玉米秸秆稀硫酸预处理条件的初步研究

初步探讨了利用稀硫酸对玉米秸秆进行水解的影响因素。硫酸浓度、水解温度、水解时间、秸秆粉粒度、灰分含量和固形物含量等对秸秆水解效率有一定影响。在硫酸浓度为1.0%,水解温度120℃,水解时间2 h,秸秆粉粒度20～40目,固形物含量10%的水解条件下,秸秆的水解率为19.2%,还原糖组成主要为木糖和葡萄糖。     

酸枣核壳木糖制备工艺研究

以酸枣核壳为原料,利用硫酸水解制备木糖,通过正交实验法研究反应温度(A)、硫酸浓度(B)、料液比(C)、反应时间(D)对木糖得率的影响。结果显示,对酸枣核壳木糖得率的主要影响因素为料液比及硫酸浓度,优化得出最佳制备工艺条件为:硫酸摩尔浓度2.0 mol/L,料液比为1∶5,温度70℃,反应时间3 h,该条件下木糖的的产率最高可达3.96%,工艺条件稳定。本研究为木糖的制备提供了新的原料来源,也为酸枣资源的综合开发利用提供一条新的途径。     

半纤维素稀酸循环喷淋冲滤水解动力学

采用稀酸循环喷淋冲滤（dilute acid cycle spray flow-through,DCF）反应器在温和的条件下水解玉米秸秆半纤维素,分析了半纤维素稀酸水解产物组分,研究不同温度、硫酸浓度和时间对主要产物木糖浓度的影响。探讨了其水解反应机理并以酸催化反应机理为基础,把玉米秸秆半纤维素及其水解产物按化学组成和性质进行集总划分,并对反应网络进行合理简化,提出了一种半纤维素稀酸水解反应的简化集总动力学模型。通过参数估计求取动力学参数,建立集总动力学模型以预测半纤维素主要水解产物。结果表明,喷淋作用加快了半纤维素的连续解聚过程,从而使得木糖得率超过90%,而其降解产物糠醛等较少。得到的模型能较好预测不同条件下主要产物含量。通过改进的Arrhenius方程确定木糖生成和降解的活化能分别为107.1 kJ·mol^-1和102.2 kJ·mol^-1。     

金属离子助催化稀酸水解纤维素工艺的研究

以小麦秸秆为原料,采用正交试验考察了硫酸浓度、Fe2+浓度、反应温度和反应时间等因素对稀酸水解纤维素的还原糖得率的影响,得到了优化的纤维素水解反应工艺组合:反应温度180℃,Fe2+浓度0.0375mol/L,硫酸质量分数1%,反应时间90min。研究了Fe2+、Ni2+、Na+、Mg2+四种金属离子对稀酸水解纤维素制备还原糖的影响,结果表明,金属离子能明显提高稀酸水解纤维素的转化率和还原糖得率,其助催化作用的大小依次为:Fe2+Na+Ni2+Mg2+,Fe2+对稀酸水解小麦秸秆制备还原糖的催化效果最佳,还原糖得率最高可达73.05%,纤维素转化率达到85.79%。     

玉米秸秆蒸爆渣的氨基酸辅助纤维素酶水解

以商品纤维素酶C2730酶解玉米秸秆蒸汽爆破渣,研究了不同氨基酸、氨基酸浓度、温度对水洗蒸汽爆破渣纤维素酶水解的影响,优化纤维素酶水解条件,提高纤维素酶水解得率。实验结果表明,纤维素酶水解蒸汽爆破渣的优化氨基酸为苯丙氨酸,优化水解条件为每克纤维素酶用量15FPIU,苯丙氨酸质量浓度为1.5 g/L,温度为50℃,水解时间为48 h,还原糖和葡萄糖得率分别为51.38%和36.78%。     

玉米秸秆酶水解条件的优化研究

采用响应曲面法对玉米秸秆酶水解反应进行了评价,从而确定玉米秸秆酶水解反应的优化条件为底物中酶浓度57.5 FPU/g,底物质量浓度64.7 g/L,温度48℃,pH值4.8,反应时间49 h。在此条件下,每100 g底物还原糖产量为46.34 g,与模型预测值46.43 g底物非常接近。与单因子实验相比,酶浓度降低了2.5 FPU/g,底物质量浓度提高了14.7 g/L,反应时间缩短了23 h,还原糖产量提高10.41%。响应曲面法优化玉米秸秆酶水解是合理有效的,得到的优化条件有利于玉米秸秆的转化生产还原糖。     

玉米秸秆生物法制取酒精的中间试验

建立了玉米秸秆采用蒸汽爆破预处理、纤维素酶水解和戊糖己糖同步发酵技术制取酒精的中间试验装置。玉米秸秆在1.6～2.0 MPa条件下蒸汽爆破预处理,在提高玉米秸秆对纤维素酶可及度的同时,玉米秸秆中纤维素、木聚糖和木质素损失分别为4.08%、40.02%和9.91%。里氏木霉以10%的原料制备纤维素酶,并用于降解剩余的90%的原料,滤纸酶活力和纤维素酶水解得率分别为2.27 FPIU/mL和71.3%。初始还原物浓度为43.65 g/L的水解糖液经树干毕赤酵母发酵16 h,还原物利用率和酒精得率分别为87.17%和0.43 g/g(酒精/消耗的糖)。     

木糖渣稀酸水解制取还原糖条件的研究

在高温条件下通过对木糖渣稀硫酸水解的研究,探讨了影响水解还原糖产率的因素如固液比、硫酸浓度、时间和温度,得到了水解还原糖的较优条件是固液比为1：15（质量体积比）,硫酸浓度为8%,反应温度为120℃,反应时间为120min。在此条件下,得到还原糖产率为45.6%。证明通过稀酸水解处理木糖渣是一条重要和环境友好型的途径。     

玉米秸秆稀硫酸水解研究

采用热磨方法对玉米秸秆进行预处理,再经稀硫酸催化加压水解,制得玉米秸秆水解液。结果表明:以热磨预处理后的玉米秸秆为原料制得的水解液中还原糖浓度为 4%~5.5%,还原糖得率为 60%~75%,较未经预处理的玉米秸秆水解液还原糖得率提高约 50%。     

竹黄酸性亚硫酸氢钠水解提取戊糖的条件优化

以造纸厂生产线的竹黄废屑为原料,对固液比、温度、时间和加药量等影响酸性亚硫酸氢钠预水解的主要条件进行了优化,并与稀酸水解进行比较。实验结果表明,在温度175℃,固液比1∶5,时间30min,硫酸浓度1%,亚硫酸氢钠浓度1.77%时,戊糖收率达到78.57%,水解底物得率为78.28%。在最优条件下亚硫酸钠水解的戊糖收率高于稀酸水解收率。竹黄废屑具有制备糠醛的潜在应用前景,经亚硫酸氢钠预水解后的残渣可以用于制备生物乙醇。