稀酸预处理玉米秸秆的糖化和同步发酵

利用木质纤维原料生产生物乙醇作为石油的代替能源是近年来各个国家力求攻关的课题之一。在本实验中,我们选取了两个稀酸预处理条件：①170℃,30min,1：8,酸浓度1．875％;②170℃,60min,1：20,酸浓度0．75％,对玉米秸秆进行预处理,并对预处理后的固体物料进行了糖化和同步糖化发酵试验。结果表明,在糖化实验中,1号预处理条件得到的玉米秸秆其纤维素转化率为89．85％,2号预处理条件得到的玉米秸秆其纤维素转化率为81．13％。在同步同化发酵实验中,这两个预处理条件得到的玉米秸秆其最终的乙醇得率为理论值的78％和97％。说明了糖化和同步糖化发酵为两个不同的工艺阶段,其中同步糖化发酵工艺受环境的影响更多些。     

玉米秸秆发酵生产燃料乙醇的研究进展

玉米秸秆是丰富的可再生资源,主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。秸秆经过预处理,水解和发酵可生成乙醇。秸秆生产乙醇的工艺包括预处理、水解和发酵。介绍了玉米秸秆生产酒精几个关键工艺的最新进展。     

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。     

膨化预处理对玉米秸秆纤维形态结构及制浆性能的影响

对普通玉米秸秆(未膨化预处理)和膨化预处理玉米秸秆的纤维形态、化学组分进行了分析对比,并对膨化预处理玉米秸秆硫酸盐法制浆性能进行了初步探究。结果表明,与未膨化预处理玉米秸秆相比,膨化预处理玉米秸秆纤维素含量(硝酸-乙醇纤维素39%)增加约20%,酸不溶木素(10%)和聚戊糖(20%)含量均有所降低,这些特性使膨化预处理玉米秸秆更容易蒸煮成浆,提高纸浆得率,减少化学品消耗。在用碱量为14%(以Na_2O计),蒸煮温度为100℃,硫化度为25%,保温时间为60 min,液比为1∶6的蒸煮工艺条件下,与未膨化预处理玉米秸秆制浆相比,膨化预处理玉米秸秆的硫酸盐法制浆细浆得率为42. 3%(相对于膨化预处理玉米秸秆),提高了9. 9%,高锰酸钾值为15. 8,降低3. 1%,而抗张指数、撕裂指数、耐破指数分别下降7. 2%、9. 8%、5. 5%。     

纤维质原料发酵制取酒精工艺研究进展

分别概述以稻草、玉米、高粱、小麦秸秆,油茶籽饼粕等纤维质为原料,在预处理、菌株选育及诱变、发酵工艺等方面的研究近况,为纤维质原料的发酵研究及高效利用提供参考。     

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。     

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。     

高浓玉米秸秆碱法预处理及半同步糖化发酵生产乙醇的工艺研究

为实现玉米秸秆高效转化可发酵糖,提升玉米秸秆生产纤维素乙醇竞争力,对碱过氧化氢法预处理后高浓玉米秸秆半同步糖化发酵生产燃料乙醇的工艺进行了研究。建立底物浓度与酶解糖得率关系模型,以确定适宜的底物浓度。向预处理后的玉米秸秆中添加吐温20,考察其酶解过程特性,确定吐温20最适添加量。结果表明,酶解最适条件为:底物质量浓度200 g/L,吐温20添加量8%(ω)。在该条件基础上,对酵母种龄、吐温20对酵母发酵影响、半同步糖化发酵预酶解时间、半同步糖化发酵的时间、发酵温度进行了研究,确定了半同步糖化发酵的工艺条件为:种龄16 h,吐温20添加量5%(ω),预酶解时间9 h,半同步糖化发酵时间7 d,温度34℃。在最佳条件下,发酵7 d后,乙醇浓度达到23. 64 g/L,乙醇转化率达到76. 54%,较对照组(不添加吐温20)转化率提升3. 41%。该工艺条件下能实现高浓玉米秸秆高效转化可发酵糖及乙醇的目的。     

向日葵秸秆发酵生产乙醇工艺的研究

研究了向日葵秸秆同步糖化发酵生产乙醇的最佳工艺条件.考察了不同预处理方法对秸秆处理效果的影响,确定1％ H2SO4处理为最佳预处理方法;通过单因素和正交实验,确定向日葵秸秆同步糖化发酵乙醇的最佳条件为:发酵时间120 h,料液比1:45,接种量4％,pH5.0,发酵温度35℃,在此条件下乙醇浓度为3.88 ％vol,还原糖利用率为96.16％.     

用热分析技术研究巴比妥的动力学性能

用热分析法研究巴比妥的热失重过程并讨论升温速率对巴比妥热解过程的影响.结果表明,巴比妥热失重温度范围为温度160～220℃,质量失重率〉97%.巴比妥的分解过程分两个阶段进行,分解率α在0.2～0.45,用等转化率迭代方法求得失重的Ea=（148.468±0.674）kJ/mol,在0.55～0.90,求得Ea=（102.970±1.004）kJ/mol,巴比妥的分解过程在分解率α为0.45～0.55相互重叠,用主曲线法确定巴比妥失重过程两个阶段的最可几机理函数分别为G（α）=[-ln（1-α）]3/4和G（α）=[-ln（1-α）]1/2.     

纤维素酶水解能力的影响因素及纤维素结构变化研究

以纤维素和秸秆为底物,对纤维素酶在不同条件下的水解效率进行了研究,考察的影响因子包括时间、温度、pH值,同时利用扫描电子显微镜(SEM)分析了酶水解过程中两种底物的结构变化。研究结果表明,在不同pH条件下,纤维素水解效率有显著差异,pH4.0～5.0为其最适范围;温度对水解效率的影响很大,40℃时纤维素和秸秆生成葡萄糖效率最高,分别为56.32%和35.80%;两种底物的水解在24 h内基本完成,48 h水解效率达到最高,纤维素酶水解进行的前6 h中,底物的结构变化最为明显。     

脱脂椰蓉粉亚临界水降解动力学及产物形态研究

以脱脂椰蓉为研究对象,考察了不同亚临界水降解条件对其降解过程的影响,并测定了100~200 ℃,不同反应时间下降解产物中还原糖的含量。采用Saeman模型对实验数据进行模拟,建立脱脂椰蓉粉亚临界水降解反应动力学方程,得到亚临界水降解动力学参数;并对降解物进行形态学分析。结果表明,Seaman模型能较好的反映脱脂椰蓉粉亚临界水降解的过程,初步降解的反应活化能E_a1为35.94 kJ/mol,还原糖降解活化能E_a2为32.12 kJ/mol,指前因子K₁₀为6.50×102 min-1、K₂₀为3.24×102 min-1。该降解过程在140 ℃、30 min能得到温度的高还原糖产物。脱脂椰蓉粉在亚临界水中降解过程中,形态随温度、时间变化而变化,随着温度的升高原料的转化率逐渐升高,原料由固态转化为液态部分越多,水解程度越大。扫描电镜结果表明,随着降解温度的升高和降解时间的延长,脱脂椰蓉粉的纤维结构破坏越显著。     

离子交换树脂分离碱性溶液中橙皮苷的动力学和热力学

橙皮苷是有着许多生理活性的生物类黄酮。本研究通过静态吸附实验,对D296树脂分离碱性水溶液中高浓度橙皮苷的工艺条件、吸附性能、反应动力学和热力学进行了探讨。结果表明,pH为11.5、浓度为2.43g/L的橙皮苷水溶液适于用小粒径的D296树脂在60℃下浓缩;吸附过程符合Freundish等温吸附式;60℃时树脂与橙皮苷反应的速率常数k为0.5167h-1,且随温度的降低而降低,反应活化能Ea为23.45kJ/mol;在60℃反应平衡时,吸附过程的表观交换反应平衡常数Ke、自由能变化ΔG0、反应热ΔHm0和熵值ΔS0分别为7336.15g2/L2、-24.63kJ/mol,69.69kJ/mol和0.28kJ/mol。因此,交换反应能自发进行,是吸热和熵增加的反应。     

柑橘果胶碱法脱酯动力学特征

为研究碱法脱酯机理以及温度和p H值对果胶酯化度(degree of esterification,DE)与脱酯速率的影响,以高酯柑橘果胶(DE为77.8%)为原料,研究不同温度(10、20、25℃和30℃)和不同p H值(10.0~11.3)条件下的脱酯动力学和热力学特征。为更精确控制p H值,在Na HCO3/Na2CO3缓冲体系中以Na OH调节果胶溶液p H值,以酯化度和甲氧基浓度为指标研究碱法脱酯规律。结果表明:温度和p H值都对碱法脱酯有显著影响,但p H值的影响大于温度,且它们的交互作用明显。果胶碱法脱酯符合一级动力学反应模型。脱酯速率常数(k)与p H值呈幂指数关系。当p H值从11.0轻微增加到11.3时脱酯速率显著增大。p H值为10.7、11.0和11.3时,脱酯活化能分别为136.97、122.37 k J/mol和104.20 k J/mol,脱酯活化焓分别为134.52、119.92 k J/mol和101.75 k J/mol,脱酯活化熵分别为141.86、100.28 J/(mol·K)和44.81 J/(mol·K),脱酯活化自由能分别为92.76、90.40 k J/mol和88.56 k J/mol。     

离子交换法提取木瓜皮中果胶的动力学研究

以木瓜皮为原料,分别研究了离子交换树脂法和酸提法提取果胶的动力学模型,获得速率常数和表观活化能,经过有效性检验和模型预测能力验证,模型均能很好预测果胶提取的动力学过程。离子交换法提取果胶的活化能Ea为23.68kJ/mol,与酸提法获得的37.88kJ/mol相比明显降低,离子交换树脂法提取木瓜皮中果胶明显优于酸提法。在树脂用量为5%、料液比为1∶30(g/mL)、浸提液pH值为1.5条件下,离子交换树脂法提取木瓜皮中果胶的最佳浸提温度为80℃,动力学分析优化最佳结果,得Tmax=117.3min,果胶得率达17.47%,与试验结果相吻合。     

胡萝卜丁中维生素C在热风辅助射频干燥过程中降解的动力学模型

目的研究热风辅助射频(hot air-assisted radio frequency,HA-RF)干燥过程中维生素C随温度变化的降解动力学模型。方法在6.5 cm极板间距和60℃热风系统条件下进行HA-RF干燥,重点研究胡萝卜丁中维生素C在干燥过程中的降解动力学,包括脱氢抗坏血酸(dehydroascorbic acid,DHAA)和抗坏血酸(ascorbic acid,AA)。总维生素C含量采用2,4-硝基苯肼分光光度法测定,AA采用2,6-二氯吲哚酚滴定法测定。结果HA-RF干燥过程中维生素C的降解规律符合一级可逆模型,其降解活化能为40.54 kJ/mol。DHAA活化能为35.83 kJ/mol,表明DHAA的稳定性低于AA。结论本研究使用的干燥温度为62.5~77.5℃,较高的干燥温度下维生素C降解速率较高,较低处理温度下的降解过程具有更好的模型适应度(R2>0.98)。     

南瓜热风干燥特性与动力学模型

研究南瓜片在不同温度（60℃、70℃和80℃）下的热风干燥特性。采用Fick扩散模型对南瓜片的水分质量传递进行描述,并计算水分扩散系数。结果表明,热风温度越高,干燥速率越快,干燥过程发生在降速阶段。水分扩散系数随温度的升高而增大,在试验温度范围内,有效扩散系数值在5．4150＆#215;10-10～1．0077＆#215;10-9 m2/s之间。温度对水分扩散的影响可用Arrhenius关系方程来表示,其决定系数为0．997。南瓜的活化能值为30．33kJ/mol。采用12种数学模型对南瓜片的薄层干燥过程进行描述,通过比较水分比的试验值和预测值之间的统计参数---决定系数（R2）、卡方（X2）和均方根误差（RMSE）,发现Modified Henderson and Pabis模型最适宜于描述南瓜片的薄层干燥过程,该模型能较准确地表达和预测南瓜热风干燥过程的水分变化规律。     

马铃薯片热风干燥特性及收缩动力学模型

为提高马铃薯片的热风干燥效率及品质,控制其干燥过程中的收缩变形,本文研究了不同热风温度（45、55、65、75 ℃）和切片厚度（3、5、7、9 mm）对马铃薯片热风干燥特性曲线、有效水分扩散系数及活化能等指标的影响。结果表明,干燥室内热风温度越高、马铃薯切片厚度越小时,干燥速率越快。在研究范围内,马铃薯片的有效水分扩散系数在5.02×10?10~11.53×10?10 m2/s范围内,其值随热风温度升高或切片厚度减小而增大。此外,研究发现Weibull分布函数能够很好地描述马铃薯片的降速干燥过程和收缩动力学模型。通过Arrhenius方程计算得到马铃薯片的干燥活化能和收缩活化能分别为27.35和46.44 kJ/mol,马铃薯片干燥比收缩消耗活化能少。本研究为马铃薯片在热风干燥加工中水分迁移和体积收缩变化的预测提供了理论依据和技术支撑。     

丙烯酰胺/苯乙烯无皂乳液共聚反应动力学的研究

考察了单体比例、引发剂和单体浓度、温度等对亲水性单体丙烯酰胺(Am)与疏水性单体苯乙烯(St)的无皂乳液共聚反应速率的影响,得到了相应的聚合速率方程:Rp=kp[M]0.53[I]0.54、聚合反应表观活化能Ea=91.89 kJ/mol和链增长活化能为21.79 kJ/mol。甲基丙烯酸甲酯(MMA)的存在使Am/St无皂乳液共聚反应速率加快。