生物炼制：工业过程与产品（上卷） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[德] 波吉特·卡姆 著，马延和 译

图书标签:

• 生物技术
• 生物化工
• 工业微生物
• 生物反应器
• 发酵工程
• 生物分离
• 生物产品
• 生物制造
• 过程工程
• 生物炼制

出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787502596057

版次：1

商品编码：10388100

包装：精装

丛书名： 工业生物技术译著系列

开本：16开

出版时间：2007-07-01

用纸：胶版纸

页数：342

内容简介

　　 《生物炼制（工业过程与产品）（上卷）》是头一本专门介绍生物炼制和工业生物技术及产品等的书籍，内容涉及了生物炼制的概念及原理、工艺过程、工厂、当前和未来的生物基产品系以及其经济性等方面的概况。由于绿色化学及绿色工艺过程涉及多学科领域，《生物炼制（工业过程与产品）（上卷）》将对工业界和科技界的化学家，尤其是有机化学家和化学工程师，以及加工业的管理者、工艺工程师、设备建设工程师以及生物技术专家有所裨益。
　　 《生物炼制（工业过程与产品）（上卷）》的编者和作者皆是来自企业界和学术界的国际知名的专家，其中包括帕特里克·格鲁勃博土（Dr．Patrick Gruber），他曾担任Cargill Dow（Nature-WorksLLC）公司的副总裁和总技术执行官，拥有40余项专利并获得过美国总统绿色化学奖。

目录

第一部分 背景及概述——原理和基础知识
1 生物炼制体系——概述
1.1 引言
1.2 历史回顾
1.2.1 传统技术的概述及工业资源
1.2.2 开端——生物质消化
1.2.3 生物基产品集成生产的起源
1.3 现状
1.3.1 生物炼制目前研究和开发的一些现状
1.3.2 生物质原料
1.3.3 生物质技术的国家远景、目标和计划（美国）
1.3.4 生物燃料的远景、目标及计划（欧盟及德国）
1.4 生物炼制的原理
1.4.1 基本原理
1.4.2 “生物炼制”的定义
1.4.3 生物技术的作用
1.4.4 砌块化合物，化合物和潜能筛选
1.5 生物炼制体系与设计
1.5.1 简介
1.5.2 木质纤维素原料的生物炼制
1.5.3 全谷物生物炼制
1.5.4 绿色生物炼制
1.5.5 双平台概念与合成气
1.6 前景展望
参考文献
2 生物质炼制的全球性影响——21世纪的生物基经济
2.1 引言
2.2 历史概要
2.2.1 化石碳加工工业的背景及发展
2.2.2 现存的生物基经济：可再生碳
2.2.3 迈向更大的生物基经济
2.3 生物炼制厂的供应
2.3.1 生物炼制厂需要什么原材料，能生产何种产品？
2.3.2 生物质原料成本与石油成本的比较
2.3.3 能够提供多少生物质原料，其价格是多少？
2.4 生物炼制的技术如何发展？
2.4.1 产品的产率：主要的技术经济因素
2.4.2 产品的多样化：利用全生物质
2.4.3 纤维素生物炼制方法的完善与先决技术条件
2.5 集成生物炼制体系的可持续性
2.5.1 集成生物炼制系统：“所有生物质本地化”
2.5.2 农业/林业生态系统模型：可持续时代的新工具
2.5.3 分析集成生物炼制体系的可持续性：一些结论
2.6 结论
参考文献
3 发展生物炼制需考虑的技术与经济因素
3.1 引言
3.2 概述：生物炼制模型
3.3 原料及可发酵糖的转化
3.3.1 蔗糖
3.3.2 淀粉
3.3.3 纤维素
3.4 技术挑战
3.4.1 纤维素酶
3.4.2 发酵微生物
3.5 结论
参考文献
4 适于化工业的生物炼制——荷兰的观点
4.1 引言
4.2 历史性概述——化工业：现状及前景
4.2.1 产品及市场概况
4.2.2 技术路线
4.2.3 生物基工业产品
4.2.4 国际前景
4.3 生物质：技术和可持续性
4.3.1 向生物基工业的过渡：在荷兰的行业集成
4.3.2 可持续性能够推动工业技术的发展吗？
4.4 化工业：生物质机遇——生物炼制
4.4.1 生物质机遇
4.4.2 生物炼制的概念
4.4.3 生物质的可利用性
4.4.4 初级炼制
4.4.5 二次热化学炼制
4.4.6 二次生物化学炼制——发酵过程
4.5 结论，展望，前景
4.5.1 生物质——可持续性
4.5.2 生物质的提炼与预处理
4.5.3 转化技术
4.5.4 化学品及材料的设计
4.5.5 荷兰能源研究战略
参考文献

第二部分 生物炼制体系
5 木质纤维素生物炼制——一种回到利用可持续资源生产资源和工业有机化学品的策略
6 木质纤维素生物炼制——生物质水解工厂的历史和发展
7 生物精炼工艺——以木质纤维为原料生产乙酰丙酸、糖醛、甲酸全农作物生物炼制技术
8 一个全农作物生物炼制系统——一种利用谷物生产非食用产品的封闭系统燃料导向的生物炼制技术
9 Iogen公司利用纤维素生物质生产乙醇的示范加工过程
10 糖基生物炼制——联产聚3-羟基丁酸、糖及乙醇的技术基于热化学工艺的生物炼制
11 基于热化学-生物复合式工艺的生物质炼制总论绿色生物炼制
12 绿色生物炼制的概念——基于原理和应用潜力
13 生物炼制中的植物汁液——利用植物汁液作为发酵培养基
第三部分 生物质生产和初级生物炼制
14 生物质的商业化与农业废弃物的收集
15 玉米湿磨和干磨工业——生物炼制技术发展的基础
第四部分 生物炼制转化——工艺与技术
16 生物炼制中的酶
17 利用可再生性原料生产大宗化学品和精细化学品的生物催化与催化路线
索引

精彩书摘

第一部分 背景及概述——原理和基础知识
1 生物炼制体系——概述
1.1 引言
保护和管理我们多样化的资源，是促进21世纪可持续发展的基本政治任务。经济的可持续增长需要供应工业生产的安全且可持续的资源、长期且可信的投资及财政体系、生态安全性以及公众的可持续的生活和工作观念。化石资源被认为是不可持续的，且从长远角度看，它们的可利用性也值得怀疑。此外，由于化石资源价格的不断上涨，其被利用的可行性也在不断下降。

《绿色化工的蓝图：当代化学工程的前沿探索》 导言：迈向可持续的未来 在二十一世纪，人类社会对能源、材料和化学品的需求持续增长，但传统的化石燃料依赖和高污染的生产模式已难以为继。化学工程，作为连接基础科学与工业实践的桥梁，正经历一场深刻的范式转变——从高能耗、高排放的“灰色”路径，转向以可持续发展为核心的“绿色”革命。本书《绿色化工的蓝图：当代化学工程的前沿探索》正是在这一时代背景下应运而生，旨在全面、深入地梳理和剖析当代化学工程领域最前沿、最具颠覆性的技术方向和理论创新。 本书并非对既有成熟工艺的简单汇编，而是聚焦于那些正在重塑未来工业格局的新兴领域。它深刻认识到，可持续性不再是一个附加选项，而是驱动所有化学工业创新的核心引擎。全书内容严谨、论述深入，旨在为化工领域的科研人员、工程师、政策制定者以及高年级学生提供一个清晰的路线图，指引他们理解和参与这场绿色化工的宏大叙事。 第一部分：反应工程的范式重塑——效率与选择性的极致追求 化学反应工程是化工的基石，而当代绿色化工的突破口正在于如何以更少的能量和更少的副产物来驱动反应。本书将重点探讨传统热力学与动力学限制的突破。 1.1 催化科学的革命：单原子催化与仿生催化 传统的非均相催化往往存在活性位点密度低、原子利用率不高的问题。本书首先深入剖析了单原子催化（SACs）的原理、制备方法及其在氧化还原反应中的卓越性能。我们不仅展示了SACs如何实现理论上的100%原子利用率，还探讨了其在稳定性和抗烧结方面的最新进展。 紧接着，我们转向仿生催化。自然界中酶的高效和高选择性一直是化学家的梦想。本书详细介绍了如何从酶的活性中心结构和工作机理中汲取灵感，设计出新型的模拟酶催化剂。这包括对金属酶活性中心的模仿（如氧中心、铁硫簇）以及在模拟生理pH和常温常压下实现复杂有机转化的案例研究。 1.2 反应器设计的颠覆：微反应器与过程强化 传统的釜式反应器和填充床反应器在传热传质效率上存在固有缺陷。本书的第三章着重介绍了过程强化（Process Intensification, PI）的核心理念，特别是微反应器技术（Microreactors）的工业化应用前景。我们详细分析了微通道内流体动力学、热量传递和混合机制的独特性质，并展示了它们如何在高放热、高危险性反应（如硝化、叠氮化）中实现本质安全和极高的收率。此外，对反应精馏、膜反应器等集成化反应设备的最新研究成果也进行了系统梳理，强调了将反应与分离耦合以打破平衡限制的战略意义。 第二部分：能源转化的前沿阵地——清洁能源的化学基石 能源转型是绿色化工的核心使命之一。本书将核心聚焦于如何利用化学工程手段，实现可再生能源的捕获、储存和转化。 2.1 碳捕集、利用与封存（CCUS）的工程挑战 本书详述了CO2的捕集技术，对比了胺吸收法、膜分离法和固体吸附剂法的工程可行性与经济性。尤其关注了新型功能化吸附剂（如金属有机框架MOFs、共价有机框架COFs）在低能耗捕集与高效解吸方面的突破。在“利用”层面，我们深入探讨了电化学和光催化二氧化碳还原（CO2RR）的反应器设计，包括多孔电极的制备、电解液优化以及产物（如甲酸、CO、乙烯）的选择性调控，这代表了将废弃物转化为高价值化学品的关键路径。 2.2 氢能经济与电化学转化 氢气作为终极清洁能源，其制备和储存技术是重中之重。本书对高效水电解技术进行了深入分析，包括质子交换膜（PEM）电解槽、固体氧化物电解槽（SOEC）的材料限制和工程优化。对于绿色氢气的生产，我们探讨了生物质气化制氢（Bio-syngas）与催化剂的耦合技术，力求实现碳中性或负碳排放的制氢路线。 第三部分：可持续材料与生命周期评估（LCA） 现代化学工程的视角已从“生产”扩展到“产品”的整个生命周期。本书的第三部分聚焦于如何设计本质上更环保的材料和工艺。 3.1 生物基平台化合物与生物质转化 摒弃石化依赖，利用可再生生物质是必然趋势。本书系统介绍了从纤维素、半纤维素和木质素中提取生物基平台化合物（如羟甲基糠醛HMF、乳酸、琥珀酸）的复杂过程。我们详细阐述了生物炼制中涉及的预处理技术、高效水解催化剂（酸催化、酶催化）的选择，以及后续的脱水、氧化等精制过程。特别地，我们讨论了如何利用工程菌株和代谢工程在微生物反应器中实现目标产物的定向合成。 3.2 化工过程的绿色化评估与数字化孪生 要确保绿色，必须量化。本书的最后部分强调了生命周期评估（LCA）在化学品和工艺选择中的核心地位。我们介绍了LCA的最新标准和工具，以及如何将环境影响指标（如全球变暖潜能值、水足迹）集成到反应器设计和工厂选址的决策流程中。 此外，面对日益复杂的工业系统，化学过程的数字化孪生（Digital Twin）技术正成为优化的利器。本书展示了如何利用先进的传感器技术、计算流体动力学（CFD）模拟和人工智能模型，构建反应器、分离单元乃至整个化工厂的实时虚拟副本，实现预测性维护、能耗实时优化和故障诊断，为工业系统的“零排放、零事故”目标提供技术支撑。 结语：展望与挑战 《绿色化工的蓝图》不仅是一本技术手册，更是一份对未来工业的承诺。它清晰地描绘了通过创新催化、过程强化、能源电化学和系统化LCA方法，化学工程如何引领世界迈向一个更清洁、更高效、更可持续的生产时代。书中所述的每一项技术，都伴随着巨大的工程化挑战，但正是这些挑战，构成了下一代化学工程师和科学家们需要攻克的堡垒。本书希望激发读者以更宏观、更绿色的视野，投身于这场深刻的工业变革之中。

评分☆☆☆☆☆

这本书的“上卷”二字，就已经暗示了它涵盖内容的广度与深度，足以让我感受到一股学术的厚重感。我是一名化工行业的从业者，对工艺流程的优化和新技术的应用一直保持着高度的关注。我非常想知道书中是否会详细阐述生物质原料的采集、储存和初步处理等环节，以及这些环节对后续生物炼制过程的影响。我尤其关注书中对不同类型发酵罐的设计、操作参数以及质量控制体系的介绍，因为这直接关系到生物转化的效率和产物的纯度。我设想书中会深入探讨生物炼制过程中遇到的技术瓶颈，比如酶的稳定性、产物的抑制效应，以及如何通过技术创新来克服这些挑战。这本书的上卷，我相信会为我们提供一个系统性的生物炼制工业框架，帮助我们理解整个价值链的运作模式，并为未来的工艺改进和技术升级提供宝贵的参考。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就透着一股沉甸甸的学术气息，墨绿色的主调，配上简洁的白色字体，仿佛在诉说着生物炼制的深邃与厚重。我拿到的是上卷，翻开第一页，厚厚的篇幅就足以让我对这次的学习旅程充满期待。虽然我并非生物工程的科班出身，但对可持续发展和绿色能源的浓厚兴趣驱使我走向了生物炼制这个领域。我对书中会涉及到的各种生物质原料预处理技术感到好奇，比如那些复杂的物理、化学和生物方法，它们如何将植物秸秆、农业废弃物，甚至藻类这些看似不起眼的东西，转化为有价值的平台化合物，进而生产出生物燃料、生物塑料以及各种精细化学品。我设想着书中会用大量的图表和实例来解释这些过程，例如酶促水解的机理，或者超临界流体提取技术的应用场景。更令我兴奋的是，这本书可能会深入探讨不同生物炼制路径的经济性和环境效益，帮助我理解如何在技术可行性和市场需求之间找到平衡点，从而推动生物炼制产业的实际落地。我对书中关于生物反应器设计和优化部分的介绍尤其期待，毕竟，高效的生物转化离不开先进的工程技术。

评分☆☆☆☆☆

读到这本书名，我 immediately 联想到的是那种深厚的研究积淀，以及对未来工业发展方向的深刻洞察。我是一名在校的化学工程学生，对绿色化学和可持续工艺有着浓厚的兴趣。我对书中是否会深入剖析生物炼制的理论基础感到好奇，比如微生物发酵的动力学模型，或者酶催化反应的机理。我设想书中会详细介绍不同类型生物质的组成，以及它们在生物炼制过程中的转化潜力。我尤其关注书中对生物炼制过程中涉及的下游产品开发部分的阐述，比如生物基聚合物的合成方法，或者生物基燃料的性能评估。我期待书中能够提供详实的数据和图表，来支持其论点，并帮助我理解不同工艺路线的优劣势。这本书的上卷，我相信会为我们打下坚实的理论基础，为我们理解复杂的生物炼制系统提供一个清晰的框架。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题，"生物炼制：工业过程与产品（上卷）"，本身就勾勒出了一幅宏大的蓝图。我是一名业余爱好者，对可持续化学和循环经济有着强烈的求知欲。我对书中会如何系统地梳理生物炼制的核心概念感到好奇，比如“平台化合物”究竟是指什么，它们在整个生物炼制链条中扮演着怎样的关键角色？我脑海中浮现出书中可能会详细介绍各种生物质原料的分类及其特性，以及不同的预处理策略如何针对这些特性进行优化，以期最大化目标产物的收率。我特别想了解的是，书中是否会为我们揭示那些成熟的生物炼制技术，比如纤维素乙醇的生产过程，以及新兴的生物基材料的开发前景。我设想书中会用大量篇幅来阐述生物反应器的类型、操作模式及其优缺点，并详细讲解分离纯化技术的重要性，因为这直接关系到最终产品的质量和成本。更让我期待的是，书中或许还会提供一些真实的工业案例分析，让我们看到生物炼制如何从实验室走向规模化生产，并真正为社会创造价值。

评分☆☆☆☆☆

这本书的厚度就让我心生敬畏，也更加坚定了我要好好钻研一番的决心。我是一名对环境科学领域充满热情的普通读者，对那些能够解决现实环境问题的技术尤为关注。我对书中是否会介绍那些被广泛应用的生物炼制技术感到好奇，比如如何将农作物秸秆转化为生物乙醇，又或者如何利用废弃油脂生产生物柴油。我期待书中能够用通俗易懂的语言，解释那些复杂的生物化学过程，让我这个非专业人士也能有所领悟。我脑海中浮现出书中可能会穿插一些生动有趣的案例，比如某个国家如何利用生物炼制技术，成功地减少了碳排放，实现了能源自给。我希望这本书能够为我打开一扇了解绿色工业的新窗口，让我明白生物炼制不仅仅是实验室里的理论，更是实实在在的，能够改变我们生活和地球未来的重要技术。

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翻译的书 好不到哪里去

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