稻草秸稈成分分離及其水解液的發(fā)酵制取乙醇研究

【摘要】：以生物質(zhì)能的綜合利用為核心的新型能源與節(jié)能減排研究,是江西省委省政府的“六個(gè)一”工程的重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域之一。高效利用儲(chǔ)藏于這些植物桔桿中的能量不僅對(duì)于緩解我國(guó)部分能源緊缺問(wèn)題,而且對(duì)于廣大農(nóng)村的環(huán)境保護(hù)具有重大意義。本工作針對(duì)水稻秸稈主要成分的有效分離及其水解液發(fā)酵制取乙醇等內(nèi)容進(jìn)行了積極的努力的探索,主要研究?jī)?nèi)容如下： 1)在稀酸水解前處理方法的基礎(chǔ)上,提出了根據(jù)稻草秸稈的主要組分的化學(xué)性質(zhì)的不同,分步、分別處理,完全充分利用新的思路和方法。 2)經(jīng)過(guò)系列實(shí)驗(yàn),得出了稀酸水解處理的最佳條件,即0.5% HCl+0.5% H2SO4,固液比為1：5,100℃自然回流。研究表明,此條件既能保證半纖維素糖類的最大程度地溶出,又能保證最少量的發(fā)酵抑制劑的產(chǎn)生。 3)稀酸催化水解反應(yīng)脫除了稻草秸稈中的大部分半纖維素組分,通過(guò)水解作用形成以木糖和葡萄糖為主的水解液；使其纖維素組分與處理前相比更加裸露,使后續(xù)酶解步驟的酶活性或酶解效率有所提高。但是,在稀酸水解反應(yīng)過(guò)程中稻草秸稈中的木質(zhì)素部分幾乎沒(méi)有發(fā)生變化,木質(zhì)素的存在使得稻草秸稈中的纖維素組分的酶解活性得不到質(zhì)的提高。鑒于此,本工作進(jìn)行了脫木質(zhì)素反應(yīng),所選用的反應(yīng)為木質(zhì)素的磺甲基化反應(yīng),產(chǎn)生的水溶性的木質(zhì)素磺酸鹽可作為三次采油注劑,木質(zhì)素的磺甲基化反應(yīng)沒(méi)有廢液產(chǎn)生。經(jīng)過(guò)稀酸催化水解反應(yīng)與木質(zhì)素的磺甲基化反應(yīng)后所剩余的部分,基本上就是比較純凈的纖維素部分,可對(duì)其有效地進(jìn)行酶解(生成葡萄糖),其酶解率高達(dá)93%。 4)然后繼續(xù)對(duì)水解、酶解得到的產(chǎn)物以木糖和葡萄糖為主的單糖進(jìn)行發(fā)酵制取乙醇研究。對(duì)于稻草秸稈稀酸水解反應(yīng)產(chǎn)生的水解液主要成分是木糖和葡萄糖,傳統(tǒng)的發(fā)酵葡萄糖為乙醇的菌種不能發(fā)酵木糖為乙醇,自然界中能發(fā)酵戊糖并產(chǎn)生乙醇的菌種很少,本工利用一種能同時(shí)發(fā)酵木糖與葡萄糖制乙醇的菌種Candida shehatae,通過(guò)對(duì)該菌種發(fā)酵稻草水解液制乙醇的研究表明,稻草水解液的pH、供氧情況、總糖濃度等因素對(duì)乙醇的產(chǎn)率等都有不同程度的影響；pH=6.6,發(fā)酵時(shí)間80h、120r/min為較優(yōu)化的條件,乙醇產(chǎn)率達(dá)到39%,在同類研究中處以較高的水平。 【關(guān)鍵詞】：水稻秸稈 稀酸水解前處理 脫木質(zhì)素 酶解 CH_3CH_2OH
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：S216.2
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 生物質(zhì)的利用及其制取乙醇的研究狀況7-19
• 1.1 研究背景7-8
• 1.2 生物質(zhì)簡(jiǎn)介8-9
• 1.2.1 生物質(zhì)的類型及在中國(guó)的分布概況8
• 1.2.2 生物質(zhì)的性質(zhì)和構(gòu)成8-9
• 1.2.3 生物質(zhì)利用的技術(shù)與方法9
• 1.3 利用生物質(zhì)制取燃料乙醇9-18
• 1.3.1 概述9-10
• 1.3.2 生物質(zhì)處理方法研究進(jìn)展10-14
• 1.3.3 木糖發(fā)酵菌種的研究進(jìn)展14
• 1.3.4 木糖發(fā)酵微生物及其選育14-16
• 1.3.5 生物質(zhì)水解液制取乙醇的研究進(jìn)展16-18
• 1.4 本論文的研究動(dòng)機(jī)18-19
• 第二章 水稻秸稈的分步處理以及其組分的有效分離19-33
• 2.1 前言19-20
• 2.2 材料與方法20-22
• 2.2.1 儀器與試劑20-21
• 2.2.2 稻草水解液的制備21
• 2.2.3 生物質(zhì)材料各組分的分析21
• 2.2.4 稻草水解液中單糖種類的分析21
• 2.2.5 定量分析方法21
• 2.2.6 經(jīng)過(guò)前處理的稻草秸稈的脫木質(zhì)素化反應(yīng)21-22
• 2.2.7 纖維素部分的酶解反應(yīng)22
• 2.3 結(jié)果與討論22-32
• 2.3.1 稻草秸稈的成分分析22-23
• 2.3.2 稻草水解液中單糖種類的分析23
• 2.3.3 稻草秸稈水解反應(yīng)時(shí)間對(duì)水解效率的影響23-26
• 2.3.4 固液比對(duì)水解反應(yīng)效率的影響26
• 2.3.5 硫酸與鹽酸比例對(duì)水解反應(yīng)的影響26-27
• 2.3.6 催化劑的用量對(duì)稻草秸稈前水解的影響27-30
• 2.3.7 時(shí)間對(duì)脫木質(zhì)素反應(yīng)的影響30-31
• 2.3.8 纖維素組分的酶解反應(yīng)31-32
• 2.4 結(jié)論32-33
• 第三章 一株假絲酵母發(fā)酵稻草水解液制乙醇研究33-39
• 3.1 引言33
• 3.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法33-35
• 3.2.1 儀器與試劑33-34
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)材料34
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)方法34-35
• 3.3 結(jié)果與討論35-38
• 3.3.1 pH值對(duì)發(fā)酵稻草水解液制乙醇的影響35-36
• 3.3.2 供氧情況對(duì)發(fā)酵稻草水解液制乙醇的影響36
• 3.3.3 稻草水解液中的總糖濃度對(duì)發(fā)酵制乙醇的影響36-37
• 3.3.4 稻草水解液發(fā)酵前的化學(xué)處理對(duì)其發(fā)酵制乙醇的影響37-38
• 3.4 結(jié)論38-39
• 第四章 結(jié)論與展望39-40
• 參考文獻(xiàn)40-43
• 攻讀碩士學(xué)位期間學(xué)術(shù)論文發(fā)表情況43-44
• 致謝44

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