瞬时弹射式蒸汽爆破对玉米秸秆化学结构的影响

对玉米秸秆瞬时弹射式蒸汽爆破(Instant Catapult Steam Explosion,ICSE)预处理的效果进行了研究。通过与热喷放、碱堆沤2种预处理方法的对比,研究了ICSE预处理对玉米秸秆化学特性、微观结构、理化特性的改变机理。热重试验表明:在ICSE处理下,最大失重速率比热喷放及碱堆沤2种预处理方式分别高19.7%和21.2%,热解终了时残留物的质量分数比热喷放及碱堆沤2种预处理方式分别低31.8%和26.4%。显微试验表明:爆破过程彻底改变了玉米秸秆的组织结构,使其细胞壁完全断裂破碎。傅立叶红外光谱试验表明:ICSE样品谱线比其他样品谱线发生了更为明显位移,表明ICSE处理能够相对于其他预处理方式更加明显的改变玉米秸秆有机官能团。X射线衍射试验表明:ICSE比热喷放玉米秸秆结晶度下降了29.4%,比碱处理堆沤降低了26.1%,峰数减少,化学组成和结构变化最为明显。     

稀酸强化水解对玉米秸秆发酵产氢能力的影响

[目的]研究稀酸强化水解对玉米秸秆发酵产氢能力的影响。[方法]对玉米秸秆进行机械粉碎、蒸汽爆破和稀酸水解处理,并分析不同处理、玉米秸秆粒度等对玉米秸秆产氢能力的影响。[结果]蒸汽爆破后采用0.8%稀H2SO4强化水解的预处理方法产氢效果较好;玉米秸秆粒度为0.425～0.850 mm时,产氢效果最好;当0.8%H2SO4（质量）∶秸秆（重量）的液固比为10∶1时,产氢效果较好。[结论]玉米秸秆经蒸汽爆破后,再用0.8%H2SO4强化水解处理可以取得较好的产氢效果。     

青贮水稻秸秆厌氧发酵产沼气特性

有效贮存新鲜水稻秸秆,确保沼气工程周年运行的原料供应,对于水稻秸秆厌氧发酵能源化利用技术持续健康发展极为重要。本研究以新鲜水稻秸秆及青贮后的水稻秸秆为原料,研究了其在室内中温[(37±2)℃]条件下厌氧发酵产沼气特性。结果表明,水稻秸秆经青贮30 d后,秸秆p H降低至4.02,纤维素与总碳含量分别降低了6.39%和8.40%,均达显著水平。厌氧发酵30 d,青贮水稻秸秆产气量(3 370 ml)比新鲜秸秆(2 754 ml)显著提高22.36%。表明:青贮作为一项新鲜稻秸贮存与预处理方法,技术上是可行的,可确保沼气工程周年运行的原料供应。     

稀酸强化水解对玉米秸秆发酵产氢能力的影响(摘要)(英文)

[目的]研究稀酸强化水解对玉米秸秆发酵产氢能力的影响。[方法]对玉米秸秆进行机械粉碎、蒸汽爆破和稀酸水解处理,并分析不同处理、玉米秸秆粒度等对玉米秸秆产氢能力的影响。[结果]蒸汽爆破后采用0.8%稀H2SO4强化水解的预处理方法产氢效果较好;玉米秸秆粒度为0.425～0.850mm时,产氢效果最好;当0.8%H2SO4(质量)∶秸秆(重量)的液固比为10∶1时,产氢效果较好。[结论]玉米秸秆经蒸汽爆破后,再用0.8%HSO强化水解处理可以取得较好的产氢效果。     

稀酸强化水解对玉米秸秆发酵产氢能力的影响(摘要)(英文)

[目的]研究稀酸强化水解对玉米秸秆发酵产氢能力的影响。[方法]对玉米秸秆进行机械粉碎、蒸汽爆破和稀酸水解处理,并分析不同处理、玉米秸秆粒度等对玉米秸秆产氢能力的影响。[结果]蒸汽爆破后采用0.8%稀H2SO4强化水解的预处理方法产氢效果较好;玉米秸秆粒度为0.425～0.850mm时,产氢效果最好;当0.8%H2SO4(质量)∶秸秆(重量)的液固比为10∶1时,产氢效果较好。[结论]玉米秸秆经蒸汽爆破后,再用0.8%HSO强化水解处理可以取得较好的产氢效果。     

蒸汽爆破和化学处理对玉米秸秆化学成分的影响

为提高玉米秸秆的利用效率,研究了不同预处理方式对玉米秸秆化学成分的影响,并探讨了玉米秸秆爆破处理的最优条件。结果表明,常规2.0%NaOH溶液浸泡处理能显著降低玉米秸秆中半纤维素和木质素的含量(P0.05),同时能显著提高纤维素的含量(P0.05)。玉米秸秆经2%H_2SO_4溶液预处理后再爆破,可使秸秆中纤维素、半纤维素、木质素含量大幅度降低(P0.05);在压力2.5 MPa下,保压200 s进行爆破处理,能使秸秆中纤维素、半纤维素、木质素含量分别比对照组减少26.44%、82.99%、35.12%(P0.05)。研究结果为玉米秸秆的深加工利用奠定了基础。     

不同预处理对秸秆木质纤维组分特性的影响

为研究沼液、组合碱和白腐菌3种不同预处理方式对玉米秸秆纤维组分(纤维素、半纤维素和木质素)含量及晶体结构的影响,分别将沼液与玉米秸秆按5∶2的比例混合预处理5d,组合碱(氢氧化钠和氢氧化钙质量比是2∶1)按1∶5的固液比例添加预处理5d,白腐菌按5%比例添加预处理10d。采用范式(Van Soest)纤维测定法、傅里叶变化红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)对预处理前后的玉米秸秆纤维结构变化进行研究。结果表明:经3种方式预处理后玉米秸秆的纤维组分含量均降低,其中组合碱预处理后玉米秸秆木质素结构的破坏程度比沼液和白腐菌预处理更加显著,有利于促进纤维素的转化,木质素含量分别下降7.73%、16.79%和6.92%;不同预处理后玉米秸秆纤维素的结晶结构均出现不同程度破坏,结晶度分别下降9.3%、12.4%和10.9%,其中组合碱预处理的结晶度下降最大,更加有利于增加纤维素酶的可及度,提高纤维素的水解效率;FTIR的分析结果表明,组合碱预处理对玉米秸秆纤维组分的结构破坏程度最大。本研究可为更高效、合理调控秸秆沼气工程预处理提供理论基础。     

牛用青贮玉米的制作和利用

青贮饲料是养牛业的重要饲料,养牛业离不开青贮玉米.玉米秸秆经过青贮处理后,不仅改变了玉米秸秆的理化结构,提高了营养价值和适口性,而且延长了玉米秸秆的利用时间,是养牛业不可缺少的重要原料.     

蒸汽爆破维压时间对胡枝子成分、结晶度及酶解糖化的影响

为研究爆破维压时间对胡枝子原料化学成分、结晶度的影响，采用蒸汽爆破预处理方法，以胡枝子为原料，在爆破压力为2.25 MPa，爆破维压时间为2、3、4、5、6、10 min的条件下进行试验。结果表明:蒸汽爆破处理后纤维素、木素含量变化不大，而半纤维素含量显著降低；蒸汽爆破处理后的物料结晶度比未处理的木质纤维素原料提高了60.67%。以胡枝子为酶解糖化原料，考察了温度、时间、用酶量、底物浓度4个影响因素，得到了最佳的条件为:温度46℃、时间60 h、用酶量80 U、底物浓度5%。在此条件下，对比了原料与不同蒸汽爆破维压时间处理后胡枝子物料的酶解糖化率。结果表明:蒸汽爆破预处理可使糖化率提高约2.8倍，达到84%，极大地提高了纤维素酶的可及度，是一种有效的预处理方法。      

汽爆预处理对水稻秸秆纤维结构的影响

利用新型蒸汽爆破技术对水稻秸秆进行预处理,并对预处理后的秸秆进行结构成分测定及表征,以期通过改变秸秆结构成分提高其利用率。结构成分测定及傅里叶变换红外光谱结果表明,汽爆预处理前后秸秆纤维素含量变化不大,半纤维素含量变化大于木质素含量变化;在2.5 MPa、4 min爆破条件下,秸秆半纤维素含量降到最低,脱除率达到67.89%;在2.5 MPa、2 min爆破条件下,秸秆还原糖含量最高,达4.55%,为对照的5.62倍。扫描电镜与X-射线衍射分析结果表明,汽爆预处理后秸秆表面形态变化较大,结晶度随着压力与维压时间增加而增加。蒸汽爆破可快速、简便、高效地将水稻秸秆等生物质原料进行预处理,为实现其高效再利用创造条件。     

温和湿热条件下碱预处理对玉米秸秆厌氧发酵的影响

为了考察温和湿热条件下碱预处理对玉米秸秆的理化特性和厌氧发酵产甲烷的影响,以干黄玉米秸秆为原料,利用不同碱预处理剂,80℃条件下处理24 h,通过分析玉米秸秆处理前后理化特性以及厌氧发酵产气特性和发酵出料理化性质,比较4种碱预处理剂的处理效果。结果表明,温和湿热条件下用碱预处理的玉米秸秆的木质素、纤维素和半纤维素含量均显著降低,浸提液pH值略有下降,而化学需氧量(COD)和总脂肪酸(TVFA)含量明显提高,单位总固体(TS)产气量和甲烷含量有所提高,且出料中有机物和固体物含量明显下降。温和湿热条件下,6%KOH溶液对木质纤维素的溶解效果最好,木质素含量下降67.04%,半纤维素含量下降76.86%;4%氨水溶液发酵产气效果最好,单位TS产气量可达到125.25 mL/g。     

去果穗玉米秸杆中营养物质变化及最佳青贮时间的研究

对去果穗后不同时期的玉米秸杆中的水分、糖分,粗纤维、粗蛋白质含量的变化进行分析测定,得出其变化规律,从而指导农户适时青贮玉米秸杆.实验结果表明:高植株品种四单19号玉米秸秆,在收果穗后第4至20d秸秆中蔗糖的含量比搿穗当天高15.8%,粗蛋白增高264%,水分含量在22d时为62. 39%,最佳青贮时间为去果穗后22d之内.矮小植株品种如冀承单3号在去果穗后12d之内青贮为宜.去果穗后的玉米秸秆在植株叶片全部干枯之前,完全可以作为青贮原料.水分含量是影响去果穗玉米青贮的关键限制性因素.     

蒸汽爆破/氧化钙联合预处理对水稻秸秆厌氧干发酵影响研究

为了提高水稻秸秆在厌氧干发酵中的利用效率,采用蒸汽爆破、氧化钙以及蒸汽爆破/氧化钙联合预处理(以下简称"联合处理")水稻秸秆,考察不同处理方式对水稻秸秆的理化性质和厌氧干发酵的影响。结果表明:从扫描电子显微镜照片观察到,联合处理组与其他处理方式相比对水稻秸秆结构破坏最彻底。木质素含量测试结果显示,经过联合处理水稻秸秆中木质素含量从17.2%下降到12.2%,去除率可达29.1%。纤维素酶水解实验中,联合处理组的葡萄糖产量与木糖产量分别为877.56 mg·L~(-1)和400.85 mg·L~(-1),比CK组提高了85.43%和1 283.39%。在厌氧干发酵实验中,联合处理组产甲烷延滞期最短(5 d),比CK组缩短了约6 d,第30 d累积产甲烷量占总产甲烷量(60 d)的86.4%,而CK组仅占55.7%,原料产甲烷率提升最明显(0.24 L·g-1VS),比CK组提高了20.0%。动力学模型拟合结果表明,与蒸汽爆破处理、氧化钙处理相比,联合处理组对厌氧干发酵的促进作用最显著。     

不同生物预处理对芦竹和玉米秸秆及其厌氧消化性能影响研究

<正>木质纤维素类生物质复杂的结构及木质素的存在极大限制了原料在厌氧消化过程中的水解反应。预处理和贮存是木质纤维素生物质沼气工程中两个重要的上游环节。通过适当的预处理和贮存可以增加生物质的生物降解性,并有助于提高后续厌氧消化产甲烷性能。因此,开展原料预处理和贮存的研究对于厌氧消化技术的推广与应用具有非常重要的意义。论文对不同收获时期和不同固形物含量芦竹的青贮物化性能及其厌氧消化产甲烷性能进行了评价,研究了尿素添加对芦竹青贮及其厌氧消化特性的影响,并探讨了真菌预处理对玉米秸秆理化特性和产甲烷性能的影响。     

瞬时弹射式蒸汽爆破对玉米秸秆微贮营养成分和牛瘤胃营养物质消失率的影响

为研究干黄玉米秸秆经瞬时弹射式蒸汽爆破(ICSE)预处理后微贮产品营养成分及奶牛瘤胃营养物质消失率的变化规律,使用气压2.0MPa保持150s、气压1.8MPa保持200s和气压1.2MPa保持200s3组预处理条件,每组4个重复,用ICSE技术对玉米秸秆进行预处理,并接种乳酸菌在厌氧条件下微贮60d;微贮后的秸秆产品进行氨基酸成分分析、主要营养成分测定和真菌毒素含量检测;采用尼龙袋法测定并评价微贮秸秆产品的奶牛瘤胃干物质消失率。结果表明:1.8 MPa 200s预处理后微贮饲料的品质最佳,其中粗蛋白质含量10.85%,是2.0MPa 150s预处理组(5.99%)近两倍(P0.05),高于对照组(8.38%)和1.2 MPa 200s预处理组(10.46%);1.8MPa 200s预处理组的奶牛瘤胃干物质消失率也最高,达到77.36%,极显著高于对照组和1.2MPa 200s预处理组(P0.01),显著高于2.0MPa 150s预处理组(P0.05)。综上,瞬时弹射式蒸汽爆破预处理结合乳酸菌微贮后的干黄玉米秸秆品质较好,在反刍动物养殖中具有一定应用价值。     

玉米秸秆纤维降解的预处理工艺条件筛选

为解决玉米秸秆在发酵中难降解的问题,以玉米秸秆为试验原料,通过物理-化学、物理-生物和物理-化学-生物3种方法对秸秆进行预处理,考察秸秆中纤维素、半纤维素、木质素含量,探讨各种预处理方法对玉米秸秆的降解效果。结果表明:添加10%NaOH溶液后加入绿秸灵的处理方式秸秆半纤维素的降解效果较好,降解率为32.98%;添加混合菌的处理方式秸秆纤维素的降解效果较好,降解率为51.46%;添加8%NaOH溶液后加入绿秸灵和添加10%NaOH溶液后加入绿色木霉的处理方式秸秆木质素的降解效果较好,降解率为39.28%。3种预处理方法对玉米秸秆中半纤维素、纤维素有显著影响,对木质素的降解影响不显著。3种预处理方法对玉米秸秆中不同组分降解率的影响大小顺序为:纤维素、半纤维素、木质素。     

甜高粱凋萎青贮和混合青贮对发酵品质及营养成分保存效果的影响

[目的]为改善高含水量甜高粱的青贮发酵品质并能够利用周边闲置秸秆原料,研究甜高粱与不同种类秸秆混合青贮的发酵品质及饲草营养成分的保存效果。[方法]设置甜高粱凋萎含水量分别为75%、65%、55%和不凋萎直接青贮(CK)4个处理,结合发酵品质筛选甜高粱最优含水量处理。在此水分条件下,设甜高粱+大豆秸秆(S+SS)、甜高粱+水稻秸秆(S+RS)、甜高粱+小麦秸秆(S+WS)和甜高粱+玉米秸秆(S+CS) 4种混合青贮处理,分析不同混贮方式下青贮发酵品质的变化并计算青贮饲料中甜高粱的营养成分回收率。[结果]与不凋萎直接青贮相比,凋萎处理降低了青贮饲料的pH值和氨态氮/总氮(NH3-N/TN)值,而有机酸含量有一定增加。甜高粱含水量为65%时,青贮饲料发酵品质最好。甜高粱凋萎青贮与混合青贮各处理间pH值和NH3-N/TN值差异不显著(P 0. 05),S+CS混合青贮的乳酸含量显著高于其他处理组(P0.05)。混合青贮处理的粗蛋白回收率(CPR)均高于CK组。除S+RS混合青贮处理外,其他混合青贮处理的CPR也高于凋萎青贮处理。混合青贮还能够提高干物质回收率与原料中糖酸转化能力。[结论]甜高粱直接青贮,最适含水量为65%。与不同秸秆混合青贮改善了发酵品质,有助于提高粗蛋白及干物质的回收率。秸秆种类选择上,与玉米秸秆混合青贮发酵品质与营养成分保存效果最佳。     

带穗玉米秸秆青贮过程中pH和营养物质的变化规律

[目的]探讨带穗玉米秸秆的pH和营养物质随青贮时间的变化规律。[方法]选取生长期为89 d的带穗玉米秸秆调制青贮饲料,密封于30 L的塑料桶中,分析0~63 d青贮时间内pH和主要营养物质随时间的变化规律。[结果]随着青贮时间的延长,带穗玉米秸秆的pH在第0~3天呈明显下降趋势,在整个青贮过程中,pH由6.24下降至3.68,下降了41.03%(P0.05);干物质下降了24.60%(P0.05);粗蛋白增加了3.35%(P0.05);粗灰分、粗纤维和中性洗涤纤维的含量略有提高(P0.05);钙、总磷、酸性洗涤纤维的含量与原料接近。[结论]带穗玉米秸秆在青贮过程中,pH下降明显;粗蛋白质含量稍有增加,与摘穗玉米秸秆青贮料相比,带穗玉米秸秆青贮料提高了粗蛋白含量,降低了粗纤维含量;从化学物质的变化规律得出:带穗玉米秸秆的青贮时间可由常规的60 d缩短至50 d。     

不同乳酸菌制剂及装填时间对全株玉米青贮质量的影响

【目的】研究不同乳酸菌及装填时间对全株玉米青贮质量的影响.【方法】利用自制青贮发酵桶(20 L)研究2种青贮添加物(Sila-Max、Sila-Mix)和2种装填时间(1次装填和3 d装填)对(共6个试验组)各种有机酸及pH、营养成分、发酵后干物质含量、干物质损失率及48 h体外干物质消失率的影响.【结果】利用自制发酵桶制作的各处理组玉米秸秆青贮质量良好,3 d延迟装填未对全株玉米秸秆青贮各种有机酸及pH、营养成分及48 h体外干物质消失率产生显著影响.但与1次装填相比,延迟3 d装填使全株玉米秸秆1次装填干物质含量提高15.42%,干物质损失率增加21.79%;2种添加物均能使全株玉米秸秆青贮干物质损失率降低,其中Sila-Max添加剂降低全株玉米秸秆1次装填青贮干物质损失率效果最好,分别可达50.87%,Sila-Max添加组在降低全株玉米秸秆3 d装填青贮干物质损失率效果最高,可达46.57%.【结论】说明Sila-Max和Sila-Mix均有提高全株玉米秸秆青贮发酵质量的作用的趋势,Sila-Max偏向于提高青贮发酵的品质,Sila-Mix偏向于提高青贮发酵产物的有氧稳定性.可见,青贮添加剂可以改善全株玉米青贮的发酵品质,提高发酵产物的有氧稳定性并显著降低发酵过程中的干物质损失率.     

NaOH对类芬顿预处理的玉米秸秆酶解性能影响

【目的】探究NaOH对类芬顿预处理(heterogeneous Fenton pretreatment, HFP)的玉米秸秆酶解效果影响及高效酶解的机制。【方法】在HFP体系(0.16 g·L^-1 FeOCl, 0.8 mol·L^-1 H₂O₂,6 h)对玉米秸秆预处理的前期进行NaOH前处理，以酶解后还原糖产率为指标，考察NaOH浓度和反应温度对NaOH-HFP体系的影响。对比未处理玉米秸秆和3种不同预处理体系(HFP体系、NaOH预处理体系和NaOH-HFP体系)处理后玉米秸秆的理化表征(成分分析和结构表征)。【结果】当NaOH浓度0.1 mol·L^-1,反应温度75℃时，经NaOH-HFP体系预处理玉米秸秆酶解后还原糖产率为92.5%,分别比NaOH预处理体系及HFP体系提高了31.0%和181.2%。成分分析结果表明，NaOH-HFP体系能够去除部分半维素和木质素。扫描电子显微镜、X-射线衍射、固态核磁和比表面积和孔隙率分析表征结果表明，预处理没有造成底物表面化学结构显...