甜龙竹蛀粉纤维素燃料乙醇发酵的糖化研究

纤维素糖化是甜龙竹蛀粉燃料乙醇发酵研究中的重要内容.正交试验和对比试验结果表明,在pH值为4.4、温度为55℃,酶用量为200 u/g,酶解时间小于20 h条件下,进行纤维素酶解较合适,但酶解率较低.通过酸或碱并结合有机溶剂进行预处理能显著提高蛀粉纤维素糖化率.同时添加半纤维素复合酶进行酶解,能使蛀粉中大部分半纤维素水解,并能促进纤维素的酶解.     

不同预处理方法对麦草纤维素酶解效果的影响

以麦草纤维素为研究对象,将其进行机械粉碎后,分别采用碱浸泡/蒸汽、蒸汽/碱浸泡、蒸汽、冷冻/蒸汽、碱浸泡/冷冻等方法进行预处理,然后加入纤维素酶进行酶解,通过检测酶解液中葡萄糖含量来评价麦草纤维素预处理的效果。研究结果表明,预处理后的麦草纤维素经NaOH溶液浸泡后,再用蒸汽处理40 min,酶解24 h后葡萄糖产率较预处理前的葡萄糖产率有明显增加(提高15%);经NaOH溶液浸泡后再进行超低温(-80℃)冷冻处理,酶解12 h后葡萄糖产率有所增加,酶解48 h后葡萄糖产率比预处理前提高23%。     

四氢糠醇-稀酸体系预处理杂交狼尾草的试验研究

以杂交狼尾草为研究对象,采用四氢糠醇-硫酸体系在常压较低温度下进行预处理研究,优化该预处理体系得到最佳预处理条件为0.1 mol/L硫酸、反应温度120℃、反应时间2 h、固液比为1∶12,在此条件下残渣中纤维素、半纤维素的保留率分别为86.17%、9.01%,木质素脱除率为98.16%;对预处理残渣进行酶解,72 h时酶解率可达99.01%,比未处理原料的酶解率高2.6倍。通过使用扫描电镜、X射线衍射、红外光谱、热重分析等方法对预处理后残渣及原料的组成及结构进行分析测试,表明四氢糠醇-硫酸预处理能有效脱除木质素及半纤维素,破坏平整的原料表面结构,提高原料的酶解率。     

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%.     

木屑纤维素酶水解条件的试验研究

采用正交试验法研究了稀盐酸预处理木屑的最优条件:反应温度为105℃,反应时间为3 h,用质量分数为2%的HCl预处理后,半纤维素质量分数降低了78.4%,木质素降低了29.3%.用纤维素酶水解预处理过的木屑,考察了pH值、温度、时间对酶水解率的影响,结果表明:酶解温度为50℃,pH值为4.8,纤维素酶液用量为2 ml/g,水解时间为48 h时,酶水解率达到76%,纤维素质量分数降低了65.4%.     

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。     

浓H_3PO_4联合H_2O_2预处理能源植物地肤的性能研究

采用H_3PO_4联合H_2O_2(简称PHP)预处理地肤,基于木质素、半纤维素去除率、纤维素回收率、酶水解率等,研究温度、时间、H_3PO_4与H_2O_2浓度配比对预处理效果的影响。结果表明:提升预处理温度、时间和H_3PO_4浓度配比对半纤维素和木质素去除率有明显的促进作用,半纤维素和木质素去除率最大可达100.0%和90.7%,但也会加剧纤维素的损失。过高的H_3PO_4浓度配比(≥70%)不利于半纤维素和木质素去除。除10℃外,其他条件下,酶水解率差异不显著(90%),但过高强度会导致一定程度的水解速率下降。     

高温液态水处理杂交狼尾草提高总糖收率

以杂交狼尾草为原料,采用高温液态水预处理方法研究其对能源草酶解效果的影响。研究结果表明:180℃,40 min,固液比1∶20,饱和蒸汽压的水解条件为最优预处理条件,此时总木糖收率为98.09%。高温液态水可降解87.99%的半纤维素和41.28%的木质素;破坏原本平整的表面,使更多的纤维素裸露,使纤维素结晶指数增大,破坏纤维素、木质素中的化学基团(如分子内与分子间氢键等),这些变化均有利于后续酶解。当加酶量为40 FPU/g,杂交狼尾草72 h时的酶解率由62.50%提高到99.36%,高温液态水和酶解后总糖收率达到90.40%。     

高温液态水两步预处理提高桉木酶解率

为了提高木材类生物质的酶解率,提出了高温液态水两步预处理的方法.在底物浓度为5％,pH =4.8,50℃,40FPU/g底物的加酶量下,考察了不同预处理条件对桉木残渣酶解的影响,发现两步预处理后残渣的酶解率明显高于一步预处理后的酶解率,第二步预处理反应温度的升高和时间的延长都可提高残渣的酶解率,而温度的变化对其影响更明显.由于半纤维素和木质素的去除增大了纤维素与酶的接触机会,所以桉木经过180℃,20min和240℃,20min的两步高温液态水预处理后,72h的纤维素酶解率可达到97.20％,而只经过180℃,20min的一步预处理,72h的酶解率仅为72.81％.     

有机酸预处理对麦秸理化特性及生物产沼气的影响

以乙酸、丙酸和丁酸不同混合比例配制的混合酸预处理麦秸,研究预处理对麦秸理化特性、物质结构及厌氧生物产沼气的影响。结果表明:有机酸预处理可促进麦秸有机物的溶出。预处理后,麦秸水浸提液pH值均小幅减小,水浸提液COD浓度大幅增大,乙酸∶丙酸∶丁酸质量比为7∶3∶1.5(T2)、6∶5∶3(T3)、4∶1∶2(T4)和2∶1∶1(T5)的处理分别增加了78.36%、40.79%、52.40%和76.25%,水处理(T1)降低10.28%。对麦秸纤维素、木质素、官能团均无明显影响,但预处理后麦秸纤维素结晶度增强,对纤维素、半纤维素及木质素影响的顺序依次为:半纤维素纤维素木质素,其中T3和T5处理对麦秸半纤维素的影响最大,较处理前分别降低18.21%和16.96%,明显高于T2和T4的3.12%和5.58%。厌氧发酵产气的结果表明:无论是水还是有机酸预处理对麦秸产气速率、平均甲烷含量均无明显影响,TS产气量较处理前均不同程度降低。     

基于组分分离的毛竹转化研究

采用水热法、离子液体-乙醇-水体系及其组合预处理方法对毛竹进行组分分离,研究不同方法对毛竹组成及酶解转化的影响,并对组合预处理提取的木质素进行缓和氢解研究。结果表明:水热法主要脱除半纤维素组分,离子液体-乙醇-水体系能脱除大量的半纤维素和木质素,经水热法、离子液体-乙醇-水体系及其组合预处理后的毛竹在酶水解120 h后,葡萄糖得率分别为42.12%、57.67%和82.87%,是未处理毛竹的1.35、1.85和2.66倍。     

CaO/MgO复合固体碱预处理杂交狼尾草提高酶解率

以杂交狼尾草为原料,采用CaO/MgO复合固体碱为催化剂,通过水相环境下高温处理,研究反应条件对狼尾草酶解效率及总糖收率的影响。研究结果表明:在催化剂含量20%,温度110℃,时间80min,固液比1∶20的条件下预处理狼尾草,木质素去除率高达54.18%。加酶量为40FPU/g,酶解72h,葡聚糖收率从未处理时的41.23%增大到81.04%;CaO/MgO固体碱预处理可破坏杂交狼尾草原本的致密结构,暴露更多的纤维素,破坏纤维素中的分子内和分子间的化学基团。CaO/MgO固体碱循环使用4次后无明显失活。     

高温液态水耦合氨法预处理提高甘蔗渣酶解率

为了提高甘蔗渣的酶解率和总糖收率,设计高温液态水耦合氨法预处理方法。与单一高温液态水预处理相比,耦合预处理木质素脱除率从23.12%提高至75.36%,残渣酶解率从77.96%提高至97.99%,总糖收率从81.30%提高至87.85%。耦合处理后甘蔗渣原料紧密有序的纤维结构被破坏得更厉害,细胞壁各层界线难以区分,其中耦合处理第一步反应对残渣表面形态和细胞超微结构影响较大,随后第二步脱木质素或者脱半纤维素效果减弱。梯度酶解试验表明,原料中木质素的脱除对于减少加酶量和提高酶解率至关重要。     

不同预处理方式对芒萁、商陆厌氧消化性能的影响

采用酸（1.5% H₂SO₄）、碱（2% NaOH）、水热（180℃）三种方式分别对芒萁、商陆进行预处理,考查不同预处理方式对芒萁、商陆厌氧消化性能的影响。结果表明：不同预处理方式对原料木质素去除效果不同,去除率大小依次为碱处理 > 酸处理 > 水热处理,其中碱处理条件下芒萁木质素去除率为52.84%,商陆为48.62%。碱处理条件下原料甲烷产率亦最高,分别为芒萁134.62 mL/g VS、商陆260.40 mL/g VS,相比未处理分别提升53.62%、79.38%;稀酸和水热处理条件下芒萁木质素去除率较低,分别为23.61%、4.52%,商陆则分别为31.68%、5.67%。另外,稀酸和水热处理对芒萁产甲烷也有较好的提升作用,相比未处理分别提升33.08%、38.62%,但对商陆产甲烷并没有明显的改善作用（酸处理仅提升7.83%、水热处理降低3.42%）。相比酸处理和水热处理,碱处理具有更好的预处理效果,商陆比芒萁具有更好的产甲烷潜力。     

蒸汽爆破预处理对橡子壳酶水解效果的影响

将橡子壳作为原料,考察蒸汽爆破预处理对其化学组成变化以及纤维素酶水解得率的影响,并采用电子扫描电镜、X-射线衍射分析、红外光谱分析对橡子壳纤维结构特征进行表征。结果表明:蒸汽爆破预处理后,纤维素含量达到43.0%,较处理前提高24.6%,半纤维素含量降低28.9%,同时也去除部分木质素;预处理后酶水解得率达到98.8%,较处理前提高130%;总体葡萄糖产率达到84.8%,较处理前提高了98%。经蒸汽爆破预处理后,橡子壳纤维比表面积增大、表面孔洞增加,纤维结构的结晶度下降,有利于纤维素酶水解作用的进行。     

水热预处理方式对玉米秸秆水解液特性的影响

研究水热预处理放料方式和水解液循环回用对玉米秸秆水解液成分的影响,以提高玉米秸秆水解液浓度,特别是半纤维素衍生糖的浓度。在温度170℃和时间40 min的水热预处理条件下,有56.08%半纤维素溶出,其中低聚木糖约占总溶出木糖类的90%。水解液的循环回用可提高水解液中糖类物质和木素的浓度,同时糠醛、羟甲基糠醛、乙酸、甲酸等发酵抑制物浓度亦增加,回用次数和回用比例对水解液中化学成分含量均有影响,100%浓水解液回用比100%水预处理时低聚木糖浓度提高了37%。水热预处理后的放料方式对水解液也有影响,放汽法得到的水解液中低聚木糖浓度高,比降温法提高了53%,有利于低聚木糖的提取利用。     

木质纤维素生物质生产乙醇的预处理技术

木质纤维素生物质经过预处理后，原料的内孔面积增大，纤维素的结晶性降低，并且半纤维素和木质素被去除．预处理后的生物质容易进行酶水解生产燃料乙醇。总结了近些年来的预处理技术，如物理法、化学法和生物法。     

木质纤维素预处理技术及其机理研究进展

由于生物质能源具有储量大、分布广、可再生等特点而被人们开发为煤、石油、天然气等化石燃料的替代能源,将木质纤维素转化为燃料乙醇是生物质能源开发利用的一个重要方向。纤维素、半纤维素和木质素是组成木质纤维素的主要成分,它们之间通过共价和非共价键结合形成致密的结构,阻碍了酶对木质纤维素的降解,因此在将木质纤维素酶解发酵之前必须进行预处理。本文综述了生物法、物理法、化学法和物理化学法四大类预处理技术及其相关原理并对木质纤维素预处理技术发展前景作了展望。     

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.     

化学与堆沤预处理对稻草厌氧消化产气量影响的机理研究

为了深入探讨预处理对稻草厌氧消化产气量影响的内在机理,对未处理、经化学处理和堆沤处理后的稻草分别进行了木质纤维素含量的测定,对水抽出物、苯-醇抽出物与1%氢氧化钠抽出物含量及结构进行了研究.结果表明:预处理能够降解部分木质素和半纤维素,破坏木质素和碳水化合物之间的化学键及木质素的结构,生成更多可溶于水的木质素成分,从而提高稻草的生物气产量.