商品簡介
本書為介紹檸檬酸綠色精益制造技術的書籍，主要包括檸檬酸發酵生產工藝、副產物資源化利用和檸檬酸系列產品應用這三方面的內容。重點介紹了自20世紀90年代以來，國內外檸檬酸理論研究成果和工藝技術進展，體現了檸檬酸生產技術的綠色環保和精益制造，以及產品應用領域的日趨廣泛和市場的日益細分。同時，本書也旨在向讀者展示檸檬酸行業在關係國計民生等領域中的重要性和意義。
本書可供檸檬酸行業內科研院所及生產企業的研發、生產技術人員閱讀，以掌握核心關鍵技術，也可作為行業外相關人員熟悉檸檬酸行業的輔助教材和參考書。
作者簡介
佟毅，1963年出生，理學博士，教授級高級工程師，十二屆全國人大代表，全國勞動模範，全國五一勞動獎章獲得者，當選首批全國糧食行業領軍人才，享受國務院政府特殊津貼專家，從事玉米深加工領域科研工作35年。
佟毅同志現任中糧集團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，中國澱粉工業協會會長，國家糧食安全政策專家咨詢委員會委員，中國糧油學會副理事長。先後編著《澱粉水解產品及其應用》《生物基材料-聚乳酸》《澱粉糖綠色精益制造-新產品、新技術、新應用》《玉米澱粉綠色精益制造-新工藝、新設備、新理念》書籍4部，並連續多年擔任《澱粉與澱粉糖》雜志主編，連續5年作為主編出版了《中國玉米市場和澱粉行業年度分析和預測報告》，在澱粉及其衍生物方面獲得省部級科技進步特等獎1項、一等獎8項、二等獎2項，獲授權專利55項，國內外學術刊物上發表論文82篇，主持新建了多條國內領先的玉米深加工生產線，推動了中國澱粉及其深加工行業從無到有、從小到大，改變了我國玉米深加工產業在全球的競爭格局。
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重點介紹了20世紀90年代以來，國內外檸檬酸新理論研究成果和工藝技術進展，體現了檸檬酸生產技術的綠色環保和精益制造，以及產品應用領域的日趨廣泛和市場的日益細分。同時，本書也旨在向讀者展示檸檬酸行業在關係國計民生等領域中的重要性和意義。
序
工業生產檸檬酸以澱粉質原料為主，如薯類和玉米。隨著行業的發展，玉米原料占主導地位。近年來，我國檸檬酸產能增長快速，產能已嚴重過剩；同時我國檸檬酸出口頻繁遭遇反傾銷，價格遭遇低谷；再加上生產原料價格大幅度上漲，導致大部分企業出現虧損，出現內部競爭激烈、生產負荷低、設備閑置等問題。在此背景下，唯有不斷開發檸檬酸的應用領域，擴大內需市場，同時不斷改進生產工藝，實現節能減排，降低生產成本，才是切實可行的脫困之道。
本人從事檸檬酸行業十餘年，親身經歷了檸檬酸行業廣泛采用的木薯、玉米兩種原料生產檸檬酸的生產線改造、工藝研發與創新，主導開發了全國首例以澱粉為原料的全清液發酵工藝、氫鈣工藝。參與並見證了我國檸檬酸產業的發展和騰飛。在備感榮幸和驕傲之時，也深感有責任、有義務將自己多年來在檸檬酸領域工作和學習所獲取的淺薄經驗和知識訴諸文字，以期為檸檬酸生產和研究工作者們提供思路和啟發，為我國檸檬酸行業進一步發展盡綿薄之力。
本書共分10章，闡述了生產菌種、發酵工藝、分離精制、節能減排和應用等內容。在本書寫作過程中，以中國科學院天津工業微生物研究所孫際賓副所長、天津科技大學王德培教授等為代表的多位專家給予了大力支持和幫助，並指導完成全書的審查工作。在這裡，謹向各位專家致以衷心的感謝！
由於時間關係和水平所限，難免有疏漏之處，敬請廣大讀者及時提出寶貴意見，以便更正。
佟毅
2019年11月
目次
1.1檸檬酸工業發展簡史2
1.2檸檬酸工業發展現狀3
1.2.1檸檬酸生產技術3
1.2.2檸檬酸市場狀況4
1.3檸檬酸理化性質6
1.3.1檸檬酸的命名6
1.3.2檸檬酸的物理性質6
1.3.3檸檬酸的化學性質10
第2章 檸檬酸發酵機理及微生物選育
2.1檸檬酸生產菌株16
2.1.1檸檬酸生產菌概述16
2.1.2黑曲霉生產檸檬酸歷史16
2.1.3黑曲霉特征17
2.2檸檬酸生產菌代謝特征17
2.2.1黑曲霉生產檸檬酸的合成途徑17
2.2.2黑曲霉生產檸檬酸過程中的代謝調節18
2.3檸檬酸生產菌的誘變篩選21
2.3.160Co-γ輻射及復合誘變育種21
2.3.2離子注入及復合誘變育種22
2.3.3微波誘變選育22
2.3.4激光及復合誘變育種23
2.3.5航天誘變育種23
2.4高產檸檬酸黑曲霉的生長特性24
2.4.1黑曲霉TNA-09在PDA培養基中菌落生長情況25
2.4.2黑曲霉TNA-09菌絲生長形態觀察26
2.5高產檸檬酸黑曲霉的篩選方法26
2.5.1黑曲霉TNA-09在PDA培養基中產生透明圈的觀察27
2.5.2在PDA培養基中檸檬酸濃度或糖化酶濃度與透明圈大小的關係28
2.6高產檸檬酸黑曲霉的選育30
2.6.1誘變選育高產檸檬酸菌株30
2.6.2分子生物學技術構建檸檬酸高產菌株30
2.7高產檸檬酸菌株選育新方向31
2.7.1應用基因工程技術對黑曲霉菌種的選育31
2.7.2絲狀真菌轉化的方法33
2.7.3絲狀真菌轉化的特點35
第3章 黑曲霉檸檬酸代謝調控與代謝工程改造
3.1黑曲霉檸檬酸代謝與調控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控40
3.1.4檸檬酸轉運45
3.1.5能量與還原力平衡46
3.1.6發酵副產物代謝47
3.1.7無機離子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前體供給的強化51
3.2.4反饋抑制的解除52
3.2.5副產物途徑的弱化與敲除52
3.2.6旁路呼吸鏈的調控53
3.2.7Mn2+的應答與菌球形態的改造53
3.3黑曲霉檸檬酸發酵的系統生物學54
3.3.1基因組54
3.3.2轉錄組54
3.3.3蛋白質組55
3.3.4代謝組56
3.3.5代謝網絡模型56
3.4黑曲霉的基因組編輯系統58
3.4.1CRISPR/Cas基因組編輯系統簡介58
3.4.2黑曲霉的CRISPR/Cas9基因組編輯系統60
3.5展望62
第4章 檸檬酸發酵原理與工藝控制
4.1檸檬酸發酵原理66
4.2檸檬酸發酵工藝控制68
4.2.1檸檬酸發酵過程中生理生化代謝參數的變化68
4.2.2溶氧與氧消耗速率、菌形、產酸之間的相關性69
4.2.3攪拌與菌形、RQ和產酸的相關特性70
4.2.4菌體形態變化與氧傳遞的關係與控制71
第5章 檸檬酸生產原料及其工藝流程
5.1原料預處理工藝76
5.1.1以玉米為原料的預處理工藝76
5.1.2以木薯為原料的預處理工藝81
5.1.3以玉米澱粉乳為原料的處理工藝87
5.2發酵工藝88
5.2.1玉米清液發酵工藝89
5.2.2木薯原料發酵工藝90
5.2.3澱粉乳原料發酵工藝91
5.3發酵工藝控制工廠實例92
5.3.1檸檬酸發酵孢子制備92
5.3.2原料預處理94
5.3.3種子罐培養基及種子罐培養97
5.3.4發酵罐培養基和發酵罐控制98
5.4發酵工藝的綜合利用108
5.4.1提高液化澱粉收率109
5.4.2中和廢水再利用110
5.4.3降溫熱能再利用112
5.5檸檬酸發酵染菌防治112
5.5.1空氣系統112
5.5.2環境因素113
5.5.3設備因素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120
6.1.1原理120
6.1.2工藝121
6.1.3設備121
6.1.4工程實例126
6.2鈣鹽沉澱酸解法127
6.2.1原理128
6.2.2工藝128
6.2.3設備129
6.2.4工程實例130
6.3溶劑萃取法分離純化檸檬酸工藝133
6.3.1中性絡合萃取體系對有機羧酸的萃取分離133
6.3.2酸性磷氧類萃取體系對有機羧酸的萃取分離134
6.3.3胺類萃取劑對有機羧酸的萃取分離134
6.3.4酰胺類萃取劑對有機羧酸的萃取分離136
6.3.5新型萃取體系對有機羧酸的萃取分離137
第7章 精制技術與成品化
7.1凈化142
7.1.1脫色142
7.1.2離子交換145
7.2蒸發153
7.2.1原理154
7.2.2工藝154
7.2.3設備155
7.2.4工程實例157
7.3結晶158
7.3.1原理158
7.3.2工藝流程159
7.3.3設備160
7.3.4工程實例163
7.4幹燥與包裝164
7.4.1原理164
7.4.2工藝165
7.4.3設備166
7.4.4工程實例166
第8章 節能減排新技術新裝備
8.1節能技術與裝備170
8.1.1能源精益管理170
8.1.2節能技術和裝備在檸檬酸生產中的應用173
8.2檸檬酸生產過程中的減排措施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184
8.3污水處理184
8.3.1廢水水質特點184
8.3.2廢水處理技術185
8.3.3工程案例分析200
第9章 副產品資源化
9.1硫酸鈣綜合利用206
9.1.1綜合利用概況206
9.1.2用檸檬酸石膏生產建筑石膏粉207
9.1.3檸檬酸建筑石膏粉的技術性能和檢測方法217
9.1.4檸檬酸建筑石膏粉的市場應用223
9.2檸檬酸菌絲體的綜合應用237
9.2.1檸檬酸菌絲體來源及主要成分237
9.2.2檸檬酸菌絲體開發現狀242
9.2.3檸檬酸菌絲體在發酵飼料中的應用新技術243
9.2.4甲殼素及其衍生產品開發247
9.2.5酶法制備功能性殼聚（寡）糖250
9.2.6其他方面的應用252
第10章 檸檬酸及其鹽類、酯類和衍生產品的應用
10.1檸檬酸的應用254
10.1.1檸檬酸在食品工業中的應用254
10.1.2檸檬酸在養殖業中的應用255
10.1.3檸檬酸在醫藥及化妝品中的應用256
10.1.4檸檬酸在化工行業中的應用256
10.2檸檬酸鹽的性質及應用258
10.2.1檸檬酸鈉的應用258
10.2.2檸檬酸鐵銨的應用259
10.2.3檸檬酸鈣的應用260
10.2.4檸檬酸鋅的應用261
10.2.5其他檸檬酸鹽及應用262
10.3檸檬酸酯類的性質及應用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及應用265
10.4.1衣康酸的應用265
10.4.2檸康酸酐的應用266
10.4.3檸檬酸芬太尼的應用267
10.4.4檸檬酸哌嗪的應用267
10.4.5檸檬酸乙胺嗪的應用268
10.4.6檸檬酸噴托維林的應用268
10.4.7氯芪酚胺檸檬酸鹽的應用268
參考文獻
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