玉米芯原料生產(chǎn)燃料乙醇的研究.pdf

1、碩士學位論文玉米芯原料生產(chǎn)燃料乙醇的研究Productionoffuelethanolfromcorncobs學號：21018036完成日期：20130504大連理工大學DalianUniversityofTechnology人連理T人學碩I：學位論文摘要玉米芯作為一種木質(zhì)纖維素類農(nóng)業(yè)廢棄物，產(chǎn)量大且價格低廉，是生產(chǎn)纖維素乙醇的理想原料。目前，纖維素乙醇生產(chǎn)工藝整體上處于研發(fā)階段，工藝過程優(yōu)化是重要的研究方向之一。本文基于Box—Beh

2、nken設(shè)計原理，對玉米芯稀酸預處理條件進行響應面分析，建立了以溫度、時間、固液比、酸濃度為影響因素，發(fā)酵終點乙醇濃度為響應值的數(shù)學模型。模型預測的最佳預處理條件為：溫度886℃、時問1981h、液固比65、硫酸濃度186％fv／v)。經(jīng)此條件處理后，玉米芯中纖維素含量為5336％(w／w)，比原物料提高了6649％；半纖維素為含量729％(w／w)，比原物料降低了7758％。處理后水解液中總糖濃度為5984∥L，其中木糖3688g／L

3、，葡萄糖450g／L。副產(chǎn)物中，乙酸、糠醛及5HMF的濃度分別為488g／L、00028g／L和028g／L。處理后的玉米芯經(jīng)同步糖化發(fā)酵，終點乙醇濃度為1240∥L，接近預測值1264∥L。在此基礎(chǔ)上，以酸解處理后的玉米芯為底物，采用單因素法對同步糖化發(fā)酵過程進行了優(yōu)化。得到的最優(yōu)條件為：以具有絮凝性狀的Scerevisiae6525floi作為發(fā)酵菌種，底物濃度為20％(w／v)，纖維素酶添加量為35FPU／g，接種量為5％(v／v

4、)，發(fā)酵溫度為30。C。經(jīng)此優(yōu)化后，終點乙醇濃度提高至2175∥L，為理論產(chǎn)量的40。23％。采用耦合預糖化工藝，在不影響發(fā)酵終點乙醇濃度及乙醇得率的前提下，使發(fā)酵周期縮短了36h。采用分批補料工藝進行高底物濃度同步糖化發(fā)酵，使終點乙醇濃度提高至3044∥L，但乙醇對底物得率下降至375％。此外，進～步考察了4種不同的溶劑(NaOH、Ca(OH)2、乙醇、過氧乙酸)對物料中殘留木質(zhì)素的去除效果。發(fā)現(xiàn)NaOH溶液處理效果最佳，物料按固液比

5、1：10與2％(v／v)NaOH溶液混合，在80。C下處理6h后，纖維素含量上升至6477％(w／w)，比原物料提高了102％。電鏡掃描圖片顯示經(jīng)H2S04／NaOH處理后的玉米芯結(jié)構(gòu)完全斷裂，表面粗糙多孔；紅外圖譜表明處理后玉米芯無定形纖維素含量增多，木質(zhì)素及半纖維素成分減少。同步糖化發(fā)酵的結(jié)果也表明，H2S04／NaOH處理后，發(fā)酵終點乙醇濃度提高至3546g／L。在此基礎(chǔ)上，對底物濃度和纖維素酶添加量進行優(yōu)化，得到的終點乙醇濃度為