玉米秸稈生產(chǎn)乙醇預(yù)處理關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、乙醇既是一種能源，又是一種良好的汽油增氧劑，用以代替MTBE。目前，我國燃料乙醇生產(chǎn)全部以糧食為原料，以植物纖維為原料生產(chǎn)乙醇的主要問題在于木質(zhì)纖維素必須經(jīng)過預(yù)處理和纖維素酶水解，探索合理的預(yù)處理技術(shù)和揭示預(yù)處理過程中的變化是解決問題關(guān)鍵，本研究采用管式反應(yīng)器和氧化酶對(duì)玉米秸稈中的木質(zhì)素和木聚糖進(jìn)行脫除，以提高纖維素的水解率。 本研究采用管式反應(yīng)器以純水和0.1％的稀硫酸為介質(zhì)預(yù)處理玉米秸稈發(fā)現(xiàn)，純水預(yù)處理液中主要以木聚糖的形式

2、出現(xiàn)，隨著溫度的升高木聚糖的量增大，而木糖單糖的量較少；0.1％的稀硫酸為介質(zhì)時(shí)，預(yù)處理液中木糖單糖的量升高，木聚糖類降低，但木糖總量較純水提高。采用流動(dòng)相管式反應(yīng)器預(yù)處理玉米秸稈，反應(yīng)條件和管式反應(yīng)器一樣，通過180℃的反應(yīng)條件下的結(jié)果對(duì)比可知，流動(dòng)相管式反應(yīng)器以純水和稀酸為介質(zhì)時(shí)玉米秸稈的木糖和木質(zhì)素的脫除率都得到了明顯的提高。對(duì)于兩種反應(yīng)器，木糖去除率隨著預(yù)處理強(qiáng)度參數(shù)的增大而升高，同樣的預(yù)處理強(qiáng)度條件下流動(dòng)相管式反應(yīng)器的木糖去除

3、率高于管式反應(yīng)器。對(duì)于木質(zhì)素的去除來說，強(qiáng)度參數(shù)和修正強(qiáng)度參數(shù)都對(duì)木質(zhì)素的去除有影響，但是對(duì)于管式反應(yīng)器來說木質(zhì)素的去除和強(qiáng)度參數(shù)沒有相關(guān)性，木質(zhì)素的去除不超過總量的32％，而對(duì)于流動(dòng)相管式反應(yīng)器來說木質(zhì)素的去除和強(qiáng)度參數(shù)有較好的相關(guān)性，去除量可達(dá)70％以上。對(duì)于管式反應(yīng)器來說，纖維素的消化率只受木糖去除率的影響，而對(duì)于流動(dòng)相管式反應(yīng)器來說，木糖和木質(zhì)素的去除率都會(huì)影響纖維素的消化率。 采用先純水預(yù)處理，而后再氨水預(yù)處理的兩步法

4、，將半纖維素、木質(zhì)素和纖維素三種物質(zhì)分開，兩步法預(yù)處理玉米秸稈的最佳工藝為：先進(jìn)行純水預(yù)處理，180℃，水的流速為6mL/min，處理時(shí)間為20min。然后進(jìn)行氨水的預(yù)處理，170℃，氨水濃度為14％，流速為2mL/min，處理時(shí)間為40min。在上述兩步處理?xiàng)l件下，纖維素酶添加量為15FPU/g維素的情況下，預(yù)處理材料的消化率可達(dá)到81.3％。 以預(yù)處理玉米秸稈為原料進(jìn)行纖維素酶重復(fù)利用的研究，結(jié)果顯示，纖維素酶在一定程度上可

5、以重復(fù)利用，預(yù)處理玉米秸稈的木質(zhì)素含量對(duì)纖維素酶的重復(fù)利用有重要影響。漆酶和氧化中間產(chǎn)物可以氧化木質(zhì)素，以白腐菌TP21為產(chǎn)酶菌株，優(yōu)化產(chǎn)漆酶的條件，對(duì)所產(chǎn)漆酶進(jìn)行純化，得到了電泳純的漆酶，分子量為61.5kDa，對(duì)純化漆酶的性質(zhì)進(jìn)行了研究，用漆酶和氧化中間產(chǎn)物作用于預(yù)處理玉米秸稈，然后用纖維素酶進(jìn)行水解，結(jié)果粗漆酶作用的底物水解率提高了14.2％，純化的漆酶提高了12.5％，添加氧化中間產(chǎn)物分別提高16.6和16.9％用漆酶、氧化中間