微波-酸化汽爆木质纤维素预处理试验研究

为提高木质纤维素预处理的原料利用率及经济效益,提出了微波-酸化汽爆预处理并对其进行了试验研究。以玉米芯为例,对比研究了木质纤维素类原料微波-酸化汽爆预处理和酸化汽爆预处理后水解液中糖的相对比例,分析了残余固形物中纤维素的含量,讨论了微观结构的变化情况,优化了前者的微波处理功率和微波处理时间。试验结果显示,相比酸化汽爆预处理,微波-酸化汽爆预处理后水解液中糖的相对比例更高;在压力不足以使纤维素降解时,残余固形物中纤维素的含量更高;原料微观结构更加疏松多孔,比表面积更大;随着微波处理功率增大和微波处理时间延长,水解液中木糖和总糖的相对比例以及残余固形物中纤维素相对比例均先增大后减小。研究结果为原料利用率更高、成本更低的木质纤维素预处理技术的开发提供了新的思路。     

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。     

竹材制取生物乙醇原料预处理技术研究进展

竹子具有可再生性强、生长周期短且富含纤维素、半纤维素,是生产乙醇的重要潜在原料之一。目前有关木质纤维素乙醇的研究主要围绕原料预处理、酶解、发酵三大关键步骤进行,其中原料预处理的能耗和效率问题是该工艺的重要制约因素。本文在综述国内外木质纤维素乙醇原料预处理的基础上,着重分析了竹材的化学组成和结构以及各种竹材预处理的优缺点。包括机械粉碎法能耗大,蒸汽爆破法对设备的要求高,化学方法易造成环境污染,生物方法生产周期长、效率低,离子液体优点明显但需要更深入的研究。提出采用不同预处理工艺联合使用,以期达到优势互补的目的。     

高效协同酶解中性汽爆玉米秸秆的工艺优化

玉米秸秆是我国主要的农业废弃物之一,在木质纤维素乙醇领域具有广阔的应用前景。而玉米秸秆预处理和酶法糖化成本过高是目前工艺中的重点和难点之一。从4种纤维素降解酶制剂中优选出对中性汽爆玉米秸秆有最佳协同效果的木霉和黑曲霉纤维素酶制剂（6∶4体积比混合）。在此基础上,评估了木聚糖酶、β-葡萄糖苷酶、β-葡聚糖酶、漆酶、锰过氧化物酶等酶制剂,聚乙二醇-4000、吐温-80、牛血清白蛋白等非酶因子对糖化效率的影响,得到了一组高效协同降解汽爆玉米秸秆的复合酶体系,并获得了适宜的糖化工艺。结果表明,以每克中性汽爆预处理的玉米秸秆为底物,加入10FPU木霉/曲霉混合酶液,并添加1000IU的木聚糖酶和0.05 g PEG4000,于50℃/150 r·min^-1相似文献   

我国纤维素乙醇生产技术的专利研究近况

木质纤维素是地球上现存量最大的生物质资源,利用该类原料生产燃料乙醇是木质纤维素类生物质工业化的一个重要方向。选取纤维素乙醇生产工艺中的原料预处理、水解糖化、乙醇发酵,以及废水处理等关键技术点,利用专利文献的检索与分析方法,介绍了不同关键技术点的专利研究近况,旨在全面了解纤维素乙醇生产技术国内发展现状,从而为该项技术的研究方向和产业发展提供一定的专利参考信息。     

木质纤维素乙醇原料预处理技术的研究进展

近十年来,随着石油价格的上涨以及化石燃料使用对全球变暖的影响,利用木质素纤维素制取燃料乙醇日益成为国内外研究的热点。木质纤维素制取乙醇的主要步骤包括:原料的预处理、纤维素的糖化、发酵、产品分离。木质纤维素的组成包括木质素、半纤维素和纤维素,其中木质素和半纤维素对纤维素的水解具有阻碍作用。因此,在木质纤维素制取乙醇的工艺过程中,原料的预处理是非常关键的步骤,影响整个木质纤维素乙醇的生产过程。文章回顾了木质纤维素原料主要的预处理技术的最新进展,并结合后续的水解与发酵工序,对各种预处理技术的优缺点进行了对比。     

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。     

秸秆醋酸纤维素的制备

农作物秸秆是自然界中数量极大的可再生资源,本研究以农作物秸秆为反应原料,采用无污染蒸汽爆破技术活化预处理,然后进行乙酰化反应,通过溶剂萃取分离并制备出高附加值的醋酸纤维素。实验结果表明：秸秆汽爆后明显增加了反应活性,制备醋酸纤维素的适宜条件是123℃,2 h,催化剂用量为7％,汽爆秸秆中性洗涤剂处理后的乙酰化结果效果最好,不同汽爆秸秆中小麦秸秆乙酰化效果最佳,优化实验条件下,秸秆醋酸纤维素聚合度均在120以上,取代度2.80以上,并且用红外图谱、1H NMR进行了表征。与目前工业上采用α-纤维素含量较高的高级浆为反应原料相比,不仅原料和预处理成本大大降低,而且工艺流程简单。     

木质纤维素原料生产燃料酒精开发技术研究进展

在分析美国、日本、加拿大等国关于纤维素制取乙醇技术发展的基础上,对木质纤维素原料生产乙醇的预处理及水解为葡萄糖技术和纤维素原料发酵生产酒精生产技术、酒精废糟的处理利用进行了述评与讨论,对木质纤维素原料不同的预处理、水解和发酵方法进行了比较,展望了木质纤维素原料生产燃料酒精的前景.     

木质纤维原料组分分离的研究

从木质纤维原料预处理对微生物转化的必要性和回收利用半纤维素、木质素意义两个方面分析了木质纤维原料组分分离的必要性。木质纤维原料组分分离意味着木质纤维原料的精制,不是把木质纤维原料仅作为纤维素单一资源看待,而是把它视为一种多组分物料,将木质纤维原料精制成为具有一定纯度的各种组分,并分别加工成有价值的产品,这也是生物量全利用对于木质纤维原料预处理提出的新要求,赋予新的哲理思想。根据生物量全利用的要求,提出了木质纤维原料组分分离技术的新定性评价标准。根据利用汽爆和乙醇萃取法联合对麦草组分分离的研究结果,可提出一条经济可行的麦草组分分离的工艺过程,半纤维素和木质素回收率分别达到了80%和75%,纤维素酶解率达90%以上。     

纤维素乙醇的原料预处理方法及工艺流程研究进展

木质纤维生物质是储量丰富且最有前景的生产燃料乙醇的可再生生物质资源,利用木质纤维生物质生产乙醇主要包括以下步骤：原料预处理、发酵以及产物分离纯化,其中,原料的预处理工艺是限制纤维素乙醇产业化的一个技术瓶颈。本文对酸法、碱法、蒸汽爆破法、合成气法等7种典型预处理方法进行了介绍并对其工艺流程进行简要的说明,同时对不同的预处理方法的优劣、适用范围和工艺流程转化效率等进行了对比,以期为纤维素乙醇预处理方法的工艺选择和评价提供一些参考。提出了纤维素乙醇的产业化前景：不同预处理技术的合理结合使用会有效提高转化率;较好的过程设计能够降低成本,有利于整个过程的经济性。     

植物纤维制备燃料乙醇的关键技术

由于中国人口众多、土地资源紧缺,农林植物纤维是发展燃料乙醇的可靠原料.南京林业大学在日处理原料5 吨、日产乙醇0.8吨的农林植物纤维生产燃料乙醇中试生产线上的研究结果表明,植物纤维经蒸汽爆破预处理后,用里氏木霉制备的纤维素酶进行酶水解,纤维素和半纤维素水解得率达71.3 %.含戊糖己糖的水解糖液经树干毕赤酵母发酵转化,糖利用率为87.2 %,乙醇得率为 0.43 g 乙醇/g消耗的糖,生产成本为每吨乙醇4000元左右.为使该技术形成生产力,有待解决的关键技术有:1)能耗低、损耗少的原料预处理技术,特别是蒸汽爆破预处理技术的研究;2)纤维素酶活力高、酶系结构合理的纤维素酶制备和酶水解技术,包括纤维素酶制备基因工程菌的构建,纤维素酶制备的定向调控,高β - 葡萄糖苷酶活力纤维素酶的合成,以及高糖化率纤维素酶水解模式和技术方法;3)戊糖代谢的研究,包括戊糖代谢调控发酵的研究和戊糖己糖同步发酵微生物基因工程菌株的构建;4)植物纤维资源制取乙醇的关键技术的整合和集成;5)能源木本植物的研究.     

木质纤维原料蒸汽爆破-生物联合预处理及其生物脱毒研究进展

在木质纤维素类生物质结构中,木质素是生物质中纤维素与半纤维素进行生物降解的天然抗性屏障,预处理是打破木质纤维素抗性结构这一阻碍生物转化与利用瓶颈的最主要途径。本文分别概述了木质纤维素蒸汽爆破预处理技术与生物预处理技术的研究现状,介绍了蒸汽爆破-生物联合预处理的研究进展,分析了蒸汽爆破预处理过程中抑制物产生的机理和主要抑制物的种类,并提出了具有脱毒效果的蒸汽爆破-生物联合预处理技术,以及木质纤维素高效预处理技术研究发展方向。     

木质纤维素类生物质制取燃料及化学品的研究进展

木质纤维素类生物质含有丰富的纤维素和半纤维素多糖,通过微生物发酵将它们转化为能源及高附加值的化学品,对于缓解全球能源危机带来的压力和解决环境污染问题具有重要意义。介绍了木质纤维素类生物质的结构特征;评述了预处理方法,包括稀酸、高温液态水蒸气爆破、CO2爆破、氨爆、碱法、有机溶剂法、生物处理法;重点介绍由生物质生产乙醇、丁醇及生物柴油的研究现状。指出开发高效环保的预处理方法、构建耐毒高产菌株和应用连续发酵或补料批式发酵方式等是加快木质纤维素类生物质发酵利用工业化进程的关键所在。     

皇竹草预处理制备新型再生纤维素膜

以农林废弃物皇竹草茎为原料,采用蒸汽爆破和乙醇自催化制浆的方式分离出纤维素,将其溶解在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯代盐([bmim]Cl)中形成纤维素溶液并在水中再生得到纤维素膜。实验表明,汽爆采用1.55 MPa,维压5.45 min;乙醇制浆采用60%(V/V)乙醇溶液,160℃,维持2 h,可制备出α-纤维素含量达到92.65%,聚合度620,灰分低于0.3%的皇竹草纤维素。离子液体溶解并在水中再生的纤维素膜是一种无大孔结构的致密膜,其拉伸强度和断裂伸长率分别达到了165 MPa和5.90%,具有良好的液体渗透性能。     

纤维素蒸汽闪爆改性前后的溶解性能及结构表征研究

采用蒸汽闪爆技术对天然纤维素进行改性处理,对处理前后的纤维素进行了溶解度测试、SEM及X-射线衍射分析,研究表明,蒸汽闪爆破坏了纤维素分子内氢键,使改性后的天然纤维素在一定温度下可直接完全溶解于特定浓度的NaOH水溶液中,且适当润胀剂的加入也有利于纤维素在NaOH水溶液中的溶解。     

纤维素燃料乙醇生产技术研究进展

纤维素燃料乙醇已成为下一代燃料乙醇的必然发展方向。文章综述了近年来以木质纤维素为原料生产燃料乙醇的关键技术,重点对物理法、化学法、蒸汽爆破法、生物法等木质纤维素原料预处理技术,酸水解、酶水解等水解(糖化)技术,以及直接发酵法、水解发酵两步法、同步水解发酵法等发酵工艺进行了总结,并指出了未来纤维素乙醇的产业化过程中必须解决的关键问题和发展趋势。     

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)。     

Change of pyrolysis characteristics and structure of woody biomass due to steam explosion pretreatment

Steam explosion (SE) pretreatment has been implemented for the production of wood pellet. This paper investigated changes in biomass structure due to implication of steam explosion process by its pyrolysis behavior/characteristics. Salix wood chip was treated by SE at different pretreatment conditions, and then pyrolysis characteristic was examined by thermogravimetric analyzer (TGA) at heating rate of 10 K/min. Both pyrolysis characteristics and structure of biomass were altered due to SE pretreatment. Hemicellulose decomposition region shifted to low temperature range due to the depolymerization caused by SE pretreatment. The peak intensities of cellulose decreased at mild pretreatment condition while they increased at severe conditions. Lignin reactivity also increased due to SE pretreatment. However, severe pretreatment condition resulted in reduction of lignin reactivity due to condensation and re-polymerization reaction. In summary, higher pretreatment temperature provided more active biomass compared with milder pretreatment conditions.