本書詳細介紹了生物產(chǎn)品加工過程中流體動量傳遞、傳熱、傳質的特點和規(guī)律，重點介紹了八大主要單元操作，即流體輸送、過濾、沉降、離心、吸收、萃取、蒸餾和干燥。每章后備有習題，其中思考題用于指導學生在預習、復習中對知識點的思考；選擇題用于考查學生對知識點的掌握程度；計算題用于培養(yǎng)學生利用所學知識解決生物領域的復雜工程問題的能力。
本書可作為高等學校生物與醫(yī)藥相關專業(yè)，如生物工程、食品工程、環(huán)境工程及制藥工程專業(yè)本科生、研究生的教材，也可供從事生物產(chǎn)品研究與開發(fā)的科研人員和技術人員參考閱讀。
龔大春，博士生導師，中國生物工程學會會員，中國化工學會生物化工專業(yè)委員會常委，中國生物發(fā)酵產(chǎn)業(yè)協(xié)會理事，湖北生物工程學會理事。 宜昌市生物催化重點實驗室主任，三峽大學生物質研究所所長，艾倫麥克德爾米德再生能源研究所副所長。 1992年畢業(yè)于重慶大學化工學院獲碩士學位，2005年畢業(yè)于南京工業(yè)大學生物化工專業(yè)，師從歐陽平凱院士，從事生物催化研究。2008年1月到美國農(nóng)業(yè)部西部研究中心做gaoji訪問學者，從事木質纖維素的生物煉制技術的研究。
第1章 生物加工過程中的流體流動001
1.1 概述001
1.2 流體流動在典型生物工程領域的應用、常見流體的基本參數(shù)及流體類型003
1.3 牛頓型流體的流動規(guī)律004
1.3.1 流體靜力學方程004
1.3.2 壓強的表示方法006
1.3.3 流體靜力學方程的應用006
1.3.4 流體流動中的守恒原理008
1.3.5 流體流動的動力學特征013
1.3.6 流體流動過程中產(chǎn)生的阻力損失019
1.3.7 流體流動的工程應用028
1.3.8 流體流動關鍵參數(shù)測定033
1.4 典型生物加工中非牛頓型流體的流動特點及規(guī)律039
1.4.1 非牛頓型流體的分類039
1.4.2 非牛頓型流體的流動特點041
1.4.3 非牛頓型流體的工程應用方法042
習題042
第2章 生物加工過程中的流體輸送050
2.1 概述050
2.1.1 流體輸送機械的分類050
2.1.2 輸送流體所需的能量及管路特性曲線050
2.2 離心泵的特點及工作原理051
2.2.1 離心泵的構造051
2.2.2 離心泵的工作原理053
2.2.3 離心泵的特性參數(shù)和特性曲線053
2.2.4 離心泵的工作點和流量調節(jié)056
2.3 離心泵的使用注意事項057
2.3.1 離心泵的安裝高度057
2.3.2 離心泵的類型060
2.3.3 離心泵的選用061
2.4 其他類型的流體輸送機械063
2.4.1 隔膜泵063
2.4.2 齒輪泵064
2.4.3 真空泵064
2.4.4 羅茨鼓風機065
習題066
第3章 生物加工過程中的過濾、沉降和離心 // 070
3.1 概述070
3.1.1 生物加工中的過濾操作070
3.1.2 生物加工中的沉降操作070
3.1.3 生物加工中的離心操作071
3.2 顆粒及顆粒床層的特性071
3.2.1 單顆粒的特性071
3.2.2 床層的特性072
3.2.3 流體流過固定床的壓降073
3.3 過濾075
3.3.1 過濾原理075
3.3.2 過濾的基本理論078
3.3.3 過濾過程的計算084
3.3.4 過濾設備085
3.3.5 生物加工中過濾操作的強化090
3.4 沉降091
3.4.1 重力沉降091
3.4.2 離心沉降096
3.5 離心機100
習題101
第4章 生物加工過程中的傳熱106
4.1 概述106
4.1.1 傳熱操作在生物加工中的重要作用106
4.1.2 傳熱的基本類型107
4.1.3 常用的載熱體及其選擇107
4.1.4 典型換熱器108
4.2 熱傳導110
4.2.1 傅里葉定律和熱導率110
4.2.2 平壁的穩(wěn)定熱傳導111
4.2.3 圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導113
4.3 對流傳熱115
4.3.1 對流傳熱分析115
4.3.2 對流傳熱速率方程116
4.3.3 對流傳熱關聯(lián)式116
4.4 有相變的流體傳熱過程120
4.4.1 蒸汽冷凝120
4.4.2 沸騰給熱121
4.5 傳熱過程的計算122
4.5. 熱量衡算方程式122
4.5.2 傳熱速率方程式123
4.5.3 平均溫度差法和傳熱過程基本方程126
4.5.4 總傳熱速率方程應用129
4.6 換熱器類型131
4.6.1 間壁式換熱器131
4.6.2 管殼式換熱器的結構134
4.6.3 管殼式換熱器的設計和選型136
4.6.4 生物醫(yī)藥領域常用的新型換熱器140
4.7 傳熱過程的強化146
4.7.1 過程強化傳熱原理146
4.7.2 過程強化傳熱的案例147
習題151
第5章 生物加工過程中的吸收操作159
5.1 概述159
5.1.1 吸收操作在生物加工中的應用161
5.1.2 本章基本假定161
5.2 氣液相平衡162
5.2.1 平衡時溶解度162
5.2.2 相平衡與吸收過程的關系164
5.3 擴散與單相傳質166
5.3.1 雙組分混合物的分子擴散166
5.3.2 擴散系數(shù)169
5.3.3 對流傳質169
5.4 相際傳質170
5.4.1 相際傳質速率方程170
5.4.2 傳質阻力的控制步驟171
5.5 低濃度氣體吸收172
5.5.1 吸收塔的物料衡算172
5.5.2 傳質單元數(shù)的計算175
5.6 吸收操作的強化及應用182
習題184
第6章 生物加工過程中的萃取操作190
6.1 概述190
6.2 萃取操作在生物加工中的應用190
6.3 液液萃取的基本原理191
6.4 萃取液液相平衡192
6.4.1 三角形相圖192
6.4.2 溶解度曲線193
6.5 單級萃取過程的計算196
6.6 萃取設備197
6.6.1 混合-澄清槽197
6.6.2 多級離心萃取機199
6.7 生物加工中影響萃取效率的因素分析199
6.7.1 萃取劑的選擇199
6.7.2 pH的范圍200
6.7.3 溫度的確定200
6.7.4 鹽析、帶溶劑、去乳化的作用200
6.8 生物加工過程中新型綠色萃取技術200
6.8.1 超臨界流體萃取200
6.8.2 超臨界二氧化碳萃取201
6.8.3 超臨界流體萃取的方法201
6.8.4 新型綠色萃取劑離子液體簡介202
習題203
第7章 生物產(chǎn)品分離的蒸餾操作207
7.1 概述207
7.2 雙組分體系氣液相平衡208
7.2.1 雙組分體系氣液相圖208
7.2.2 相對揮發(fā)度210
7.3 蒸餾方法211
7.3.1 單級蒸餾211
7.3.2 多級蒸餾215
7.4 雙組分精餾的計算218
7.4.1 精餾塔的物料衡算218
7.4.2 進料狀態(tài)對精餾的影響221
7.4.3 理論板數(shù)的確定224
7.4.4 回流比的影響和選擇227
7.5 精餾裝置231
7.5.1 塔板結構231
7.5.2 塔板上流體力學狀況232
7.5.3 塔板負荷性能圖234
7.5.4 塔高和塔徑235
7.6 精餾裝置的節(jié)能237
7.6.1 精餾的節(jié)能方法237
7.6.2 精餾的節(jié)能裝置238
習題239
第8章 生物產(chǎn)品的干燥247
8.1 概述247
8.1.1 生物產(chǎn)品的去濕方法247
8.1.2 干燥操作的分類248
8.1.3 對流干燥的基本原理248
8.1.4 生物產(chǎn)品干燥的特點248
8.2 濕空氣的性質及濕度圖249
8.2.1 濕空氣的性質249
8.2.2 焓濕圖及其應用254
8.3 生物產(chǎn)品的干燥速率與干燥時間257
8.3.1 濕物料的物性參數(shù)258
8.3.2 生物產(chǎn)品所含水分的性質259
8.3.3 干燥過程的平衡關系259
8.3.4 干燥過程的速率關系260
8.3.5 恒定干燥條件下干燥時間的計算263
8.4 生物產(chǎn)品干燥過程的物料衡算和熱量衡算264
8.4.1 干燥過程的物料衡算265
8.4.2 干燥過程熱量衡算266
8.4.3 空氣經(jīng)過干燥器的狀態(tài)變化267
8.4.4 干燥系統(tǒng)的熱效率268
8.5 生物產(chǎn)品的常見干燥設備270
8.5.1 干燥設備的選用270
8.5.2 干燥器的主要形式271
8.5.3 干燥器操作條件的確定276
習題278
參考文獻282
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