玉米秸秆稀硫酸—液氨联合预处理参数优化及酶解效果研究

【摘要】：我国玉米秸秆的产量非常大，本文设计了液氨预处理（LAT）系统与实验装置，采取液氨预处理、稀硫酸预处理处理和稀硫酸-液氨联合预处理对玉米秸秆进行预处理并分析其酶解效果。对预处理温度、载氨量、载水量、驻留时间、稀硫酸浓度、固液比等实验参数进行了优化，获取最佳预处理条件。研究有以下主要结论： （1）玉米秸秆LAT预处理优化条件为含水率80%，温度130℃，载氨量1.0，驻留时间10min。在此条件下玉米秸秆经过预处理之后酶解72h时，葡聚糖和木聚糖的转化率分别为86.53%和84.31%。未处理的玉米秸秆进行72h酶解后，葡聚糖转化率和木聚糖转化率分别为42.23%和40.50%，所以经过优化后的液氨预处理（LAT）比未处理的葡聚糖和木聚糖转化率分别提高了96.90%和96.57%。经过质量平衡后，每1000g玉米秸秆能够获得葡萄糖313.2g，木糖184.6g。 （2）玉米秸秆稀硫酸预处理的优化条件为稀硫酸浓度1.47%，固液比为1:10，预浸时间为2h。在此条件下玉米秸秆酶解72h的葡聚糖和木聚糖的转化率分别为78.38%和73.63%，质量平衡后，每1000g玉米秸秆可以获得葡萄糖303.1g，木糖177.9g。另外经过稀硫酸预处理之后24h酶解和72h酶解的转化率相差的不多。 （3）对玉米秸秆稀硫酸-液氨预处理条件进行优化，获得最佳条件为1.47%稀硫酸以1:10的固液比预处理2h，含水率80%，温度130℃，载氨量1.0，驻留时间30min，葡聚糖和木聚糖的最高转化率为99.32%和78.50%，质量平衡之后，每1000g玉米秸秆可以获得葡萄糖347.4g，木糖169.6g。 （4）对玉米秸秆稀硫酸-液氨预处理之后，发现稀硫酸-液氨预处理可以明显降解木质素，对载氨量不同的条件下进行成分分析，结果表明在稀硫酸浓度1.47%，固液比1：10，预浸时间2h，载氨量为3.0的时候去除木质素的效果最高，最高可以去除36.33%的木质素，并且表明降解木质素的同时可以提高玉米秸秆中葡聚糖和木聚糖的含量。 【关键词】：玉米秸秆 稀硫酸预处理 液氨预处理 联合预处理 酶解 组分变化
【学位授予单位】：浙江农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S216.2
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 课题背景8-9
• 1.2 木质纤维素生物质的预处理9-13
• 1.2.1 生物质概述9
• 1.2.2 木质纤维素生物质的结构9-10
• 1.2.3 预处理技术的目的和重要性10-11
• 1.2.4 预处理技术概况11-13
• 1.3 玉米秸秆预处理13-15
• 1.4 本文的主要研究内容15-16
• 2 液氨预处理（LAT）工艺与设备16-21
• 2.1 液氨预处理工艺16-21
• 2.1.1 液氨预处理工艺流程16-18
• 2.1.2 间歇式液氨预处理设备及参数18-21
• 3 玉米秸秆的液氨预处理（LAT）工艺优化21-35
• 3.1 实验方法21-22
• 3.1.1 原材料组分分析方法21-22
• 3.1.2 酶水解22
• 3.1.3 酶解率分析22
• 3.2 玉米秸秆组分分析22-23
• 3.3 LAT 酶解效果级组分变化分析23-33
• 3.3.1 含水率对酶解效果及组分的影响23-26
• 3.3.2 温度对酶解效果及组分的影响26-28
• 3.3.3 载氨量对酶解效果及组分的影响28-31
• 3.3.4 驻留时间对酶解效果及组分的影响31-33
• 3.3.5 LAT 条件优化分析33
• 3.4 质量平衡33-34
• 3.5 本章小结34-35
• 4 玉米秸秆稀硫酸预处理35-45
• 4.1 实验材料35
• 4.2 实验方法35-36
• 4.2.1 稀硫酸预处理法35
• 4.2.2 酶水解35-36
• 4.3 稀硫酸预处理的影响因素36-42
• 4.3.1 稀硫酸浓度的影响36-38
• 4.3.2 固液比以及预浸时间的影响38-42
• 4.4 玉米秸秆稀硫酸预处理的优化42-43
• 4.5 质量平衡43
• 4.6 本章小结43-45
• 5 玉米秸秆稀硫酸-液氨联合预处理工艺优化45-56
• 5.1 实验材料45
• 5.2 实验方法45
• 5.2.1 稀硫酸预处理法45
• 5.2.2 稀硫酸-液氨联合预处理法45
• 5.3 稀硫酸-液氨联合预处理酶解效果分析45-54
• 5.3.1 含水率对酶解效果及组分的影响45-48
• 5.3.2 温度对酶解效果及组分的影响48-50
• 5.3.3 载氨量对酶解效果及组分的影响50-52
• 5.3.4 驻留时间对酶解效果及组分的影响52-54
• 5.4 稀硫酸-液氨联合预处理优化54
• 5.5 质量平衡54
• 5.6 本章小结54-56
• 6 液氨预处理（LAT）与稀硫酸-液氨联合预处理的比较56-59
• 6.1 预处理酶解效果对比56-57
• 6.2 预处理对材料组分的影响57-58
• 6.3 本章小结58-59
• 7 结论与展望59-61
• 7.1 本文的主要结论59
• 7.2 本文创新点与不足59-60
• 7.3 对未来的展望60-61
• 参考文献61-65
• 致谢65

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