玉米秸秆生产乙醇预处理关键技术研究

摘要

乙醇既是一种能源，又是一种良好的汽油增氧剂，用以代替MTBE。目前，我国燃料乙醇生产全部以粮食为原料，以植物纤维为原料生产乙醇的主要问题在于木质纤维素必须经过预处理和纤维素酶水解，探索合理的预处理技术和揭示预处理过程中的变化是解决问题关键，本研究采用管式反应器和氧化酶对玉米秸秆中的木质素和木聚糖进行脱除，以提高纤维素的水解率。 本研究采用管式反应器以纯水和0.1％的稀硫酸为介质预处理玉米秸秆发现，纯水预处理液中主要以木聚糖的形式出现，随着温度的升高木聚糖的量增大，而木糖单糖的量较少；0.1％的稀硫酸为介质时，预处理液中木糖单糖的量升高，木聚糖类降低，但木糖总量较纯水提高。采用流动相管式反应器预处理玉米秸秆，反应条件和管式反应器一样，通过180℃的反应条件下的结果对比可知，流动相管式反应器以纯水和稀酸为介质时玉米秸秆的木糖和木质素的脱除率都得到了明显的提高。对于两种反应器，木糖去除率随着预处理强度参数的增大而升高，同样的预处理强度条件下流动相管式反应器的木糖去除率高于管式反应器。对于木质素的去除来说，强度参数和修正强度参数都对木质素的去除有影响，但是对于管式反应器来说木质素的去除和强度参数没有相关性，木质素的去除不超过总量的32％，而对于流动相管式反应器来说木质素的去除和强度参数有较好的相关性，去除量可达70％以上。对于管式反应器来说，纤维素的消化率只受木糖去除率的影响，而对于流动相管式反应器来说，木糖和木质素的去除率都会影响纤维素的消化率。 采用先纯水预处理，而后再氨水预处理的两步法，将半纤维素、木质素和纤维素三种物质分开，两步法预处理玉米秸秆的最佳工艺为：先进行纯水预处理，180℃，水的流速为6mL/min，处理时间为20min。然后进行氨水的预处理，170℃，氨水浓度为14％，流速为2mL/min，处理时间为40min。在上述两步处理条件下，纤维素酶添加量为15FPU/g维素的情况下，预处理材料的消化率可达到81.3％。 以预处理玉米秸秆为原料进行纤维素酶重复利用的研究，结果显示，纤维素酶在一定程度上可以重复利用，预处理玉米秸秆的木质素含量对纤维素酶的重复利用有重要影响。漆酶和氧化中间产物可以氧化木质素，以白腐菌TP21为产酶菌株，优化产漆酶的条件，对所产漆酶进行纯化，得到了电泳纯的漆酶，分子量为61.5kDa，对纯化漆酶的性质进行了研究，用漆酶和氧化中间产物作用于预处理玉米秸秆，然后用纤维素酶进行水解，结果粗漆酶作用的底物水解率提高了14.2％，纯化的漆酶提高了12.5％，添加氧化中间产物分别提高16.6和16.9％用漆酶、氧化中间产物和纤维素酶同时作用于预处理的玉米秸秆，结果氧化中间产物浓度较低时底物的水解率较对照提高了，最适的氧化中间产物浓度为1mM，增大氧化中间产物的浓度对水解有抑制作用。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：英文略语与译名

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章绪论

第二章管式反应器预处理玉米秸秆的研究

第三章流动相管式反应器预处理玉米秸秆的研究

第四章氨水为流动相处理玉米秸秆的研究

第五章纤维素酶水解预处理玉米秸秆的研究

第六章漆酶发酵、纯化及对纤维素酶水解影响的研究

第七章结论与建议

参考文献

致谢

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