纤维素乙醇生物转化工艺的研究进展

以纤维素为原料生产乙醇主要包括预处理、水解和发酵三步重要的生物转化过程。由于纤维素原料本身的结晶度和难于降解性,木质纤维素原料生产乙醇,在水解之前要对原料进行物理法、化学法、物理-化学法和生物法等预处理才能获得较高的转化率;发酵工艺有直接发酵法、间接发酵法、混合菌种发酵法、同步糖化发酵法、非等温同步糖化发酵法和复合水解发酵工艺等。综述了纤维素转化为燃料乙醇的原料预处理方法、糖化发酵工艺以及不同预处理方法、发酵工艺优缺点及适合的原料范围,并提出了纤维素乙醇产业化亟待解决的关键技术,展望了纤维素燃料乙醇的产业化前景。     

玉米秸秆发酵生产燃料酒精研究现状及前景

玉米秸秆是一种丰富的再生资源,主要由纤维素、半纤维素、木质素组成。经过预处理、水解、发酵可生产酒精。预处理方法主要有物理法、化学法、物理化学法及生物处理法;水解主要有酸水解法和酶水解法;发酵主要有直接发酵法、间接发酵法、同步糖化发酵法等。介绍了玉米秸秆生产乙醇的关键技术进展情况。     

玉米秸秆碱性预处理技术研究进展

厌氧发酵生产沼气、酶解糖化生产乙醇等生物转化技术是利用农作物秸秆的有效方法.但由于玉米秸秆本身具备的紧凑木质纤维素结构使其对酶水解具有较强的抗性,导致其生物转化和可利用价值降低.因此为了提高玉米秸秆的生物利用价值,必须要对玉米秸秆进行预处理,破坏其原有结构.在各种预处理方法中,碱性试剂预处理方法因其工艺相对简单,已成为...     

提高玉米秸秆纤维素酶解率的预处理研究

[目的]比较使用不同预处理方法对媒介纤维素水解率的影响.[方法]用稀酸法、稀碱法、亚钠法对玉米秸秆进行预处理,再用纤维素酶对玉米秸秆中纤维素进行水解.[结果]在50℃、pH为4.8、固液比为1:30、酶浓度为2.7g/L、反应时间为24h的条件下,可获得较理想的酶解率.经亚钠预处理后的玉米秸秆,纤维素含量上升最多,酶解率最高,亚钠预处理后的酶解率达到39.07;,是未经处理的秸秆酶解率(9.8;)的4倍.[结论]预处理破坏了玉米秸秆的纤维素结构.采用亚钠法-酶法结合工艺处理玉米秸秆进行纤维素酶解可显著提高酶解率.     

玉米秸秆预处理后的酶水解及丁醇发酵

[目的]寻求玉米秸秆预处理后的最佳酶解工艺条件。[方法]采用碱浸泡法和氨水浸泡法对玉米秸秆进行预处理,考察预处理方法以及温度、酶用量、pH值、底物浓度等因素对玉米秸秆酶水解的影响,得出最佳酶解条件,并利用最佳条件下的水解液进行丁醇发酵。[结果]碱法预处理玉米秸秆能有效地提高酶的水解效率。玉米秸秆经过预处理后的最佳酶水解工艺条件为：pH值4．5～5．0,温度50℃,底物浓度3．33％,酶用量950U／g秸秆。利用秸秆水解液进行丁醇发酵后,溶剂（丁醇、丙酮、乙醇）的产率比值为10．O：1．5：1．0,与传统发酵（6：3：1）相比,提高了丁醇所占的比值。[结论]该研究为以木质纤维素为原料进行新能源的开发和利用验提供试验依据。     

玉米秸秆发酵生产燃料乙醇的研究综述

玉米秸秆经过预处理、水解和发酵可生成燃料乙醇.综述了玉米秸秆生产乙醇的几个关键工艺.     

水热-乙醇提取处理玉米秸秆促进酶解效率

针对水热预处理不能明显移除木质素、木质素在较高温条件下从细胞壁中分解游离并重新聚合的特点, 采用水热-乙醇提取处理玉米秸秆, 与水热预处理的效果进行了对比, 并对乙醇过程进行了优化。结果表明:水热-乙醇提取能够移除部分木质素, 提高预处理后固体中纤维素含量以及纤维素的酶解效率, 水热-乙醇提取后秸秆的木质素移除率随水热预处理温度的增加而增大。乙醇提取的较优工艺条件是液固比25、室温、120 r·min^-1,提取10 h.经210 ℃、20 min预处理的秸秆再经乙醇提取后, 酸不溶木质素含量由30.5%下降为18.2%,纤维素含量由62.2%提高到73.6%,酶解率为93.2%(15 FPU·g^-1纤维素),酶解时间由48 h缩短至24 h.     

超声波预处理协同固体酸水解小麦秸秆制备乙酰丙酸的研究

[目的]研究超声波预处理协同固体酸水解小麦秸秆制备乙醇丙酸。[方法]以小麦秸秆为原料,采用超声波预处理和固体酸协同水解制备了乙酰丙酸,探讨了经过超声波预处理后水解温度、水解时间、固体酸用量、液固比对乙酰丙酸得率的影响,并采用响应面法建立二次回归模型对水解工艺进行了优化。[结果]乙酰丙酸的得率与固体酸用量、水解温度、液固比和水解时间等工艺有关;得出最优工艺条件为：水解温度235℃、反应时间35min、固体酸的用量为7.4%,此时乙酰丙酸的得率为22.98%,比在相同工艺条件下未超声波处理的得率提高了10.25%。[结论]在固体酸水解小麦秸杆制备乙酰丙酸过程中,通过超声波预处理的协同反应,能够有效提高乙酰丙酸的得率。     

不同预处理对草本芦竹生产燃料乙醇糖化效果比较

草本芦竹作为一种高产新型能源牧草,其生态适应性强,分布广泛,纤维素含量高,适于作为生产燃料乙醇的原料。测定了草本芦竹工业成分与化学组成,采用稀酸法、稀碱法、高温热水法和稀酸催化高温热水法对草本芦竹进行预处理,并采用纤维素酶解,比较不同预处理对纤维素及半纤维素水解的影响。结果表明,稀酸催化高温热水法处理,总水解率达47.91%,处理后木质素减少12.99%。而其他3个处理差别不大,糖产量约为酸催化高温热水法的1/3。     

玉米秸秆制备乙醇预处理及水解工艺的研究

以玉米秸秆为原料,利用2%NaOH溶液对原料进行预处理,并研究预处理温度、时间、秸秆粒度对纤维素、半纤维素、木质素的含量以及脱除率的影响。结果表明,当温度为100℃、时间为4 h、粒度为16目时,半纤维素和木质素的脱降率达90.6%和86.4%,纤维素含量达53%。采用浓硫酸法对预处理后的秸秆进行水解工艺研究,在比较了液固比、时间、温度、酸浓度等单因素影响后,采用正交试验进行优化,得到最佳水解工艺的条件:温度为50℃、时间为10 min、硫酸浓度为72%、液固比为10 mL∶1 g。     

秸秆生产乙醇的预处理方法分析

对现有秸秆预处理技术进行分析和对比,认为蒸汽爆破和生物方法对秸秆进行预处理较为经济和可行,是未来发展的方向。其中,蒸汽爆破法较适合当前纤维素乙醇的产业化发展要求。     

生物质制乙醇预处理方法的研究进展

【目的】为应对日益严峻的能源和环境污染问题,综述了木质纤维生物质制备乙醇的原料预处理方法,为广大科研工作者提供了该研究领域的最新研究进展,展望了可再生木质纤维原料高值化利用的新思路和新技术.【方法】查阅了国内外生物质原料预处理制备生物乙醇的主要研究方法,并进行了归纳总结,提出各种预处理方法存在的优缺点.【结果和结论】利用可再生的木质纤维生物质发酵制取乙醇得到了广泛的研究,由于木质纤维原料结构复杂,直接转化效率低,木质素和半纤维素水解产物对纤维素水解和发酵具有明显的抑制作用.木质纤维原料预处理是提高乙醇得率的有效途径,通过预处理,去除植物细胞壁中木质素和半纤维素组分,降低木质素和半纤维素水解产物对后续乙醇发酵的抑制作用,同时降低纤维素结晶度,提高原料的多孔性,从而提高纤维素酶对纤维素的水解效率.     

碱性亚硫酸盐耦合低压蒸汽预处理慈竹及其纤维素酶解转化

慈竹作为一种富含纤维素、分布广泛的草类资源,是生产纤维素燃料乙醇的潜在原料。本文采用碱性亚硫酸盐法与低压蒸汽爆破相结合对慈竹原料进行预处理,在保留碳水化合物的同时能够有效脱除大量木质素进而提升后续的纤维素酶水解效率。通过正交试验确定最优工艺条件为反应温度140 ℃、亚硫酸盐用量40%、氢氧化钠用量15%。水解试验中加入质量分数5%的最优工艺条件预处理慈竹原料72 h,纤维素酶解生成葡萄糖得率达到88.54%。在此基础上将碱性亚硫酸盐与低压蒸汽爆破预处理相耦合,有效简化了预处理工艺并降低成本,可实现慈竹原料“一步法”高效预处理,纤维素保留率为89.25%,葡萄糖得率达87.25%。      

耐温酵母用于玉米秸秆同步糖化发酵工艺考察

[目的]对耐温酵母用于玉米秸秆同步糖化的发酵工艺进行考察。[方法]研究固液比、初始葡萄糖浓度和酶加入量对纤维素酶水解的影响,并对温度、固液比对中性蒸汽爆破预处理玉米秸秆(PCS)同步糖化发酵的影响和耐温酵母FE-B的同步糖化发酵工艺进行考察。[结果]水解体系中水解速率在一定范围内与酶加入量成正比,但随着酶加入量的增加,酶量对水解速率的贡献逐渐降低;酶解体系中的葡萄糖浓度对纤维素酶的水解速率具有很强的抑制作用,葡萄糖浓度越高,抑制越强;固液比在10%～30%,固含量越高,最终葡萄糖产率越高,且不影响纤维素水解率。利用基于耐温酵母FE-B的同步糖化发酵工艺水解和发酵120 h,反应体系中的乙醇浓度可达6.21%(W/W),纤维素水解率为88.70%。[结论]该研究可为开发木质纤维素生产燃料乙醇提供理论依据。     

液氨预处理对农作物秸秆化学结构及酶解效果的影响

  目的  探索液氨预处理(liquid ammonia treatment,LAT)对生物质原料水解顽抗性和纤维素类生物质酶解效率的影响。  方法  采用LAT法对小麦Triticum aestivum秸秆(以下称麦秸秆)、高粱Sorghum bicolor秸秆、苜蓿Lotus corniculatus草及三者混合物(质量比为1∶1∶1)进行预处理,利用热重分析仪、傅里叶变化红外光谱仪、X-射线衍射仪和扫描电镜等对其预处理前后的化学结构变化进行表征,研究预处理温度和酶解时间对4种原料中葡聚糖和木聚糖的酶解转化率的影响。  结果  LAT预处理对生物质原料的化学结构影响显著。经LAT预处理后,葡聚糖、木聚糖和阿拉伯糖等化学组分的相对含量降低;氧(O)和氢(H)元素的相对含量降低,部分含氢(H)、氧(O)元素的官能团发生脱落;结晶度出现小幅下降,生物质表面孔隙结构增多,酶在生物质化学结构上的可及度增加。麦秸秆和混合物的最佳预处理温度为90 ℃,苜蓿草和高粱秸秆的最佳预处理温度为110 ℃;随酶解时间延长,4种原料中葡聚糖和木聚糖的酶解率都增加;葡聚糖的最大酶解率从大到小为麦秸秆、混合物、高粱秸秆、苜蓿草,木聚糖的最大酶解率从大到小依次为高粱秸秆、麦秸秆、混合物、苜蓿草。  结论  LAT预处理可以提高木质纤维素生物质尤其是麦秸秆和高粱秸秆的酶解效率。图8表2参24     

玉米秸秆酸水解制糖新工艺

[目的]开发新的玉米秸秆酸解糖化工艺,以解决生物质制乙醇技术中酸解糖化法收率低等问题。[方法]采用单因素及正交试验,考察了带压两段酸水解浓酸段和稀酸段的水解糖化规律和工艺条件。通过两段法浓酸预处理与稀酸水解相结合,对玉米秸秆进行水解,并对水解条件进行了优化。[结果]初步确定常压两段酸水解较优的水解工艺条件为:一段浓酸预处理中,酸浓度60%,酸固比12∶1,水解时间30min,温度45℃;二段稀酸水解中,水固比220∶1,水解时间120min,水解温度100℃。经两段水解后,总糖收率显著增加,达93.81%。[结论]首次提出常压两段酸水解工艺,该工艺条件温和、流程简单、成本低廉、总糖收率高、应用前景广阔。     

木质纤维素预处理技术研究进展

预处理木质纤维素是实现生物质转化为燃料乙醇的关键步骤,直接影响着木质纤维素水解效率和乙醇的生产成本。介绍了国内外几种木质纤维素预处理技术现状,评述了木质纤维素转化为乙醇的工艺特点和经济性,综述了几种极具经济潜力的预处理技术。     

微波辐射预处理高粱秸秆对酶水解的影响

以100目高粱秸秆为原料,采用微波辐射为预处理手段,通过测定微波辐射预处理以及微波辐射联合酸和碱预处理方式中高粱秸秆酶水解的还原糖含量,研究不同预处理条件对酶水解的影响.结果表明,单一采用微波辐射预处理对高粱秸秆的酶水解促进作用不大,微波在中低火功率处理条件下对酶水解有较大的促进作用.微波联合碱处理要比微波联合酸预处理对高粱秸秆酶水解的促进作用较大,微波联合碱预处理酶水解在NaOH含量为3%,微波辐射时间为9 min时,得到了还原糖含量为34 42 g·L-1.     

秸秆发酵生产燃料乙醇关键技术的发展方向研究

讨论了秸秆发酵生产燃料乙醇工艺中的主要存在问题及其发展方向。系统的论述了目前常用的工艺流程,通过对比预处理、水解、发酵各个工艺中不同方法的优缺点,分析可行的发展方向。     

木质纤维素发酵转化乳酸研究进展

木质纤维素转化乳酸的重要环节包括木质纤维素原料预处理、纤维原料水解和乳酸发酵。现阶段发酵生产乳酸存在的主要问题有原料利用率低、酶用量大、产物浓度低以及产品不易分离等,对这些问题进行了分析并提出解决方法。