螺桿擠出汽爆玉米秸稈的糖化研究

【摘要】： 生物質(zhì)能的開發(fā)利用是緩解能源危機(jī)、解決環(huán)境問題的有效手段之一,也是提供可持續(xù)材料的根本途徑。通過對木質(zhì)纖維素材料的水解,可以將其中的半纖維素和纖維素轉(zhuǎn)化成還原糖,利用水解產(chǎn)生的糖通過微生物的發(fā)酵不但可以制取燃料乙醇等液態(tài)燃料,還可以生產(chǎn)其他高附加值的化工原料或產(chǎn)品。 木質(zhì)纖維素原料的水解是各種生物轉(zhuǎn)化的首要步驟,它分為酸水解和酶水解兩大方向。本研究以經(jīng)過新型的連續(xù)擠出汽爆處理的玉米秸稈為原料,全面探討原料稀酸水解和酶水解的糖化表現(xiàn)和影響因素,主要工作如下: 1、在常規(guī)加熱的方式下,以常規(guī)無機(jī)酸和酸性納米二氧化鈦?zhàn)鳛榇呋瘎?系統(tǒng)研究催化劑濃度、反應(yīng)溫度、時(shí)間、固液比及原料處理方法對還原糖得率對原料水解的影響。試驗(yàn)表明,催化劑和原料類型之間具有選擇性,鹽酸作為催化劑的效果好于硫酸,而酸性納米二氧化鈦?zhàn)鳛榇呋瘎┮灿休^好的催化效果。得到的優(yōu)化條件為:120℃下汽爆6min的原料,在鹽酸濃度為3%,溫度110℃,水解時(shí)間60min,固液比1:20的條件下進(jìn)行水解,還原糖得率為42.0%;當(dāng)酸性納米二氧化鈦溶液與水的比例為3:17時(shí),120℃下汽爆8min的原料在相同條件下還原糖得率為41.5%。 2、以鹽酸為催化劑,比較常規(guī)加熱和超聲、微波加熱方式對原料水解的影響。結(jié)果表明常規(guī)加熱方式的還原糖得率好于超聲、微波的加熱方式。常規(guī)加熱與微波加熱的原料水解率基本相同,超聲加熱中原料的水解程度最低。三種加熱方式中超聲對水解產(chǎn)生的還原糖的降解影響最小,微波加熱的影響最大。 3、以纖維素酶為催化劑,研究超聲預(yù)處理、酸預(yù)處理、堿性過氧化氫預(yù)處理及各種預(yù)處理方法的聯(lián)合對酶水解的影響。結(jié)果表明,經(jīng)過堿性過氧化氫與酸聯(lián)合預(yù)處理的原料酶水解的效果最好,在纖維素酶活為1.38 FPU/ml,PH4.8,溫度50℃,水解時(shí)48h后,還原糖得率可達(dá)72.0%,但整個(gè)過程的總還原糖得率為62.0%。由于堿性過氧化氫預(yù)處理中半纖維素的損失,經(jīng)過酸預(yù)處理后酶水解有最高的總還原糖得率為72.0%。 【關(guān)鍵詞】：玉米秸稈 擠出汽爆 稀酸水解 酶水解 預(yù)處理
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TK6
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 緒論13-29
• 1.1 綠色能源13-14
• 1.2 生物質(zhì)與生物質(zhì)能14-15
• 1.3 乙醇行業(yè)與燃料乙醇15-17
• 1.4 木質(zhì)纖維素水解17-27
• 1.4.1 木質(zhì)纖維素濃酸水解17-19
• 1.4.2 木質(zhì)纖維素稀酸水解19-21
• 1.4.2.1 稀酸水解機(jī)理19
• 1.4.2.2 稀酸水解研究19-20
• 1.4.2.3 先進(jìn)的稀酸水解工藝20-21
• 1.4.3 木質(zhì)纖維素的酶水解21-27
• 1.4.3.1 酶水解原理22
• 1.4.3.2 原料預(yù)處理22-27
• 1.4.3.3 酶水解27
• 1.5 本課題的選題意義與研究內(nèi)容27-29
• 第二章 催化劑種類對螺桿擠出汽爆玉米秸稈水解的影響29-51
• 2.1 引言29
• 2.2 材料與方法29-33
• 2.2.1 試驗(yàn)材料29-30
• 2.2.1.1 試劑29-30
• 2.2.1.2 主要儀器30
• 2.2.2 試驗(yàn)方法30-33
• 2.2.2.1 原料的主要成分分析30-31
• 2.2.2.2 無機(jī)酸作為催化劑對水解的影響的研究31-32
• 2.2.2.3 酸性納米二氧化欽作為催化劑對水解影響的研究32
• 2.2.2.4 計(jì)算方法32-33
• 2.3 結(jié)果與討論33-49
• 2.3.1 原料基本成分分析33-34
• 2.3.2 無機(jī)酸作為催化劑對水解影響的研究34-44
• 2.3.2.1 稀硫酸水解預(yù)試驗(yàn)34-38
• 2.3.2.2 稀硫酸水解正交試驗(yàn)38-39
• 2.3.2.3 稀鹽酸水解正交試驗(yàn)39-41
• 2.3.2.4 酸水解因素間交互作用的分析41-44
• 2.3.3 酸性納米二氧化欽作為催化劑對水解影響的研究44-49
• 2.3.3.1 酸性納米二氧化欽溶液對不同原料水解的影響44-45
• 2.3.3.2 酸性納米二氧化欽原液與鹽酸混合液對不同原料水解的影響二45
• 2.3.3.3 酸性納米二氧化欽原液與不同濃度鹽酸不同比例混合對5~#和6~#原料水解的影響45-47
• 2.3.3.4 酸性二氧化欽溶液與水不同比例混合對6#原料水解的影響47-49
• 2.4 本章小結(jié)49-51
• 第三章 加熱方式對螺桿擠出汽爆秸稈的稀酸水解的影響51-65
• 3.1 引言51
• 3.2 材料與方法51-53
• 3.2.1 試驗(yàn)材料51-52
• 3.2.1.1 試劑51
• 3.2.1.2 主要儀器51-52
• 3.2.2 試驗(yàn)方法52-53
• 3.2.2.1 超聲加熱對水解的影響52
• 3.2.2.2 微波加熱對水解的影響52-53
• 3.2.2.3 計(jì)算方法53
• 3.3 結(jié)果與討論53-62
• 3.3.1 超聲加熱對水解的影響53-56
• 3.3.1.1 超聲工作時(shí)間\間歇時(shí)間的比例對水解的影響53-54
• 3.3.1.2 超聲總工作時(shí)間對水解的影響54-55
• 3.3.1.3 不同濃度的硫酸和鹽酸對水解的影響55-56
• 3.3.1.4 不同原料對超聲水解的影響56
• 3.3.2 微波加熱對水解的影響56-62
• 3.3.2.1 不同微波功率敞口加熱的極限時(shí)間確定56-57
• 3.3.2.2 微波水解方式的確定57-58
• 3.3.2.3 不同濃度的鹽酸和硫酸對微波水解的影響58
• 3.3.2.4 微波功率與時(shí)間對原料水解的影響58-62
• 3.4 本章小結(jié)62-65
• 第四章 螺桿擠出汽爆玉米秸稈的酶水解研究65-79
• 4.1 引言65-66
• 4.2 材料與方法66-70
• 4.2.1 試驗(yàn)材料66-67
• 4.2.1.1 試劑66
• 4.2.1.2 主要儀器66-67
• 4.2.2 試驗(yàn)方法67-70
• 4.2.2.1 超聲預(yù)處理對酶水解的影響67-68
• 4.2.2.2 化學(xué)預(yù)處理對酶水解的影響68-69
• 4.2.2.3 計(jì)算方法69-70
• 4.3 結(jié)果與討論70-77
• 4.3.1 超聲預(yù)處理對酶水解的影響70-74
• 4.3.1.1 超聲工作時(shí)間\間歇時(shí)間的比例對原料酶水解的影響70-71
• 4.3.1.2 超聲總工作時(shí)間對酶水解的影響71
• 4.3.1.3 不同濃度的硫酸和鹽酸對超聲預(yù)處理對酶水解的影響71-74
• 4.3.2 化學(xué)預(yù)處理對酶水解的影響74-77
• 4.3.2.1 原料的堿性過氧化氫預(yù)處理74-75
• 4.3.2.2 原料直接酶水解75
• 4.3.2.3 原料稀酸預(yù)處理對酶水解的影響75-76
• 4.3.2.4 堿性過氧化氫預(yù)處理對酶水解的影響76
• 4.3.2.5 堿性過氧化氫預(yù)處理聯(lián)合酸處理對酶水解的影響76-77
• 4.4 本章小結(jié)77-79
• 第五章 全文總結(jié)79-81
• 參考文獻(xiàn)81-85
• 附錄85-89
• 致謝89-91
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文91-93
• 作者和導(dǎo)師簡介93-95

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玉米秸稈生物轉(zhuǎn)化制取酒精的中間試驗(yàn)    勇強(qiáng);徐勇;宋向陽;余世袁;

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生物質(zhì)白腐菌改性與抗性變化的關(guān)系研究    徐春燕;張曉昱;

不同加水量對玉米秸稈發(fā)酵酒精的影響    董惠鈞;李華;賈士儒;

玉米秸稈的飼料加工利用技術(shù)探析    侯方安;康云友;

玉米秸稈雙孢蘑菇冬種技術(shù)的研究與推廣    孟麗;許桂芳;

利用玉米秸稈制備定向刨花板的研究    楊蕊;

長期施用玉米秸桿對黑土團(tuán)聚體中腐殖質(zhì)組成和性質(zhì)的影響    陳輝;竇森;

玉米秸稈做溫室：省錢效益高    樂亭縣樂亭鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)辦 李世珍

廣平4.5萬畝秸稈變成飼料“罐頭”    馬永存、寧學(xué)玲、姜艷

廣平秸稈飼料“遠(yuǎn)嫁”韓國    記者 鄭惠華通訊員 馬永存 郝愛良

玉米秸稈變成金    張相 羅立源 記者　付強(qiáng)

玉米秸稈飼料加工十大技術(shù)    

13萬畝玉米秸稈何時(shí)生金    本報(bào)記者 楊濤軍

冬季如何堆制玉米秸稈肥    吳凡

開魯縣為玉米秸稈管理“立法”    楊衛(wèi)東

玉米秸稈栽培食用菌要點(diǎn)    沈瑞

山東張店：玉米秸稈變成寶貴資源    本報(bào)記者 單保江通訊員 張秀貴

利用玉米秸稈制取燃料乙醇的關(guān)鍵技術(shù)研究    陳明

微波技術(shù)用于植物纖維素原料生產(chǎn)酒精的研究    朱圣東

微波輔助下木質(zhì)纖維素降解與溶解過程的研究    牟莉

玉米秸稈保質(zhì)貯存及水熱反應(yīng)處理提高可生化性方法的研究    孫優(yōu)善

砂姜黑土區(qū)小麥玉米一年兩熟秸稈全量還田對夏玉米生育及產(chǎn)量影響研究    沈?qū)W善

穴位針刺預(yù)處理抗大鼠腦缺血再灌注損傷作用及其機(jī)制的研究    陳澤斌

利用酶修飾技術(shù)制取系列功能性大豆蛋白的研究    江連洲

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人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)—近紅外光譜法用于藥物無損非破壞定量分析的研究    竇英

生物質(zhì)制備燃料乙醇預(yù)處理新技術(shù)研究    王曉娟

玉米秸稈干發(fā)酵產(chǎn)沼氣工藝試驗(yàn)研究    武少菁

離子液體預(yù)處理玉米秸稈及纖維素酶水解研究    楊濤

纖維素酶高產(chǎn)菌株選育與玉米秸稈生產(chǎn)酒精工藝研究    王倩

甜椒有機(jī)栽培基質(zhì)的研究    邊鳴鏑

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添加劑對玉米秸稈青貯飼料質(zhì)量影響的試驗(yàn)研究    席興軍

利用體外產(chǎn)氣法研究玉米秸稈瘤胃發(fā)酵的影響因素    許琴