多菌混合固态发酵产纤维素酶研究

采用多菌混合发酵可以提高纤维素酶的活力,为获得高活力的纤维素酶制剂,文中以碱处理后的甘蔗渣和麸皮作为发酵产酶培养基,采用响应面法对2株纤维素酶生产菌里氏木霉CICC40359和斜卧青霉SMX固态混合发酵条件进行了优化。结果发现在发酵温度为28℃,料水比(质量体积比)1∶2.5(g/mL)的条件下,当V(青霉)∶V(木霉)为3∶1,总接种量8%(mL/g),培养基中m(蔗渣)∶m(麸皮)为2∶1,发酵3 d时,滤纸酶活有最大值达到101.825 FPU/g,这为后续优化工作的开展提供了依据,同时高酶活下发酵液中呈现高的糖质量分数为同步产酶发酵产乙醇提供了新思路。     

玉米燃料乙醇低能耗工业生产新工艺

本团队研发的玉米燃料乙醇低能耗生产新工艺，采用了低温液化、浓醪同步糖化间歇发酵、三塔压差精馏与分子筛脱水工艺和全厂各工段的废热进行余热回收技术，目前已经成功应用于多家燃料乙醇生产企业。以黑龙江鸿展生物科技股份有限公司已经投产的30万吨级燃料乙醇工程项目为例，对比分析了新工艺与传统工艺在技术特点、能耗、产品质量等方面的差异。结果表明：与传统工艺相比，新工艺蒸汽消耗降低10.26%，工艺用水量节约28.09%，循环水用量减少11.11%，每生产一吨燃料乙醇折合可节约标准煤49 kg，每年可以为企业节约标准煤14 700吨，节省燃料乙醇能耗成本约800万元；同时燃料乙醇和玉米酒糟（DDGS）的产品质量均符合国家标准，部分指标高于国家标准，如乙醇纯度达99.9%，甲醇低至0.01%，DDGS中粗蛋白质为26.1%，粗脂肪为10.5%，粗纤维为8.7%。     

嗜温耐乙醇β-葡萄糖苷酶高产菌株及其性质

从生物质资源丰富的武夷山中采样天然腐烂枯枝、烂叶、土壤等材料中分离筛选,采用对硝基酚-β-葡萄糖苷(pNPG)法对复筛菌株进行酶活测定,得到一株高产β-葡萄糖苷酶菌株,并对其酶学性质进行研究,结果表明:该酶的液体发酵最高酶活高达482.1U/mL,最适反应pH值为4.8,最适反应温度为65℃;乙醇浓度为10%对酶活有最大促进作用,对β-葡萄糖苷酶酶活提高将近1倍,乙醇耐受能力高达30%。将该酶应用于同步糖化发酵中,发酵至120h得乙醇最高产量,所产乙醇含量高达41.25g/L,与阴性、阳性对照相比,乙醇产量提高近2倍。该菌株所产的β-葡萄糖苷酶酶活力较高,应用于同步糖化发酵过程具有明显的促进效果,对于促进纤维素乙醇的产业化进程具有广阔的发展前景。     

β-葡萄糖苷酶高温同步糖化发酵产乙醇应用研究

利用Trichoderma sp.W2所产的嗜温耐乙醇β-葡萄糖苷酶及耐高温酵母Kluyveromyces marxianus NCYC 587,以气爆秸秆为原料进行高温同步糖化发酵。研究结果表明:在42℃条件下,接种体积分数10%,底物质量分数15%,发酵pH值为4.8,β-葡萄糖苷酶添加量为30 U/g底物条件下发酵效果最好。NCYC 587能迅速利用预水解产生的葡萄糖发酵并积累乙醇,同时能利用部分木糖,但在发酵后期,葡萄糖利用完全后会代谢利用一定量的乙醇,致使发酵过程中乙醇质量浓度始终维持在一个相对较低的水平。乙醇最高质量浓度达到20.56 g/L,乙醇产率达80.64%。添加嗜温耐乙醇β-葡萄糖苷酶于高温同步糖化发酵能有效解决纤维素酶解发酵过程终端产物抑制的难题。     

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。     

高温液态水预处理桉木水解动力学的研究

在间歇式反应釜中对高温液态水预处理桉木的反应情况进行研究.通过考察得到高温液态水预处理桉木的最佳工艺条件为反应温度180℃、反应时间20min,木糖得率为86.46％；分析了桉木水解的反应历程,建立了桉木在高温液态水中水解的动力学方程,通过计算值与实验值的对比,认为该动力学方程可较准确地描述桉木在高温液态水中的反应历程.     

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％.     

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。     

蔗渣高温液态水水解液纯化制备低聚木糖

以甘蔗渣高温液态水水解液为原料,在研究7种树脂吸附对水解液中杂质去除率及低聚木糖收率影响的基础上,选择效果较好的ZGA451FD树脂进行低聚木糖的分离纯化研究。研究结果表明:最优条件为50℃,水解液与ZGA451FD树脂添加质量比为4,吸附时间60 min,对甲酸、乙酸、糠醛和甘醇酸、葡萄糖醛酸的去除率分别为100%、77%、40%、7.6%,低聚糖回收率可达88%。     

钯碳催化木质素模型化合物制备烷烃的试验研究

针对木质素的转化,以木质素模型化合物愈创木酚催化加氢脱氧制备烷烃为模型反应,研究酸溶液中,活性炭负载Pd、Pt、Ru、Rh金属催化剂的催化性能。研究发现:在测试的催化剂中,Pd/C催化剂显示出较高催化加氢脱氧性能,烃类产物收率达到80%。随后,考查反应条件对催化性能的影响,发现在适中反应温度(200~250℃)、酸浓度(0.5wt%~1.0wt%)和较高氢气压力(5MPa)下,反应有利于烃类产物的生成。最后,探讨愈创木酚加氢脱氧的反应历程。