预处理玉米秸秆连续酶水解与发酵工艺研究

本文以预处理玉米秸秆(PCS)为底物,设计建造了连续酶水解与发酵实验室装置,并利用该装置研究了3个体系的连续酶水解发酵过程。结果表明,干物质浓度(TS)21%/酶加量(EL)5.4%(酶和纤维素的质量百分比,下同)和25%TS/4.8%EL的两个体系分别在27 d和36 d(在表1内有体现)内达到稳定运行,乙醇浓度最高分别可达到2.8%和3.3%。36.8%TS/3.7%EL体系由于抑制物的影响无乙醇产生,但稳定运行时水解糖浓度可达到12.5%,达到了提高酶水解过程水解糖浓度的目的,表明连续酶水解发酵工艺可行。      

乙醇预处理前后玉米秸秆半纤维素的提取及性质研究

以玉米秸秆为原料,在温度160℃、保温时间60 min、乙醇浓度50%、固液比1∶8的条件下进行预处理,并对预处理前后的玉米秸秆进行半纤维素的提取和纯化。结果表明,乙醇预处理过程脱除了玉米秸秆中66.6%的Klason木素和61.3%的苯-醇抽出物,还降解了部分半纤维素和少量纤维素。在乙醇预处理过程中,半纤维素中的葡聚糖最易降解,聚阿拉伯糖次之,聚木糖最稳定,糖醛酸含量没有明显变化。结合红外光谱、紫外光谱、液相色谱等分析发现,乙醇预处理后半纤维素中含有较多的甲基、亚甲基单元,说明乙醇预处理造成玉米秸秆半纤维素降解,使半纤维素分子质量降低、多分散系数变大。     

玉米秸秆预处理研究

研究了秸秆粉碎后经过稀酸、稀碱和氨水3种预处理方式对玉米秸秆的影响;考查了预处理后秸秆的纤维素比例、糖转化率及对设备要求和环境污染等因素。研究表明:每种预处理对玉米秸秆的利用都有不同的影响,最终选择以质量分数4%H_2SO_4作为最佳预处理方式,此时的纤维素比例为65.1%,糖转化率达到47.8%。     

木质纤维素类生物质生物预处理菌种筛选

以生物质的转化率(TR)、糖化率(SR)为评价标准,在竹粉、稻草和玉米秸秆3种生物质上筛选了33株采自神农架自然保护区的白腐菌菌株,发现针对不同生物质,适用于生物预处理的菌株不同:竹粉基质为杂色云芝,稻草基质为侧耳属菌株,玉米秸秆基质为乳白耙菌。所筛出白腐菌预处理时间显著缩短,以相应菌株处理竹粉、稻草和玉米秸秆15d,其生物质TR分别提高25.8%、47.0%和136.3%,SR依次达到14.1%、39.4%和37.5%。3种生物质中木质素含量与其糖化率关系密切。     

玉米秸秆发酵生产燃料乙醇的预处理技术研究进展

玉米秸秆经过预处理、酶水解、发酵可生产燃料乙醇,但其自身具有的木质纤维素紧密结构使得酶水解效率很低,导致乙醇产量低。因此,采用适当的方法对玉米秸秆进行预处理,破坏秸秆原有的纤维结构,提高酶水解效率和可利用性。本文对当前国内外玉米秸秆各种预处理最新方法进行了综述,同时对每种预处理方法的优缺点进行了分析,为玉米秸秆发酵生产燃料乙醇预处理方式的选择提供参考。     

玉米秸秆生产燃料乙醇技术

玉米秸秆经预处理后可得到纤维素和半纤维素,用酸或酶将其水解成单糖,再进行发酵就可以生产燃料乙醇。对玉米秸秆生产燃料乙醇的原料预处理、水解产生可发酵单糖和乙醇发酵等技术方法进行了综述。     

小麦秸秆木质纤维素预处理技术研究

预处理是有效利用作物秸秆的重要环节.探讨了酸碱处理、冷冻、高温高压等物理化学方法处理对小麦秸秆的影响.结果表明,经稀硫酸在121℃高温蒸煮小麦秸秆60min后,溶液中还原糖含量显著提高,秸秆降解率可达20.6%.     

γ射线辐照预处理玉米秸秆发酵产乙醇的研究

该研究探讨了脱毒处理对基于辐照处理的玉米秸秆发酵产乙醇的影响,发现氢氧化钙处理对辐照处理玉米秸秆中的甲酸、 乙酸的脱除效果最佳,硼氢化钠处理对糠醛、对羟基苯甲酸、香草酸、丁香酸、对香豆酸脱除效果最佳,经过硼氢化钠、氢氧化钙及水 脱毒处理后的玉米秸秆乙醇转化率分别为73.6%、70.8%、66.7%,均显著高于对照（56.0%）（P＜0.05）;初步研究了发酵工艺与辐照预 处理的适配性,发现在分步糖化发酵（SHF）、变温同步发酵（NSSF）、半同步糖化发酵（HSSF）和同步糖化发酵（SSF）工艺条件下,辐照 预处理玉米秸秆的乙醇转化率分别为41.9%、41.9%、39.6%和55.9%,说明SSF与辐照预处理的适配性最佳。     

玉米秸秆制酒精--秸秆预处理及水解方法的探讨

利用丰富、价廉的玉米秸秆为原料生产酒精已成为必然趋势，而最需要解决的关键问题是玉米秸秆的预处理及水解转化技术。研究结果表明，玉米秸秆先采用蒸汽爆破法或温氧法预处理，使木质素和纤维分离，然后进行酶水解，可使纤维素转化率达85％，再利用酵母发酵生成酒精。     

玉米秸秆水解液发酵生产燃料乙醇的研究

考察水解温度、水解时间、酸浓度及固形物含量对玉米秸秆粉水解的影响,对玉米秸秆粉酸水解条件进行优化;利用高效液相色谱分析了水解液的组分及含量,其中木糖占81.15%;通过水解液乙醇发酵试验,菌株 N-1能较好地发酵木糖转化为乙醇,糖醇转化率达到0.359 g/g。     

玉米秸秆糖化液发酵纤维燃料体系优化研究

研究了嗜鞣管囊酵母(Pachysolen tannophilus)P-01发酵玉米秸秆糖化液生产纤维乙醇的体系。在原料酶解时用磷酸缓冲液(pH4.8、0.0667mol/L KH2PO4-Na2HPO4溶液),更适合P-01发酵;玉米秸秆糖化液的发酵培养基配方为:酵母膏0.3g/L,蛋白胨0.5g/L,尿素0.2g/L,(NH4)2HPO40.1g/L,吐温800.25mmol/L,聚乙烯醇25mg/L,L-谷氨酰胺0.625g/L,pH5.0;添加油酸对发酵结果的影响不明显;在发酵至36h补料,乙醇最终体积分数为2.05%,比对照(1.54%)提高了33.17%。     

乙醇法玉米秆髓浆对OCC纸浆的增强效果

采用正交实验确定玉米秆髓乙醇法蒸煮的最佳条件,并将在最佳条件下蒸煮得到的玉米秆髓浆与OCC纸浆进行配抄,通过检测纸张的物理强度性能确定最佳配比。结果表明,玉米秆髓乙醇法蒸煮的最佳条件为:蒸煮最高温度185℃、保温时间90 min、液比1∶25、乙醇体积分数60%;玉米秆髓浆的较优加入量为20%～25%,与不含玉米秆髓浆的纸张相比,当玉米秆髓浆配比为25%时,成纸的抗张指数、环压指数和耐破指数分别提高了77.7%、47.1%和26.7%。     

玉米秸秆发酵生产燃料酒精工艺探讨

本文介绍了一种发酵玉米秸秆生产燃料酒精的新工艺 ,将传统的利用同时糖化发酵法生产乙醇的一步发酵法改为利用固态发酵与液态发酵并行的两步发酵法 ,有效地解决了一步发酵过程中的水解产物对发酵的抑制问题。此外 ,文章还对工艺流程的控制进行了合理化分析。     

响应面法优化碱解聚玉米秸秆条件的研究

以玉米秸秆为研究对象,氢氧化钠为解聚剂,通过单因素试验、中心组合设计和响应面法分析,优化碱解聚玉米秸秆的条件。结果表明:碱解聚玉米秸秆的适宜条件为Na OH质量浓度2%,温度80℃,时间4 h。在此基础上,建立了酶解试验的二次多项式数学模型,发现影响碱解聚玉米秸秆酶解葡萄糖产量的大小顺序依次为碱浓度时间温度。用响应面法优化的碱解聚玉米秸秆的条件为Na OH质量浓度2.24%、温度81℃、时间4.30 h,并对此解聚条件进行了试验验证,发现葡萄糖的预测产量与试验值有较高的吻合度,说明此条件是碱解聚玉米秸秆的适宜条件。     

预处理玉米秸秆发酵生产燃料酒精的研究

本文利用正交试验对玉米秸秆发酵生产燃料酒精的条件进行了摇瓶试验。试验发现,采用管囊酵母SQY-001与 酿酒酵母SQY-002混合菌种发酵生产酒精的最适条件为发酵温度36℃,发酵周期为72h,转速为80～100r/min,纤维素酶用量为 40IU/g底物,管囊酵母与酿酒酵母的接种比例为2:1,并在此条件下得到酒精产率为0.148g/g。     

稀水解液循环回用对玉米秸秆水解液中主要化学组分得率的影响

为实现对水洗玉米秸秆自水解预处理固相物产生的稀水解液（简称稀水解液）中主要化学组分的高效利用,探讨了自水解预处理工艺条件以及将稀水解液回用于玉米秸秆自水解预处理对水解液中主要化学组分得率的影响。结果表明,在液固比10∶1（V/w）、170 ℃保温40 min条件下,水解液中糖类化合物、甲酸、呋喃化合物及酚类化合物等主要化学组分得率均达到最大值。在此工艺参数基础上添加2%乙酸作为自水解处理过程中的催化剂,可进一步提高糖类、弱酸类及呋喃化合物的得率。将稀水解液循环回用于玉米秸秆的自水解预处理过程7次后,水解液中主要化学组分则分别进一步显著（P < 0.05）提高21.0%（糖）、71.0%（甲酸）、44.6%（乙酸）、80.7%（酚类化合物）、102.1%（糠醛）及98.5%（5-羟甲基糠醛）,有效实现了水解液中主要化学组分的富集和增浓。上述研究为玉米秸秆自水解预处理工艺的调整及稀水解液的利用提供理论依据和数据支持。     

酸解聚玉米秸秆的产物及其形成机制研究

为了探明酸解聚农作物秸秆的产物及其形成机制,本试验以玉米秸秆为研究对象,硫酸为解聚剂,利用高效液相色谱法检测解聚产物,探讨了不同硫酸浓度、解聚温度对玉米秸秆高分子结构解聚产物分布的影响。结果表明:解聚液中的主要糖类有木糖、阿拉伯糖、葡萄糖,副产物有乙酸、糠醛、5-羟甲基糠醛、阿魏酸和对香豆酸。当解聚温度高于120℃,5%硫酸解聚4 h时有纤维二糖、乙酰丙酸和甲酸生成。7%硫酸80℃解聚4 h时,有纤维二糖产生,说明硫酸浓度和解聚温度对玉米秸秆的解聚产物及其分布有一定的影响。分析并提出了硫酸解聚秸秆机制及副产物的形成途径。     

玉米秸秆中还原糖的预提取及其对制浆性能的影响

本研究通过碱（NaOH）和酸（HCl）预处理以提取玉米秸秆中的还原糖,采用扫描电子显微镜观察玉米秸秆预处理前后的形态变化,探究了预处理前后玉米秸秆的制浆性能及纸张强度性能。结果表明,在150℃,NaOH和HCl用量分别为6%,预处理时间120 min条件下,玉米秸秆的酸、碱抽提的还原糖（Trs）得率分别为34.2%和14.5%。其中,酸预处理玉米秸秆在碱用量为12%蒸煮时,纸浆得率最高,为48.1%。此外,酸和碱预处理后纸张撕裂指数分别降低了18%和13%,抗张指数也呈现下降趋势,分别降低了28%和16%,耐破指数分别降低了60%和41%。因此,预处理过程中半纤维素的损失会导致纸张强度性能降低。