檸檬酸綠色精益制造：新技術(shù)、新應(yīng)用
定 價(jià)：158 元
- 作者：佟毅 著
- 出版時(shí)間：2020/3/1
- ISBN：9787122359117
- 出 版 社：化學(xué)工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TQ921
- 頁碼：271
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16開
本書為介紹檸檬酸綠色精益制造技術(shù)的書籍，主要包括檸檬酸發(fā)酵生產(chǎn)工藝、副產(chǎn)物資源化利用和檸檬酸系列產(chǎn)品應(yīng)用這三方面的內(nèi)容。重點(diǎn)介紹了自20世紀(jì)90年代以來，國內(nèi)外檸檬酸理論研究成果和工藝技術(shù)進(jìn)展，體現(xiàn)了檸檬酸生產(chǎn)技術(shù)的綠色環(huán)保和精益制造，以及產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域的日趨廣泛和市場的日益細(xì)分。同時(shí)，本書也旨在向讀者展示檸檬酸行業(yè)在關(guān)系國計(jì)民生等領(lǐng)域中的重要性和意義。
本書可供檸檬酸行業(yè)內(nèi)科研院所及生產(chǎn)企業(yè)的研發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)人員閱讀，以掌握核心關(guān)鍵技術(shù)，也可作為行業(yè)外相關(guān)人員熟悉檸檬酸行業(yè)的輔助教材和參考書。
重點(diǎn)介紹了20世紀(jì)90年代以來，國內(nèi)外檸檬酸新理論研究成果和工藝技術(shù)進(jìn)展，體現(xiàn)了檸檬酸生產(chǎn)技術(shù)的綠色環(huán)保和精益制造，以及產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域的日趨廣泛和市場的日益細(xì)分。同時(shí)，本書也旨在向讀者展示檸檬酸行業(yè)在關(guān)系國計(jì)民生等領(lǐng)域中的重要性和意義。
我國是一個(gè)檸檬酸的生產(chǎn)和出口大國，超過70％檸檬酸均出口海外，在國際市場上扮演重要角色。檸檬酸是生物體主要代謝產(chǎn)物之一，主要應(yīng)用在食品、化工、醫(yī)藥、化妝品等領(lǐng)域。
工業(yè)生產(chǎn)檸檬酸以淀粉質(zhì)原料為主，如薯類和玉米。隨著行業(yè)的發(fā)展，玉米原料占主導(dǎo)地位。近年來，我國檸檬酸產(chǎn)能增長快速，產(chǎn)能已嚴(yán)重過剩；同時(shí)我國檸檬酸出口頻繁遭遇反傾銷，價(jià)格遭遇低谷；再加上生產(chǎn)原料價(jià)格大幅度上漲，導(dǎo)致大部分企業(yè)出現(xiàn)虧損，出現(xiàn)內(nèi)部競爭激烈、生產(chǎn)負(fù)荷低、設(shè)備閑置等問題。在此背景下，唯有不斷開發(fā)檸檬酸的應(yīng)用領(lǐng)域，擴(kuò)大內(nèi)需市場，同時(shí)不斷改進(jìn)生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，降低生產(chǎn)成本，才是切實(shí)可行的脫困之道。
本人從事檸檬酸行業(yè)十余年，親身經(jīng)歷了檸檬酸行業(yè)廣泛采用的木薯、玉米兩種原料生產(chǎn)檸檬酸的生產(chǎn)線改造、工藝研發(fā)與創(chuàng)新，主導(dǎo)開發(fā)了全國首例以淀粉為原料的全清液發(fā)酵工藝、氫鈣工藝。參與并見證了我國檸檬酸產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和騰飛。在備感榮幸和驕傲之時(shí)，也深感有責(zé)任、有義務(wù)將自己多年來在檸檬酸領(lǐng)域工作和學(xué)習(xí)所獲取的淺薄經(jīng)驗(yàn)和知識訴諸文字，以期為檸檬酸生產(chǎn)和研究工作者們提供思路和啟發(fā)，為我國檸檬酸行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展盡綿薄之力。
本書共分10章，闡述了生產(chǎn)菌種、發(fā)酵工藝、分離精制、節(jié)能減排和應(yīng)用等內(nèi)容。在本書寫作過程中，以中國科學(xué)院天津工業(yè)微生物研究所孫際賓副所長、天津科技大學(xué)王德培教授等為代表的多位專家給予了大力支持和幫助，并指導(dǎo)完成全書的審查工作。在這里，謹(jǐn)向各位專家致以衷心的感謝！
由于時(shí)間關(guān)系和水平所限，難免有疏漏之處，敬請廣大讀者及時(shí)提出寶貴意見，以便更正。
佟毅
2019年11月
佟毅，1963年出生，理學(xué)博士，教授級高級工程師，十二屆全國人大代表，全國勞動模范，全國五一勞動獎?wù)芦@得者，當(dāng)選首批全國糧食行業(yè)領(lǐng)軍人才，享受國務(wù)院政府特殊津貼專家，從事玉米深加工領(lǐng)域科研工作35年。
佟毅同志現(xiàn)任中糧集團(tuán)有限公司總工程師兼中糧生物科技股份有限公司董事長，玉米深加工國家工程研究中心主任，中國淀粉工業(yè)協(xié)會會長，國家糧食安全政策專家咨詢委員會委員，中國糧油學(xué)會副理事長。先后編著《淀粉水解產(chǎn)品及其應(yīng)用》《生物基材料-聚乳酸》《淀粉糖綠色精益制造-新產(chǎn)品、新技術(shù)、新應(yīng)用》《玉米淀粉綠色精益制造-新工藝、新設(shè)備、新理念》書籍4部，并連續(xù)多年擔(dān)任《淀粉與淀粉糖》雜志主編，連續(xù)5年作為主編出版了《中國玉米市場和淀粉行業(yè)年度分析和預(yù)測報(bào)告》，在淀粉及其衍生物方面獲得省部級科技進(jìn)步特等獎1項(xiàng)、一等獎8項(xiàng)、二等獎2項(xiàng)，獲授權(quán)專利55項(xiàng)，國內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文82篇，主持新建了多條國內(nèi)領(lǐng)先的玉米深加工生產(chǎn)線，推動了中國淀粉及其深加工行業(yè)從無到有、從小到大，改變了我國玉米深加工產(chǎn)業(yè)在全球的競爭格局。
第1章 檸檬酸工業(yè)概況及理化性質(zhì)
1.1檸檬酸工業(yè)發(fā)展簡史2
1.2檸檬酸工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀3
1.2.1檸檬酸生產(chǎn)技術(shù)3
1.2.2檸檬酸市場狀況4
1.3檸檬酸理化性質(zhì)6
1.3.1檸檬酸的命名6
1.3.2檸檬酸的物理性質(zhì)6
1.3.3檸檬酸的化學(xué)性質(zhì)10
第2章 檸檬酸發(fā)酵機(jī)理及微生物選育
2.1檸檬酸生產(chǎn)菌株16
2.1.1檸檬酸生產(chǎn)菌概述16
2.1.2黑曲霉生產(chǎn)檸檬酸歷史16
2.1.3黑曲霉特征17
2.2檸檬酸生產(chǎn)菌代謝特征17
2.2.1黑曲霉生產(chǎn)檸檬酸的合成途徑17
2.2.2黑曲霉生產(chǎn)檸檬酸過程中的代謝調(diào)節(jié)18
2.3檸檬酸生產(chǎn)菌的誘變篩選21
2.3.160Co-γ輻射及復(fù)合誘變育種21
2.3.2離子注入及復(fù)合誘變育種22
2.3.3微波誘變選育22
2.3.4激光及復(fù)合誘變育種23
2.3.5航天誘變育種23
2.4高產(chǎn)檸檬酸黑曲霉的生長特性24
2.4.1黑曲霉TNA-09在PDA培養(yǎng)基中菌落生長情況25
2.4.2黑曲霉TNA-09菌絲生長形態(tài)觀察26
2.5高產(chǎn)檸檬酸黑曲霉的篩選方法26
2.5.1黑曲霉TNA-09在PDA培養(yǎng)基中產(chǎn)生透明圈的觀察27
2.5.2在PDA培養(yǎng)基中檸檬酸濃度或糖化酶濃度與透明圈大小的關(guān)系28
2.6高產(chǎn)檸檬酸黑曲霉的選育30
2.6.1誘變選育高產(chǎn)檸檬酸菌株30
2.6.2分子生物學(xué)技術(shù)構(gòu)建檸檬酸高產(chǎn)菌株30
2.7高產(chǎn)檸檬酸菌株選育新方向31
2.7.1應(yīng)用基因工程技術(shù)對黑曲霉菌種的選育31
2.7.2絲狀真菌轉(zhuǎn)化的方法33
2.7.3絲狀真菌轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)35
第3章 黑曲霉檸檬酸代謝調(diào)控與代謝工程改造
3.1黑曲霉檸檬酸代謝與調(diào)控38
3.1.1檸檬酸代謝途徑簡述38
3.1.2原料的分解與吸收利用38
3.1.3檸檬酸合成代謝與調(diào)控40
3.1.4檸檬酸轉(zhuǎn)運(yùn)45
3.1.5能量與還原力平衡46
3.1.6發(fā)酵副產(chǎn)物代謝47
3.1.7無機(jī)離子48
3.2黑曲霉檸檬酸的代謝工程改造50
3.2.1碳源吸收利用的優(yōu)化50
3.2.2檸檬酸合成途徑的改造51
3.2.3前體供給的強(qiáng)化51
3.2.4反饋抑制的解除52
3.2.5副產(chǎn)物途徑的弱化與敲除52
3.2.6旁路呼吸鏈的調(diào)控53
3.2.7Mn2+的應(yīng)答與菌球形態(tài)的改造53
3.3黑曲霉檸檬酸發(fā)酵的系統(tǒng)生物學(xué)54
3.3.1基因組54
3.3.2轉(zhuǎn)錄組54
3.3.3蛋白質(zhì)組55
3.3.4代謝組56
3.3.5代謝網(wǎng)絡(luò)模型56
3.4黑曲霉的基因組編輯系統(tǒng)58
3.4.1CRISPR/Cas基因組編輯系統(tǒng)簡介58
3.4.2黑曲霉的CRISPR/Cas9基因組編輯系統(tǒng)60
3.5展望62
第4章 檸檬酸發(fā)酵原理與工藝控制
4.1檸檬酸發(fā)酵原理66
4.2檸檬酸發(fā)酵工藝控制68
4.2.1檸檬酸發(fā)酵過程中生理生化代謝參數(shù)的變化68
4.2.2溶氧與氧消耗速率、菌形、產(chǎn)酸之間的相關(guān)性69
4.2.3攪拌與菌形、RQ和產(chǎn)酸的相關(guān)特性70
4.2.4菌體形態(tài)變化與氧傳遞的關(guān)系與控制71
第5章 檸檬酸生產(chǎn)原料及其工藝流程
5.1原料預(yù)處理工藝76
5.1.1以玉米為原料的預(yù)處理工藝76
5.1.2以木薯為原料的預(yù)處理工藝81
5.1.3以玉米淀粉乳為原料的處理工藝87
5.2發(fā)酵工藝88
5.2.1玉米清液發(fā)酵工藝89
5.2.2木薯原料發(fā)酵工藝90
5.2.3淀粉乳原料發(fā)酵工藝91
5.3發(fā)酵工藝控制工廠實(shí)例92
5.3.1檸檬酸發(fā)酵孢子制備92
5.3.2原料預(yù)處理94
5.3.3種子罐培養(yǎng)基及種子罐培養(yǎng)97
5.3.4發(fā)酵罐培養(yǎng)基和發(fā)酵罐控制98
5.4發(fā)酵工藝的綜合利用108
5.4.1提高液化淀粉收率109
5.4.2中和廢水再利用110
5.4.3降溫?zé)崮茉倮?12
5.5檸檬酸發(fā)酵染菌防治112
5.5.1空氣系統(tǒng)112
5.5.2環(huán)境因素113
5.5.3設(shè)備因素113
5.5.4操作因素114
5.5.5種子因素115
第6章 分離提取工藝
6.1菌渣分離技術(shù)120
6.1.1原理120
6.1.2工藝121
6.1.3設(shè)備121
6.1.4工程實(shí)例126
6.2鈣鹽沉淀酸解法127
6.2.1原理128
6.2.2工藝128
6.2.3設(shè)備129
6.2.4工程實(shí)例130
6.3溶劑萃取法分離純化檸檬酸工藝133
6.3.1中性絡(luò)合萃取體系對有機(jī)羧酸的萃取分離133
6.3.2酸性磷氧類萃取體系對有機(jī)羧酸的萃取分離134
6.3.3胺類萃取劑對有機(jī)羧酸的萃取分離134
6.3.4酰胺類萃取劑對有機(jī)羧酸的萃取分離136
6.3.5新型萃取體系對有機(jī)羧酸的萃取分離137
第7章 精制技術(shù)與成品化
7.1凈化142
7.1.1脫色142
7.1.2離子交換145
7.2蒸發(fā)153
7.2.1原理154
7.2.2工藝154
7.2.3設(shè)備155
7.2.4工程實(shí)例157
7.3結(jié)晶158
7.3.1原理158
7.3.2工藝流程159
7.3.3設(shè)備160
7.3.4工程實(shí)例163
7.4干燥與包裝164
7.4.1原理164
7.4.2工藝165
7.4.3設(shè)備166
7.4.4工程實(shí)例166
第8章 節(jié)能減排新技術(shù)新裝備
8.1節(jié)能技術(shù)與裝備170
8.1.1能源精益管理170
8.1.2節(jié)能技術(shù)和裝備在檸檬酸生產(chǎn)中的應(yīng)用173
8.2檸檬酸生產(chǎn)過程中的減排措施182
8.2.1變溫色譜法和吸交法提取檸檬酸新工藝182
8.2.2中和廢糖水回用技術(shù)184
8.3污水處理184
8.3.1廢水水質(zhì)特點(diǎn)184
8.3.2廢水處理技術(shù)185
8.3.3工程案例分析200
第9章 副產(chǎn)品資源化
9.1硫酸鈣綜合利用206
9.1.1綜合利用概況206
9.1.2用檸檬酸石膏生產(chǎn)建筑石膏粉207
9.1.3檸檬酸建筑石膏粉的技術(shù)性能和檢測方法217
9.1.4檸檬酸建筑石膏粉的市場應(yīng)用223
9.2檸檬酸菌絲體的綜合應(yīng)用237
9.2.1檸檬酸菌絲體來源及主要成分237
9.2.2檸檬酸菌絲體開發(fā)現(xiàn)狀242
9.2.3檸檬酸菌絲體在發(fā)酵飼料中的應(yīng)用新技術(shù)243
9.2.4甲殼素及其衍生產(chǎn)品開發(fā)247
9.2.5酶法制備功能性殼聚（寡）糖250
9.2.6其他方面的應(yīng)用252
第10章 檸檬酸及其鹽類、酯類和衍生產(chǎn)品的應(yīng)用
10.1檸檬酸的應(yīng)用254
10.1.1檸檬酸在食品工業(yè)中的應(yīng)用254
10.1.2檸檬酸在養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用255
10.1.3檸檬酸在醫(yī)藥及化妝品中的應(yīng)用256
10.1.4檸檬酸在化工行業(yè)中的應(yīng)用256
10.2檸檬酸鹽的性質(zhì)及應(yīng)用258
10.2.1檸檬酸鈉的應(yīng)用258
10.2.2檸檬酸鐵銨的應(yīng)用259
10.2.3檸檬酸鈣的應(yīng)用260
10.2.4檸檬酸鋅的應(yīng)用261
10.2.5其他檸檬酸鹽及應(yīng)用262
10.3檸檬酸酯類的性質(zhì)及應(yīng)用263
10.3.1檸檬酸三甲酯263
10.3.2檸檬酸三乙酯和乙酰檸檬酸三乙酯263
10.3.3檸檬酸三正丁酯和乙酰檸檬酸三正丁酯264
10.3.4乙酰檸檬酸三（2-乙基己）酯264
10.3.5乙酰檸檬酸三（正辛、正癸）酯265
10.3.6檸檬酸硬脂酰酯265
10.4檸檬酸衍生物的性質(zhì)及應(yīng)用265
10.4.1衣康酸的應(yīng)用265
10.4.2檸康酸酐的應(yīng)用266
10.4.3檸檬酸芬太尼的應(yīng)用267
10.4.4檸檬酸哌嗪的應(yīng)用267
10.4.5檸檬酸乙胺嗪的應(yīng)用268
10.4.6檸檬酸噴托維林的應(yīng)用268
10.4.7氯芪酚胺檸檬酸鹽的應(yīng)用268
參考文獻(xiàn)
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