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第1章 绪论 1

1.1 发酵工业在国民经济发展中的作用 1

1.1.1 发酵工业产品类型 2

1.1.2 发酵工业发展历程 5

1.1.3 发酵工业发展现状 7

1.1.4 发酵工业发展趋势 10

1.2 发酵工业运行框架中的问题 12

1.2.1 发酵工业原料中粮食原料替代的问题 12

1.2.2 污染问题 13

1.2.3 原料的综合利用问题 16

1.3 发酵工业原料炼制思路的提出 17

1.4 发酵工业原料炼制原理 18

1.4.1 发酵工业原料组分分离 18

1.4.2 发酵工业原料的选择性结构拆分 18

1.5 发酵工业原料炼制发展现状 19

1.6 发酵工业原料炼制方向——生物过程工程挑战性课题 19

参考文献 21

第2章 发酵工业原料学 25

2.1 微生物代谢原料学概述 25

2.2 微生物代谢和发酵 26

2.2.1 微生物发酵 26

2.2.2 微生物代谢 29

2.3 微生物代谢原料 31

2.3.1 碳源 34

2.3.2 氮源 45

2.3.3 生长因子、前体物质、产物促进剂和抑制剂 48

2.3.4 水 52

2.3.5 微生物代谢原料的拓展 53

2.4 发酵工业原料特性 55

2.5 发酵工业原料的转变与替代 56

参考文献 58

第3章 发酵工业原料炼制原理 62

3.1 发酵工业原料炼制的提出 62

3.2 发酵工业原料预处理 63

3.2.1 发酵工业淀粉资源的提胚预处理 63

3.2.2 发酵工业糖类资源的提汁预处理 64

3.2.3 发酵工业木质纤维素资源的降解预处理 64

3.2.4 发酵工业固体垃圾资源的汽爆分选预处理 65

3.3 发酵工业原料组分分离 67

3.3.1 组分分离概念的提出 67

3.3.2 组分分离作用原理解析 67

3.3.3 淀粉类原料的组分分离 68

3.3.4 糖类原料的组分分离 69

3.3.5 木质纤维素类原料组分分离 69

3.3.6 废水、污泥、城市垃圾等废弃物的组分分离 71

3.4 发酵工业原料的选择性结构拆分 73

3.4.1 淀粉质原料的选择性结构拆分 74

3.4.2 糖类原料的选择性结构拆分 74

3.4.3 木质纤维素类原料的选择性结构拆分 74

3.4.4 废水、污泥、城市垃圾等废弃物的选择性结构拆分 75

参考文献 76

第4章 糖类原料炼制与发酵工业模式 79

4.1 糖类原料资源及分布 79

4.1.1 甘蔗资源 79

4.1.2 甜菜资源 83

4.1.3 糖蜜资源 86

4.1.4 甜高粱资源 87

4.2 发酵工业糖类资源糖的制备 90

4.2.1 糖制备工业发展历程 91

4.2.2 发酵工业糖类原料炼制关键技术 94

4.3 甜高粱原料的发酵工业炼制模式 103

4.3.1 发酵工业甜高粱资源炼制现状 104

4.3.2 甜高粱的储藏 105

4.3.3 发酵工业原料甜高粱生态产业炼制模式 108

参考文献 121

第5章 淀粉类原料炼制与发酵工业模式 125

5.1 发酵工业淀粉质原料资源及成分 125

5.1.1 粮谷类淀粉 126

5.1.2 薯类淀粉 137

5.1.3 非粮淀粉类资源 145

5.2 淀粉类原料的炼制 149

5.2.1 谷物淀粉的制备 150

5.2.2 薯类淀粉的制备 156

5.2.3 淀粉转化为可发酵糖 158

5.3 淀粉原料的高效分离 159

5.3.1 新的玉米组分分离方式的意义 159

5.3.2 汽爆技术对玉米组分分离的可行性 160

5.4 淀粉类原料的发酵工业炼制模式 161

5.4.1 玉米淀粉类原料的发酵工业炼制模式 161

5.4.2 葛根淀粉类原料的发酵工业炼制模式 176

参考文献 187

第6章 木质纤维素原料炼制与发酵工业模式 191

6.1 木质纤维素资源与分布 191

6.1.1 农作物秸秆资源 191

6.1.2 林业、薪柴资源 196

6.2 天然木质纤维素原料的主要成分 197

6.3 纤维素碳源 198

6.3.1 纤维素的化学结构 199

6.3.2 纤维素的物理结构 200

6.3.3 纤维素的理化性质 202

6.3.4 葡萄糖的全能性 205

6.3.5 纤维素葡萄糖的制备及其突破点 206

6.4 半纤维素碳源 207

6.4.1 半纤维素的化学结构 208

6.4.2 半纤维素的化学性质 210

6.4.3 木糖的全能性 211

6.4.4 半纤维木糖的制备及其突破点 212

6.5 木质纤维素糖平台 213

6.5.1 木质纤维素糖平台的构建 213

6.5.2 以木质纤维素糖为平台转化的产物 214

6.6 木质纤维素生物转化发酵抑制物产生及去除方法——抑制物作用机制及其破解途径 216

6.6.1 木质纤维素生物转化抑制物的产生 216

6.6.2 木质纤维素生物转化抑制物的去除 218

6.7 木质纤维素生化转化发酵平台 228

6.7.1 发酵类型 228

6.7.2 发酵方式 229

6.8 木质纤维素生物转化后处理平台 233

6.8.1 发酵产物的预处理 233

6.8.2 发酵产物的纯化与精制 234

6.9 秸秆半纤维素发酵丁醇及其产业化炼制示范 237

6.9.1 木质纤维素发酵丁醇国外现状与发展趋势 237

6.9.2 生物丁醇工业发展的意义 241

6.9.3 木质纤维素原料转化丁醇的困境 242

6.9.4 秸秆发酵生物丁醇新技术及其产业化示范工程的提出与研发过程 242

6.9.5 秸秆半纤维素水解液发酵丁醇及木质素纤维素产业化炼制取得的主要创新性成果 243

参考文献 246

第7章 废水与有机废弃物原料的发酵工业炼制模式 253

7.1 废水、污泥与垃圾资源的分布与成分 253

7.1.1 废水资源 253

7.1.2 污泥资源 259

7.1.3 城市有机垃圾资源 261

7.2 废水与有机废弃物的厌氧消化炼制技术 264

7.2.1 厌氧消化的基本原理 264

7.2.2 厌氧消化发展历程 267

7.2.3 厌氧消化的微生物 268

7.2.4 厌氧消化影响因素 269

7.2.5 厌氧消化工艺及其研究现状 273

7.3 国内外废水、污泥与垃圾资源的炼制现状 274

7.4 废水、污泥与垃圾资源的发酵工业炼制 277

7.4.1 废水、污泥与垃圾资源的发酵工业碳源炼制 277

7.4.2 废水、污泥与垃圾资源厌氧消化产沼气 279

7.4.3 发酵工业废水资源回用炼制 280

7.4.4 污泥、固体垃圾资源堆肥化发酵工业炼制 282

参考文献 289