基于纖維素乙醇生產(chǎn)的木薯渣水熱反應(yīng)處理工藝.pdf

1、木薯是目前經(jīng)濟(jì)上可行、應(yīng)用最為廣泛的非糧燃料乙醇生產(chǎn)原料，但是每生產(chǎn)1噸乙醇，副產(chǎn)約400公斤的木薯渣，木薯渣是木薯生產(chǎn)燃料乙醇的固體廢渣，主要含有20wt％纖維素、5wt%半纖維素和18wt%木質(zhì)素等，目前多采用生物發(fā)酵法生產(chǎn)生物天然氣，該處理方案使其中大部分纖維素和半纖維素組分沒有被利用，隨厭氧渣作為肥料排放或干燥后焚燒。如何將木薯渣進(jìn)行高附加值的利用，是木薯燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要技術(shù)關(guān)注點(diǎn)。本論文首次采用水熱反應(yīng)技術(shù)處理木薯渣原料

2、，并結(jié)合五碳糖和六碳糖的共代謝技術(shù)的發(fā)展，提出了木薯渣纖維素及半纖維素組分的糖平臺利用方案，同時(shí)提高剩余木質(zhì)素品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)基于燃料乙醇生產(chǎn)的木薯原料全組分的高效利用。
　　本論文首先通過木薯酒精渣和木薯厭氧渣兩種原料的全組分分析，并結(jié)合SEM、XRD等技術(shù)對原料的可發(fā)酵性進(jìn)行了分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明木薯酒精渣結(jié)晶度為28.3，木薯厭氧渣結(jié)晶度為18.9，與玉米秸稈結(jié)晶度為36.2相比，木薯渣結(jié)構(gòu)較松散，纖維素結(jié)晶度較低，具有較好的可發(fā)酵

3、性。
　　本論文分別對酒精渣和厭氧渣兩種原料進(jìn)行了水熱反應(yīng)處理工藝研究，研究了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間及固液比等單因子工藝條件對水熱反應(yīng)過程中木糖收率、葡萄糖收率，以及副產(chǎn)物乙酸、糠醛及 HMF等生成量的影響規(guī)律，分別確定了處理兩種木薯渣原料過程中獲得較高的木糖收率及較高的酶解葡萄糖收率的情況下，所對應(yīng)的適宜的水熱反應(yīng)工藝條件。
　　在水熱反應(yīng)處理工藝研究的基礎(chǔ)上，確定了兩種原料水熱反應(yīng)適宜的條件區(qū)域，以原料中五碳糖和六碳糖的共發(fā)

4、酵乙醇生產(chǎn)量為評價(jià)指標(biāo)，采用響應(yīng)曲面法對兩種木薯渣原料水熱反應(yīng)工藝進(jìn)行多因子實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并選擇Box-Behnken設(shè)計(jì)模型對影響乙醇生成量的關(guān)鍵因素進(jìn)行最佳水平研究，獲得兩種木薯渣水熱反應(yīng)優(yōu)化工藝條件，優(yōu)化值與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證值比較誤差均小于3%，證明本模型對兩種木薯渣水熱反應(yīng)條件優(yōu)化是可行和準(zhǔn)確的。本文對兩種木薯渣原料的水熱反應(yīng)處理工藝做了初步的探索和優(yōu)化。具體優(yōu)化結(jié)果如下：
　　木薯酒精渣水熱反應(yīng)優(yōu)化條件：反應(yīng)溫度193℃，固液比0.