第一章 緒論

第一節 發酵過程的特點以及發酵過程的操作、控制、優化的基本特征

第二節 發酵工程技術在整體發酵工程中的定位

第三節 發酵過程控制的主要研究內容和要解決的問題

一、發酵過程優化實現的順序和條件

二、實現發酵過程控制和優化的硬軟件技術支撐

第四節 發酵過程的狀態變量、操作變量和可測量變量

第五節 用于發酵過程控制和優化的各類模型

第六節 發酵過程控制概論

一、傳統的發酵過程控制系統

二、展望——新型、集約式發酵過程控制系統

參考文獻

第二章 生物過程參數在線檢測技術

第一節 pH的在線測量

一、pH傳感器的工作原理

二、pH傳感器的使用

第二節 溶解氧濃度的在線測量

一、溶解氧濃度測量原理

二、溶解氧電極

三、溶解氧電極的使用

第三節 發酵罐內氧氣和二氧化碳分壓的測量以及呼吸代謝參數的計算

一、氧分析儀

二、尾氣CO分壓的檢測

三、呼吸代謝參數的計算

第四節 發酵罐內氧氣體積傳質系數KLa的測量

一、亞硫酸鹽氧化法

二、溶解氧電極法

三、物料衡算法

四、動態測定法

五、取樣極譜法

六、復膜電極測定KLa

第五節 發酵罐內細胞濃度的在線測量和比增殖速率的計算

一、菌體濃度的檢測方法及原理

二、在線激光濁度計

第六節 生物傳感器在發酵過程檢測中的應用

一、生物傳感器的類型和結構原理

二、發酵罐基質(葡萄糖等)濃度的在線測量

三、引流分析與控制

四、發酵罐器內一級代謝產物(乙醇、有機酸等)濃度的在線測量

參考文獻

第三章 發酵過程控制系統和控制設計原理及應用

第一節 過程的狀態方程式

第二節 發酵過程的基礎數學模型

一、發酵過程最基本的合成和代謝分解反應

二、發酵過程典型的數學模型形式

三、發酵過程的各種得率系數和各種比反應速率模型的表現形式

四、生物反應器的基本操作方式

五、發酵過程狀態方程式在“理想操作點”近旁的線性化

第三節 拉普拉斯變換與反拉普拉斯變換

一、拉普拉斯變換的定義

二、拉普拉斯變換的基本特性以及基本函數的拉普拉斯變換

三、反拉普拉斯變換

四、有理函數的反拉普拉斯變換

五、過程的傳遞函數GP(s)——線性狀態方程式的拉普拉斯函數表現形式

六、過程傳遞函數的框圖和轉換

七、過程輸出對于輸入變量階躍式變化的響應特性

第四節 過程的穩定性分析

一、過程穩定的判別標準

二、過程在平衡點（特異點）近旁的穩定特性分類

第五節 發酵過程的前饋控制

一、過程前饋控制簡介

二、前饋控制在流加發酵過程中的應用

第六節 發酵過程的反饋控制

第七節 PID反饋控制系統的構成和性能特征

一、比例動作

二、積分動作

三、微分動作

四、PID反饋控制器的構成特征

第八節 PID反饋控制系統的解析和設計

一、反饋控制系統的穩定性分析

二、反饋控制系統的設計和參數調整

三、開關反饋控制

第九節 反饋控制系統在發酵過程控制中的實際應用

一、以溶解氧濃度變化為反饋指標的流加培養控制——DO"para" label-module="para">

二、以pH變化為反饋指標的流加培養控制——pH"para" label-module="para">

三、以RQ為反饋指標的發酵過程控制

四、直接以底物濃度為反饋指標的發酵過程控制

五、以代謝副產物濃度為反饋指標的流加培養控制

六、在線測量可測狀態變量間接推定和控制谷氨酸發酵糖濃度、提高發酵性能

【習題】

【解答】

參考文獻

第四章 發酵過程的最優化控制

第一節 最優化控制的研究內容、表述、特點和方法

第二節 最大原理及其在發酵過程最優化控制中的應用

一、最大原理及其算法簡介

二、利用最大原理確定流加培養過程的最優基質流加策略和方式

三、最大原理數值解法及其在發酵過程最優化控制中的應用簡介

第三節 格林定理及其在發酵過程最優化控制中的應用

一、格林定理

二、利用格林定理求解流加培養（發酵）的最短時間軌道問題

三、格林定理在乳酸菌過濾培養最優化控制中的應用

第四節 遺傳算法及其在發酵過程最優化控制中的應用

一、遺傳算法簡介

二、遺傳算法的算法概要及其在重組大腸桿菌培養的最優化控制中的應用

【習題】

【解答】

參考文獻

第五章 發酵過程的建模和狀態預測

第一節 描述發酵過程的各類數學模型簡介

一、非構造式動力學模型

二、代謝網絡模型

三、基于在線時間序列數據的自回歸平均移動模型

四、人工神經網絡模型

五、正交或多項式回歸模型

第二節 非構造式動力學數學模型的建模方法

一、利用非線性規劃法確定非構造式動力學數學模型的模型參數

二、利用遺傳算法確定過程模型參數

第三節 ‘利用人工神經網絡建模和預測發酵過程的狀態

一、神經細胞和人工神經網絡模型

二、人工神經網絡模型的類型

三、人工神經網絡的誤差反向傳播學習算法簡介

四、利用人工神經網絡在線識別發酵過程的生理狀態和濃度變化模式

五、基于人工神經網絡的發酵過程狀態變量預測模型

六、基于人工神經網絡的非線性回歸模型

七、結合使用人工神經網絡模型和遺傳算法的過程靜態優化

【習題】

【解答】

參考文獻

第六章 發酵過程的在線自適應控制

第一節 基于在線時間序列輸入輸出數據的自回歸移動平均模型及其解析

一、自回歸移動平均模型

二、利用逐次最小二乘回歸法計算確定自回歸移動平均模型的模型參數

第二節 基于自回歸移動平均模型的在線自適應控制

一、“極配置”型的在線自適應控制系統

二、“最優控制”型的在線自適應控制系統

三、酵母菌流加培養過程的比增殖速率在線自適應最優控制

四、乳酸連續過濾發酵過程的在線自適應控制

第三節 基于自回歸移動平均模型的在線最優化控制

一、面包酵母連續生產的在線最優化控制

二、乳酸連續過濾發酵的在線最優化控制

第四節 基于遺傳算法的在線最優化控制

一、利用遺傳算法實時在線跟蹤和更新非構造式動力學模型的參數

二、結合使用最大原理和遺傳算法的在線最優化控制

【習題】

【解答】

參考文獻

第七章 人工智能控制

第一節 模糊邏輯控制器

一、模糊邏輯控制器的特點和簡介

二、模糊語言數值表現法和模糊成員函數

三、模糊規則

四、模糊規則的執行和實施——解模糊規則的方法

五、模糊邏輯控制系統的構成、設計和調整

第二節 模糊邏輯控制系統在發酵過程中的實際應用

一、谷氨酸流加發酵過程的模糊控制

二、輔酶QL發酵生產過程的模糊控制

三、模糊推理技術在發酵過程在線狀態預測中的應用

第三節 基于人工神經網絡的控制系統及其在發酵過程中的應用

一、模糊神經網絡控制系統及其在發酵過程中的應用

二、基于DO/pH在線測量和智能型模式識別模型的發酵過程控制系統(ANNPR—Ctrl)

【習題】

【解答】

參考文獻

第八章 利用代謝網絡模型的過程控制和優化

第一節 代謝網絡模型解析

一、代謝網絡模型的簡化、計算和求解

二、利用代謝網絡模型的狀態預測

第二節 網絡信號傳遞線圖和利用網絡信號傳遞線圖的代謝網絡模型

一、網絡信號傳遞線圖及其簡化

二、利用代謝信號傳遞線圖處理代謝網絡

三、利用網絡信號傳遞線圖的代謝網絡分析

第三節 利用代謝網絡模型的發酵過程在線狀態預測

一、代謝網絡模型在賴氨酸發酵過程在線狀態預測中的應用

二、基于代謝網絡模型的谷氨酸發酵在線狀態預測

第四節 基于代謝網絡模型的發酵過程優化控制

一、基于代謝流分析的谷氨酸發酵代謝平衡優化控制

二、利用基于代謝流分析的兩段復合型供氧控制方式優化精氨酸代謝發酵

三、利用基因組學和蛋白組學數據改進優選代謝網絡模型為過程優化服務

【習題】

【解答】

參考文獻

第九章 發酵過程的多變量聚類分析和故障診斷/早期預警

第一節 發酵過程多變量聚類分析和故障

……

第十章 計算機在生化反應過程控制中的應用

參考文獻 2100433B

《發酵過程解析、控制與檢測技術(第2版)》內容簡介：作為發酵工業中游技術核心的發酵過程控制和優化技術,既關系到能否發揮菌種的最大生產能力,又會影響到下游處理的難易程度,在整個發酵過程中是一項承上啟下的關鍵技術?！栋l酵過程解析、控制與檢測技術(第2版)》作者多年來一直從事發酵過程的在線檢測、解析、控制和優化等方面的研究,在借鑒國外的有關最新研究成果和作者自身完成的研究實例的基礎上,博采眾家之長,寫成此書。 {zzjj}

《產業生態工程叢書:發酵生態工程》內容新穎，實用性強，技術資料豐富，對發酵技術的發展，發酵產業的延伸，大幅度提高生態效益和環境效益有較好的指導作用?？晒氖律锛夹g、生化工程、工業發酵等方面的科研與生產人員以及有關專業的師生閱讀、參考。

第一章 發酵生態工程概論1

第一節 發酵工程原理及技術1

一、發酵和發酵工程的概念1

二、發酵工程的發展簡史2

三、發酵工程的特點及發酵過程的分類5

四、發酵工程的產品類型及應用領域6

五、發酵工程的發展趨勢 10

第二節 生態工程原理及技術11

一、生態學和生態工程的概念11

二、生態工程的產生背景13

三、生態工程相關概念、特點及類型19

四、生態工程的理論基礎21

五、生態工程的發展趨勢25

第三節 發酵生態工程概念的提出26

參考文獻27

第二章 發酵生態工程的生物過程基礎29

第一節 發酵微生物菌種選育與培養29

一、微生物菌種的特點29

二、發酵菌種的分離31

三、菌種的初篩與復篩33

四、菌種的選育34

五、菌種的保藏37

第二節 發酵技術與發酵過程建模38

一、發酵技術簡介38

二、發酵技術的特點41

三、生物反應過程分類42

四、發酵技術的基本內容42

五、發酵過程建模及應用43

第三節 發酵過程控制優化與自動化監測48

一、生物過程控制優化概述48

二、發酵過程自動化監測49

三、發酵過程的自動控制58

參考文獻63

第三章 發酵生態工程的生化工程基礎64

第一節 生物反應器及其操作特性64

一、生物反應器64

二、生物反應器操作特性67

第二節 生物反應動力學69

一、細胞生長反應動力學69

二、酶促反應動力學78

第三節 生物反應器的質量衡算和能量衡算89

一、間歇式反應器89

二、連續式反應器91

三、能量衡算92

第四節 生物反應器的放大93

一、生物反應器放大的基本理論94

二、生物反應器放大的準則95

三、生物反應器的放大方法96

參考文獻102

第四章 生物發酵與能源工程技術103

第一節 生物質能概述103

一、生物質能源定義103

二、生物質能源開發利用的意義103

三、生物質能源利用技術104

第二節 沼氣發酵生態工程105

一、沼氣開發的意義105

二、沼氣發酵工程106

三、沼氣發酵生態工程實例108

四、沼氣利用技術110

第三節 生物質發酵制乙醇工程110

一、燃料乙醇開發的意義110

二、纖維素發酵生產乙醇111

三、半纖維素發酵生產乙醇121

四、纖維質發酵生產乙醇前景展望127

第四節 生物質發酵制氫工程128

一、氫能開發的意義128

二、生物質發酵制氫原理128

三、發酵廢物制氫技術130

四、發酵法制氫存在問題及研究展望131

第五節 生物柴油工程132

一、生物柴油開發的意義132

二、生物柴油的生產132

三、生物柴油的研究現狀135

參考文獻136

第五章 污染生態發酵工程137

第一節 發酵工業廢水生物處理工程137

一、發酵工業廢水好氧生物處理137

二、發酵工業廢水厭氧生物處理147

第二節 發酵廢物生產單細胞蛋白160

一、生產SCP的發酵廢物160

二、生產SCP的微生物161

三、SCP的生產工藝162

四、發酵廢物生產SCP的工藝條件及應用實例163

五、SCP的研究趨勢165

第三節 發酵廢物生產呈味核苷酸166

一、核酸類物質的用途與生產概況166

二、固態發酵培養基優化和產酶條件的確定169

三、AMP脫氨酶的提取、純化和酶學性質研究175

四、發酵廢菌體中核酸類物質的制備及核苷酸分離條件177

第四節 發酵廢物資源化與生態農業181

一、發酵工業廢物特征181

二、發酵廢物生產有機肥料182

三、以沼氣為紐帶的生態農業工程184

四、發酵廢物資源化發展趨勢185

參考文獻185

第六章 環境微生態制劑發酵工程186

第一節 環境微生態制劑的開發與應用186

一、環境微生態制劑應用概況186

二、環境微生態制劑的生產工藝及產品質量的控制187

三、環境微生態制劑開發和應用存在問題187

第二節 微生物絮凝劑188

一、絮凝沉淀法188

二、微生物絮凝劑190

第三節 水體脫氮微生態制劑197

一、水體生物脫氮技術研究進展197

二、水體脫氮微生態制劑培養條件的優化200

三、混合脫氮微生態制劑的擴大培養203

四、混合脫氮微生態制劑的制備205

第四節 溶藻微生態制劑207

一、藍藻水華的危害207

二、藍藻水華的治理方法209

三、溶藻微生態制劑研究進展212

第五節 微生物吸附劑214

一、微生物對重金屬的吸附214

二、微生物吸附重金屬銅離子的研究與開發215

參考文獻220

《現代工程教育叢書·現代制造技術工程訓練》是為配合高等工科院校在工程訓練中加強現代制造技術的實踐內容，并結合高等工科院校機械制造工程訓練教學改革的實際需要而編寫的《現代工程教育叢書》之一。

全書共11章，主要內容有先進制造技術概論、數控加工技術基礎、數控車削、數控銑削、數控加工中心、數控電火花成形加工、數控電火花線切割加工、激光刻繪加工、超聲加工、CAD/CAM技術在數控編程中的應用、面向環境的設計制造等。全書結合大量實例，突出了機械制造技術應用能力的培養及基本操作技能的訓練。

《現代工程教育叢書·現代制造技術工程訓練》既可作為高等工科院?，F代制造技術工程訓練的教材，也可作為高職高專的專用教材，還可供有關工程技術人員及技術工人參考。