纤维素酶水解玉米秸秆的影响因素研究

考察了预处理方式、纤维素酶加量、初始葡萄糖含量等因素对玉米秸秆酶解效果的影响。结果表明,经过稀酸和蒸汽爆破预处理玉米秸秆的酶解得率分别为97.0％和91.0％,均高于未经预处理玉米秸秆;对蒸汽爆破玉米秸秆,纤维素酶加量与酶液的滤纸酶活不成正比关系,纤维素酶加量越多,平均葡萄糖生成速率(GR)越大;葡萄糖对纤维素酶水解具...     

螺杆挤压连续汽爆装置预处理秸秆试验研究

以玉米秸秆为原料,用螺杆挤压连续汽爆装置进行9组试验,考察了浸渍条件、温度和停留时间对汽爆物组分含量的影响。试验结果表明:从半纤维素水解程度以及汽爆物pH,考察不同浸渍条件的浸渍效果排序为预浸渍>预喷淋浸渍>直接喷淋;采用螺杆挤压连续汽爆装置处理玉米秸秆,在直接喷淋3%稀H2SO4溶液、温度170℃、停留时间25 min的预处理条件下,半纤维素水解成戊糖的效果最好,戊糖得率最高为7.75%。     

水抽提物对稀酸预处理玉米秸秆酶水解的影响

采用水抽提方法得到玉米秸秆中的水抽提液,研究水抽提液、水抽提液的稀酸水解液对水抽提玉米秸秆和稀酸预处理的水抽提玉米秸秆酶水解性能的影响。研究结果表明,与未处理玉米秸秆相比,水抽提玉米秸秆的酶水解性能有所提高,从48 h的9.88%提高到23.56%;与稀酸预处理玉米秸秆相比,稀酸预处理的水抽提玉米秸秆酶水解性能略有提高,从48 h的67.07%提高到73.44%;通过向水抽提玉米秸秆和稀酸预处理的水抽提玉米秸秆中添加水抽提液的酶水解结果表明,与未添加的空白样相比,添加水抽提液对酶水解得率的影响极小(2%以内),但水抽提液经过稀酸水解后再添加到水抽提玉米秸秆和稀酸预处理的水抽提玉米秸秆中,可以发现与未添加的空白样相比,酶水解得率大幅度降低,酶解48 h时分别下降了15.03%和13.96%,这说明水抽提液在稀酸预处理过程中产生了对酶水解有抑制作用的物质。因此,通过水抽提去除部分水抽提物可减少稀酸预处理过程中抑制物的产生,从而提高酶水解得率的能力。     

稀酸浸渍气爆预处理对纤维素乙醇同步糖化发酵的影响

纤维素乙醇预处理过程效率偏低是影响纤维素乙醇发展的一个重要因素。通过改进传统蒸汽爆破预处理方法,在蒸汽爆破前加入稀酸浸渍,有效地提高了后续同步糖化发酵的水平。采用硫酸浸渍气爆预处理后的草浆同步糖化发酵乙醇质量浓度达到27.5 g/L,达到葡萄糖乙醇理论产率的81%;采用乙酸浸渍气爆预处理后的草浆同步糖化发酵乙醇质量浓度达到25.5 g/L,达到葡萄糖乙醇理论产率的77%;相比传统气爆草浆用于同步糖化发酵,稀酸预处理能有效地减少抑制物的生成,提高后续直接利用草浆进行同步糖化发酵的水平,从而提高生产效率,降低生产成本,是可应用于工业化纤维素乙醇生产的重要方法。     

植物纤维素原料预处理技术的研究进展

对植物纤维素的原料的预处理方法进行了综述,物理方法中,机械粉碎是较常用的方法,但耗能较多;稀酸预处理能有效去除半纤维素,效率较高,但稀酸处理能耗较多且对设备的防腐要求较高;蒸汽爆破处理能有效地分离纤维素、半纤维和木质素,所处理物料酶解转化率高。     

汽爆预处理技术在纤维素乙醇工业化中的应用及实践

纤维素乙醇技术是推动秸秆高值化利用、缓解环境压力的重要途径之一。在整个工艺过程中,原料预处理对于纤维素乙醇技术的发展起着至关重要的作用。其中,蒸汽爆破是目前应用最广、工业化水平最高的预处理技术之一。综述了汽爆技术在纤维素乙醇工业化装置中的应用,按照汽爆方式、汽爆设备类型、工艺流程和添加的化学试剂的不同,对汽爆工艺和设备分别进行了介绍。综合而言,两段式连续汽爆预处理能够有效的降低半纤维素降解产生的抑制物,提高木糖回收率,降低原料成本,是比较有应用前途的技术之一,对设备的耐压能力和稳定性以及系统控制水平要求较高。从化学试剂的使用来看,中性或低酸汽爆是未来工业发展的方向。     

稀硫酸预浸渍对玉米秸秆蒸汽爆破预处理的影响

为提高纤维素乙醇生产中传统蒸汽爆破预处理的效果,以稀硫酸（质量浓度0．2％）对玉米秸秆进行预浸渍,再于190～210℃对其进行汽爆预处理。结果表明：稀硫酸预浸渍有利于增强汽爆过程中半纤维素的水解程度,并能有效减少乙酸的生成;200℃预处理玉米秸秆经过96h同步糖化发酵,最终乙醇浓度为22．5g·L-1,为理论值的76％,较预浸渍前（19．0g·L-1）明显提高。稀硫酸预浸渍能够增强玉米秸秆的汽爆预处理效果。     

甘蔗渣的蒸爆及水解技术的研究

以甘蔗渣为原料,对蒸爆预处理进行了研究,考察了蒸爆压力和时间对甘蔗渣水解的影响,并研究了稀酸蒸爆对还原糖得率的影响。     

微波烘焙预处理降解玉米秸秆

用微波可高效对生物质烘焙预处理,考察了不同微波烘焙过程对玉米秸秆主要组分的降解作用及酸、碱、甘油催化剂对纤维素转化效率的影响,并对预处理的玉米秸秆进行酶解实验。结果表明,单纯的微波预处理对玉米秸秆中主要组分纤维素、半纤维素和木质素均有强烈的转化作用。无催化剂微波烘焙后,样品中纤维素含量降低了30%。在微波烘焙中添加酸、碱、甘油催化剂,可选择性降解玉米秸秆中的半纤维素或木质素,有效提高预处理后玉米秸秆中的纤维素含量,添加NaOH后纤维素含量增加最明显,由33%增至42%,纤维素最高转化率达65%。     

氯化锌预处理玉米秸秆纤维素

采用新近发展的蒸汽爆破技术对玉米秸秆进行组分结合相分离,再用氯化锌溶液对汽爆后的物料进行纤维素结晶相破坏的预处理方法,运用单因素实验和响应面法获取处理过程中的多因素组合的优化,包括氯化锌质量分数、预处理时间、预处理温度对玉米秸秆纤维素预处理效果的影响,建立并分析了各因素与处理后玉米秸秆纤维素溶解度的数学模型,处理后的物料经X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析表明,纤维素致密结构被破坏。最佳预处理工艺条件为:氯化锌质量分数87%、预处理温度139℃、预处理时间49 m in,在该条件预处理后1 g玉米秸秆纤维素溶解度最高达0.762 g。     

离子液体[BMIM]Cl处理汽爆活化玉米秸秆及酶解

为了提高玉米秸秆酶解还原糖产率,利用蒸汽爆破法活化玉米秸秆原料,并利用离子液体[BMIM]Cl进行处理,考察了汽爆压力和维压时间对处理后物料酶解还原糖产率的影响。结果表明,汽爆压力2.6 MPa,维压时间90 s下汽爆活化秸秆原料,[BMIM]Cl处理后,酶解24 h后还原糖产率较汽爆活化后物料提高了84.03%,较原料提高了286.83%。秸秆化学组分分析表明,[BMIM]Cl处理后物料纤维素质量分数增加了64.86%,X射线衍射(XRD)与扫描电镜(SEM)分析表明,其晶形结构转变为无定形结构,更有利于纤维素酶与底物作用。说明汽爆活化[BMIM]Cl处理能显著提高玉米秸秆的酶解还原糖产率。     

蒸汽爆破玉米秸秆提高酶解还原糖产率的研究

对玉米秸秆进行蒸汽爆破预处理,并对处理前后的玉米秸秆组分和结构进行了表征。酶解24 h的实验结果表明,与未处理秸秆相比,汽爆处理后样品的还原糖产率提高了97%。化学与物理分析结果表明,处理后物料半纤维素及可溶性物质质量分数减少,纤维素质量分数增加29.7%;X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)表明纤维素致密结构被破坏。预处理后物料酶解还原糖产率最高时汽爆工艺参数为:汽爆压力2.2 MPa,每克秸秆原料加入1 mL蒸馏水(简称液固比1 mL/g),维压时间9 min,物料颗粒度40~60目。     

汽爆秸秆对磷矿粉溶解作用及其溶解残渣对小麦生长的影响

为探究生物质对磷矿粉的溶解作用，以玉米秸秆为原料，利用蒸汽爆破（汽爆）技术释放有机酸，在高温水热条件下溶解磷矿粉并制备含磷腐殖酸。通过实验对汽爆秸秆溶解磷矿粉工艺进行了探究及优化，并利用傅里叶红外光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）和X射线荧光光谱（XRF）进行分析和表征。研究结果表明：15 g汽爆秸秆与1 g磷矿粉以及75 mL水在170℃、加入10% CaCl₂的条件下，反应3 h的溶磷量为1.46 mg/g（以秸秆质量计，下同）。加入与磷矿粉相同质量的NaHSO₄后可使体系pH值降低至2，pH值的降低是磷溶出的关键因素，溶磷量提高为13.10 mg/g。溶磷后的秸秆制备腐殖酸作为小麦盆栽肥料，用量0.2%时，小麦株高、根长、叶绿素含量和相对电导率均显著高于空白组。     

响应面法优化水/醇处理后汽爆玉米秸秆酶解的研究

为了提高水/醇处理后汽爆玉米秸秆的酶解还原糖产率,对其酶解条件进行了优化。通过响应面优化法确定了底物浓度为53.28g/L,纤维素酶用量为53.32FPU/g,酶解时间为60.45h时,还原糖产率可达672.36mg/g,与秸秆物料及汽爆后物料相比,酶解还原糖产率分别提高了179.21%和37.29%。化学组分及结构形貌分析表明：水/醇处理后物料纤维素含量显著增加,X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)结果表明经过水/醇处理后物料相对结晶度增高,但结构更有利于纤维素酶分子的吸附。     

响应面法优化水/醇处理后汽爆玉米秸秆酶解

为了提高水/醇处理后汽爆玉米秸秆的酶解还原糖产率,对其酶解条件进行了优化。通过响应面优化法确定了底物质量浓度为53.28 g/L,纤维素酶用量为53.32 FPU/g,酶解时间为60.45 h时,还原糖产率可达672.36mg/g,与秸秆物料及汽爆后物料相比,酶解还原糖产率分别提高了170.46%和28.97%。化学组分及结构形貌分析表明,汽爆水/醇处理后物料纤维素含量显著增加,物料相对结晶度增高,其结构更有利于纤维素酶分子的吸附。     

不同预处理方式对玉米叶和玉米秆酶解率的影响

1 INTRODUCTION Enzymatic hydrolysis of the cellulose to glucose from inexpensive and abundant sources, followed by ethanol fermentation to produce alternative liquid transportation fuels is very attractive[1―4]. However, lignocellulosic biomass must first be pretreated to open up its structure, so that the high yields vital to economic success can be realized. Pretreatment is currently one of the most expensive steps in such bio- conversion routes, which account for one-third of the total…     

Studies of different kinds of fiber pretreating on the properties of PLA/sweet sorghum fiber composites

In this article, truly degradable composites were prepared using sweet sorghum fibers which are residue of ethanol fermentation industry as reinforcement and renewable resource‐based biodegradable polyester, poly(L ‐lactide) (PLLA) as matrix, they were fabricated by melt‐blending. The effect of different kinds of pretreatments (dilute sulfuric acid pretreatment, mild alkaline/oxidative pretreatment, steam explosion pretreatment) on mechanical properties of composites were investigated. Besides the composition of untreated and treated fibers as determined by Van soest method, Fourier transformed infrared (FTIR) spectroscopic and scanning electron microscopic (SEM) were also used to study the change of sweet sorghum fibers before and after pretreatments. Mechanical properties testing indicated that tensile strength and impact strength of PLLA/treated fibers were improved except the dilute sulfuric acid pretreated fibers reinforced PLA composite. The mild alkaline/oxidative pretreated fiber reinforced PLA composite showed highest tensile strength of 46.12 MPa and impact strength of 8.02 kJ/m² which was 15.5 and 33% higher than that of the control. The SEM of impact fracture surface and DMTA test were carried out to investigate the interfacial morphology and interfacial adhesion between the fiber and matrix. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2010     

Energy optimization of bioethanol production via hydrolysis of switchgrass

The optimal flowsheet for the production of bioethanol from switchgrass via hydrolysis is proposed in this work. A superstructure embedding a number of alternatives is proposed. Two technologies are considered for switchgrass pretreatment, dilute acid and ammonia fiber explosion so that the structure of the grass is broken down. Next, enzymatic hydrolysis follows any of the pretreatments to obtain fermentable sugars, mainly xylose and glucose. Ethanol is obtained by fermentation of the sugars. To obtain fuel quality, ethanol and water must be removed from the water–ethanol mixture. A number of dehydration technologies is considered including rectification, adsorption in corn grits, molecular sieves, and pervaporation. The problem is formulated as a mixed‐integer nonlinear programming (MINLP). The superstructure is optimized by decomposing the MINLP for each of the pretreatments. Then, multieffect columns and heat integration are used to reduce the energy consumption and cooling needs. Finally, an economic evaluation is performed. The optimal flowsheet consists of using dilute acid hydrolysis followed by molecular sieves as dehydration technology, which requires less energy and cooling and yielding a promising production price of 0.8 $/gal. © 2011 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 2012     

甘蔗渣的蒸爆及水解技术的研究

以甘蔗渣为原料,对蒸爆预处理进行了研究,考察了蒸爆压力和时间对甘蔗渣水解的影响。并研究了稀酸蒸焊对还原糖得率的影响。