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第1章 生物化学工程回顾与发展 1

1.1 生物化学工程的历史发展 3

1.2　现代生物技术和工业生态学的发展 4

1.2.1　生物化学工程与现代生物技术 4

1.2.2　生物化学工程与工业生态学 7

1.3 生物化学工程运行框架的主要问题 8

1.3.1　原料问题 8

1.3.2　生物技术产业化主体技术问题 9

1.3.3　系统能量和物质集成的问题 12

1.4　生态生物化学工程的提出与发展前景 13

参考文献 14

第2章 生态生物化学工程理论和方法 15

2.1　分子生物学工程化研究趋势 17

2.2　生物技术产业化的生态观 19

2.2.1　工业的三种发展模式 19

2.2.2　生态工业 20

2.3　生态生物化学工程理论基础与方法 21

2.3.1　工业生态学理论与方法 21

2.3.2　过程集成理论与方法 30

2.3.3　生态系统生态学基础 49

2.3.4　多尺度理论基础 50

2.3.5　生物化学工程基础 51

2.3.6　总结 53

2.4 生态生物化学工程的指导原则 53

参考文献 55

第3章 生态生物化学工程研究策略 59

3.1　原料的转变是生态生物化学工程挑战性课题 61

3.1.1　生物化学工程行业的原料 61

3.1.2　将纤维素资源作为生物化学工程原料的难点 62

3.1.3　循环经济时代的生物化学工程行业 67

3.1.4　原料的转变是实现“4R”的必由之路 77

3.2　原料组分分离理论体系 86

3.2.1　原料组分分离新理念与生态生物技术产业化 87

3.2.2　原料组分分离新理念与分层多级利用生态产业链 88

3.3　生物反应“四传一反”非线性工程基础 89

3.3.1　信息传递是生物活性的本质 91

3.3.2 以法向作用力为基础的动量、质量、热量的传递特性 92

3.3.3　生物反应动力学的非线性特征 94

3.4　生态生物化学工程的过程集成策略 96

3.4.1　过程集成概述 96

3.4.2　突破生物技术产业化瓶颈 97

3.4.3　生物过程集成化技术的主要研究内容 98

参考文献 100

第4章 生态生物化学工程规划和设计 103

4.1 生态生物化学工程规划与设计概述 105

4.1.1　生态生物化学工程设计的层次 105

4.1.2　生态生物化学工程设计的技术路线 105

4.1.3　生态生物化学工程技术与配套技术规划 105

4.1.4　生态生物化学工程设计技术体系 105

4.2 生态生物化学工程的规划和设计原则 107

4.2.1　原料组分分离是实现工业生态化的前提 108

4.2.2　研发清洁、节能、节水、耦合新过程是核心 109

4.3　生态生物化学工程规划与设计过程 109

4.3.1　生态生物化学工程设计项目的组织 109

4.3.2　制定生态生物化学工程设计战略及产品改进想法 111

4.4 生态生化工业园的规划和设计 112

4.4.1　生态生化工业理论与实践概述 112

4.4.2　园区系统框架规划与设计 117

4.4.3　生化工业生态系统结构设计 120

4.4.4　园区设计的分析与集成方法 121

4.4.5　生态生化设计 125

4.4.6　零排放设计 126

4.4.7　园区景观生态规划 128

4.4.8　园区评价指标体系 130

4.5　小结 137

参考文献 138

第5章 生态生物化学工程的关键技术平台 141

5.1　原料组分分级分离技术 143

5.1.1 引言 143

5.1.2　稻草器官水平酶解性能的不均一性 144

5.1.3　稻草器官水平结构特征的不均一性及其与酶解性能的关系 145

5.1.4　稻草器官水平发酵乙醇性能的不均一性 148

5.1.5　稻草器官水平制浆性能的不均一性 150

5.1.6　玉米秸秆不同部位质量和组成的不均一性 151

5.1.7　玉米秸秆不同部位的酶解不均一性 153

5.1.8　玉米秸秆组织水平分离方法的建立 154

5.2　新型固态发酵清洁技术 160

5.2.1　气相双动态固态纯种发酵技术作用机制 162

5.2.2　固态发酵的应用与发展前景 168

5.3　分离纯化集成技术 169

5.3.1　生物分离技术研究现状 169

5.3.2　反应分离过程集成系统综合研究进展 170

5.3.3　生物分离过程的高效集成化 176

5.4　展望 180

参考文献 180

第6章 生态生物化学工程的技术范例 183

6.1　粮食生物转化生态工业园 185

6.1.1　玉米酒精生产概况 185

6.1.2　玉米酒精生态工程结构设计 185

6.2　甘蔗生态工业园规划与设计 190

6.2.1 蔗梢 190

6.2.2　蔗渣 191

6.2.3　蔗汁与蔗糖 192

6.2.4　糖蜜 192

6.2.5　废水 193

6.3　秸秆生态工业园规划和设计 194

6.3.1　秸秆高效转化利用的困境 194

6.3.2　技术经济关久攻不破的分析 195

6.3.3　总体构思 197

6.3.4　秸秆发酵乙醇研究技术进展 199

6.4　皇竹草生态园规划和设计 204

6.4.1　皇竹草简介 204

6.4.2　皇竹草的成分分析 205

6.4.3　皇竹草生态产业链的开发——皇竹草发酵燃料乙醇 205

6.4.4　年产12万吨燃料乙醇皇竹草生态工业园规划与设计 211

6.5　葛根生态工业园 213

6.5.1　概述 213

6.5.2　葛根生态产业链的开发——汽爆葛根同步糖化固态发酵联产乙醇与葛根总黄酮 215

6.5.3　年产20万吨葛根燃料乙醇生态工业园的规划与设计 228

6.6　盐肤木生态工业园的规划与设计 231

6.6.1 引言 231

6.6.2　盐肤木的资源分布及利用情况 231

6.6.3　盐肤木果实的结构组成 233

6.6.4　盐肤木果实的化学成分 233

6.6.5　盐肤木果实的开发利用 238

6.6.6　盐肤木生态工业园的规划与设计 245

6.7　茅草生态工业园 246

6.7.1　茅草成分分析与纤维特征 247

6.7.2　工艺路线设计 248

6.8　城市垃圾生物转化生态工业园（沼气发酵系统） 249

6.8.1　有机复肥的生产 250

6.8.2　沼气 253

6.9　甜高粱生物量全利用产业化规划设计 255

6.9.1　技术特点 256

6.9.2　技术优势 257

6.9.3　工艺流程 258

6.9.4　产品优势分析 258

6.10　竹子生态工业园规划与设计 259

6.10.1　概述 259

6.10.2　竹材研究现状 261

6.10.3　竹子生态产业链的开发——竹原纤维生产联产发电 266

6.11　橡子汽爆处理发酵燃料乙醇及其综合利用生态产业链 269

6.11.1　橡子的生物学特性 270

6.11.2　橡子的化学成分 270

6.11.3　橡子汽爆处理发酵燃料乙醇及其综合利用生态产业链工艺流程及特点 272

6.11.4　结论 273

参考文献 274