หลักการพื้นฐานของวิศวกรรมกระบวนการทางชีวภาพ

ครั้งที่พิมพ์/ปีพิมพ์ :   1/2559

ขนาดหนังสือ กxยxส เซนติเมตร :  18.9x26.5x2 เซนติเมตร

--------------------------------------------------------------------------------------------------

เนื้อหาภายในเล่ม

1. บทนําเกี่ยวกับวิศวกรรมกระบวนการทางชีวภาพ

1.1 สาขาทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมชีวภาพ

1.2 กรณีศึกษา: การพัฒนากระบวนการผลิตเพนิซิลลิน

1.3 บรรณานุกรมบทที่

2. เซลล์และชีวโมเลกุล

2.1 ประเภทและชนิดของเซลล์

2.1.1 เซลล์โปรคาริโอต

2.1.1.1 ผนังเซลล์

2.1.1.2 เยื่อหุ้มเซลล์

2.1.1.3 ไซโตพลาสซึม

2.1.1.4 นิวคลีออยด์

2.1.1.5 โครงสร้างภายนอก

2.1.2 เซลล์ยูคาริโอต

2.1.2.1 เยื่อหุ้มเซลล์

2.1.2.2 ไซโทพลาสซึม

2.1.2.3 ร่างแหเอนโดพลาซึม

2.1.2.4 กอลจิแอปพาราตัส

2.1.2.5 ไลโซโซม

2.1.2.6 แวคคิวโอล

2.1.2.7 ไรโบโซม

2.1.2.8 ไมโทคอนเดรีย

2.1.2.9 คลอโรพลาสต์

2.1.2.10 นิวเคลียส

2.1.3 ไวรัส

2.1.4 แบคทีเรีย

2.1.5 ยีสต์และรา

2.1.6 สาหร่าย

2.1.7 เซลล์พืช.

2.1.8 เซลล์สัตว์

2.2 สารชีวโมเลกุลที่สําคัญ

2.2.1 คาร์โบไฮเดรต

2.2.1.1 พอลิแซ็กคาไรด์ที่เป็นแหล่งสะสมพลังงาน

2.2.1.2 พอลิแซ็กคาไรด์ที่เป็นโครงสร้าง

2.2.2 กรดอะมิโนและโปรตีน

2.2.3 ลิปิด

2.2.3.1 ลิปิดที่เป็นแหล่งสะสมพลังงาน

2.2.3.2 ลิปิดที่เป็นโครงสร้างในแผ่นเยื่อ

2.2.4 นิวคลีโอไทด์และกรดนิวคลีอิก

2.3 ความเชื่อของชีววิทยาระดับโมเลกุล

2.4 วิถีหลักในเซลล์

2.4.1 วิถีการใช้น้ําตาล

2.4.1.1 วิถีเอมบ์เดน-มายเยอฮอฟ-พาร์นาส

2.4.1.2 วิถีเพนโตสฟอสเฟต

2.4.1.3 วิถีเอนท์เนอร์-เดาเดอรอฟ     

2.4.2 เส้นทางของไพรูเวท

2.4.2.1 เมแทบอลิซึมแบบหมัก

2.4.2.2 วัฏจักรกรดซิตริกและการหายใจระดับเซลล์

2.4.3 วิถีของสารตั้งต้นสู่ไกลโคไลซิส

2.4.4 กระบวนการสังเคราะห์น้ําตาล (กลูโคส)

3. พื้นฐานการคํานวณทางวิศวกรรม

3.1 ปริมาณและหน่วยฐาน

3.2 คํานําหน้าหน่วยในระบบ SI.

3.3 ตัวแปร

3.3.1 ตัวแปรที่มีหน่วย

3.3.2 ตัวแปรไร้หน่วย

3.3.3 ตัวแปรต้นและตัวแปรตาม

3.4 ความเป็นเอกพันธ์ของสมการ

3.4.1 สมการที่มีความเป็นเอกพันธ์

3.4.2 สมการที่ไม่มีความเป็นเอกพันธ์

3.5 การเปลี่ยนหน่วย

3.6 ความคลาดเคลื่อนในการวัด

3.6.1 ความคลาดเคลื่อนแบบเป็นระบบ

3.6.2 ความคลาดเคลื่อนแบบสุ่ม

3.7 การคํานวณค่าความคลาดเคลื่อน

3.8 การนําเสนอข้อมูลการทดลอง

3.8.1 ตาราง

3.8.2 กราฟ

3.8.3 สมการ

3.9 การใช้มาตราส่วนเชิงลอการิทึม

3.10 ความหมายพื้นฐานที่เกี่ยวกับสารละลาย

3.10.1 โมล

3.10.2 ความหนาแน่น

3.10.3 ความเข้มข้น

3.10.4 เศษส่วนหรือเปอร์เซ็นต์ของสาร

4. ปฏิกิริยาและอัตราการเกิดปฏิกิริยา

4.1 ปฏิกิริยาเคมีในกระบวนการชีวภาพ

4.2 ปริมาณสารสัมพันธ์

4.3 ศัพท์ที่ควรทราบเกี่ยวกับปฏิกิริยา

4.3.1 สารตั้งต้นจํากัด

4.3.2 สารตั้งต้นเกิน

4.3.3 การเปลี่ยนแปลงของสารตั้งต้น

4.3.4 ระดับการเกิดปฏิกิริยา

4.3.5 ผลได้ของปฏิกิริยา

4.3.5.1 ผลได้ตามทฤษฎี

4.3.5.2 ผลได้ปรากฏ

4.3.5.3 ผลได้รวม

4.4 สมดุลของปฏิกิริยา

4.5 อัตราการเกิดปฏิกิริยา

4.5.1 อัตรารวม

4.5.2 อัตราโดยปริมาตร

4.5.3 อัตราจําเพาะ

4.6 จลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยา

4.7 อันดับของปฏิกิริยา

4.8 จลนพลศาสตร์ปฏิกิริยาทางชีวภาพ

4.8.1 ปฏิกิริยาอันดับศูนย์

4.8.2 ปฏิกิริยาอันดับหนึ่ง

4.8.3 ปฏิกิริยาแบบมิเคลิส-เมนเทน

4.9 จลนพลศาสตร์ของเอนไซม์

4.9.1 จลนพลศาสตร์เอนไซม์กรณีไม่มีการยับยัง

4.9.2 การประเมินค่าพารามิเตอร์ในสมการมิเคลิส-เมนเทน

4.9.2.1 กราฟไลน์วีเวอร์-เบิร์ก
4.9.2.2 กราฟเฮา

4.9.2.3 กราฟอีดี-ฮอฟส์ที่

49.3 จลนพลศาสตร์เอนไซม์กรณีมีการยับยั้ง

4.9.3.1 การยับยั้งแบบแข่งขัน

4.9.3.2 การยับยั้งแบบไม่แข่งขัน

4.9.3.3 การยับยั้งแบบไม่มีการแข่งขัน

5. จลนพลศาสตร์ของจุลินทรีย์

5.1 จลนพลศาสตร์การเจริญของเซลล

5.1.1 เฟสการเจริญของจุลินทรีย์

5.1.1.1 เฟสช่วงล่า

5.1.1.2 เฟสการเจริญ

5.1.1.3 เฟสคงที่

5.1.1.4 เฟสตาย

5.1.2 อัตราการเจริญของเซลล์

5.1.2.1 ความต่างของเส้นโค้งการเจริญและโพรไฟล์การเจริญ
5.1.2.2 เวลาเพิ่มเซลล์เป็น 2 เท่า

5.1.2.3 เวลาของรุ่นวัย

5.1.2.4 การเจริญแบบสมดุล

5.1.3การเจริญของจุลินทรีย์เมื่อจํากัดความเข้มข้นสารตั้งต้นหรือซับสเตรต  
5.1.4 การเจริญของจุลินทรีย์เมื่อมีตัวยับยั้งการเจริญ

5.1.4.1 การยับยั้งโดยซับสเตรต

5.1.4.2 การยับยั้งโดยผลิตภัณฑ์

5.1.4.3 การยับยั้งโดยสารที่เป็นพิษต่อเซลล์

5.2 จลนพลศาสตร์ของการผลิตผลิตภัณฑ์

5.2.1 อัตราการผลิตผลิตภัณฑ์

5.2.2 ลักษณะการผลิตผลิตภัณฑ์ของเซลล์

5.2.2.1 ผลิตภัณฑ์ที่เชื่อมโยงกับการเจริญ

5.2.2.2 ผลิตภัณฑ์ที่ไม่เชื่อมโยงกับการเจริญ

5.2.2.3 ผลิตภัณฑ์ที่ทั้งมีและไม่มีส่วนเชื่อมโยงกับการเจริญ

5.3 จลนพลศาสตร์ของการใช้ซับสเตรต

5.3.1 การใช้ซับสเตรตโดยไม่มีการผลิตผลิตภัณฑ์

5.3.2 การใช้ซับสเตรตโดยมีผลิตภัณฑ์เกิดขึ้น

5.3.2.1 กรณีที่ 1 ผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องกับการเจริญของจุลินทรีย์

5.3.2.2 กรณีที่ 2 ผลิตภัณฑ์ที่ไม่เกี่ยวข้องกับการเจริญของจุลินทรีย์

5.4 สภาวะแวดล้อมที่มีผลต่อจลนพลศาสตร์ของเซลล์

5.41 อุณหภูมิ

5.4.2 ค่าความเป็นกรดด่าง

5.4.3 ระดับออกซิเจนที่ละลายได้

5.5 แบบจําลองทางคณิตศาสตร์ในการอธิบายจลนพลศาสตร์ของเซลล์

5.5.1 ประเภทของแบบจําลอง

5.5.1.1 ไม่เป็นโครงสร้างและไม่แบ่งกลุ่ม

5.5.1.2 เป็นโครงสร้างและไม่แบ่งกลุ่ม

5.5.1.3 ไม่เป็นโครงสร้างและแบ่งกลุ่ม

5.5.1.4 เป็นโครงสร้างและแบ่งกลุ่ม

5.5.2 ขั้นตอนการสร้างแบบจําลอง

5.5.3 ตัวอย่างแบบจําลองที่อธิบายจลนพลศาสตร์ของเซลล์

6. ถังปฏิกรณ์ชีวภาพ

6.1 รูปร่างต่าง ๆ ของถังปฏิกรณ์ชีวภาพ

6.1.1 ถังกวน

6.1.2 ถังแบบคอลัมน์ฟองอากาศ

6.1.3 ถังแบบอากาศลอยตัว

6.1.4 ถังแบบแพ็คเบด

6.1.5 ถังแบบฟลูอิไดซ์เบด

6.1.6 ถังแบบทริกเกิ้ลเบด

6.2 วิธีปฏิบัติการของถังปฏิกรณ์ชีวภาพ

6.2.1 การเพาะเลี้ยงแบบเป็นครั้ง

6.2.2 การเพาะเลี้ยงแบบต่อเนื่อง

6.2.2.1 เคโมสแตตที่เชื่อมต่อกับระบบหมุนเวียนเซลล์ ..

6.2.2.2 เคโมสแตตแบบใช้ถังเรียงต่อกัน

6.2.3 การเพาะเลี้ยงแบบกึ่งต่อเนื่อง

6.2.3.1 การเพาะเลี้ยงแบบปริมาตรแปรผัน

6.2.3.2 การเพาะเลี้ยงแบบปริมาตรคงที่

6.3 การทําให้ไร้เชื่อ

6.3.1 การทําให้ไร้เชื้อสําหรับของเหลว

6.3.2 การทําให้ไร้เชื้อสําหรับแก๊ส

6.4 สรุปท้ายบท

7. ปรากฏการณ์ถ่ายโอนในกระบวนการทางชีวภาพ

7.1. ของใหลและการกวนผสม

7.1.1 ธรรมชาติการไหลของของไหล

7.1.2 เลขเรย์โนลดส์

7.1.3 ความหนืด

7.1.4 ของไหลนอนนิวโตเนียน

7.1.5 การวัดค่าความหนืด

7.1.6 ปัจจัยที่มีผลต่อความหนืดในการเพาะเลี้ยงเชื้อ

7.1.7 การกวนผสม

7.1.7.1 กําลังในการกวนกรณีของไหลนิวโตเนียน

7.1.7.2 กําลังในการกวนกรณีของไหลนอนนิวโตเนียน

7.1.7.3 กําลังในการกวนกรณีมีการพ่นอากาศสู่ของไหลนิวโตเนียน

7.2 การถ่ายโอนความร้อน

7.2.1 กลไกการถ่ายโอนความร้อน

7.2.2 การถ่ายโอนความร้อนโดยการนํา

7.2.3 การถ่ายโอนความร้อนโดยการพา

7.2.3.1 ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนความร้อนในกรณีการพาแบบบังคับ

7.2.3.2 กรณีการไหลในท่อ

7.2.3.3 กรณีการไหลเกิดภายนอกของรูปทรงต่าง ๆ

7.2.3.4 กรณีของเหลวที่ถูกกวน

7.2.4 สัมประสิทธิ์การถ่ายโอนความร้อนรวม

7.2.5 อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน

7.3 การถ่ายโอนมวล

7.3.1 การถ่ายโอนมวลโดยการแพร่

7.3.1.1 ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ของแก๊ส

7.3.1.2 ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ในของเหลว

7.3.2 การถ่ายโอนมวลโดยการพา

7.3.2.1 การถ่ายโอนมวลระหว่างของเหลวและของแข็ง

7.3.2.2 การถ่ายโอนมวลระหว่างของเหลว 2 เฟส

7.3.2.3 การถ่ายโอนมวลระหว่างแก๊สและของเหลว

7.4 การถ่ายโอนออกซิเจนในการเพาะเลี้ยงเซลล์

7.4.1 ขั้นตอนการถ่ายโอนออกซิเจนจากฟองแก๊สสู่เซลล์

7.4.2 ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการถ่ายโอนออกซิเจนในถังปฏิกรณ์ชีวภาพ

7.4.2.1 ฟองอากาศ

7.4.2.2 การให้อากาศ การกวนและสมบัติของอาหารเลี้ยงเชื่อ

7.4.2.3 สารลดแรงตึงผิวหรือลดโฟม

7.4.2.4 อุณหภูมิ

7.4.2.5 แรงดันออกซิเจน

7.4.2.6 เซลล์ในถังปฏิกรณ์

7.4.3 การวัดค่า ka

7.4.3.1 วิธีสมดุลออกซิเจน

7.4.3.2 วิธีไล่แก๊สออก

8. การแยกและทําให้ผลิตภัณฑ์บริสุทธิ์

8.1 การแยกผลิตภัณฑ์ที่ไม่ละลาย

8.1.1 การกรอง

8.1.2 การหมุนเหวี่ยง

8.1.3 การรวมตะกอนและการจับกลุ่มตะกอน

8.2 การแยกผลิตภัณฑ์ที่ละลายได้

8.2.1 การสกัดด้วยของเหลว

8.2.2 การดูดซับ

8.2.3 การแยกด้วยแผ่นเยื่อ

8.2.3.1 ไดอะไลซิส

8.2.3.2 ออสโมซิสผันกลับ

8.2.3.3 ไมโครฟิลเตรชันและอัลทราฟิลเตรชัน

8.2.3.4 การแยกสารผ่านเยื่อด้วยไฟฟ้า

8.2.4 โครมาโทกราฟี

8.3 ขั้นสุดท้ายในการเตรียมผลิตภัณฑ์

8.3.1 การตกผลึก

8.3.2 การทําแห้ง