| 摘要 | 第5-7页 |
| abstract | 第7-9页 |
| 第1章 绪论 | 第14-35页 |
| 1.1 植物细胞悬浮培养工业应用概述 | 第14-19页 |
| 1.1.1 悬浮培养技术一般工艺流程 | 第16页 |
| 1.1.2 植物细胞反应器结构设计 | 第16-19页 |
| 1.2 基于植物细胞生理学的反应器设计 | 第19-23页 |
| 1.2.1 细胞形态与结团效应 | 第19-20页 |
| 1.2.2 液态培养的流变学特性 | 第20-21页 |
| 1.2.3 混合与氧传递需求 | 第21-22页 |
| 1.2.4 流体剪切 | 第22-23页 |
| 1.3 剪切效应在植物细胞悬浮培养过程中的研究 | 第23-29页 |
| 1.3.1 流场剪切力的定量分析方法 | 第23-24页 |
| 1.3.2 植物细胞剪切的生理响应 | 第24-29页 |
| 1.4 基于CFD技术与细胞生理动力学整合的反应器放大方法 | 第29-33页 |
| 1.4.1 计算流体力学技术在反应器模拟方面的研究进展 | 第29页 |
| 1.4.2 细胞的生长动力学研究进展 | 第29-31页 |
| 1.4.3 基于反应器流场特性与细胞生理特性相结合的放大方法 | 第31-33页 |
| 1.5 研究目标和内容 | 第33-34页 |
| 1.6 本论文的主要结构 | 第34-35页 |
| 第2章 红花细胞悬浮培养工艺条件优化研究 | 第35-65页 |
| 2.1 引言 | 第35页 |
| 2.2 材料与方法 | 第35-56页 |
| 2.2.1 红花愈伤组织的筛选 | 第35-36页 |
| 2.2.2 培养基 | 第36-38页 |
| 2.2.3 菌体生物量测定 | 第38-40页 |
| 2.2.4 物质含量测定方法 | 第40-42页 |
| 2.2.5 反应器参数 | 第42-44页 |
| 2.2.6 细胞计数与FBRM粒径分析 | 第44-45页 |
| 2.2.7 基于多频率电容值扫描的在线粒径检测方法的建立 | 第45-56页 |
| 2.3 营养元素对细胞生长的影响 | 第56-60页 |
| 2.3.1 碳源对红花细胞生长的影响 | 第56-57页 |
| 2.3.2 氨基酸对红花细胞生长的影响 | 第57页 |
| 2.3.3 植物激素对红花细胞生长的影响 | 第57-58页 |
| 2.3.4 诱导剂对产物合成的影响 | 第58-60页 |
| 2.4 反应器内环境变量对细胞生长的影响 | 第60-64页 |
| 2.4.1 pH对细胞生长的影响 | 第60页 |
| 2.4.2 光照对细胞生长的影响 | 第60-61页 |
| 2.4.3 供氧水平对细胞生长的影响 | 第61-62页 |
| 2.4.4 剪切对细胞生长的影响 | 第62-64页 |
| 2.5 本章总结 | 第64-65页 |
| 第3章 搅拌生物反应器内三维流场的CFD模拟方法 | 第65-84页 |
| 3.1 引言 | 第65页 |
| 3.2 实验设备与方法 | 第65-68页 |
| 3.2.1 实验设备 | 第65-66页 |
| 3.2.2 PIV测试与分析 | 第66-68页 |
| 3.3 流场数值模拟方法 | 第68-73页 |
| 3.3.1 求解域、网格划分 | 第68-71页 |
| 3.3.2 稳态计算与非稳态计算 | 第71页 |
| 3.3.3 湍流模型 | 第71-73页 |
| 3.3.4 数值计算方法 | 第73页 |
| 3.4 结果与讨论 | 第73-82页 |
| 3.4.1 稳态求解与非稳态求解 | 第73-75页 |
| 3.4.2 网格划分对模拟结果的影响 | 第75-77页 |
| 3.4.3 不同湍流模型对模拟结果的影响 | 第77-80页 |
| 3.4.4 PIV宏观流场实验结果 | 第80-82页 |
| 3.5 小结 | 第82-84页 |
| 第4章 基于定量剪切力的红花细胞生长动力学模型研究 | 第84-105页 |
| 4.1 引言 | 第84页 |
| 4.2 摇瓶反应器CFD数值方法 | 第84-89页 |
| 4.2.1 两相流模型 | 第84-86页 |
| 4.2.2 湍流模型 | 第86页 |
| 4.2.3 摇瓶运动的模拟 | 第86页 |
| 4.2.4 氧气传递系数模型 | 第86-87页 |
| 4.2.5 剪切力的定量 | 第87-88页 |
| 4.2.6 几何模型 | 第88页 |
| 4.2.7 计算条件 | 第88-89页 |
| 4.3 实验设计 | 第89页 |
| 4.4 结果与讨论 | 第89-104页 |
| 4.4.1 CFD过程的优化 | 第89-93页 |
| 4.4.2 模拟结果 | 第93页 |
| 4.4.3 模拟结果验证 | 第93-94页 |
| 4.4.4 剪切力特性参数的定量化分析 | 第94-97页 |
| 4.4.5 摇瓶的氧传递情况评估 | 第97-99页 |
| 4.4.6 定量剪切力下细胞生理代谢特性 | 第99-102页 |
| 4.4.7 最大耐受剪切阈值的确定与稳态动力学模型 | 第102-104页 |
| 4.5 小结 | 第104-105页 |
| 第5章 定量剪切力条件下细胞死亡动力学模型研究 | 第105-121页 |
| 5.1 引言 | 第105-106页 |
| 5.2 CFD模拟方法 | 第106-107页 |
| 5.2.1 单相流模拟方法 | 第106页 |
| 5.2.2 DPM模型(Euler-Lagrange法) | 第106-107页 |
| 5.3 实验设计与方法 | 第107页 |
| 5.4 结果与讨论 | 第107-120页 |
| 5.4.1 CFD结果验证 | 第107-108页 |
| 5.4.2 CFD计算结果 | 第108-113页 |
| 5.4.3 定量剪切力条件下非稳态细胞死亡生理代谢特性 | 第113-116页 |
| 5.4.4 动态条件下非稳态细胞死亡动力学的建立 | 第116-118页 |
| 5.4.5 模型验证 | 第118-120页 |
| 5.5 小结 | 第120-121页 |
| 第6章 基于流体力学与细胞剪切生理响应动力学耦合的放大技术研究 | 第121-137页 |
| 6.1 引言 | 第121页 |
| 6.2 基于CFD的细胞反应器动力学模型与流场模型整合方法 | 第121-125页 |
| 6.2.1 特征时间多尺度相关分析 | 第121-123页 |
| 6.2.2 结构化模型的概念 | 第123-124页 |
| 6.2.3 具体实现方法 | 第124-125页 |
| 6.3 结果与讨论 | 第125-131页 |
| 6.3.1 动力学模型整合 | 第125-126页 |
| 6.3.2 动力学模型参数的确定 | 第126-128页 |
| 6.3.3 基于结构化模型的流场与细胞反应器动力学模型耦合的100L发酵过程模拟 | 第128-131页 |
| 6.4 基于Euler-Lagrange法剪切力scale-down方法 | 第131-136页 |
| 6.4.1 方法的原理设计 | 第132页 |
| 6.4.2 流场模型计算方法 | 第132-133页 |
| 6.4.3 模拟结果 | 第133-136页 |
| 6.5 小结 | 第136-137页 |
| 第7章 结论与展望 | 第137-140页 |
| 7.1 全文总结 | 第137-138页 |
| 7.2 创新点 | 第138页 |
| 7.3 展望 | 第138-140页 |
| 参考文献 | 第140-150页 |
| 致谢 | 第150-151页 |
| 攻读博士期间发表的论文 | 第151-152页 |
| 附录 | 第152-154页 |
