生物炼制 工业过程与产品 下2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

生物炼制 工业过程与产品 下PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1部分　生物基产品家族谱1

碳水化合物基产品链1

1 生物质的关键糖——可利用性、当前非食物用途及未来发展前景1

1.1　引言1

1.2　单糖和双糖的获取2

1.3　当前非食用工业糖4

1.3.1　乙醇4

1.3.2　糠醛5

1.3.3　D-山梨醇（D-葡糖醇）6

1.3.4　乳酸→聚乳酸6

1.3.5　糖基表面活性剂7

1.3.6　山梨醇酯7

1.3.7　N-甲基-N-酰基-葡糖胺8

1.3.8　烷基聚葡糖苷8

1.3.9　蔗糖脂肪酸单酯9

1.3.10　药物和维生素10

1.4　进一步发展糖基化学品——有潜力的开发方向11

1.4.1　呋喃化合物11

1.4.2　吡喃酮和二氢吡喃酮15

1.4.3　糖衍生的不饱和N-杂环18

1.4.4　糖基芳香族化合物22

1.4.5 六碳糖到简单羧酸和醇的微生物转化25

1.4.6　糖类到羧酸的化学转化29

1.4.7　源自可聚合糖衍生物的生物聚合物32

1.5　结论40

参考文献42

2 淀粉产业——生产现状、改性及应用51

2.1　引言51

2.1.1　淀粉的历史51

2.1.2　淀粉工业化生产的历史51

2.1.3　淀粉改性的历史52

2.2　淀粉生产的原料52

2.3　淀粉的工业化生产54

2.3.1　玉米及蜡玉米55

2.3.2　小麦56

2.3.3　马铃薯57

2.3.4　木薯58

2.3.5　其他淀粉58

2.4　商品淀粉的性质59

2.5　淀粉的改性62

2.5.1　改性工艺62

2.5.2　淀粉改性类型64

2.6　淀粉和淀粉衍生物的应用67

2.6.1　在造纸业和瓦楞工业中的应用68

2.6.2　在纺织业中的应用70

2.6.3　作为黏合剂的应用71

2.6.4　在建筑业中的应用72

2.6.5　在医药品和化妆品中的应用73

2.6.6　洗涤用淀粉73

2.6.7　淀粉的生物转化74

2.6.8　淀粉的其他应用75

2.7　未来趋势和发展76

2.7.1　用新生物技术生产定制淀粉76

2.7.2　产生新性质的新改性技术77

2.7.3　新领域的应用77

参考文献77

3 木质纤维素基化学品及其产品家族谱80

3.1　引言80

3.2 19～20世纪木质纤维素利用的化学及技术层面的历史回顾81

3.2.1 公元1800年前的木质纤维素化学81

3.2.2 19世纪的木质纤维素化学82

3.2.3 19世纪至20世纪初木质纤维素的工业利用85

3.3　木质纤维素类原材料85

3.3.1　定义85

3.3.2　来源和组成87

3.4　木质纤维素生物炼制91

3.4.1　背景91

3.4.2 LCF生物炼制92

3.4.3 LCF转化方法94

3.5　木质素基产品链96

3.5.1　分离和应用领域96

3.5.2　木质素基产品家族谱98

3.6　半纤维素基产品链99

3.6.1　分离和应用领域99

3.6.2　半纤维素基产品家族谱99

3.6.3　糠醛和糠醛基产品102

3.7　纤维素基产品链107

3.7.1　分离、炼制和应用领域107

3.7.2　纤维素基关键化合物107

3.7.3 HMF和乙酰丙酸基产品家族谱117

3.8　总结与展望117

参考文献118

木质素产品链和木质素基产品家族谱130

4 木质素化学及其在生物质转化中的作用130

4.1　引言130

4.2　历史回顾130

4.3　木质素的结构131

4.3.1　定义131

4.3.2　苯丙烷单元的连接方式131

4.3.3　连接方式和官能团134

4.4　木质素在生物质转化中的作用137

4.4.1　引言137

4.4.2　来源于木质素的低分子量化学品137

4.4.3　聚合产品137

4.4.4　生物降解138

参考文献138

5　木质素的工业产品及应用142

5.1　引言142

5.2　木质素生产和应用的历史概述144

5.2.1　来源于亚硫酸盐制浆工业的木质素磺酸盐145

5.2.2　来源于硫酸盐制浆工业的木质素145

5.2.3　来源于碱法制浆工业的木质素146

5.3　目前已工业化的木质素产品147

5.3.1　木质素磺酸盐147

5.3.2　硫酸盐制浆及硫酸盐木质素的回收150

5.3.3　碱法制浆工艺生产的木质素151

5.3.4　来源于其他生物质加工工艺的木质素151

5.3.5　木质素商品的物理和化学性质比较151

5.4　生物炼制的木质素151

5.4.1　去除木质素和半纤维素有利于纤维素的糖化和发酵151

5.4.2　有机溶剂生物炼制生产木质素153

5.5　木质素的应用和市场154

5.5.1　酚醛树脂的应用154

5.5.2　生物炼制木质素在酚醛树脂生产中的潜在应用155

5.5.3　面板胶黏剂156

5.5.4　用于模制品的热固性树脂157

5.5.5　摩擦材料157

5.5.6　铸造用树脂157

5.5.7　绝缘材料158

5.5.8　装饰层压板158

5.5.9　面板和门的黏合剂158

5.5.10　橡胶工业158

5.5.11　木质素在酚醛树脂市场的机遇159

5.6　木质素抗氧化剂160

5.6.1　动物饲料添加剂中的抗氧化剂160

5.6.2　橡胶工业中的抗氧化剂160

5.6.3　润滑剂工业中的抗氧化剂161

5.7　水溶性木质素衍生物的应用161

5.7.1　混凝土掺和剂161

5.7.2　染料分散剂162

5.7.3　沥青乳化剂163

5.7.4　农业应用164

5.7.5　除草剂、杀虫剂和杀真菌剂中的分散剂165

5.8　木质素应用的新市场165

5.8.1　印刷电路板树脂166

5.8.2　在动物健康方面的应用166

5.8.3　动物饲料添加剂167

5.8.4　碳纤维在大规模汽车生产中的应用167

5.9　结论及展望169

参考文献170

蛋白质产品链和氨基酸基产品家族谱172

6 面向生物炼制和利用微生物进行氨基酸生产的整合技术研究172

6.1　引言172

6.2　工业现状172

6.2.1　微生物氨基酸生产172

6.2.2　生物炼制和标准构件概念173

6.2.3　代谢工程和标准构件概念175

6.3　微生物氨基酸生产与生物炼制整合需考虑的环境和商业因素176

6.4　微生物氨基酸发酵与生物炼制整合的技术限制178

6.4.1　防污染控制178

6.4.2　碳源178

6.4.3　氮源180

6.4.4　磷源180

6.4.5　混合和氧气供应180

6.4.6　毒性181

6.4.7　培养温度181

6.5　结论与展望181

致谢183

参考文献183

7 蛋白基聚合物——生物质生产与工程力学基础185

7.1　引言185

7.1.1　定义185

7.1.2 水中的蛋白质185

7.1.3　水中蛋白质的热力学186

7.1.4　疏水缔合与逆温转变186

7.1.5　蛋白基聚合物工程中弹性的作用187

7.1.6　蛋白基聚合物材料的优点187

7.2　历史概要188

7.2.1　（弹性）蛋白基聚合物开发的历史起源188

7.2.2　力学基础：基本工程原理189

7.2.3　生物质生产的亮点190

7.3　生物质生产192

7.3.1　利用DNA重组技术构建基因192

7.3.2　转化大肠杆菌以表达蛋白基聚合物193

7.3.3　利用重组大肠杆菌进行发酵193

7.4　蛋白基聚合物的纯化193

7.4.1　用逆温转变作为纯化方法194

7.4.2　物理特性的描述及产物完整性的验证195

7.4.3　生物兼容性196

7.5　蛋白基聚合物工程的力学基础198

7.5.1　现象学规律198

7.5.2　疏水缔合的吉布斯自由能变化（△G°HA）199

7.5.3　疏水性机理和弹性机理的偶合202

7.6　应用实例203

7.6.1　软组织修复203

7.6.2　两性药物分子的受控释放装置及治疗学204

7.6.3　具有更高弹性模量、断裂应力和断裂应变的纤维205

7.6.4　可逐步被生物降解的热塑性物质205

7.6.5　声音吸收206

7.7　前景和展望206

7.7.1　基因构建和表达的蛋白基聚合物列述206

7.7.2　在其他微生物和植物中实现低成本生产的努力209

7.8　专利209

7.8.1 D.W.Urry的关于蛋白基聚合物的专利209

7.8.2 USPTO所要求的部分专利的重新审查结果212

致谢213

参考文献213

生物基油脂216

8 以油脂作为化学工业可再生原料的新合成216

8.1　引言216

8.2　不饱和脂肪族化合物的反应216

8.2.1　氧化218

8.2.2　过渡金属催化合成芳香族化合物221

8.2.3　链烯烃的置换221

8.2.4　周环反应222

8.2.5　自由基加成反应223

8.2.6　路易斯酸诱导的正离子加成226

8.2.7　反极性不饱和脂肪酸的亲核加成227

8.3　饱和脂肪族化合物的反应227

8.3.1　自由基C-C键偶合227

8.3.2 C-H键的官能团化229

8.4　酶促反应231

8.4.1　脂肪酶催化转化231

8.4.2　微生物转化232

8.4.3　油／脂和葡萄糖经微生物转化成糖脂234

8.5　通过植物育种对天然油脂进行改良234

8.5.1　基因技术作为植物育种方法学上的一种扩充235

8.5.2　改造适用的农业品种以制备高品质油235

8.5.3　育种优化的可再生原料综述236

8.5.4　基因工程技术的利用总结240

8.6　展望240

致谢241

参考文献241

9 生物基油脂化学品的工业进展与应用249

9.1　引言249

9.2　原料249

9.3　生态相容性251

9.4　产品示例251

9.4.1　油脂化学品在高分子材料中的应用252

9.4.2　用于润滑油的可生物降解脂肪酸酯256

9.4.3　源自植物油的表面活性剂和乳化剂258

9.4.4　软化剂265

9.5　展望267

9.6　商标267

参考文献267

特殊成分和下游产品270

10 生物炼制中的植物化学品、染料和色素270

10.1　引言270

10.2　历史概要270

10.3　从玉米和大豆中提取的植物化学品271

10.3.1　植物甾醇272

10.3.2　卵磷脂272

10.3.3　生育酚273

10.3.4　类胡萝卜素274

10.3.5　植物雌激素275

10.3.6　皂素275

10.3.7　蛋白酶抑制剂276

10.4　前景和展望276

参考文献277

11 为绿色化学增色——概述叶绿素的基本理论及发展潜力279

11.1　引言279

11.2　历史概要279

11.3　叶绿素基本原理280

11.3.1　分布和基本结构280

11.3.2　叶绿素化学的基本原理281

11.3.3　叶绿素的分离282

11.4　叶绿素的分解和化学转化283

11.4.1　叶绿素的生物降解283

11.4.2　叶绿素的地质降解——石油卟啉284

11.4.3　叶绿素的化学降解286

11.5　叶绿素衍生物的工业应用287

11.6　关注“绿色”叶绿素化学290

11.7　前景与展望292

致谢293

参考文献293

第2部分　生物基工业产品、原料和消费产品296

12 生物质工业化学品——工业概念296

12.1　引言296

12.2　历史概要296

12.3　基本原则298

12.3.1　生物质的主要转化技术298

12.4　现状300

12.4.1　欧洲300

12.4.2　美国300

12.4.3　产品301

12.5　工业概念302

12.5.1　引言302

12.5.2　生物炼制概念302

12.5.3　生物产品的种类304

12.5.4　工业生物产品的机遇304

12.5.5　基于六碳糖的生物产品分类306

12.5.6　基于戊糖的生物产品分类306

12.5.7　由糖生产生物产品的热化学转化306

12.5.8　油脂基生物产品的热化学转化307

12.5.9　经气化得到的生物产品307

12.5.10　经热裂解得到的生物产品308

12.5.11　生物复合材料308

12.6　展望与前景308

参考文献310

13 丁二酸——一种由可再生资源生产化工产品的标准构件化合物312

13.1　引言312

13.2　原料供应的经济性313

13.3　丁二酸发酵314

13.4　丁二酸的催化转化316

13.5　目前的石化生产工艺317

13.5.1　1,4-丁二醇、四氢呋喃、γ-丁内酯和N-甲基吡咯烷酮317

13.6　目前的生物基技术工艺318

13.6.1　1,4-丁二醇、γ-丁内酯和N-甲基吡咯烷酮318

13.6.2　丁二酸二铵衍生物319

13.7　结论320

参考文献321

14　利用可再生资源制备聚乳酸322

14.1　引言322

14.2　乳酸323

14.2.1　乳酸的生产过程323

14.2.2　发酵生产324

14.2.3　酸化326

14.2.4　纯化327

14.3 PLA生产329

14.3.1　丙交酯聚合330

14.4　晶体熔点的控制332

14.5　通过分子量和支链控制的流变学334

14.5.1　线性PLA的熔体流变学334

14.5.2　支链PLA的熔体流变学334

14.5.3　支链技术335

14.6　熔体稳定性336

14.7　应用336

14.8 PLA立体复合物337

14.9　化石资源的使用和温室气体338

14.10　总结338

参考文献340

15 生物基化妆品344

15.1　引言及历史概要344

15.1.1　化妆品的过去和现状344

15.1.2　仿生学：向自然界学习344

15.2　甜菜碱——利用糖用甜菜制得的调理剂345

15.2.1　发现345

15.2.2　化学性质346

15.2.3　生产346

15.2.4　应用领域347

15.2.5　化合出的新品——甜菜碱酯348

15.2.6　结论与展望349

15.3　壳聚糖——来自海洋的定发产品349

15.3.1　壳质——壳聚糖的前体349

15.3.2　壳质的存在350

15.3.3　生产350

15.3.4　壳聚糖在化妆品中的应用352

15.3.5　结论与展望354

15.4　从能量贮备到香波瓶——生物聚合物355

15.4.1　可生物降解包装355

15.4.2　什么是生物聚合物355

15.4.3　生物聚合物的可生物降解性357

15.4.4　香波瓶的发展史358

15.4.5　生物聚合物的出路360

15.5　天然的苹果皮蜡——护发及护肤361

15.5.1　原料来源361

15.5.2　苹果皮蜡361

15.5.3　观察362

15.5.4　苹果皮蜡的生产363

15.5.5　化学成分364

15.5.6　作用方式及应用365

15.5.7　投放市场367

15.5.8　结论与展望368

15.6　冬青属树脂——从滑亮的树叶到滑亮的头发368

15.6.1　冬青树368

15.6.2　树脂成分的提取369

15.6.3　在化妆品中的作用369

15.6.4　结论与展望370

参考文献371

第3部分　生物基工业：经济、商业化、可持续性373

16 工业生物技术——利用经济潜能创造条件373

16.1　引言373

16.2　发掘潜力的时机373

16.2.1　前景如何374

16.2.2　技术越优、成就越快375

16.2.3　环境和生态的友好性375

16.2.4　重燃化学革命之火377

16.2.5　各公司的举措378

16.3　残余生物质的重要性378

16.3.1　为何废弃生物质可用379

16.3.2　经济效益和管理379

16.3.3　任重而道远380

16.3.4　合作将推动生物质转化向前发展381

16.4　克服面临的挑战381

16.4.1　内部障碍381

16.4.2　外部挑战383

16.5　克服挑战前行383

16.5.1　案例1：构建一个工业生物技术策略384

16.5.2　案例2：确认合适的机会384

16.5.3　案例3：管理的不确定性385

16.5.4　案例4：为入市和市场开发做准备386

16.5.5　案例5：建立一个有利的外部环境386

16.6　再接再厉迎挑战387

索引388