中文名称:轻工技术与工程
英文名称:Light Industry Technology and Engineering
编写成员:轻工技术与工程学科评议组(2024)
(一)学科概况
轻工技术与工程学科是研究生物质等资源加工利用过程的科学原理和工程技术的学科。该学科为支撑轻工业发展提供了重要的理论和技术基础。
轻工业是重要的民生产业,产品涵盖人们吃、穿、住、用、行、教、乐等多个消费领域。轻工业包括造纸、皮革、制糖、发酵、印刷、包装、食品等诸多行业,涉及国民经济行业分类中的21大类、69中类和213小类。制浆造纸、皮革制造、制糖、发酵、印刷包装等行业是人类应用历史悠久、技术体系比较完善、对人类生活和社会发展做出重要贡献的传统生物质加工产业,其工业增加值占我国全部工业的16%左右、出口创汇占13%左右;是三农关联度高、富民就业的民生产业,在服务“乡村振兴”“双碳目标”“美丽中国”“健康中国”等国家战略方面发挥了重要作用,为我国国民经济和社会可持续发展做出了重要贡献。
为了满足轻工业对人才和科技发展的需求,我国设立了“轻化工程”(包含制浆造纸工程、制革工程等培养方向)、“印刷工程”和“包装工程”等轻工类本科专业,并发展了“轻工技术与工程”研究生培养一级学科(包含制浆造纸工程、发酵工程、制糖工程、皮革化学与工程,并自主设置印刷与包装工程、生物质化学与工程二级学科)。随着社会对制浆造纸、制糖、发酵、皮革等传统轻工业废弃物资源化利用要求的不断提高,生物质资源综合利用的原理和方法研究的不断深入,有效推动了轻工业产品多样化,利用生物质资源开发非传统高附加值产品的技术不断涌现,生物质化学与工程已成为轻工技术与工程学科新的发展方向。在新的世纪,轻工技术与工程将对我国的社会主义现代化建设、人民生活水平的提高、促进社会和经济的健康和可持续发展及国家繁荣富强发挥重要作用。
轻工技术与工程学科发展趋势体现在以下4个方面:新一轮科技革命驱动轻工产业转型升级;颠覆性前沿技术重塑轻工生产制造新模式;高新技术融合创新成为轻工技术高质量发展的有力保障;轻工产业的发展对复合型人才需求日益增加。新时代中国特色社会主义建设中,轻工技术与工程学科发展要坚持“四个面向”,尤其是“面向经济主战场”,满足传统产业转型升级等国家战略需求,打好轻工关键核心技术攻坚战,支撑大国崛起,建设世界一流轻工产业,强化轻工技术与工程国家战略科技力量,激发人才创新活力,深入强化国际合作交流,加快构建以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局,提升我国在世界轻工技术与工程科技领域的话语权和领导力。
(二)学科内涵
轻工技术与工程学科主要以天然生物质及其衍生物等资源为原料,通过分离、改性、成形、加工、复合、整饰、包装、印刷等科学和技术方法,研制和生产日常生活必需品,满足人们提高物质和文化生活质量的需要,并为贸易、信息、医药、食品、纺织、能源等行业提供必需的基础材料,满足轻工及国民经济相关行业的重要需求,在人们生产生活中占有重要地位,同时也为战略新兴产业及国防军工领域提供必要的基础材料。
轻工技术与工程学科内涵丰富、涉及领域或工业门类多,学科交叉特征明显,是资源优势与工程科技结合形成的特色学科。学科成果影响覆盖面宽,在生产生活资料供应、民生保障和满足人民对美好生活追求等方面发挥着重要的作用,是重要的民生工程。
1.研究对象
轻工技术与工程通过研究生物质原料的组成和特性、物理和化学分离方法与技术、化学和生物化学衍生改性方法与技术等,加工生产人类生活必需品,研究对象因具体产业而变化。
制浆造纸工程主要研究纤维资源的制浆造纸特性及其绿色化学的科学原理和工程技术;发酵工程主要研究利用酶或微生物、动植物细胞及生物合成系统将可再生资源转化为人类生产、生活产品的生物加工过程及其绿色制造的科学原理和工程技术;制糖工程主要研究功能碳水化合物的结构功能、糖类合成及修饰、制糖过程强化及多糖资源利用的科学原理和工程技术;皮革化学与工程主要研究蛋白质化学与制革、功能化学品和功能皮革加工、绿色皮革化学及固体废弃物资源化利用的科学原理和工程技术;印刷工程主要研究图文信息载体、图文信息处理和质量控制、多媒体电子出版及网络出版的科学原理和工程技术;包装工程主要研究包装材料与结构、包装装潢设计的科学原理和工程技术;生物质化学与工程主要研究将传统轻工业废弃物资源化利用转化为化学品、材料、能源等非传统产品的科学原理和工程技术。
2.理论体系
轻工技术与工程学科依据的主要理论体系是:化学和化工理论、生物技术理论、生物质化学及构效关系理论、材料科学理论、产品工程理论等。随着科学技术的相互渗透,绿色化学技术理论、纳米技术理论、系统生物学理论、合成生物学理论、信息科学与技术理论、自动控制理论等在本学科的应用日益广泛。
3.知识基础
轻工技术与工程学科是一门交叉性学科,知识基础涉及多个相关学科的知识,并随相关学科的理论和技术的发展不断拓展和深化,主要建立于化学、化学工程、材料科学与工程、生物学、生物工程、力学、光学、机械工程、控制科学与工程、计算机科学与技术、信息科学与工程、环境科学与工程等多学科理论和技术基础之上。
4.研究方法
本学科综合运用多学科的理论和技术,创造性地研究和解决本学科的理论和实际问题。
(1)知识理论创新。通过深入系统地研究本学科涉及的物质基础性质、衍生规律、改性方法、构效关系,发现新的生物质材料转化方法和科学原理,为利用物质资源创造多样化先进功能材料提供理论指导。
(2)方法体系构建。将相关学科的原理引入到本学科的研究中,研究改变物质转化的新途径,建立工艺控制水平和生产效率提升、利用先进技术改造传统产业的新方法。
(3)关键技术突破。针对制约产业发展的关键技术、瓶颈技术开展深入研究,形成带动整个产业链效率提升、产品品质提高、实现节能减排的新技术和新装备。
(4)共性技术集成。研究已有先进单元技术的集成应用,包括研究集成过程的工艺平衡技术与原理、单元技术的再优化、集成技术的装备化等。
(5)产品加工导向。根据相关产业及产品特定性能需求,分析产品的构成要素,从原材料、材料改性方法、加工工艺与专用装备等方面研究特定产品加工的原理、方法和技术,为先进产品的开发提供理论和技术基础。
(三)学科范围
本学科主要包括制浆造纸工程、发酵工程、制糖工程、皮革化学与工程、印刷工程、包装工程、生物质化学与工程七个二级学科。
1.制浆造纸工程
主要研究以纤维为原料进行制浆造纸及综合利用的理论和工程技术。主要研究内容包括:纤维资源的制浆造纸特性与生物技术;制浆造纸绿色化学技术;湿部化学与造纸化学品的开发技术;制浆造纸清洁生产和资源化利用技术与装备;特种纸与纸基功能材料开发技术等。
2.发酵工程
主要研究利用微生物、动植物细胞或生物酶进行物质转化的理论和工程技术。发酵工程主要研究内容包括:新酶资源开发与酶分子改造,产酶菌株构建与蛋白表达,酶制剂制备与复配技术;代谢工程与底盘细胞构建技术;生物催化与生物转化技术;工业发酵清洁生产技术;生物反应器及发酵装备开发技术等。
3.制糖工程
主要研究糖类物质的制备及功能产品开发与糖质资源利用的理论和工程技术。主要研究内容包括:糖类及其缀(复)合物的结构与功能;糖类合成及结构修饰与功能强化;制糖过程强化及多糖资源利用与绿色生产技术;功能碳水化合物、微生物多糖应用及糖类药物制备技术等。
4.皮革化学与工程
主要研究皮革加工、制革清洁生产的理论和工程技术及胶原生物质资源化利用技术等。主要研究内容包括:蛋白质化学与制革理论;清洁化制革技术;生态皮革化学品、生态皮革;环境友好的制革过程技术;废弃物的再利用技术;胶原蛋白基功能材料及精细化学品等。
5.印刷工程
以图文信息及载体为主要对象,主要研究图文信息载体、图文信息处理、多媒体电子及网络出版的理论和工程技术。主要研究内容包括:颜色视觉机制及颜色度量体系;数字印刷色域可视化和色彩管理技术;印刷油墨转移与调控技术;印刷复制呈色模型与配色技术;功能表面与器件的绿色印刷制造等。
6.包装工程
以商品包装设计为主要对象,主要研究包装材料与结构、包装装潢设计的理论和工程技术。主要研究内容包括:绿色包装新材料及印刷适性理论;包装新材料的特性和制备技术;新型包装材料开发技术,及功能材料的性能分析等。
7.生物质化学与工程
主要研究传统轻工产业废弃物等生物质资源化利用的理论与工程技术的理论和工程技术。主要研究内容包括:生物质资源利用分子工程,生物质结构与转化机制;传统轻工业废弃物的生物质资源化利用的方法和技术;生物质转化为化学品、能源、功能材料的方法、技术和装备等。
(四)培养目标
轻工技术与工程学科以立德树人、服务需求、提高质量、追求卓越为主线,依据制浆造纸工程、制糖工程、发酵工程、皮革化学与工程、印刷工程、包装工程、生物质化学与工程等行业对人才的需求,培养面向现代化、面向世界、面向未来,德、智、体、美、劳全面发展,具有正确的政治思想政治素养、国际视野、基础扎实、科技创新能力强、符合行业发展需求的高级人才。
博士研究生具有较高的政治思想政治素养,对轻工技术与工程学科某一领域或方向有深入的研究,具有独立从事本专业科学研究和教学工作的能力,能够运用相关学科的理论和实验手段对本学科领域的重大问题进行研究,并在某一方面取得创新性成果,推动产业发展和技术进步,成为新时代有社会责任、创新精神、实践能力、法治意识、国际视野的领军型人才。
硕士研究生具有较高的政治思想政治素养,掌握轻工技术与工程学科的基础理论和专业知识,能够运用本学科科学研究方法,具有专业实践技术能力,了解国内外本学科科研及产业应用的现状及发展趋势,开展相关领域研究工作。
(五)相关学科
化学、化学工程与技术、材料科学与工程、生物学、生物工程、食品科学与工程、机械工程、控制科学与工程、计算机科学与技术、信息与通信工程、环境科学与工程等。