11 干燥239
11.1 干燥的基本概念239
11.1.1 干燥操作的流程239
11.1.2 物料内所含水分的种类239
11.2 干燥过程分析241
11.2.1 干燥曲线241
11.2.2 干燥速率曲线242
11.2.3 恒速干燥阶段242
11.2.4 降速干燥阶段242
11.3 干燥过程基本计算242
11.3.1 水分蒸发量243
11.3.2 干燥空气用量的计算244
11.4 干燥的副作用246
11.5 干燥设备的分类与选择原则247
11.5.1 干燥设备分类的目的247
11.5.2 干燥装置的不同分类法247
11.5.3 干燥设备选择的原则247
11.6 干燥设备250
11.6.1 箱式干燥设备250
11.6.2 气流干燥设备251
11.6.3 喷雾干燥设备253
11.6.4 流化床干燥设备254
11.6.5 红外线干燥255
11.6.6 微波干燥255
11.6.7 喷动床干燥设备256
11.6.8 冷冻干燥器257
11.6.9 适用于膏糊状物料干燥的设备259

12 辅助操作262
12.1 水质及热原的去除262
12.1.1 水质与供水262
12.1.2 热原及其去除方法264
12.2 溶剂回收265
12.3 废物处理266
12.4 生物安全性266
参考文献268

精彩书摘

1 绪论
1.1 生物分离工程的历史及其应用
生物分离工程是从微生物、动植物细胞及其生物化学产物中提取有用物质的技术。就利用与培养动植物细胞及微生物的一般意义而言，产业部门利用生物分离技术已有几百年的历史。例如，16世纪人们发明了用水蒸气蒸馏从鲜花与香草中提取天然香料的方法；而从牛奶中提取奶酪的历史则更早。近代生物分离技术是在欧洲工业革命以后逐渐发展形成的，最早的开发是由于发酵制酒精以及有机酸分离提取的需要，从产物含量较高的发酵液制备成品。到20世纪40年代初，大规模深层发酵生产抗生素，反应粗产物的纯度较低，而最终产品要求的纯度却极高。近年来发展的新型生物技术包括利用基因工程菌生产人造胰岛素，人与动物疫苗等产品，某些粗产物的含量极低，而对分离所得最终产物的要求却更高了。因而，生物分离工程技术与装备的发展日趋复杂与完善。图1-1是利用酶工程方法生产出苹果酸的分离提取流程。
生物分离工程技术广泛应用于食品、发酵、轻工、医药等领域的产品分离及提纯。另外，环境工程中污水的净化与有效成分的回收，也常采用生物分离技术。一般而言，工业生物技术可分为三个过程，即前处理、生物反应过程、生物分离过程。
综上所述，生物分离过程是生物工程中必不可少的也是极为重要的过程环节之一。
1.2 生物分离过程的特点
生物技术的特点之一就是产品的品种很多，如果说典型的石化产品大约有100种左右，则典型的制药工业产品至少有200种，其中很多需要用生物化学方法来转化。
表1-1列出了某些成熟的发酵工业制造的化学产品品种数，该表尚未包括近10年来许多新开发出来的诸如基因工程胰岛素、人工动物用疫苗、激素以及干扰素等新产品。分离手段多种多样，与化学工业常用的方法相比较（见表1-2），可以看出化工传统分离方法在生物分离工程中80％以上是有效的。生物分离技术的工业化只有经过小规模的试验、中间试验以及技术经济的可行性分析，才能放大到工业规模进行生产。

前言/序言

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
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