稻草经超声波辅助预处理后酶解过程的动力学研究

摘要

面对日益严重的能源危机以及环境问题,以植物木质纤维素为原料生产燃料酒精成了解决这些问题并保持社会可持续发展的一条重要途径。目前,虽然关于植物木质纤维素原料的预处理和酶水解过程已经有了很多研究,但这些研究大多采用常规预处理以及酶水解方法,而以稻草作为植物木质纤维素原料,将超声波技术用于植物木质纤维素的预处理以及酶水解过程动力学模型报道较少。
　　 本文选择功率为120 W、处理时间为30 min,分别对稻草进行超声波辅助酸碱预处理,与传统化学预处理后稻草的主要化学组成相比较,发现超声波技术辅助酸碱预处理可以更为有效的去除半纤维素和木质素,提高了纤维素含量,缩短糖化时间。为进一步研究超声波辅助预处理对稻草糖化的影响,在一系列试验研究的基础上,建立了稻草酶水解动力学模型。结果表明,稻草(分别经碱、超.碱、酸、超-酸处理)糖化过程模型参数米氏常数KM,速率常数k和抑制常数KI均不同,KM分别为17.55 g·L-1,14.14 g·L-1,15.29 g·L-1,15.80 g·L-1；k分别为15.30 h-1,21.32 h-1,13.40h-1,15.42h-1；抑制常数KI变化不明显分别为2.31 g·L-1,2.08 g·L-1,1.81 g·L-1,1.85 g·L-1。本模型及实验方法简便可靠,有较好的拟合性,对稻草酶水解过程工程放大及过程控制都具有一定的参考价值。然后分别对这四种预处理方法处理后的稻草的主要化学组分进行了分析,发现经过超声波预处理的稻草其处理后的化学组分与单纯酸碱预处理的稻草处理后的化学组分相比,均能有更多纤维素含量以及更少的半纤维素及木质素含量。