稀酸和氨相结合预处理柳枝稷

为了提高柳枝稷中纤维素和半纤维素糖的转化率,降低水解液中抑制剂的浓度,采用稀酸低温水解和氨浸泡相结合的方法对柳枝稷进行预处理.通过对酸、氨浓度、液固比、反应时间、温度的研究,确定两步法预处理的最佳条件.经两步预处理和Celluclast 1.5L,Novozyme 188酶解,总纤维素(葡萄糖)转化率为85.99%;半纤维素(木糖)的转化率为66.99%;总糖转化率为77.26%,稀酸水解液中抑制剂的浓度较低,乙酸为2.20g,L,糠醛为1.37g/L,检测不到5-羟甲基糠醛.研究结果为利用柳枝稷制取燃料乙醇提供了新途径.     

超低马来酸水解纤维素的试验研究

以定量滤纸为纤维素模化物,在3种超低酸浓度和4种温度下进行了马来酸水解的多点取样实验,以还原糖收率为指标得到较佳工况,并进一步通过间歇实验确定酸浓度0.1%、液固比20:1、温度220℃、压力4MPa、搅拌速率500r/min、反应时间55min为较优工况,可得到还原糖收率、还原糖转化率和原料转化率分别为32%、66%和48%。硫酸水解的较佳工况比较,发现马来酸存在下还原糖降解较弱,糠醛类的相对含量比硫酸存在时减少24.57%(48.22%:72.79%)。马来酸水解纤维素产糖多为聚糖;残渣依然具有纤维素特性,但结晶度较原料降低17%,对后续的酶解及发酵有利。     

超低浓度马来酸催化水解纤维素的机理研究

将超低浓度马来酸应用于纤维素水解研究,对间歇条件下最优工况的产物和超低浓度硫酸水解纤维素产物与前人结果进行比较,初步探讨了马来酸水解纤维素的机理。试验在高温高压反应釜中进行,液固比为20∶1,转速为500 r/min,反应压力为4 MPa,改变温度和酸浓度,多点采样,结果发现,超低马来酸催化滤纸纤维素水解产糖效果较好,糠醛类降解产物明显少于硫酸催化。推导整合马来酸催化纤维素水解的基本原理,与常规无机酸催化相比,马来酸水解可同时遵循拟糖苷酶催化与一般酸催化机理,并能通过自身特性有效抑制还原糖的降解,从而获得较高的糖收率。     

稻草秸秆多酶水解条件研究

研究了稻草秸秆经过稀酸预处理后的酶水解条件,得到用于生产燃料乙醇的还原糖。试验结果表明:稻草秸秆经1%(w/w)的稀硫酸浸润,液固比(v/w)为5∶1,在121℃条件下处理60min后,每克稻草秸秆的初始水解还原糖得率达到0.187g。预处理后,在45℃,pH4.8,120r/min,48h条件下,采用酶的添加量最优配比(每克秸秆添加木聚糖酶217IU,纤维素酶5.13FPU,果胶酶25μ,β-葡聚糖酶500μ,淀粉酶150μ)时,水解产生的还原糖浓度达到最大值84.22g/L,原料水解率为41.19%。在酶水解糖化过程中,当MgSO4,Tween80的添加量分别为0.0001,0.005g时对纤维素酶有激活作用。     

改进的柳枝稷预处理方法及乙醇发酵研究

为了提高柳枝稷中纤维素和半纤维素糖的转化率,降低水解液中抑制剂的浓度,首先,用稀酸在温和条件下对柳枝稷进行水解,然后用碱对酸水解后的固体物进行预处理,接着用纤维素酶酶解并分别对稀酸水解液和酶解液进行乙醇发酵.结果表明:纤维素转化率达到94.26%,半纤维素转化率为60.93%,稀酸水解液乙醇发酵的乙醇产率为0.441g乙醇/g糖,达到最高理论值的86.47%.酶解液乙醇发酵的乙醇产率为0.486g乙醇/g葡萄糖,达到最高理论值的95.29%.     

响应面法优化海带酸水解预处理工艺

采用响应面法优化酸水解海带预处理的工艺条件。在对硫酸浓度、水解时间、底物浓度、水解温度4个因素进行单因素试验基础上,以还原糖得率为响应值,以Box-Behnken中心组合设计方法,建立预处理工艺参数的回归模型,利用软件Design-Expert 7.1.6作响应曲面分析,得出海带预处理理论最佳工艺参数;对理论参数进行了平行试验验证及校正,得到最优工艺参数:酸浓度为0.48 mol/L,底物浓度为8%,水解时间为43 min,水解温度为120℃,在此条件下还原糖得率为25.47%。通过验证可知,建立的数学模型能够较好地预测试验结果。     

玉米秸秆的单独、混合糖化工艺试验研究

以玉米秸秆为原料,经稀酸预处理后对其进行糖化。经正交试验分析,纤维素、半纤维素混合糖化在酶浓度为50 U/g,纤维素酶与半纤维素酶比例为4∶3,温度为50℃的条件下,还原糖浓度最大,为7.235 mg/ml。由纤维素、半纤维素单独糖化和混合糖化对比试验可知,温度对还原糖浓度影响最大。     

海带渣降解液中糠醛类物质的去除及对乙醇产率影响分析

利用色谱检测以及葡萄糖溶液模拟发酵,确定了稀酸预处理后海带渣纤维素酶酶解所得糖液中糠醛(2-F)、5-羟甲基糠醛(5-HMF)的含量及其对酵母发酵产乙醇的影响。数据分析结果表明,酶解糖液中的2-F和5-HMF浓度分别为132.4 mg/L和158.5 mg/L,其中2-F对发酵有微弱的促进作用,5-HMF使乙醇产率下降8%。通过蒸发、吸附、萃取、碱化等方法对酶解糖液进行脱毒处理,对比脱毒前后发酵情况发现,Ca(OH)2碱化处理对2-F和5-HMF的去除率分别达到94.4%和77.7%。发酵还原糖乙醇转化率提高14.6%,产率提高10.9%。     

两株高效代谢木质纤维素稀酸水解物产乙醇的酵母特性及耐毒研究

对实验室筛选出的两株高效代谢木质纤维素稀酸水解液产乙醇的酵母菌Y1(Candida tropicalis)和Y4(Issatchenkiaorientalis)的乙醇发酵特性及耐毒能力进行研究。以未经任何脱毒处理的木质纤维素稀酸水解液为发酵底物进行乙醇发酵(原位脱毒乙醇发酵)。结果表明:Y1和Y4均能在24h内将水解液中所有的葡萄糖消耗完,乙醇产率分别为0.49g/g和0.45g/g,分别达到理论值的96.1%和86.0%。在含有不同浓度梯度的糠醛及5-羟甲基糠醛的模拟水解液中,Y1和Y4能耐受的最高糠醛浓度均为5.0g/L及最高的5-羟甲基糠醛浓度均大于7.0g/L,当两种抑制剂等量混合时,两株菌能耐受的最高浓度为4.0g/L,两株菌均有较好的乙醇发酵及耐毒能力。该研究结果为木质纤维素水解液的原位脱毒发酵生产然料乙醇奠定了基础。     

两株高效代谢木质纤维素稀酸水解物产乙醇的酵母特性及耐毒研究

对实验室筛选出的两株高效代谢木质纤维素稀酸水解液产乙醇的酵母菌Y1(Candida tropicalis)和Y4(Issatchenkiaorientalis)的乙醇发酵特性及耐毒能力进行了的研究。以未经任何脱毒处理的木质纤维素稀酸水解液为发酵底物进行乙醇发酵(原位脱毒乙醇发酵)。结果表明,Y1和Y4均能在24h内将水解液中所有的葡萄糖消耗完,乙醇产率分别为0.49g/g和0.45g/g,分别达到了理论值的96.1%和86.0%。在含有不同浓度梯度的糠醛及5-羟甲基糠醛的模拟水解液中,Y1和Y4能耐受的最高糠醛浓度均为5.0g/L,最高的5-羟甲基糠醛浓度均大于7.0g/L,当两种抑制剂等量混合时,两株菌能耐受的最高浓度为4.0g/L。两株菌均有较好的乙醇发酵及耐毒能力。该研究结果为木质纤维素水解液的原位脱毒发酵生产然料乙醇奠定了基础。     

甜高粱渣水解液纳滤浓缩脱毒试验研究

为实现木质纤维素类生物质水解液中糖分的浓缩和纯化,采用截留分子量为200的聚酰胺纳滤膜,对甜高粱渣高温液态水水解液进行浓缩和脱毒处理。研究表明:升高料液温度和增大系统压力均可提高乙酸和糠醛等糖降解物的脱除效率,而料液pH值的增大对带负电荷化合物的脱除不利,优化的纳滤条件为:30℃,0.3 MPa,pH=3。在该条件下水解液浓缩30 min后总木糖浓度从5.23 g/L增加到10.00 g/L,而糠醛、葡萄糖醛酸、乙酸和乙醇酸等副产物浓度不增加。     

微波促纤维素超稀酸水解研究

将微波加热方法应用于纤维素超稀酸水解。研究了在微波辐射及加压条件下纤维素的超稀酸水解机理,并对超稀硫酸和超稀马来酸的催化水解效果进行了对比研究,通过正交试验考查了固含量、酸浓度、反应压力、反应时间及微波功率对还原糖得率的影响。试验结果表明,对于纤维素超稀酸水解制备还原糖的转化,微波加热法可降低反应压力,缩短反应时间,提高水解液还原糖浓度;在优化工艺条件下,超稀马来酸的催化效果优于超稀硫酸。对纤维素水解残余物的红外分析表明,超稀硫酸和超稀马来酸催化水解残余物均保留了较好的纤维素特征。     

拜氏梭菌发酵玉米秸秆水解液生产燃料丁醇

以柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液代替传统的乙酸-乙酸钠缓冲液作为玉米秸秆预处理物酶解的缓冲液,经过72~96 h水解,水解液中还原糖浓度较之前高出14%。在50℃,110 r/min条件下,以Ca(OH)2对水解液进行脱毒处理,Clostridium beijerinckii 8052发酵脱毒后的水解液获得丁醇的量为8.7 g/L,比脱毒前高出52.6%。通过紫外诱变提高C.beijerinckii 8052的糖摄取量,以此来提高丁醇产量,经过20轮的连续诱变,获得一株突变株CM20,利用其发酵脱毒后的水解液,糖利用率提高了14%,ABE(丙酮、丁醇和乙醇)产量可达19 g/L,其中丁醇产量为10.8 g/L。     

纤维素稀酸水解的试验研究

阐述了生物质水解的研究背景和发展现状，并在间歇反应器上，对极低浓度酸条件下纤维素的水解进行了研究。以浓度小于0．1％的H2SO4为催化剂，在215℃条件下，得到了较高的还原糖产率和纤维素转化率对于不同停留时间对反应的影响进行了研究，得出不同酸浓度下获取还原糖的最佳停留时间、利用水解生成的糖可通过后续发酵制取燃料酒精等液体燃料，有利于缓解能源危机和环境压力。     

稀硫酸预处理能源草工艺优化初探

厌氧发酵产甲烷是生物质秸秆利用的方式之一。为了使生物质资源在厌氧发酵过程中得到有效的利用,对其进行预处理是非常有必要的。以能源草为原料,对其在稀硫酸预处理条件下的特性进行了初步的研究。研究结果显示,随着预处理温度的升高、预处理时间的延长及酸浓度(质量分数)的增加,能源草水解产生得到的总还原糖量不断增加;预处理温度是对能源草水解产还原糖影响最大的因素,其次是酸浓度,最后是预处理时间;本文所设计的实验中,在预处理温度75℃、预处理时间96 min及酸浓度1.75%时获得最大值为779 mg的总还原糖量。     

超低浓度乙酸预处理玉米秸秆的研究

以超低浓度乙酸作为催化剂对玉米秸秆进行预处理,考察不同温度和水解时间对秸秆水解效果的影响。结果表明:超低浓度乙酸对秸秆的水解具有较好的催化作用,当乙酸浓度为0.08%、温度为150℃、反应时间为60min时,水解液中葡萄糖、木糖、阿拉伯糖和乙酸的浓度分别达到13.38、17.07、5.33、11.86 g/L,而抑制物糠醛的浓度仅为0.2971 g/L。依据Saeman模型,计算得到木聚糖水解和木糖降解的动力学参数:活化能分别为110.57、118.97 k J/mol。     

Klebsiella pneumoniae发酵稻草纸浆水解液生产2,3-丁二醇工艺的研究

对Klebsiella pneumoniae发酵稻草纸浆水解液生产2,3-丁二醇的工艺进行了初步的实验研究。考察了温度、时间、底物浓度、pH等不同因素对稻草纸浆酶水解和2,3-丁二醇发酵的影响。结果表明,在纸浆的酶用量为135IU/g、底物浓度为20g/L、50℃、pH4.8的条件下反应20h,还原糖得率最高为68.15%;2,3-丁二醇的最佳发酵条件为pH6.0、葡萄糖初始浓度100g/L、30℃、接种量15%、150r/min、反应72h,2,3-丁二醇的最高转化率为17.92%。     

甜高粱渣分批补料酶水解生产高浓度糖

为了提高水解液中糖浓度,降低后续乙醇蒸馏成本,以低温碱处理的甜高粱渣为底物,研究分批补料糖化工艺对高浓度底物酶解的影响,采用扫描电镜(SEM)和红外光谱仪(FT-IR)对底物结构变化进行分析。结果表明:碱预处理可去除大部分的木质素,使纤维素暴露到表面,增加纤维素酶水解的可及性。甜高粱渣酶解的初始底物浓度为9%(w/v),在酶解8、24、48 h后分别补料8%、7%和6%构成四组酶解体系,分批补料水解最高固含量30%,酶用量为9.96 FPU/g底物的体系,酶解120 h后,葡萄糖和木糖浓度分别达到102.52 g/L和29.48 g/L,葡聚糖和木聚糖转化率分别为52.16%和40.45%。     

膨化玉米秸秆酶解糖化条件优化的研究

采用二次回归正交组合试验设计,以温度、pH值、底物浓度、加酶量和酶解糖化时间5个因素为变量,研究各因素在不同试验水平下对膨化玉米秸秆酶解糖化效率的影响,并对试验条件进行优化组合。结果表明,温度为50℃,pH值为4.8,底物浓度为95g/L,加酶量为40U/g底物,酶解糖化时间为60h,膨化玉米秸秆酶解效果最佳,该条件下还原糖含量达到28.61%。     

燃料酒精生产中对木质纤维素稀酸水解液的脱毒处理

用稀酸水解农业废弃物秸秆、木材加工废物等木质纤维素产生糖，再将这些糖发酵成燃料酒精，是利用农林废弃物等生物质生产清洁燃料的途径之一。为使木质纤维素产生糖，通常采用理化结合的方法，在高温、高压和催化剂稀酸的作用下水解木质纤维素，例如，用稀酸140-160℃或者更高温度处理木质纤维素即可得到含糖水解液。在该水解过程中，虽然含有葡萄糖、木糖、阿拉伯糖等可发酵产酒精的混合糖，但由于反应条件剧烈，还会含有许多对酒精发酵微生物有毒性作用的抑制物，称之为发酵抑制剂，这些发酵抑制剂浓度随水解反应条件的剧烈程度和木质纤维素的种类不同而不同。水解液中的抑制剂主要有：糠醛、羟甲基糖醛、乙酸、酚类化合物、丁香酸、羟基苯甲酸、香草醛及其它有毒化合物。