基于玉米秸稈乙醇化的生化組合預(yù)處理過程機(jī)理研究.pdf

1、本論文主要對于玉米秸稈進(jìn)行生化組合預(yù)處理制備乙醇進(jìn)行相關(guān)工藝研究，為纖維乙醇預(yù)處理技術(shù)提供新的工藝方法和技術(shù)支持。
　　優(yōu)化了蒸汽爆破玉米秸稈酶解工藝條件。探討了酶添加量、底物濃度和酶解時間對纖維素酶解率的影響，通過響應(yīng)曲面法優(yōu)化獲得最佳酶解工藝條件為酶解時間56h、酶添加量15FPUg-1纖維素和底物濃度10％，纖維素酶解率達(dá)到80.56％。添加表面活性劑聚乙二醇-4000（添加量10g/L）可促進(jìn)酶解，纖維素酶使用量降低至10

2、FPUg-1纖維素，纖維素酶解率達(dá)到82.12％。
　　比較了不同發(fā)酵方式對纖維素乙醇轉(zhuǎn)化率的影響。結(jié)果表明高底物(30％)分批補(bǔ)料同步糖化發(fā)酵方式效果較好，發(fā)酵液中乙醇濃度達(dá)到59.16g/L(發(fā)酵72h)，纖維素乙醇轉(zhuǎn)化率達(dá)到77.34％。
　　考察了熱洗工藝對蒸汽爆破玉米秸稈（特別是木質(zhì)素）結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響。結(jié)果表明在木質(zhì)素玻璃轉(zhuǎn)化溫度(151℃)下進(jìn)行熱洗可以有效地改變木質(zhì)素的物理形態(tài)。原料對纖維素酶吸附動力學(xué)和吸附

3、等溫線研究結(jié)果顯示:熱洗工藝在不用去除大量木質(zhì)素的同時可提高原料對纖維素酶的可及性和親和力。酶解實驗結(jié)果表明不用外加硫酸或乙醇進(jìn)行熱洗，纖維素酶解率達(dá)到85.37％。高底物(30％)分批補(bǔ)料同步糖化發(fā)酵熱洗物料，發(fā)酵液中乙醇濃度達(dá)到63.55g/L（發(fā)酵56h），纖維素乙醇轉(zhuǎn)化率達(dá)到83.07％。
　　比較了好氧和厭氧處理干玉米秸稈的優(yōu)劣，以期為干秸稈預(yù)處理方式提供新的思路。篩選好氧和厭氧微生物分別對秸稈進(jìn)行處理，結(jié)果表明雖然好氧

4、處理降解了部分木質(zhì)素，但同時纖維素總量損失17.58％，對于纖維乙醇工業(yè)是不利因素。強(qiáng)化復(fù)合乳酸菌（發(fā)酵乳桿菌、糞鏈球菌和干酪乳桿菌）厭氧微貯4周干玉米秸稈中產(chǎn)生4.32％乳酸和2.90％乙酸，pH值降低至4.22，纖維素得到有效地保存，秸稈表面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)規(guī)則的塌陷。通過高通量測序技術(shù)分析微貯原料中細(xì)菌多樣性及優(yōu)勢菌群為乳桿菌屬，相對豐度達(dá)到34.51％。
　　考察了厭氧微貯和熱洗工藝組合預(yù)處理對干玉米秸稈乙醇轉(zhuǎn)化的影響。測定微貯原

5、料木質(zhì)素玻璃轉(zhuǎn)化溫度為124.2℃。在125℃下對厭氧微貯秸稈進(jìn)行熱洗后采用高底物(30％)分批補(bǔ)料同步糖化發(fā)酵乙醇，發(fā)酵液中乙醇濃度達(dá)到61.92g/L(發(fā)酵56h)，纖維素乙醇轉(zhuǎn)化率達(dá)到60.15％。微貯和熱洗工藝可以相互補(bǔ)充協(xié)同作用。比較了蒸汽爆破、蒸汽爆破和熱洗工藝組合、厭氧微貯和熱洗工藝組合三種預(yù)處理方式在乙醇轉(zhuǎn)化方面的物料統(tǒng)計分析結(jié)果。
　　通過以上研究，微貯和熱洗工藝生化組合預(yù)處理方式能夠有效地提高干玉米秸稈的可生物