微生物的发酵作用对传统酿造食品安全性的影响摘要:对我国酿造食品的工艺特点和生物转化作用机制进行了阐述,分析了发酵过程中微生物的发酵作用对食品酿造过程中的生物性污染、化学性污染和物理性污染等食品安全性因素的影响,得出我国传统酿造食品由于微生物的发酵作用经过分解、消除和滤过等过程使其更具有安全性特征。关键词:传统酿造食品;发酵作用;食品安全食品为人类提供营养要素,同时也是微生物生长的天然培养基。我国传统酿造食品(酱油、酱类、食醋、腐乳、白酒、酸菜、泡菜等)多以谷类、豆类、蔬菜等为原料,将自然界的群体微生物引入发酵过程共同作用形成风味独特的食品。通过微生物发酵作用引起的生物转化食品具有良好的品质、感官特性、可消化性和营养价值。随着现代工业发展,工业“三废”中的有毒有害物质(如重金属毒物、N-亚硝基化合物、多环芳烃化合物等)在环境中污染逐渐增多,这些有毒有害物质通过土壤、水体、空气等环境污染酿造食品原料、食品容器和包装材料等。化学农药、化肥和仓储药剂(如杀虫剂、杀菌剂、除草剂、植物生长调节剂、粮食熏蒸剂、防护剂等)通过各种渠道污染食品酿造原料,作为发酵原料的粮食在生产、加工、贮藏等环节受到霉菌、细菌、寄生虫等生物污染。本文从我国传统食品酿造的工艺特点、微生物的生物转化机制对食品污染的作用进行分析,探究传统酿造食品在发酵过程中的安全性问题。1传统酿造食品的工艺特点我国传统酿造食品历史悠久,经过千百年的实践形成独特的酿造工艺特点。敞口固态发酵传统酿造一般采用固态发酵技术,在添加谷糠或稻壳等辅料之后进行边糖化边发酵的“双边发酵”工艺,具有发酵时间长、产品风味浓厚、管理粗放等特点。整个过程采用敞口式工艺,充分利用物产资源与自然资源,制曲时富集各种功能性微生物,驯化和培育了特定的微生物群落结构体系,将主体微生物与环境微生物融为一体。同时摸索出一套完整的温度、湿度、酸碱度、通气量、发酵时间等酿造工艺条件,创立了产品增香与各种加工技术,对创造我国独特的酿造食品风味和保证产品质量具有十分重要的作用。多种微生物共同作用酿造过程是一个复杂的生物化学反应过程,产品品质主要取决于多种微生物的协同作用。微生物主要来自于曲种和环境,包括霉菌、酵母菌、细菌等,各种微生物共栖生长,赋予醅料复杂而完整的酶系,具有较强的糖化、液化和蛋白分解能力。各种微生物在发酵过程中盛衰交替,此消彼长,协同作用,产生单一菌种所不能比拟的作用。在发酵过程中水解与发酵交替进行,避免过高浓度底物对有益微生物和生化反应的负面影响。发酵时间长,酶促反应深入而完善,代谢产物丰富多彩,产品风味醇厚、浓郁[1-2]。多样的产品防腐措施传统酿造食品采取灵活多样的产品安全措施,一是依靠代谢产物本身的防腐作用(如白酒是依赖酒精的杀菌作用,食醋是靠醋酸的抑菌作用);二是利用高浓度的食盐抑制微生物的生长繁殖(如酱油、酱、腐乳等)。2传统酿造食品的生物转化机制传统酿造过程是多种微生物将原料中的淀粉、蛋白质和脂类等大分子物质转化为产品的各种小分子风味物质,构成产品的主要成分。酱油的风味物质按其化合物性质可分为醇类、酯类、酸类、醛类及缩醛类、酚类、呋喃酮类和含硫化合物等[3-4];食醋中除含有主要成分醋酸外,还含有糖分、氨基酸、酯、醛、醇、酚、酮类等化学成分[5-6]。酱油和食醋等酿造食品的风味物质构成产品特有的色、香、味,其来源主要是2方面,一是植物原料的“主生物质”(如蛋白质、淀粉等“,次生物质”如丹宁、芳香族化合物、异黄酮);二是微生物及其酶对植物原料作用后的代谢产物。此外,白酒、酱油、食醋等在贮藏过程中各种代谢产物相互作用形成各种风味物质,据分析酱油含有300多种风味物质[4]。多糖的转化传统酿造食品原料的主要成分为淀粉,它在曲霉菌分泌淀粉酶的作用下分解为葡萄糖。这些单糖一部分作为霉菌、酵母菌和细菌生长繁殖的碳源和能源,一部分在微生物的作用下形成发酵产品的各种代谢产物。由淀粉转化来的代谢产物包括各种酸类、醇类、酚类以及低聚糖等[7]。酱油的糖分包括由大豆转化的低聚糖(如水苏糖、棉子糖等)和由小麦淀粉转化的蔗果三糖、低聚果糖、低聚半乳糖、低聚异麦芽糖以及低聚木糖等,而酿造食品的酸类、醇类、酚类等小分子产物是构成产品风味的物质基础。蛋白质的转化
几丁质是一种除了纤维素之外最 丰富的天然生物聚合物,含有丰富的C、N元素,能被微生物降解利用,作为一种无污染的微生物肥料供给植物生长的养分。 1 甲壳质简介甲壳质是地球上最丰富的天然高分子化合物之一,其年生物合成量估计可达百亿吨之多,足可与纤维素的年产量相匹敌。甲壳质属于直链氨基多糖,学名为(1,4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖],分子式为(C8H13NO5)n,单体之间以β(1-4)甙键连接,分子量一般在106左右,理论含氮量(图1)。甲壳质是自然界中唯一带正电荷的一种天然高分子聚合物,其化学结构与植物中广泛存在的纤维素非常相似,若把组成纤维素的单个分子——葡萄糖分子第二个碳原子上的羟基(OH)换成乙酰氨基(NHCOH3),纤维素就变成了甲壳质,从这个意义上讲,甲壳质可以说是动物纤维。在甲壳质分子中,因其内外氢键的相互作用,形成了有序的大分子结构,溶解性能很差,这限制了它在许多方面的应用,而甲壳质经脱乙酰化处理的产物——壳聚糖,却由于其分子结构中大量游离氨的存在,溶解性能大大改观,具有一些独特的物化性质及生理功能,在农业、医药、食品、化妆品环保诸方面具有广阔的应用前景。目前,国内外常采用化学法,经过酸碱处理,脱支钙盐和蛋白质,然后用强碱在加热条件下脱去乙酰基就可得到应用十分广泛的可溶性甲壳质(壳聚糖)。壳聚糖的分子量为十几万至几十万。因制法、工艺条件和要求不同,脱乙酰基度可由60%到95%以上。这种壳聚糖较甲壳质的溶解性能大大改善,可溶解于酸各酸性溶液中,但不能直接溶于水。当壳聚糖经过降解成为低分子量的寡聚糖,产品可直接溶于水,从而扩大适用范围。大量的研究结果表明,甲壳质及其衍生物以其独特的作物机理用于维护农业生态环境,保护人民身体健康,是用于生产绿色食品的一种环保型农药, 是无公害农产品生产和可持续农业的重要资源。2 甲壳质在农业上的应用 病虫害防治剂 植物病原菌生长阻制剂在植物病原菌与寄生植物之间,壳聚糖对植物病原菌的孢子萌发和生长有阻碍作用,并对病原菌感染的防护机能有诱导作用。在25。C分别以~1%壳聚糖溶液浸泡棉花组织细胞,结果表明,随着壳聚糖浓度、脱乙酰基度的增加,其抑制作用增强,1%壳聚糖能阴抑90%病原菌的生长。用的壳聚糖溶液喷洒烟草,10天内可减少烟草斑纹病毒的传播;喷洒的壳聚糖可阻止豆科植物免遭受病原菌的侵染,菜豆将减少由苜蓿花叶病毒造成的损伤;浸种处理,可使小麦纹枯病发病率降低30%~50%,大豆根腐病发病率降低42%;种子处理可防治水稻胡麻斑病、花生叶斑病和埃及豆萎蔫病;芹菜苗用25~50μg/ml壳聚糖浸根可防治尖孢镰刀菌引起的萎蔫症;番茄浸根或喷施可防治根腐病;黄瓜水培液中加入壳聚糖可控制由腐霉菌引起的猝倒病等。 植物或园艺作物的抗病诱活剂甲壳质的诱导抗病性,近年来报道较多,如壳聚糖的降解产物对黄瓜的幼苗离体叶片及整株都能诱导出几丁质酶活性,而且这种诱导作用是可以传导的。植物体内不含甲壳质、壳聚糖的成分,但却具有几丁质酶。这些酶能与植物病原菌或害虫外皮的甲壳质反应,并阻止其侵入植物组织内,从而增强了植物自身对敌害的防御能力。树组织附上层甲壳质膜后,这些植物组织中的几丁质酶活性比没有覆盖甲壳质薄膜的去皮树组织提高4倍,并且这层甲壳质膜在4~24周内被树组织降解、吸收,且加快了树组织的伤口愈合。用氨基糖喷施黄瓜幼苗,500倍液;800倍液及1000倍液处理后,几丁质酶的活性分别提高了,和;500倍液处理黄瓜枯萎病的诱导活性提高,表明壳低聚糖对植物防御酶系有较强的诱导作用。 杀线虫剂线虫近些年来给水果、蔬菜和粮食作物造成很大危害。将壳聚糖与适当的载体物质相混,可制成一种对防治线虫非常有效的天然物农药。它不溶于水,不会对地下水造成污染。它的杀虫作物与化学制剂在美国已开始使用,其商品名是CLANDO SAN,主要用于苗圃及园艺作物,如草莓等。当用1%量施入土壤时,能在60天内控制线虫的发生。 种子处理剂壳聚糖用于多种粮食、蔬菜作物的种子处理(浸种、拌种、包衣)可促进种子提前发芽、作物生长、激发抗病能力、提高产量和品质。这一领域近年来研究成果较多。关于甲壳质应用于种子处理后提高产量和改进品质,增加抗病的机理,正在深入的研究中。壳聚糖能在种子表面形成一层保护膜 ,利于保持种子水份,又能吸收环境中的水份供作物需要,如果土壤水分过多,又能阻断水分,防止种子烂掉,有利于种子发芽和出苗。用不同数量的壳聚糖处理小麦、水稻、玉米、棉花、大麦、燕麦、大豆、甘薯、疏菜等几个物种子处理上,均有取得增产的报道,国外报道,国外报道可使茶叶道更香醇,提高水稻的抗寒能力,番茄颜色靓丽,提高含糖量等。 肥料和土壤改良剂甲壳质/壳聚糖有改善土壤性质的作物,加上壳聚糖的抑菌作用,可将壳聚糖与可溶性蛋白(如胶原蛋白)合成液体土壤改良剂。这种改良剂有适当的稳定性和可降解性,降解后是优质的有机肥料,供作物吸收利用。还能抑制土壤中的病原菌生长繁殖,有效地改善土壤的团粒结构和微生物区系。这种液体土壤改良剂,喷洒到土壤表面后,能形成一层薄膜,起到保墒作物。施加粘土土壤中,可大大提高作物的产量。以壳聚糖为基本成份,配以化肥、微量元素等营养成分及防腐剂,可制成用于无土栽培的叶面肥料。 果蔬保鲜剂和食品防腐剂壳聚糖保鲜剂天然、安全、无毒,是来自于自然又回归自然的环保保健型保鲜剂;具有优良的成膜性和附着性。形成一层选择透气性保护膜,限制了氧气的进入,但不影响二氧化碳的通透,使果实处于自发调节的微气调状态从而延缓了果实的成熟衰老进程;具有广谱的抗菌活性。不但影响二氧化碳的通透,使果实处于自发调节的微气调状态从而延缓了果实表面的细菌,还能抵御外面病菌的侵入,达到防腐保鲜的作用;具有良好的保湿性。一方面抑制了果蔬的蒸腾作物,另一方面又有良好的保湿性能,创造了一个良好的稳定的湿度环境,利于保持鲜度;具有优良的抗氧化活性。防止果蔬变色提高商品价值。总之,壳聚糖保鲜剂的功能在于为果蔬产品创造成了一个良好的气体环境,减缓了果蔬菜成熟衰老的生化反应,降低了水份的蒸腾,抵抗和抑制了病原菌的侵染,提高了保鲜率,延长了货架寿命,从而达到保鲜的效果。3 甲壳质产品作为农药的一些特点甲壳质产品作为农药在种植业的实际应用中表现出许多优秀的特性,概括起来可以归纳以下10个方面。 完全无毒无害甲壳质、壳聚糖均属天然高分子化合物,无毒无味,可被生物降解。甲壳质对动物经口的亚急性实验表明,LD50为16g/kg鼠体重。以壳聚糖对ICP系鼷鼠按每日18g/kg鼠体重进行连续19日经口投入的亚急性毒性实验,未发现异常现象。可以认为壳聚糖与蔗糖、食盐一样,对人和动物是无害的。在国内外已有用甲壳质、壳聚糖制成的保健食品、化妆品、医药等作为商品出售。这是甲壳质产品能成为绿色农业主导产品的必备和基本的特点。甲壳质产品的毒性等级应为实际无毒,然而我国现行农药管理体系中对农药毒性等级的划分还没设这个等级(过去从来还没有完全无毒的农药),因此,甲壳质产品(如OS-施特灵)还不得不在包装上标明低毒的字样。 有效诱导作物增强抗性这是甲壳质产品最具有竞争力,最被看好的特点。传统的植保技术过份依赖化学农药,而几乎所有的农药都是遵循直接杀灭原则。在这种观念和技术的主导下,使病虫的抗药性不断增加,而植物自身的抗病抗逆机制却逐渐被削弱、钝化、休眠甚至丧失。这就是现今病虫害防治越来越困难的根本原因。由此可见,要使植保走出误区,摆脱胎换骨困境,应该首先着眼于千方百计调动作物自身的免疫机制,甲壳质产品恰好为此创造了条件,提供了物质基础。甲壳质作物于植物能诱导其在短时间内产生大量多种抗性物质,使作物用于植物能诱导其在短时间内产生大量多种抗性物质,使作物自身免疫能力大大提高,一旦病菌侵犯,这些抗性物质就能从多个靶位对之加以消灭。这种作用持久,而且病菌难以产生抗药性。实践表明,抓住了调动作物自身免疫这条主线,强调预防为主,辅助科学管理和适当的外部农药的抑控,许多病害的防治都变得不再困难。甚至给那些长期困扰被认为几乎无望解决的病害的防治带来了光明的前景。 可防可治应用甲壳质强调预防为主,甲壳质产品最好在作物发病前使用才能获得最佳效果。然而,由于甲壳质的作物机制是诱导作物产生抗性物质,这些抗性物质可以迅速歼灭入侵的病菌,因此,在作物已经发病后及时使用甲壳质产品,往往也可取得较好的效果。实践表明,应用甲壳质产品对炭疽、疫病、病毒、枯黄萎、根腐等病害均可直接控制。对其他多数病害,或病情严重时,可与外抑农药(减量)配伍,内抗外抑,协同作物,多数情况也都能取得满竟的效果。这一点对于甲壳质产品的前期市场开拓竟义尤为重要。 防治病害范围广泛甲壳质诱导作物产生多种抗生物质,因此对病毒、真菌、细菌三方面病害的防治都有效,尤其是对病毒病的防治过过往往是植保的难题,而用甲壳质产品防治效果却十分理想。这些均已得到实践的验证。辅助防治虫害实践表明,经常使用甲壳质的作物较少发生虫害。对这种效果的作物机制还缺少深入的研究,有报导说由于昆虫外皮均含有几丁质,而甲壳质诱导作物产生的几丁质酶可降解昆虫外皮的几丁质从而破坏昆虫表皮使之死亡;也有人认为,几丁质聚糖被作物吸收后,在植物吸吮后进入体内把内壁的几丁质壳素酶分解掉,使其失去了生物被膜而丧失生存条件。这些情况均在昆虫则孵化成幼虫时效果最好。甲壳质产品对各种蚜虫均有明显的触杀作物,这已经得到实践的验证。 增强作物的抗逆能力甲壳质诱导作物的抗性不仅表现在抗病,也表现在抗逆方面。施用甲壳质,对作物的抗寒冷、抗高温、抗旱涝、抗盐碱、抗肥害、气害、抗营养失衡等方面有良好作物。这是由于甲壳质对作物本身以及土壤环境均产生多方面的良好影响,譬如甲壳质诱导作物产生的多种抗性物质中,有些具有预防、减轻或修复逆境对植物细胞的伤害作用;再如甲壳质能促使作物生长健壮,健壮植株自然也有较强的抗逆能力;甲壳质对土壤环境的影响将在下面加以介绍。实践中,当作物幼苗遇低温冷害而萎蔫时,及时使用甲壳质很快植株就恢复了长势;当作物不论是什么原因导致根系老化时,使用甲壳质很快就会促使焕发出有活力的新根系;当作物受农药药害枝叶枯萎时,使用甲壳质可以辅助解毒并使之很快就抽出新的枝叶。这些都是甲壳质增强作物抗逆性能的典型实例。 提高产量,改善品质甲壳质对作物的增产作用也十分突出,这是因为甲壳质可以激活、增强植株的生理生化机制,促使根系发达,茎叶粗壮,使植株吸收和利用水肥的能力以及光合作用等都得到增强。实践表明,甲壳质用于粮食作物,仅处理种子即可增产5%-15%;用于果蔬喷灌等可增产20%-40%或更多。对作物品质的改善如增加粮食蛋白质和面筋的含量、果蔬糖的含量,产品风味的改善等作用也十分明显。随着人们生活质量的提高,产品的品质将会越来越受到重视,甲壳质在这一方面的作用将日益显得重要。 有利于改善土壤中微生物的分布这是甲壳质很有意思的特点。研究表明,甲壳质进入土壤后可以大大促使有益细菌如固氮菌、纤维分解菌、乳酸菌、放线菌的增生,抑制有害细菌如霉菌、丝状菌的生长。譬如使放线菌的数量可增加近30倍。这一特点决定了甲壳质可以有效改良土壤,改善作物的生存环境,也是它可以防控土传病害和促进作物生长的一个重要原因。 广谱抗菌,良好的成膜性、保湿性和选择透气性甲壳质有广谱的抗菌性。研究表明,甲壳质对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的多数菌都有很好的一杀作用。甲壳质在植株和产物表面形成薄膜,对病菌的侵害起阻隔作用,而且这层膜有良好的保湿作用和选择性透气作用。这些特性决定了甲壳质可以成为果蔬保鲜剂的最好原料。现在甲壳质保鲜剂已经问世,其保鲜作用十分良好。甲壳质的抗菌作用也表现在甲壳质产品的一些辅助用途上,譬如可治疗外伤,消炎,止血,止痛,促进伤口愈合,治疗脚气等等。 使用方便,价格不贵甲壳质产品多为水剂,对水就可以利用。价格不贵农民比较容易接受。综上所述,甲壳质产品集诸上许多独特优点之大成,特别是它的诱抗特性在植保方面有重大意义,这些在现有农药中是少见的。甲壳质产品的广泛应用将会导致植物保护从观念到技术的一次根本性变革,将会为减少作物病虫害,发展两高一优(高产、高效、优质)的绿色农业带来美好的前景,其前途不可限量。这已经在实践中日益明显地表现出来了。4 典型作物典型病害的防止 瓜、菜、草莓等作物连作减产的防治瓜、菜(主要是茄果类)、草莓等作物的连作减产,历来被视为难题,一直未能找到理想的解决办法。连作减产的原因是多方面的,如土壤养分的失调,土壤盐分含量过高,上茬同类作物所产生的废酸中毒,以及镰孢菌为主的土传病菌的危害等。要彻底解决连作问题必须采取综合的防治措施。传统的防治方法,如轮作倒茬,选用抗病品种,嫁接,淹水改土灭菌,化学药剂防治等,均存在各种局限和困难,难以取得理想的效果。利用生物农药健根宝(沈阳农业大学开发的微生物农药)和甲壳质生物农药(施特灵),辅以合理施肥和科学管理,有望为解决连作减产开辟出一条崭新而有效的途径。健根宝和甲壳质产品主要解决重茬最关键、最棘手的防控土传病害问题。仅仅应用健根宝和甲壳质产品就可以解决连作减产的主要问题,实现防病、增产,这已经得到了实践的验证。 水稻立枯病的防治水稻旱育苗已成为我国水稻栽培的主要技术。面积不断扩大,然而水稻苗期的立枯病也相应肆虐,成为制约旱育苗发展的主要障碍。立枯病因源于幼苗出土后的寒潮、冷害,小苗的正常代谢受到阻碍,原生质受到破坏,生理机能减弱,以致内抗性减弱甚至丧失,病菌就相机侵染。由此可见,防治苗期立枯病,增强秧苗自身的抗性是关键所在,甲壳质产品恰可担当此任。用甲壳质产品浸种,出苗后,小苗一叶一针到三叶一针时喷2遍甲壳质产品。最好在喷第一遍(一叶一针)时加入常规50%量的叶面肥,效果更好。 地下块茎(含鳞茎、根茎)类作物的防病和增产甲壳质生物农药对块茎类作物的抗病增产效果特别显著,应积极倡导采用。甲壳质的作用主要表现在作物的早期发育中,以土豆为例,施用甲壳质产品后,其主要有效成分壳聚糖被土豆块茎的淀粉粒子吸收后,作为细胞高效活化因子可取代其他植物激素,促进生根早发,提高出苗率,促进淀粉的大量合成。这是实现高产的基本因素。当苗出齐后,尤其在插墒时和土豆形成期是薯类晚疫病盛发期,可用甲壳质产品喷防,如见病则提高甲壳质产品浓度控制。按上述措施,出苗率已平展叶期计算,展叶出苗率比对照高,平均提前三天出苗;须根增加5%,主根直径比对照平均增粗,主根长度比对照增长,在生长中期计算,没进行任何喷雾情况下产生量比对照增加,可以认为:所有地下块茎、鳞茎、根茎类作物应用甲壳质产品处理是挖掘增产潜力的最简便有效的方法。5 结论面临新世纪到来之际,人类对于保护地球、保护生存环境,发展绿色农业,生产无公害、无污染、无残毒的农产品已成为时尚的追求。可以预见,甲壳质生物农药的广泛应用,必将成为绿色农业的发展开拓出一片崭新的天地,为广大农民的增产增收带来美好的前景。
改革开放以来,我国化工行业发展迅速,为国民经济发展做出了重要贡献。同时,我国化工行业经营环境也日趋复杂,面临的风险和安全隐患也越来越大。下面是我为大家推荐的化工类 毕业 论文,供大家参考。
化工类毕业论文 范文 一:化学工程学科集群分析
一、我国化学工程与技术专业学科集群现象
经过调查统计,我国共有100多所高校招有化学工程与技术专业硕士研究生,该专业研究方向过多,一个专业出现87个研究方向。研究方向的划分有的甚至是跨学科的。如化学工程与技术专业是属于工学的,应用化学专业是属于理学,可应用化学居然是化学工程与技术专业的一个研究方向。同属于一个研究方向,研究方向的名称也是多样化的,缺乏统一标准,如安徽大学、南昌大学的绿色化学工程,上海大学就称为绿色化学与工艺。为了解决上述问题,我们请教了化工领域的专家,给这87个研究方向做一个归类,分为9个大的方向(表1)。由表1可以发现我国化学工程与技术专业是存在学科集群现象的,表现在:专业的学科建设,已经不单是化学工程的问题,而涉及到了化学化工研究的所有领域,包括应用化学、环境化工、工业催化、资源与材料工程、新能源技术、生物工程与技术、过程系统工程、油气加工及石油化工等。我国化学工程与技术专业学科集群的力度较大,表现在:各个高校的研究方向基本上都比较多,如清华大学、中国矿业大学、北京工业大学、北京理工大学、华南理工大学、华东理工大学、上海大学等高校,其研究方向都是传统与现代并存,传统化学化工的研究方向所占比例较大,如化学工程,包含的研究方向较多。部分代表21世纪化学化工发展方向的研究方向,在很多学校都受到重视,如资源与材料工程,研究方向也比较多。
二、化学工程与技术专业学科集群的创新及竞争优势
本文选择山西省高校做研究,分析其师资力量情况,以分析化学工程与技术专业集群的创新及竞争优势。山西省作为我国化工3大生产基地,化学化工产业是山西省的支柱产业,化学化工专业是山西省高校、特别是工科院校的学科优势之一。选择山西大学、中北大学、太原理工大学的化学化工学院为样本(见表2),按照前文对学科集群的认识,这些学院都有9个以上相关专业和研究方向,已经形成了一定的学科集群规模。其中论文指该学院教师被SCI、EI、ISTP3大检索刊物收录的论文数。中北大学的数据包含了CA论文。山西大学的数据不包括ISTP论文。专著指该学院教师出版的学术专著数,不包括教材。项目及奖项指该学院教师申请的省部级以上项目、经费及省部级以上奖项。发明专利指:该学院教师申请并且授权的发明专利。3所高校的化学化工学院拥有一定数量的教授和博士生导师,博士学位的教师也占到了较大比例。3所学院教师的科研成果也较为可观,被3大检索刊物收录的论文数量较多,出版了一定数量的专著,申请了一定数量的国家自然科学基金项目。山西大学化学化工学院承担了国家自然科学基金的重大攻关项目,以及“863”项目,甚至获得了国家科技进步奖和国家技术发明奖二等奖各1项。中北大学化学与环境学院承担过“973”项目,获得过国家技术发明二等奖1项,三等奖2项,国防科学技术一等奖2项。中北大学和山西大学还拥有发明专利十几项。从师资力量来看,应该说学科集群让山西省高校化学化工领域的创新取得了一定的成就,使得山西省高校化学化工专业在全国具有了一定的竞争优势和影响力。
三、化学工程与技术专业学科集群的协同创新模式
山西大学至今已与国内20余所高校、科研院所建立了学术交流与合作关系;与日本岩手大学、香港浸会大学等国家和地区的高校及科研单位签订协议,开展交流。在校企合作方面,与山西三维集团股份有限公司、太原钢铁(集团)公司、天脊集团等大型企业,在产品研发、岗位培训等多方面进行了良好的合作。太原理工大学与山西化工研究所建立了山西省化学工程技术中心,还与山西焦化集团公司等6个企业建立了长期稳定的产学研合作关系。中北大学安全工程系与航天一院、航天三院、北京理工大学、南京理工大学、第二炮兵工程学院、西安近代化学研究所等科研机构和相关生产企业进行了卓有成效的科研项目合作。从产学研合作角度来看,三所高校都与国内外相关院校、科研院所和企业建立了良好的产学研合作关系。从企业合作的视角来看,在研发方面,与山西省的产业集群密切相关,合作领域主要为新能源技术、环境化工、生物工程与技术。3所高校的化学工程与技术学科集群与山西省的产业集群具有一定的协同关系,构建了学科集群与产业集群协同创新的模式,围绕着山西省的产业特色,为山西省地方经济服务。
四、我国化学工程与技术专业集群的路径
从以上3所高校的情况来看,基本上已经完成了单个高校某个学科的集群,在3所高校内部相关专业之间建立了学科集群,集群的方式是建立化学化工学院,统筹化学化工各个专业,从多学科、多专业、多研究方向的角度,进行学科集群。关于区域性学科集群,即单个高校与该高校所在地高校、研究所和企业之间的集群,3所高校都作出了一定的努力,也取得了一定的实效。集群的方式是产学研合作,与山西省高校、科研院所和企业建立合作关系,从而服务地方经济。关于跨区域性学科集群,即单个高校与该高校所在地之外高校、研究所和企业之间的集群,中北大学有一定的建树,却没有进一步深入。中北大学之所以能够有一定建树的原因是该校原来是部属院校,与其他部属院校具有一定的合作关系。因此,中北大学的跨区域学科集群,仅仅局限于与兄弟院校的合作,还没有进一步深入到与其他省份企业的合作上。
五、结论
第一,我国高校化学工程与技术专业有87个研究方向,扩散性较强,涉及到了化学化工的各个领域,表明该专业的建设具有学科集群现象,并且已经以建院的形式,完成了单个高校某个学科的集群。第二,学科集群有利于团队建设,从而能够产生一定的创新成果,与产业集群一样,使得高校学科建设具有一定的竞争优势和影响力。第三,学科集群与高校所在地产业集群存在一定的协同关系,也就是说,学科集群首先必须与高校所在地经济发展特色密切相关。只有这样,才能实现产学研结合,服务地方经济。第四,从学科集群的路径来看,单个高校某个学科的集群已经完成,区域性学科集群也具有了一定的规模,跨区域性学科集群还有待于进一步发展。当然,我们相信,在区域性学科集群发展到一定程度后,必然会走向跨区域性学科集群。
化工类毕业论文范文二:生物质化学人才培训思考
一、生物质化学工程人才的需求分析
能源是人类社会赖以生存和发展的基础。随着经济的飞速发展,我国能源消耗快速增长,已跃居世界第二大能源消费国。我国能源总量和人均占有量却严重不足,石油供需约缺口1亿吨,天然气供需约缺口400亿标准立方米。而且,由于清洁利用的技术难度较大,化石能源在使用过程中引发了诸多的环境问题。生物质能是第四大一次能源,又是唯一可存储和运输的可再生能源。发展生物质能将缓解能源紧缺的现状和减少化石能源造成的环境污染。我国幅员辽阔,又是农业大国,生物质资源十分丰富。据测算,我国目前可供开发利用的生物质能源约折合亿吨标准煤。国家“十一五”发展规划明确提出“加快发展生物质能”。同时,随着化石资源日益枯竭,化学工业的原料也将逐步由石油等碳氢化合物向以生物质为代表的碳水化合物过渡。目前,世界各国纷纷把发展生物质经济作为可持续发展的重要战略之一。以生物质资源替代化石资源,转化为能源和化工原料的研究受到普遍重视。政府、科研机构和道化学、杜邦、中石油、中石化、中粮等大型企业争相研发和储备相关技术,并取得了一系列重大进展。海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司和龙岩卓越新能源发展有限公司,依托我国自主知识产权的生物柴油生产技术,相继建成规模超过万吨的生产线,产品达到了国外同类产品的质量标准,各项性能与0#轻质柴油相当,经济效益和社会效益俱佳。我国对以生物质为原料生产化学品(即生物基化学品)极为重视,已列入科技攻关的重点。例如,生物柴油生产过程中大量副产的甘油是一种极具吸引力的非化石来源的绿色化工基础原料。从甘油出发生产1,2-丙二醇、1,3-丙二醇和环氧氯丙烷等大宗化工产品,已经实现或接近产业化。新兴产业的发展,最根本的是靠科技的力量,最关键的是要大幅度提高自主创新能力,其核心是人才的竞争。浙江是经济大省和能源小省,能源资源低于全国平均水平,一次能源消费自给率仅为5%;而气候条件优越,是我国高产综合农业区,森林覆盖率达60%,生物质资源居全国前列。浙江省乃至全国的生物质能源产业和生物质化学工业的蓬勃发展,对生物质化学工程人才的需求十分迫切。
二、生物质化学工程人才的知识结构
生物质化学工程(专业)模块是一个新生事物,并未包含在《全国普通高等学校本科专业目录》之中。在《专业目录》中与之接近的是生物工程专业。生物工程专业培养掌握现代工业生物技术基础理论及其产业化的原理、技术 方法 、生物过程工程、工程设计和生物产品开发等知识与能力的高级专业人才。生物工程专业重点关注围绕生物技术进行的工程应用,而生物质化学工程重点关注通过化学工程技术(包括生物化工技术)对生物质资源进行加工利用的工业过程。可见,生物质化学工程(专业)模块与生物工程专业的人才培养目标和知识体系存在着明显差异,其人才培养模式仍处于探索之中。生物质的组织结构与常规化石资源相似,加工利用化石资源的化学工程技术无需做大的改动,即可应用于生物质资源。但是,生物质的种类繁多,分别具有不同的特点和属性,利用技术远比化石资源复杂与多样。可见,生物质化学工程人才必须具有扎实的化学工程基础,并熟悉各类生物质资源的特点、用途和转化利用方式。因此,浙江工业大学将生物质化学工程人才的培养目标定位为:既能把握和解决各种化工过程的共性问题,胜任化工、医药、环保和能源等多个领域的科学研究、工艺开发、装置设计和生产管理等工作;又能将化学工程的基础知识灵活运用于生物质资源的转化利用和生物质化工产品的生产开发等领域,胜任生物质能源和生物质化工等新兴行业的工作。
三、生物质化学工程人才培养的探索与实践
(一)组织高水平学术会议,营造人才培养氛围
2007年4月,浙江工业大学与中国工程院化工、冶金与材料工程学部和浙江省科技厅共同主办了“浙江省生物质能源与化工论坛”。中国工程院学部工作局李仁涵副局长分析了我国能源技术的发展状况,强调了发展生物质能需注意工艺过程的绿色化。浙江省科技厅寿剑刚副厅长介绍了浙江省能源消费状况和新能源技术研发动态,鼓励省内外的科技工作者为改善浙江省能源紧缺现状而努力工作。浙江工业大学党委书记汪晓村回顾了浙江工业大学的发展历程,介绍了浙江工业大学化学工程学科在生物质能源领域的科学研究特色和人才培养思路。浙江工业大学的计建炳教授和石油化工科学研究院的蒋福康教授主持了学术交流与讨论。闵恩泽、李大东、舒兴田、岑可法、沈寅初、汪燮卿等六位院士分别从我国发展生物能源的机遇与挑战、我国生物质能源产业发展状况、生物质燃料(清洁汽柴油、生物柴油)利用技术、生物柴油联生产物利用技术和以生物质为原料进行化工生产等几个方面进行了精辟论述。2009年4月,浙江工业大学承办了“中国工程院工程科技论坛第84场———生产生物质燃料的原料与技术”。浙江工业大学副校长马淳安教授在开幕式上致辞,介绍了浙江工业大学化学工程学科在生物质能源领域开展的科学研究和人才培养工作。浙江省可再生能源利用技术重大科技专项咨询专家组组长、浙江工业大学化工与材料学院生物质能源工程研究中心主任计建炳教授主持了学术交流与讨论。国家最高科学技术奖获得者、两院院士闵恩泽做了题为“21世纪崛起的生物柴油产业”的 报告 ,重点阐释了我国发展生物能源和生物质化工的机遇与挑战。在两次会议上,来自石油化工研究院、清华大学、浙江大学、浙江工业大学、浙江省农业科学院、中国林业科学研究院和中粮集团等单位的专家学者分别介绍了生物质原料植物的选育、生物质原料的收储运物流供应体系、生物质原料的梯级利用、生物质液体燃料的制取技术、生物柴油的生产实践及其副产物综合利用和生产生物柴油的反应器技术等方面的研究进展。会议期间,闵恩泽院士等人应邀参加了浙江工业大学化学工程与工艺专业建设暨生物质化学工程专业方向建设研讨会。闵恩泽院士指出,迈入21世纪以来,针对日趋严峻的能源危机和环境危机,国家高度重视能源替代战略的发展和部署,新能源代替传统能源、优势能源代替稀缺能源、可再生资源代替非可再生资源是大势所趋;因此,化学工程与工艺专业根据国家发展需求调整学科设置、进一步促进交叉学科的发展也势在必行。闵恩泽院士认为,在降低能耗和保护环境的时代背景下,生物质能源和生物质化工的产业发展为生物质化学工程人才提供了广阔的发展空间,生物质化学工程(专业)方向的建设思路符合当今化工产业的发展趋势。近距离接触学术泰斗,聆听专业领域的前沿进展,极大地激发了学生们的学习兴趣。通过组织高水平学术会议,浙江工业大学营造了培养生物质化学工程人才的良好氛围。
(二)理论与实验课程体系
根据人才培养目标定位,浙江工业大学将生物质化学工程(专业)模块的主干学科确定为化学工程与技术,针对生物质资源加工利用过程的特点,对化工原理、化学反应工程、化工热力学、化学工艺学、化工设计、分离工程和化工过程分析与合成等主干课程的教学内容进行了梳理。此外,增设了生物质化学与工艺学和生物质工程两门专业课程。生物质化学与工艺学重点讲授糖类、淀粉、油脂、纤维素、木质素、甲壳素、蛋白质、氨基酸等生物质的结构、性质、用途,以及加工转化为化工产品的生产工艺。生物质工程从原料工程学、转化过程工程学和产品工程学等角度出发,为学生讲授生物质资源转化利用过程中的工程原理、工程技术和生产实例。化学工程与工艺国家特色专业综合实验室在中央与地方共建高等学校共建专项资金的资助下,为生物质化学工程(专业)方向增设了酯交换法制备生物柴油和生物质热解制备生物原油两个实验,并在积极筹备开设生物柴油品质测定、淀粉基两性天然高分子改性絮凝剂的制备和易降解型纤维素-聚乙烯复合材料的制备等实验。
(三)实习、实践和毕业环节
生物质化学工程模块依托化学工程省级重点学科和生物质能源工程研究中心建设,师资力量雄厚,拥有专职教师14人。其中,正高职称5人,副高职称7人,11人具有博士学位,7人具有海外 留学 经历。生物质化学工程模块教师的科研成果成功实现产业转化,与企业建立了良好的合作关系。生物质化学工程模块不断加强产学研合作,与宁波杰森绿色能源科技有限公司、温州中科新能源科技有限公司等企业签订了共建大学生创新实践基地的合作协议,设立了企业专项奖助学金,拓展了实习实践 渠道 ;还依托化工过程模拟基地,引入计算机模拟实习、沙盘模拟等方式,丰富了生产实习环节的教学手段。同时,生物质化学工程模块修订完善生产实习教学大纲和教学计划,根据实习厂和仿真软件编写实习手册,强化对实习的质量监控与反馈,建立科学合理的考评体系;增加“内培外引”师资的力量,加快实习指导师资队伍建设;从实习方式、实习内容、考核办法和师资队伍等多个角度出发,确保生产实习教学质量的全面提高,强化学生的工程意识和实践能力,培养学生的创新意识和创新能力。生物质化学工程模块教师承担了国家自然科学基金、浙江省自然科学基金、浙江省科技厅重大招标项目、浙江省科技计划项目和企业委托开发项目数十项。从这些科研和工程开发项目中选取的毕业环节课题,更加贴近科学研究、工程设计或工业生产的实际情况,能够全面检验学生所学的理论知识及其综合运用能力,全方位增强学生结合工程实际,发现问题、分析问题和解决问题的能力,为学生步入工作岗位打下良好基础。依托实践教学平台,从“产品工程”的理念出发,选取若干个恰当的产品,串联实验、课程设计、实习、毕业环节和课外科技活动等教学内容,帮助学生理顺知识体系,建立起绿色化学和节能环保的基本理念。以生物柴油为例,核心反应是酯交换反应,可以采用水力空化等技术强化反应过程;产物需要采用精馏方法分离,生产废水需要采用电渗析等方法加以分离;生产过程中还涉及流体流动和传热等问题;生物柴油这一产品可以将多个实验内容组合成一个有机整体,有效降低实验原料的消耗。教学可以选取其中部分内容作为单元设备设计进行,可以将生物柴油生产车间作为化工设计的教学内容,可以选取部分内容作为学科课外科技项目或毕业环节的研究内容,还可以将生物柴油生产作为创业大赛的竞赛内容。学生可以到生物柴油生产企业进行实习,将工艺革新、过程强化和产品工程融为一体,并通过实验室规模与工业化规模的对比,强化工程意识。
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