玉米秸稈的不同預(yù)處理及其糖化發(fā)酵研究.pdf

1、纖維素乙醇因?yàn)槟举|(zhì)纖維素原料可再生且來源豐富，被認(rèn)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(xué)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(shí)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(shí)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(jìn)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?xiàng)l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?xiàng)l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?xiàng)l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(shí)的纖維素酶解轉(zhuǎn)化率達(dá)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(jìn)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(jìn)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(shí)驗(yàn)，探討了亞硫酸鈉用量、氫氧化鈉用量、溫度、固液比和化學(xué)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(shí)間1h，此時(shí)木質(zhì)素脫除率達(dá)到85.0％，纖維素酶解率為85.4％。添加化學(xué)助劑蒽醌-2-苯磺酸鈉鹽和十二烷基苯磺酸鈉可以保護(hù)碳水化合物，但不能促進(jìn)脫木質(zhì)素。通過補(bǔ)料發(fā)酵，兩步處理后的秸稈底物濃度

4、達(dá)到18.1％時(shí)，乙醇濃度達(dá)到48.5g/L，纖維素轉(zhuǎn)化為乙醇的轉(zhuǎn)化率也達(dá)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(jìn)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(dāng)亞硫酸銨用量為10％，碳酸銨用量為3％，濕度170℃，固液比1∶6，時(shí)間1h時(shí)，