基于玉米秸稈乙醇化的生化組合預處理過程機理研究.pdf

1、本論文主要對于玉米秸稈進行生化組合預處理制備乙醇進行相關工藝研究，為纖維乙醇預處理技術提供新的工藝方法和技術支持。
　　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％，纖維素酶解率達到80.56％。添加表面活性劑聚乙二醇-4000（添加量10g/L）可促進酶解，纖維素酶使用量降低至10

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

3、等溫線研究結果顯示:熱洗工藝在不用去除大量木質素的同時可提高原料對纖維素酶的可及性和親和力。酶解實驗結果表明不用外加硫酸或乙醇進行熱洗，纖維素酶解率達到85.37％。高底物(30％)分批補料同步糖化發(fā)酵熱洗物料，發(fā)酵液中乙醇濃度達到63.55g/L（發(fā)酵56h），纖維素乙醇轉化率達到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行處理，結果表明雖然好氧

4、處理降解了部分木質素，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。強化復合乳酸菌（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，秸稈表面結構出現(xiàn)規(guī)則的塌陷。通過高通量測序技術分析微貯原料中細菌多樣性及優(yōu)勢菌群為乳桿菌屬，相對豐度達到34.51％。
　　考察了厭氧微貯和熱洗工藝組合預處理對干玉米秸稈乙醇轉化的影響。測定微貯原

5、料木質素玻璃轉化溫度為124.2℃。在125℃下對厭氧微貯秸稈進行熱洗后采用高底物(30％)分批補料同步糖化發(fā)酵乙醇，發(fā)酵液中乙醇濃度達到61.92g/L(發(fā)酵56h)，纖維素乙醇轉化率達到60.15％。微貯和熱洗工藝可以相互補充協(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處理方式在乙醇轉化方面的物料統(tǒng)計分析結果。
　　通過以上研究，微貯和熱洗工藝生化組合預處理方式能夠有效地提高干玉米秸稈的可生物