燃料乙醇、乙酰丙酸及其酯類衍生物的制備工藝研究.pdf

1、本文以制備燃料乙醇和生物質(zhì)基化學(xué)品為主要研究內(nèi)容,分析不同預(yù)處理方法對燃料乙醇生產(chǎn)及酶回收利用的影響,研究補(bǔ)料法由高濃葡萄糖制備乙酰丙酸的工藝,提出并研究了在非水體系中進(jìn)行酯化反應(yīng)制備乙酰丙酸酯類物質(zhì)。本文的主要結(jié)論如下:
　　酸水解法分離玉米芯中五碳糖和六碳糖動力學(xué)研究:以玉米芯為底物,采用間歇反應(yīng)釜,固定固液比(S:L=1:10g/mL),在一定硫酸濃度(0.1-0.9wt％)和溫度(130-170°C)條件下進(jìn)行反應(yīng),建立酸

2、水解動力學(xué)模型,通過非線性回歸擬合獲得模型參數(shù)。研究表明較低溫度和硫酸濃度可增大五碳糖收率和玉米芯中六碳糖保留率,最優(yōu)反應(yīng)條件下,溶液中五碳糖濃度為36.2g/L,五碳糖收率為90.7%,玉米芯中戊聚糖水解率為97.6%,六碳糖保留率為96.9%。
　　不同預(yù)處理方法對燃料乙醇生產(chǎn)及酶回收利用的影響:以玉米芯為底物,比較分析了稀酸、氫氧化鈉、氨水和酸堿耦合4種預(yù)處理方法對同步糖化發(fā)酵(SSF),纖維素酶吸附脫附行為及纖維素酶經(jīng)底物

3、重吸附后回收再用效果的影響。實(shí)驗(yàn)表明酸堿耦合工藝明顯優(yōu)于單一酸或堿處理方法:經(jīng)預(yù)處理后玉米芯底物纖維素含量和回收率分別為73.84%和85.40%;纖維素酶脫附率和回收率分別為57.7%和62.4%;酶重吸附后第二輪SSF的產(chǎn)醇量達(dá)首次的62.0%。
　　補(bǔ)料法酸催化葡萄糖制備乙酰丙酸:對酸催化法葡萄糖制備乙酰丙酸工藝進(jìn)行了優(yōu)化,將所得條件應(yīng)用于補(bǔ)料法酸催化高濃葡萄糖制備乙酰丙酸實(shí)驗(yàn)中。結(jié)果表明高酸濃度、溫度和攪拌速度有助于加快葡

4、萄糖降解及乙酰丙酸生成。高葡萄糖底物濃度不利于乙酰丙酸生成,且底物濃度越高,乙酰丙酸收率越低;通過分批補(bǔ)料達(dá)到高葡萄糖底物含量(18wt%),使乙酰丙酸收率由44.3mol%提高到65.9mol%。
　　脂肪酶催化酯化反應(yīng)合成乙酰丙酸酯及動力學(xué)研究:在無水體系下通過酶促酯化反應(yīng)合成乙酰丙酸乙酯。優(yōu)化后的反應(yīng)條件為:底物乙酰丙酸/乙醇摩爾比為1/5,酶加入量為0.66U·mL-1,反應(yīng)溫度為50°C,最終乙酰丙酸轉(zhuǎn)化率為96.5%。