木質(zhì)纖維素預(yù)處理與高固含量分批補(bǔ)料酶解糖化研究.pdf

1、近年來，面對越來越嚴(yán)峻的能源問題及環(huán)境問題，燃料乙醇成為了目前最熱門的替代能源。木質(zhì)纖維素，作為地球上最豐富的可再生生物質(zhì)資源，具有成為燃料乙醇生產(chǎn)原料的潛力。木質(zhì)纖維素轉(zhuǎn)化為燃料乙醇通常涉及三個步驟：預(yù)處理、酶水解和發(fā)酵。
　　本文使用一種豐富廉價的植物纖維資源—玉米芯為研究對象，采用兩種不同的預(yù)處理方法對其進(jìn)行預(yù)處理，并就如何獲得高糖濃度水解液進(jìn)行了研究，具體研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　（1）為實現(xiàn)玉米芯三大組分纖維素、半

2、纖維素和木質(zhì)素的有效分離，采用一種溫和的甲酸預(yù)處理方法對于玉米芯進(jìn)行預(yù)處理，對預(yù)處理的四個關(guān)鍵因素（甲酸濃度、催化劑用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間）采用響應(yīng)面法考察他們對半纖維素的回收效果、木質(zhì)素的去除率和纖維素的回收率的影響。對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，回歸系數(shù)（R2）表明二階模型對實際情況擬合較好。最佳反應(yīng)條件為：甲酸濃度85％、催化劑用量(v(FA)/v(HCl))185:1、反應(yīng)溫度65℃和時間6h，此時半纖維素糖回收率為87.6％，木質(zhì)

3、素脫除率為66.3％，剩余的固體中纖維素含量為76.8wt％。
　?。?）采用磷酸-乙醇對玉米芯進(jìn)行預(yù)處理，實現(xiàn)溫和條件下玉米芯的各組分的有效分離，考察了磷酸濃度對玉米芯組分分離效果的影響和各項頑抗特性的影響。結(jié)果表明：伴隨著磷酸濃度的增加，半纖維素和木質(zhì)素的去除效果增強(qiáng)，結(jié)晶度隨著磷酸濃度的增加先增加后減小，玉米芯內(nèi)部的氫鍵伴隨著磷酸濃度的增加呈現(xiàn)增強(qiáng)的趨勢，尤其當(dāng)磷酸濃度到86wt%時，結(jié)晶度急劇減小至幾乎消失；且顆粒尺寸明顯

4、減小，纖維素的纖維結(jié)構(gòu)被完全打破。
　?。?）采用經(jīng)磷酸-乙醇預(yù)處理的玉米芯為原料行酶解反應(yīng)，最佳的預(yù)處理條件為86wt%的磷酸-乙醇預(yù)處理，12h的酶解率可以達(dá)到96.7%，實現(xiàn)了快速高效酶解。物料衡算得到葡聚糖總回收率為92%，木聚糖總回收率為83.1%，磷酸和乙醇的回收率分別可以達(dá)到95.6%和92.1%。為高固含量酶解打下基礎(chǔ)，但是直接進(jìn)行高固含量酶解很難實現(xiàn)。而分批補(bǔ)料酶解可以達(dá)到固含量30%，兩種加酶方式中，酶伴隨著底