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文檔簡介
1、纖維素乙醇因為木質(zhì)纖維素原料可再生且來源豐富,被認為是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦涂稍偕茉?。木質(zhì)纖維素化學結(jié)構(gòu)致密,需經(jīng)原料預(yù)處理提高纖維的酶解性能。此外,在預(yù)處理時還需要考慮除纖維素以外其它生物質(zhì)組分的利用,以提高生物質(zhì)原料的利用率,實現(xiàn)生物煉制。本文從全糖利用的角度出發(fā),對玉米秸稈的預(yù)處理及其糖化發(fā)酵進行了研究。
首先,采用稀硫酸預(yù)處理工藝,研究了不同稀酸預(yù)處理條件(酸用量、預(yù)處理溫度、固液比)對玉米秸稈半纖維素組分的脫除和回
2、收以及對纖維素酶解性能的影響。得出最佳預(yù)處理條件為硫酸濃度為0.8%,固液比1∶10,溫度150℃,處理50min。在此預(yù)處理條件下,半纖維素含量僅為3.0%,預(yù)處理液中木糖的得率為93.0%,預(yù)處理后固體物料在酶解72h時的纖維素酶解轉(zhuǎn)化率達到71.6%。
稀酸預(yù)處理后的原料中殘有大量的木質(zhì)素,會影響纖維素酶水解效率,增加纖維素酶用量。論文進一步研究了利用堿性亞硫酸鈉法對稀酸預(yù)處理后的玉米秸稈進行處理,以脫除原料中的木質(zhì)素,
3、提高纖維素酶解性能。通過單因素實驗,探討了亞硫酸鈉用量、氫氧化鈉用量、溫度、固液比和化學助劑對木質(zhì)素脫除,纖維素酶解轉(zhuǎn)化率和乙醇發(fā)酵的影響。確定了堿性亞硫酸鈉處理的最優(yōu)條件:亞硫酸鈉用量為15%,氫氧化鈉用量為5%,溫度140℃,固液比1∶6,時間1h,此時木質(zhì)素脫除率達到85.0%,纖維素酶解率為85.4%。添加化學助劑蒽醌-2-苯磺酸鈉鹽和十二烷基苯磺酸鈉可以保護碳水化合物,但不能促進脫木質(zhì)素。通過補料發(fā)酵,兩步處理后的秸稈底物濃度
4、達到18.1%時,乙醇濃度達到48.5g/L,纖維素轉(zhuǎn)化為乙醇的轉(zhuǎn)化率也達到理論值的77.2%,轉(zhuǎn)化率比稀酸預(yù)處理后提高了約16.8%。
除了將半纖維素組分進行分離并利用以外,還可以將半纖維素和纖維素共同糖化發(fā)酵生產(chǎn)乙醇,基于此思路,論文采用堿性亞銨法預(yù)處理玉米秸稈脫除木質(zhì)素,保留原料中的纖維素和半纖維素組分,然后經(jīng)糖化共發(fā)酵生產(chǎn)乙醇。研究顯示,當亞硫酸銨用量為10%,碳酸銨用量為3%,濕度170℃,固液比1∶6,時間1h時,
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