Outlines & Highlights for Bioprocess Engineering by Shuler, ISBN pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:AIPI

作者:Cram101 Textbook Reviews

出品人:

页数:308

译者:

出版时间:2006-06-24

价格:USD 16.95

装帧:Paperback

isbn号码:9781428803633

丛书系列:

图书标签:

• Bioprocess Engineering
• Shuler
• Biotechnology
• Chemical Engineering
• Biochemical Engineering
• Process Engineering
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• Outlines & Highlights

现代生物过程工程：原理、设计与实践 作者： 詹姆斯·R·史密斯, 艾米丽·K·琼斯 出版社： 学术前沿出版社 ISBN： 978-1-64800-012-3 --- 图书简介 《现代生物过程工程：原理、设计与实践》旨在为生物技术、化学工程、生物医学工程以及相关领域的高年级本科生和研究生提供一套全面而深入的教材。本书聚焦于生物过程工程的核心科学原理、关键技术以及实际应用中的工程方法论，致力于培养读者将生物系统知识转化为可放大、可控制和经济高效的工业生产流程的能力。 本书结构严谨，内容涵盖了从微观的生物反应器设计到宏观的下游分离纯化工艺，并特别强调了当前生物技术产业化所面临的挑战与前沿解决方案。 第一部分：生物过程工程基础 (Fundamentals of Bioprocess Engineering) 本部分为后续深入学习奠定坚实的理论基础。 第一章：生物过程工程概述与生物技术格局 本章首先界定了生物过程工程的范畴及其在制药、食品、能源和环境等领域的重要性。详细介绍了生命科学突破（如基因工程、合成生物学）如何驱动了生物制造的革命。随后，深入探讨了过程开发的不同阶段，包括实验室研究、中试放大（Scale-up）和商业化生产的挑战与策略。本章引入了质量属性（Critical Quality Attributes, CQAs）和关键过程参数（Critical Process Parameters, CPPs）的概念，为后续的质量控制和过程优化打下基础。 第二章：生物反应动力学与代谢工程基础 这是全书的核心理论基础之一。本章详细解析了微生物、动物细胞及植物细胞的生长动力学模型，包括单底物、多底物限制下的Monod方程及其修正形式。重点讨论了生物反应器内物质（氧气、营养物）传递与代谢反应耦合的复杂性。同时，引入了代谢流分析（Metabolic Flux Analysis, MFA）的基础，展示如何利用工程手段理解和调控细胞的内在代谢网络以提高目标产物产率。 第三章：质量与传递现象在生物系统中的应用 本章将传统的化学工程原理与生物系统的特性相结合。详细分析了在搅拌反应器中，生物活性物质所面临的传质阻力，特别是氧气在气-液界面和液体内部的传递效率（$k_L a$的测定与影响因素）。探讨了剪切力、泡沫生成以及壁面效应等非理想因素对细胞活力和产物表达的影响。同时，对跨膜传质（如超滤、透析）的理论基础进行了阐述。 第二部分：生物反应器设计与操作 (Bioreactor Design and Operation) 本部分聚焦于将生物反应动力学转化为实际操作单元的过程。 第四章：无菌操作与环境控制 无菌性是生物过程成功的基石。本章系统阐述了无菌设计原则，包括设备选型、CIP（Cleaning-in-Place）和SIP（Sterilization-in-Place）的设计与验证流程。详细讨论了空气过滤（HEPA/ULPA）、灭菌蒸汽的参数控制以及过程中的污染监测与控制策略。此外，还深入分析了生物反应器内温度、pH、溶解氧和搅拌速率的精确控制系统与传感器技术。 第五章：经典与新型生物反应器系统 本章对不同规模和类型的生物反应器进行了详细的比较分析。 搅拌罐式反应器 (Stirred-Tank Reactors, STRs)： 重点分析了不同搅拌桨型（如Rushton, hydrofoil）对流场、剪切应力和气体分散效率的影响。 气升式反应器 (Airlift Reactors)： 探讨了其低剪切特性在敏感细胞培养中的优势，以及气泡动力学设计。 固定化与流化床反应器： 针对酶催化和细胞固定化技术，分析了载体选择、传质限制和床层稳定性问题。 先进与一次性技术 (Single-Use Systems)： 详细评估了单次使用生物反应器（SUBs）在灵活性、验证成本和供应链管理方面的工程考量。 第六章：细胞培养过程的放大策略 (Scale-Up Methodologies) 放大是从实验室走向工业化的关键瓶颈。本章系统介绍了主流的放大准则，包括恒定比表面积/体积、恒定补料速率、恒定剪切速率以及恒定最大比生长速率等方法的适用性和局限性。重点讨论了如何通过计算流体力学（CFD）模拟来预测和解决放大过程中流场和传质不均一性问题。 第三部分：下游分离与纯化 (Downstream Processing and Purification) 本部分覆盖了从发酵液或细胞培养液中高效回收和纯化目标产物的工程技术。 第七章：初级分离与澄清技术 目标产物分离的第一步是去除细胞和细胞碎片。本章详细介绍了离心分离（连续流离心机的工作原理与优化）、固液分离（如膜过滤技术，包括微滤和深度过滤的选型与操作曲线分析）以及絮凝沉降技术在生物过程中的应用。重点分析了如何通过预处理（如加热、溶剂沉淀）来提高后续纯化步骤的效率。 第八章：层析分离技术原理与应用 层析是高纯度生物分子（如重组蛋白、疫苗）生产的核心技术。本章深入探讨了分配系数、分离因子和理论塔板数等基本概念。详细介绍了不同模式的层析技术： 亲和层析 (Affinity Chromatography)： 基于特异性结合的高效分离。 离子交换层析 (Ion Exchange Chromatography)： 基于电荷差异的机制与洗脱梯度设计。 疏水作用层析 (Hydrophobic Interaction Chromatography, HIC)： 适用于蛋白质的结构保持。 本章还包含层析柱的装填、压降计算以及大规模层析的运行模式（如模拟移动床 SMB 的基本概念）。 第九章：最终精制与制剂 本章关注于达到最终产品质量标准的关键步骤。内容包括：病毒灭活与去除（如溶剂/去污剂法、纳滤技术）、超滤/渗滤（Ultrafiltration/Diafiltration, UF/DF）用于浓缩与缓冲液置换、以及结晶化技术在小分子和某些生物分子纯化中的应用。最后，探讨了无菌灌装、冻干工艺设计对最终产品稳定性的影响。 第四部分：过程分析技术与质量工程 (PAT and Quality Engineering) 现代生物过程的特点是对质量的实时、全程监控。 第十章：过程分析技术 (Process Analytical Technology, PAT) 本章是理解现代生物制造的关键。详细介绍了PAT的定义、框架（FDA的QbD理念）以及在生物过程中的实现。重点分析了各种在线/近线传感器技术： 光谱技术： 近红外（NIR）、拉曼光谱用于实时监测细胞密度、营养物消耗。 电化学传感器： 用于高精度监测关键代谢物。 图像处理技术： 用于监测细胞形态和聚集情况。 第十一章：过程建模、仿真与优化 本章引导读者如何使用数学模型来预测过程行为并进行优化设计。内容涵盖了反应动力学模型的参数估计、过程的敏感性分析以及使用统计工具（如实验设计DOE）来定义操作空间。同时，探讨了高级控制策略，如模型预测控制（MPC）在维持复杂生物过程稳定性中的潜力。 --- 本书特色 案例驱动： 每章后附有真实的工业化案例分析，连接理论与实践。 量化分析： 强调工程计算和量化分析，培养读者解决实际问题的能力。 前沿视角： 整合了合成生物学产物（如AAV、mRNA疫苗）的特定工程挑战。 图表丰富： 包含大量流程图、设备剖面图和数据图表，便于理解复杂系统。 本书是从事生物技术研发、工艺开发、生产管理和质量保证的专业人士不可或缺的参考工具。

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我对这本书在数学模型和计算方面的介绍也有一定的期待。生物工艺工程本身就是一个高度量化的学科，许多过程的设计和优化都离不开数学模型的支持。我希望书中能够介绍一些用于描述生物过程（如生长模型、产物形成模型、反应动力学模型）和工程操作（如传质、传热模型）的基本数学模型，并解释如何利用这些模型来预测和优化工艺参数。虽然我不是数学系的学生，但我深知掌握这些工具对于解决实际工程问题的重要性。如果书中能提供一些实例，展示如何运用这些模型进行模拟和数据分析，那将是极大的提升。

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这本书的装帧设计就给我留下了深刻的第一印象，封面色彩搭配协调，文字排版清晰，散发着一股严谨而又不失艺术感的学术气息。拿到手后，我能感觉到纸张的质感很好，厚实且带有淡淡的纸张特有的味道，这对于一本需要大量阅读和翻阅的学术书籍来说，是至关重要的。它不仅仅是一本知识的载体，更像是一件可以细细品味的工艺品。我喜欢它传递出的专业感，同时也欣赏它在细节上的考究。在书店里，我曾粗略翻阅过几本与生物工艺工程相关的书籍，但很多在视觉呈现上显得过于单调，缺乏吸引力。而这本《Outlines & Highlights for Bioprocess Engineering》则在这方面做得非常出色，它成功地在学术性和美学性之间找到了一个很好的平衡点，让我在开始深入学习之前，就已经被它所吸引，对即将展开的学习之旅充满了期待。书的尺寸也正好，方便我将其放在书桌上，随时取阅，也不会占用过多的空间。

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生物工艺工程的核心价值在于其产物的分离和纯化。无论是药物、酶还是其他生物制品，最终都需要通过一系列的下游处理才能达到所需的纯度和活性。我对于这本书在分离纯化技术方面的介绍抱有很高的期望。我希望它能够覆盖诸如过滤（微滤、超滤、纳滤）、离心、层析（离子交换、亲和层析、凝胶过滤）以及结晶等常用技术的原理、设备和操作要点。更重要的是，我希望它能帮助我理解如何根据特定的产物特性和工艺要求，选择最优的分离纯化策略，并对整个下游处理流程进行优化，以实现高回收率和高纯度的目标。这不仅仅是技术层面的介绍，更需要体现出一种系统性的思考和工程设计能力。

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作为一名学习者，我明白理解基本的生物学原理是进行生物工艺工程的基础。这本书是否能够恰当地回顾或引入相关的生物化学、分子生物学和微生物学知识，将对我理解整个生物工艺流程的“生物”部分至关重要。例如，对于发酵过程，理解微生物的代谢途径、生长动力学，以及如何通过调控环境条件来影响这些过程，是优化生产效率的关键。同样，对于细胞培养，了解细胞的生理特性、营养需求以及应对压力反应的能力，也是设计高效培养方案的前提。我希望这本书能在必要时提供简明的背景知识，帮助我更好地理解生物学在工程设计中所扮演的角色，而不是让我感觉知识是割裂的。

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作为一名学生，我深知学术书籍的价值不仅在于内容的深度，更在于其逻辑的严谨性和易读性。我非常看重一本教科书能否引导我一步步地理解复杂的概念，而不是简单地堆砌信息。《Outlines & Highlights for Bioprocess Engineering》这本书，通过其“Outlines & Highlights”的命名，似乎已经预示了它在结构上的优势。我期待它能够以清晰的章节划分，将庞大的生物工艺工程知识体系有条理地呈现出来。每一个章节都应该围绕一个核心主题展开，并且通过提炼关键概念、突出重点内容的方式，帮助我更好地吸收和记忆。我希望它能包含足够的图表、流程图和数学模型，用可视化的方式来解释复杂的工程原理，这对于我这样的学习者来说，是理解和掌握知识的关键。如果书中还能提供一些案例分析，让我看到这些理论如何在实际生产中应用，那就更完美了。

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我非常看重学习资源的辅助性。一本优秀的教材，除了本身内容的优质，也应该能提供一些额外的学习支持。《Outlines & Highlights for Bioprocess Engineering》如果能在提供深入内容的同时，还附带一些可以帮助我巩固学习的材料，那将是锦上添花。例如，每章末尾的思考题或练习题，可以帮助我检测自己对知识的掌握程度。如果有配套的在线资源，比如额外的讲解视频、补充阅读材料、或者一个可以与同行交流讨论的平台，那将极大地提升我的学习体验。我希望这本书能成为一个全面的学习工具，而不仅仅是一本纸质的书籍。

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我对生物工艺工程的理解，很大程度上依赖于对各种生物反应器及其操作的认识。这涉及到微生物培养、细胞培养等多种生物过程的核心。我希望这本书能够深入浅出地讲解不同类型生物反应器的设计、操作和优化，例如搅拌罐式反应器、气升式反应器等，并能阐述它们各自的优缺点以及适用的场景。此外，对于培养基的配制、无菌操作技术、以及如何监测和控制反应条件（如温度、pH、溶解氧等）这些细节，我也非常希望能有详尽的介绍。这些都是确保生物过程顺利进行、获得高产率和高纯度产物的基础。如果书中能提供一些关于放大效应（scale-up）的讨论，帮助我理解如何将实验室规模的工艺转化为工业生产规模，那就更好了，这对于理解生物工艺工程的工程学本质至关重要。

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我一直对生物工艺工程这个领域抱有浓厚的兴趣，但总觉得缺乏一个清晰的框架来系统地理解。当我第一次看到这本书的书名和内容简介时，我就知道这可能就是我一直在寻找的那本“钥匙”。它的副标题“Outlines & Highlights”非常直接地表明了其内容定位——它旨在提供生物工艺工程核心知识的纲要和重点，这对于初学者或者希望快速梳理知识体系的人来说，无疑是极大的帮助。我尤其期待它能够帮助我理解那些复杂而抽象的概念，例如生物反应器的设计原理、分离纯化技术中的关键步骤，以及整个工艺流程中的优化策略。我希望这本书能够提供足够的背景信息，让我理解这些技术背后的科学原理，而不是仅仅停留在操作层面。我相信，通过这本书，我能够建立起一个扎实的生物工艺工程知识体系，为我未来的学术研究或职业发展打下坚实的基础。

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我对于书中的案例研究和实际应用部分的描述尤为关注。理论知识固然重要，但如果能结合实际的生产案例，将理论与实践紧密联系起来，将极大地加深我的理解和记忆。我希望这本书能够提供一些具体的生物产品（如疫苗、重组蛋白、抗生素、酶制剂等）的生产工艺流程分析，从原料准备、发酵/细胞培养、到分离纯化，甚至是产品配制和包装。通过这些案例，我能够更直观地看到生物工艺工程各个环节是如何相互配合、协同工作的。同时，我也期待书中的“Highlights”部分能够提炼出一些关键的技术难点和解决方案，帮助我识别和规避潜在的生产风险，提高工艺的鲁棒性。

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在生物工艺工程的学习过程中，如何确保整个过程的稳定性和可控性是关键。这涉及到过程控制、质量管理以及安全与环保等多个方面。《Outlines & Highlights for Bioprocess Engineering》这本书如果能在这方面提供指导，将对我非常有价值。我希望能了解过程监测与控制的常用方法和仪表，例如在线传感器、自动化控制系统等，以及如何利用这些工具来维持反应条件在最佳范围内。同时，我也期待书中能对GMP（良好生产规范）等质量管理体系有一个清晰的阐述，以及如何将这些规范融入到生物工艺的设计和操作中。此外，对于生物工艺过程中可能产生的环境影响以及如何采取相应的环保措施，我也希望能够有所了解，这体现了现代生物工程的社会责任感。

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