木質纖維素預處理與高固含量分批補料酶解糖化研究.pdf

1、近年來，面對越來越嚴峻的能源問題及環(huán)境問題，燃料乙醇成為了目前最熱門的替代能源。木質纖維素，作為地球上最豐富的可再生生物質資源，具有成為燃料乙醇生產原料的潛力。木質纖維素轉化為燃料乙醇通常涉及三個步驟：預處理、酶水解和發(fā)酵。
　　本文使用一種豐富廉價的植物纖維資源—玉米芯為研究對象，采用兩種不同的預處理方法對其進行預處理，并就如何獲得高糖濃度水解液進行了研究，具體研究內容和結論如下：
　?。?）為實現玉米芯三大組分纖維素、半

2、纖維素和木質素的有效分離，采用一種溫和的甲酸預處理方法對于玉米芯進行預處理，對預處理的四個關鍵因素（甲酸濃度、催化劑用量、反應溫度、反應時間）采用響應面法考察他們對半纖維素的回收效果、木質素的去除率和纖維素的回收率的影響。對實驗數據進行回歸分析，回歸系數（R2）表明二階模型對實際情況擬合較好。最佳反應條件為：甲酸濃度85％、催化劑用量(v(FA)/v(HCl))185:1、反應溫度65℃和時間6h，此時半纖維素糖回收率為87.6％，木質

3、素脫除率為66.3％，剩余的固體中纖維素含量為76.8wt％。
　　（2）采用磷酸-乙醇對玉米芯進行預處理，實現溫和條件下玉米芯的各組分的有效分離，考察了磷酸濃度對玉米芯組分分離效果的影響和各項頑抗特性的影響。結果表明：伴隨著磷酸濃度的增加，半纖維素和木質素的去除效果增強，結晶度隨著磷酸濃度的增加先增加后減小，玉米芯內部的氫鍵伴隨著磷酸濃度的增加呈現增強的趨勢，尤其當磷酸濃度到86wt%時，結晶度急劇減小至幾乎消失；且顆粒尺寸明顯

4、減小，纖維素的纖維結構被完全打破。
　?。?）采用經磷酸-乙醇預處理的玉米芯為原料行酶解反應，最佳的預處理條件為86wt%的磷酸-乙醇預處理，12h的酶解率可以達到96.7%，實現了快速高效酶解。物料衡算得到葡聚糖總回收率為92%，木聚糖總回收率為83.1%，磷酸和乙醇的回收率分別可以達到95.6%和92.1%。為高固含量酶解打下基礎，但是直接進行高固含量酶解很難實現。而分批補料酶解可以達到固含量30%，兩種加酶方式中，酶伴隨著底