玉米秸秆稀酸预处理的研究

研究了玉米秸秆稀酸预处理条件对木糖得率和纤维素酶水解性能的影响.在单因素试验的基础上,用正交试验法对稀酸预处理条件进行优化.在固液比1∶10、硫酸质量分数0.75%、温度150℃条件下处理30min,木糖得率最大为85.64%.100g玉米秸秆经稀酸预处理和纤维素酶水解后,可得到最大总糖量49.74g.分析结果表明,木糖得率最大影响因素为酸浓,酶解得率最大影响因素是温度.温度对综合指标的影响极显著,酸浓影响显著,时间影响不显著.预处理破坏了玉米秸秆的纤维素结构.     

稀酸蒸汽爆破玉米秸秆预水解液的脱毒及乙醇发酵

以水洗稀酸蒸汽爆破玉米秸秆(ASC)得到的预水解液为原料,分析了ASC预水解液中可发酵性糖、碳水化合物降解产物和主要木质素降解产物的含量,研究了ASC预水解液乙醇发酵性能、3种脱毒方法对预水解液进行脱毒及乙醇发酵性能。研究结果表明,ASC预水解液中可发酵糖类主要含有木糖(49.50 g/L)及少量葡萄糖(9.80 g/L),可用于发酵制备乙醇,但含有大量抑制物不利于乙醇发酵,发酵60 h时的糖利用率和乙醇得率分别仅有87.96%和74.63%。ASC预水解液经过乙酸乙酯萃取、酵母吸附和亚硫酸钠处理3种方式脱毒后乙醇发酵性能均得到较大改善:经乙酸乙酯萃取脱毒后发酵36 h时的糖利用率和乙醇得率分别为95.40%和90.71%;经酵母吸附脱毒后发酵48 h时的糖利用率和乙醇得率分别为97.83%和81.98%;经亚硫酸钠处理脱毒后发酵48 h时的糖利用率和乙醇得率分别为95.55%和84.74%。虽然乙酸乙酯萃取脱毒效果最佳,但从工业应用前景来看,酵母吸附和亚硫酸钠处理是最佳选择。     

利用石墨化碳脱除竹材稀酸预处理液中的发酵抑制物

【目的】利用石墨化碳脱除竹材稀酸预处理液中的发酵抑制物,比较脱除前后的乙醇发酵收率,为高效快速的脱除发酵抑制物工艺提供参考。【方法】以毛竹粉为原料,经毛竹干质量2%的硫酸用量、固液比1∶6、180℃下保持60 min后得到预处理液,采用高效液相色谱仪测定预处理液中5种发酵抑制物的含量。利用装有石墨化碳的柱子常温下洗脱稀酸预处理液,以空气为洗脱剂,调节不同流速和洗脱次数,测定洗脱后预处理液中发酵抑制物的含量,计算石墨化碳的脱毒效果。利用稀酸和乙醇常温下冲洗脱毒后的石墨化碳柱,测定冲洗液中发酵抑制物的含量,观察石墨化碳的再生效果。采用离子色谱仪测定脱毒前后预处理液中的糖含量,计算石墨化碳脱毒对糖类的影响。脱毒后的预处理液经酿酒酵母乙醇发酵后,采用生物传感分析仪测定发酵液中的乙醇含量,计算乙醇发酵收率。【结果】竹材稀酸预处理液中甲酸、乙酸、乙酰丙酸、糠醛和5-羟甲基糠醛5种发酵抑制物的总质量分数为15.87 g·L~(-1)。石墨化碳对发酵抑制物的脱除率随着洗脱流速的升高而降低,在0.2 m L·min~(-1)流速下可以脱除99.7%以上的发酵抑制物,而且石墨化碳可重复多次使用,使用5次后仍可以脱除95.7%以上的发酵抑制物。石墨化碳对糖类损失的影响不大,5种单糖损失率均在9%以内。脱除发酵抑制物后的预处理液可用于乙醇发酵,其中的葡萄糖可完全转化掉,发酵24 h后,乙醇收率可达其理论值的85%以上。稀酸和乙醇对脱毒后石墨化碳的再生效果有限。【结论】石墨化碳能有效脱除竹材稀酸预处理液中的5种发酵抑制物,其脱除率均在99%以上,对糖类损失的影响不大。脱毒后的预处理液可用于乙醇发酵,乙醇收率可达其理论值的85%以上。     

稀酸预处理改善玉米秸秆酶水解性能的机制探讨

为了探讨在稀酸预处理提高玉米秸秆在纤维素酶酶解阶段提高纤维素转化率的机制,利用一系列的检测方法:FT-IR、XRD、SEM和比表面积分析仪分析了预处理前后玉米秸秆在形态学和物理化学性质方面的变化.在经过稀酸预处理后的玉米秸秆在纤维素酶酶解阶段其纤维素转化率有较大的提高,经过170℃,60 min,固液比1∶15(g∶mL),1.00 g/mL酸质量浓度的条件预处理后,从31.88％提高到95.74％.XRD结果显示预处理后玉米秸秆的结晶度有所增加,从原料的37.8％增加到58.7％,但是当预处理强度增加到一定程度后,结晶度没有较大的变化,基本维持在58％.玉米秸秆的表面结构在稀酸预处理后,原来的光滑表面变得粗糙、多孔,这样的表面有利于纤维素酶与玉米秸秆的接触,预处理后玉米秸秆的比表面积有很大程度的增加,经过170℃,60 min,固液比1∶15,1.00g/mL酸质量浓度的条件预处理后,玉米秸秆的比表面积从0.329 m2/g增加到2.878 m2/g,这都有利于改善纤维素酶对纤维素的作用,增加纤维素转化率.     

杨木稀酸预处理液木糖发酵产乙醇工艺条件的研究

以1.0%H2SO4在150℃预处理杨木屑20 min可水解溶出66.5%木聚糖和7.1%葡聚糖,生成以木糖为主、含有乙酸和甲酸等发酵抑制物的预处理液,脱毒后可采用Candida shehatae R发酵产乙醇,而Pichia stipitisNL23不能生长。减压蒸发加石灰中和法对预处理液的脱毒效果最佳,可脱除70.0%乙酸和40.0%甲酸,糖损失仅为5.0%~6.0%,C.shehataeR的耗糖率和乙醇得率可达到93.2%和83.6%。采用廉价的无机盐能够满足C.shehataeR发酵脱毒液的营养要求。由于包括乙酸和甲酸以外其它毒性物的抑制,C.shehataeR发酵脱毒液的适宜糖质量浓度为30.0 g/L,发酵12 h,耗糖率和乙醇得率为84.7%和75.3%,乙醇质量浓度达到最高值8.54 g/L,同时生成6.08 g/L木糖醇,C.shehataeR对木糖的利用未受葡萄糖的抑制。     

秸秆间歇发酵产酸条件优化

秸秆等生物质价格低廉、资源丰富,利用其作原料生产有机酸既能降低成本,又可保护环境.本文主要对厌氧活性污泥产有机酸的间歇产酸条件进行研究和优化.该实验用经稀硫酸预处理后的秸秆结合活性污泥进行厌氧发酵产酸,分别针对温度、底物浓度、pH和氮源对产酸的影响进行研究.     

稀硫酸-氢氧化钙联合预处理玉米秸秆制乙醇

以玉米秸秆为原料,研究稀硫酸-氢氧化钙联合预处理秸秆制备燃料乙醇的方法。玉米秸秆经稀硫酸预处理、固液分离后得到的预水解液(主要含有木糖)进行戊糖发酵;而残渣采用氢氧化钙进一步预处理后,经酶水解得到的葡萄糖进行己糖发酵,从而实现戊糖和己糖分开发酵产乙醇。研究结果表明,玉米秸秆稀硫酸预处理最佳条件为:硫酸用量1.00%(以绝干玉米秸秆计),反应温度130℃,反应时间70 min,此时木聚糖水解得率为80.45%;采用树干毕赤酵母对玉米秸秆稀硫酸预水解液原液、浓缩液Ⅰ(浓度为原液的2倍)和浓缩液Ⅱ(浓度为原液的3.5倍)进行戊糖发酵,乙醇得率分别为82.52%、85.13%和73.64%。氢氧化钙进一步预处理玉米秸秆稀硫酸预处理渣的最佳条件为:氢氧化钙用量0.125 g/g(以绝干玉米秸秆计),反应温度90℃,时间24 h,此时纤维素酶水解得率为84.92%;采用酿酒酵母对两步预处理残渣的酶水解液原液、浓缩液Ⅲ和浓缩液Ⅳ(浓度为原液的2倍和3倍)进行己糖发酵,乙醇得率分别为92.22%、91.89%和85.54%。     

稀酸预处理对玉米秸秆中4类非木质素组分的降解规律研究

分离制取玉米秸秆中非木质素类的4类组分纤维素、半纤维素、热水提取物和乙醇提取物,采用高效液相色谱研究其在稀硫酸预处理过程中主要水溶性降解产物的生成规律。其中,纤维素降解生成葡萄糖、甲酸、乙酰丙酸和5-羟甲基糠醛;半纤维素降解生成木糖、阿拉伯糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、乙酸和糠醛;热水提取物降解生成葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、甲酸、乙酸、乙酰丙酸、5-羟甲基糠醛和糠醛;乙醇提取物降解生成少量的葡萄糖、木糖、乙酸、乙酰丙酸和5-羟甲基糠醛。抑制物甲酸、乙酰丙酸和5-羟甲基糠醛主要来自纤维素,乙酸和糠醛来自半纤维素,产量可分别为1.4%、2.7%、2.2%、3.1%和7.8%(以玉米秸秆计)。硫酸质量分数是影响乙酸产量的主要工艺因素,而反应温度是影响甲酸、乙酰丙酸、5-羟甲基糠醛和糠醛产量的主要工艺因素。     

玉米秸秆干发酵产沼气试验研究

研究添加微生物菌剂、沼渣堆沤对玉米秸秆干发酵产沼气的影响。结果表明：经过微生物菌剂、沼渣堆沤后的玉米秸秆在于发酵过程中日产气量高于对照,其中添加微生物菌剂处理的玉米秸秆显示出较好的日产气能力,累积产气量最高,沼气甲烷含量潜力最强,说明玉米秸秆干发酵时添加微生物菌剂进行堆沤预处理的方法最好。     

玉米秸秆生物炼制燃料乙醇的研究

以玉米秸秆为原料,研究了中酸预处理条件下水洗得到的残渣经酶水解后进行己糖发酵、水洗液经三烷基胺萃取脱毒后进行戊糖发酵的乙醇得率,并对整个工艺进行了物料衡算.结果表明:中酸预处理的最佳条件为温度100℃,硫酸质量分数3％,时间12h.残渣的酶水解液浓缩至葡萄糖质量浓度为138.72g/L进行乙醇发酵,在24 h时糖利用率...     

低浓度乙酸预处理玉米芯的工艺研究

以脱除木质素,降解半纤维素为木糖,提高纤维素酶解得率为目的,研究了低浓度乙酸预处理玉米芯的效果,考察了乙酸质量分数、预处理温度和时间对预处理的影响。研究结果表明:质量分数5%乙酸预处理玉米芯可以脱除大部分的半纤维素和少部分木质素,预处理后的玉米芯具有较好的水解效果。低浓度乙酸预处理玉米芯最优条件为:预处理温度160℃,保温时间60 min,乙酸质量分数5%,固液比1∶8(g∶mL)。在此条件下,玉米芯固体渣回收率为53.75%,固体渣中纤维素保留率93.17%,半纤维素脱除率87.36%,木质素脱除率25.04%,预处理液中木糖质量浓度15.56 g/L。预处理后的玉米芯固体经72 h酶解,酶解得率为92.69%。     

两步法稀酸水解竹黄(慈竹)生产糠醛的研究

以造纸原料剩余物竹黄为原料,对两步法生产糠醛的工艺条件分别进行研究.首先对第一步稀硫酸催化水解竹黄半纤维素的工艺条件进行了研究,考察了反应温度、反应时间、硫酸质量分数和固液比对戊糖收率的影响,采用正交试验法,对试验结果进行直观分析,探讨稀硫酸催化水解半纤维素的最优反应条件;然后对第二步半纤维素水解液生产糠醛的工艺条件进...     

臭氧预处理对玉米秸秆酶解性能的影响

以玉米秸秆为原料,经臭氧预处理后进行酶解制可发酵单糖。研究了不同粒径和含水量对秸秆臭氧处理的影响,确定了最佳的工艺条件,结果表明:秸秆在较小的粒径(48μm)和含水率60%条件下臭氧处理效果最好,原料中木质素由15.04%降至2.96%,酶解糖化率从9.17%提高到39.80%。同时探究了最佳条件下臭氧处理时间对处理效果的影响,结果表明:随着处理的进行,木质素降解速率逐渐降低,糖化率在处理75 min时达到40.29%。臭氧消耗量与木质素降解率之间存在较强的线性关系(R2=0.967 9)表明臭氧主要与木质素反应,使木质素降解。臭氧预处理有效提高了秸秆的酶解效率。     

不同品种泡桐制备乙醇的预处理工艺优化研究

生物质制乙醇是解决当前世界能源短缺的重要途径。当前生物质制乙醇在国内外无法大规模投入生产的主要原因是成本过高。选取优质的生物质材料和高效的预处理方法可以有效解决这一问题。以6个泡桐品种为试验材料,采用稀硫酸、氢氧化钠、微波-氢氧化钠3种方法进行预处理,对泡桐纤维素含量和酶解后还原糖产量进行测定,探讨不同预处理方法对纤维素含量和还原糖产量的影响。结果表明:以微波-氢氧化钠法预处理毛泡桐品种效果良好,处理后纤维素含量达84.82%,较预处理前提升了38.01%;半纤维素和木质素分别降低了21.23%和6.65%;还原糖产量较高,为471.38 mg/g。该研究可为生物质制乙醇高效预处理方法和优质生物质材料的选择提供参考。     

杨木屑低浓度硫酸中温预处理提取木糖及其发酵

低酸中温预处理可选择性地水解溶出杨木屑中的木糖.正交试验结果显示,影响木糖提取得率的强度顺序为反应温度、固液比、反应时间和硫酸质量分数,影响抑制物产量的主要因素为反应温度和固液比,硫酸质量分数和反应时间的影响较弱.在预处理过程中生成的主要抑制物为乙酸,其次为甲酸和糠醛.基于技术经济分析,可采用100℃、2.0％硫酸、固...