乙酸预浸对玉米秸秆蒸汽爆破预处理的影响

对经乙酸预浸汽爆预处理的玉米秸秆进行了组分含量和抑制物分析,并研究了玉米秸秆预处理后的酶水解性和同步糖化发酵。与未经乙酸预浸相比,乙酸预浸玉米秸秆能在相对低温下进行汽爆预处理,在提高半纤维素水解程度的同时,并不会明显增加糠醛等发酵抑制物。酶水解实验表明,玉米秸秆经乙酸预浸,再以 200 ℃ 进行汽爆后的酶水解效果较好,每克原料可获得 284 mg 葡萄糖,提高了 10.2 %,为理论值的 76.8 %;乙酸预浸玉米秸秆经过 96 h 同步糖化发酵,获得了 22.5 g/L 的乙醇浓度,为理论值的 72 %;相比未经乙酸预浸的玉米秸秆,提高了11.9个百分点。     

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。     

玉米秸秆氨化汽爆处理及其固态发酵

在加氨条件下对玉米秸秆进行了汽爆处理(简称氨化汽爆)和固态发酵. 结果表明: 氨化汽爆同样可使秸秆中的半纤维素降解,并使玉米秸秆的酶解率提高到42.97%, 同时可使秸秆的有机氮含量提高1.27倍. 利用氨化汽爆秸秆进行固态发酵,可提高蛋白含量到23.45%,比不加氨汽爆的玉米秸秆提高了1倍. 而加过氧化氢的氨化汽爆不利于微生物发酵.     

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。     

稀硫酸催化水解稻草秸秆半纤维素的研究

对稀硫酸催化水解稻草秸秆半纤维素进行了研究.考察了固液比、稀硫酸质量分数、反应温度、反应时间对半纤维素水解的影响.采用正交实验法,以总还原糖含量为考察指标,对实验结果进行直观和方差分析,探讨稀硫酸催化水解半纤维素的最优反应条件.结果表明,稀硫酸催化水解稻草秸秆半纤维素以固液比(质量体积比)1:10、稀硫酸质量分数25%、反应温度95℃、反应3h为最优条件,在此条件下,10g稻草秸秆粉末水解得到总还原糖2.704g,总还原糖收率达94.9%.     

草酸预浸连续汽爆玉米芯制备木糖的模拟与中试研究

以草酸预浸玉米芯,对预浸料进行连续汽爆处理,考察了汽爆条件对木糖产量的影响,研究了水洗后汽爆物料的酶解状况. 结果表明,1.0 MPa汽爆压力、8 min维压时间、草酸/干玉米芯比45 g/kg为草酸连续汽爆制备木糖的最优条件. 采用SPSS statistics软件构建汽爆参数模型,方程相关系数均大于0.9,可用于描述实验条件与木糖产量的关系. 中试结果表明,3.81 kg干玉米芯可得415.50 g木糖,即约9.17 t玉米芯可产1 t木糖,达到工业生产要求. 酶解结果表明,草酸预浸汽爆玉米芯葡萄糖产量较中性汽爆玉米芯和未处理玉米芯分别提高32.30%和214.87%.     

超/亚临界水两步法水解玉米秸秆制备还原糖

以玉米秸秆为原料,采用两种间歇式反应器,对其在超/亚临界水条件下的水解行为进行研究,重点考察了反应温度、反应时间对还原糖产率和液化率的影响。设计了亚临界低温段水解+超临界高温段水解两步法水解生物质的工艺路线,并与超临界一步法水解工艺进行比较。结果表明,对玉米秸秆进行低温段水解,在固液比1∶100、190℃、40 min条件下获得最大还原糖产率为24%;将低温段水解残渣作为高温段水解的原料,在380℃、20 s条件下获得最大还原糖产率为34%。相同条件下,用超临界一步法直接对玉米秸秆进行水解,获得最大还原糖产率为41%。超/亚临界水两步法水解玉米秸秆工艺所获得的还原糖总产率为58%,比超临界一步法水解工艺的还原糖产率提高了17%。     

离子液体[BMIM]Cl处理汽爆活化玉米秸秆及酶解

为了提高玉米秸秆酶解还原糖产率,利用蒸汽爆破法活化玉米秸秆原料,并利用离子液体[BMIM]Cl进行处理,考察了汽爆压力和维压时间对处理后物料酶解还原糖产率的影响。结果表明,汽爆压力2.6 MPa,维压时间90 s下汽爆活化秸秆原料,[BMIM]Cl处理后,酶解24 h后还原糖产率较汽爆活化后物料提高了84.03%,较原料提高了286.83%。秸秆化学组分分析表明,[BMIM]Cl处理后物料纤维素质量分数增加了64.86%,X射线衍射(XRD)与扫描电镜(SEM)分析表明,其晶形结构转变为无定形结构,更有利于纤维素酶与底物作用。说明汽爆活化[BMIM]Cl处理能显著提高玉米秸秆的酶解还原糖产率。     

水热预水解分离相思木半纤维素及其组分与结构分析

通过水热预水解法处理相思木制得预水解液,采用乙醇沉淀回收预水解液中的半纤维素,通过条件实验优化了最佳回收半纤维素的预水解条件,然后对回收的半纤维素进行热稳定性、成分和结构分析。结果发现,获得最大半纤维素回收率的预水解条件为170℃/20min,原料中碳水化合物回收率为3.93%,回收的半纤维素中木糖为主要成分占75.56%,葡萄糖占10.71%,半乳糖占7.80%。离子色谱分析表明160℃/40min,170℃/15min、170℃/25min和180℃/15min水解条件下的回收半纤维素组分与170℃/20min时的回收半纤维素化学组分相同,但含量上略有差别;热重分析表明水解温度提高和时间延长使回收半纤维素热稳定性降低;核磁共振和红外光谱分析结果表明回收半纤维素的聚木糖主链上残留有乙酰基、阿拉伯糖和半乳糖连接。     

玉米秸秆稀酸水解与水解液发酵的实验研究

研究了玉米秸秆的稀酸水解性能,考察了底物浓度、反应温度、反应时间、硫酸浓度和秸秆粒径对水解得率和木糖得率的影响.在硫酸浓度为1.0%、水解温度126℃、水解时间1 h、底物浓度为50～80g/L情况下,玉米秸秆的水解得率为21.7%～24.6%,木糖得率为68.0%-77.1%.所得水解液主要成分为木糖和葡萄糖,经处理后可直接用于微生物的发酵培养.     

碳酸钠―蒸汽爆破预处理对麦草化学成分及酶水解效率的影响

研究了碳酸钠―蒸汽爆破预处理对麦草化学成分及后续酶水解的影响。结果表明,预处理麦草浆料中木质素含量随预处理中碳酸钠用量的增大而下降,木聚糖和阿拉伯聚糖含量随碳酸钠用量的增大而上升。当碳酸钠用量增加到8%以后,继续增加碳酸钠用量,预处理麦草浆料中的葡聚糖、木聚糖、阿拉伯聚糖和木质素含量基本保持稳定。酶用量较低时,不添加碳酸钠的预处理麦草浆料酶水解葡聚糖得率最大。除不添加碳酸钠的预处理外,酶水解葡聚糖和总糖得率随木质素含量下降而提高。提高酶用量后木质素含量对预处理麦草浆料酶水解葡聚糖得率的影响变缓。     

碳酸钠预处理对麦草酶水解糖化的影响

麦草是一种具有很大潜力的制取生物乙醇的可再生木质纤维素原料。文章探讨了碳酸钠预处理预浸时间、保温时间、碳酸钠用量对麦草化学成分及酶水解效率的影响。结果表明,延长碳酸钠预处理保温时间对木质素脱除无明显影响,但浆料得率和酶水解总糖转化率有所下降;合理的预浸时间为30 min,继续延长预浸时间对预处理浆料酶水解总糖转化率无促进作用;增加预处理Na2CO3用量有助于促进木质素的脱除,大部分碳水化合物保留在浆料中。在8% Na2CO3(Na2O计)用量下,麦草于80℃预浸30 min后升温至130℃,不保温所得到的浆料在纤维素酶用量为20 FPU/g(对纤维素)时,其总糖转化率为60%。     

Physicochemical Characterization of Wheat Straw during a Continuous Pretreatment Process

The changes occurring during the depolymerization of lignocellulosic biomasses are not yet fully understood. Synchrotron micro‐Fourier transform infrared (µ‐FTIR), Raman spectroscopy (RS), X‐ray diffraction (XRD), and X‐ray fluorescence (XRF) were applied for better characterization of wheat straw fibers during a continuous pretreatment process in terms of conditioning (C), extrusion (E), steam explosion (SE), and enzymatic hydrolysis (EH). µ‐FTIR revealed functional groups as phenylpropanoid polymers, ethers, and aliphatic alcohol. RS detected acetoacetate, methyl and phenol groups after SE. The crystallinity index and silica content were also determined.     

木质纤维制乙醇关键设备结构研究

螺杆挤压技术用于处理木质纤维植物可实现连续化蒸爆.通过分析螺杆挤压膨化机的结构和工艺过程可知,螺杆挤压膨化机可作为木质纤维原料制作乙醇工艺生产中预处理工序中的一台关键设备.     

表面活性剂耦合离子液体对稻秆酶解糖化的影响

酶解糖化是木质纤维素材料制备生物质乙醇的关键环节,因此提高稻秆等木质纤维素材料的酶解糖化效率具有重要意义。以稻秆为原料,采用表面活性剂耦合离子液体为预处理方法,考察预处理温度、时间、表面活性剂的添加比例对稻秆酶解的影响。结果表明,预处理温度为110℃、时间为60 min、表面活性剂添加比例为1%,稻秆的酶解效果最佳,与单独离子液体处理的稻秆相比,纤维转化率可提高8%～15%。同时分别通过稻秆成分分析、FTIR、XRD、SEM等对预处理前后的稻秆结构进行表征,证实预处理后酶解效率提高的合理性。     

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%。     

汽爆预处理技术在纤维素乙醇工业化中的应用及实践

纤维素乙醇技术是推动秸秆高值化利用、缓解环境压力的重要途径之一。在整个工艺过程中,原料预处理对于纤维素乙醇技术的发展起着至关重要的作用。其中,蒸汽爆破是目前应用最广、工业化水平最高的预处理技术之一。综述了汽爆技术在纤维素乙醇工业化装置中的应用,按照汽爆方式、汽爆设备类型、工艺流程和添加的化学试剂的不同,对汽爆工艺和设备分别进行了介绍。综合而言,两段式连续汽爆预处理能够有效的降低半纤维素降解产生的抑制物,提高木糖回收率,降低原料成本,是比较有应用前途的技术之一,对设备的耐压能力和稳定性以及系统控制水平要求较高。从化学试剂的使用来看,中性或低酸汽爆是未来工业发展的方向。     

Enhanced ethanol production from enzymatically treated steam‐exploded rice straw using extractive fermentation

Alcohol fermentation of an enzymatic hydrolyzate of exploded rice straw was studied experimentally. Rice straw was treated under variable conditions, such as steam pressure and steaming time. The exploded rice straw was separated into water‐soluble material, methanol‐soluble lignin, Klason lignin, and a mixture of cellulose and a low molecular weight substance. The effects of steam explosion on the characteristics of the exploded rice straw were clarified from the point of view of the amounts of extractive components. Steam explosion was found to be effective for the delignification of rice straw and for increasing its susceptibility to enzyme hydrolysis and alcohol fermentation. The polysaccharides (cellulose and hemicellulose) in the rice straw treated at a steam pressure of 3.5 MPa with a steaming time of 2 min were hydrolyzed almost completely into monosaccharides, (ie glucose and xylose) by a mixture of Trichoderma viride cellulase (Meicelase) and Aspergillus aculeatus cellulase (Acucelase). The enzymatic hydrolyzate of exploded rice straw was converted into ethanol efficiently by Pichia stipitis and the ethanol yield from sugar was about 86%(w/w) of the theoretical value. The ethanol concentration in a membrane bioreactor coupled with a pervaporation system reached 50 gdm^?3 and was about five times higher than that in the culture broth. The energy efficiency (ratio of combustion energy of ethanol produced to energy for steam explosion) reached a maximum value at a pressure of 3.5 MPa for 2 min. © 2001 Society of Chemical Industry     

氨预处理对大豆秸秆纤维素酶解产糖影响的研究

为了提高大豆秸秆酶解产糖能力, 以利于从大豆秸秆中提取生物降解性塑料的原料 ?? 乳酸, 对大豆秸秆纤维素预处理过程的影响因素进行了探索,对预处理前后大豆秸秆的物理结构变化、化学成分变化及预处理条件对大豆秸秆酶水解产糖的影响进行了研究。研究结果表明,粉碎结合氨处理对大豆秸秆酶水解影响较大,较适宜的预处理条件为大豆秸秆粉碎至 140 目,10%氨水处理 24h。经过预处理后大豆秸秆纤维素含量提高 70.27%, 半纤维素含量下降 41.45%, 木质素含量下降 30.16%, 有利于大豆秸秆酶解产糖。