多糖原料高效预处理转化和功能产品联产过程及机理
发布时间：2023-05-06 23:07
工业固体渣甘蔗渣和油茶壳等富含丰富的纤维素和半纤维多糖,是转化能源和制备功能产品的理想原料。但因木质素障碍,大部分多糖原料未能得到工业规模的高值化利用。本文以甘蔗渣和油茶壳为研究对象,比较了不同预处理方法对原料结构组成和转化的影响,一方面通过物料的生物转化深入研究预处理方式对甘蔗渣纤维素和半纤维素酶解、发酵转化乙醇过程影响,实现高底物浓度发酵;另一方面通过预处理促进甘蔗渣和油茶壳半纤维素转化功能性低聚木糖(DP 2-5),阐述半纤维催化降解机理,并首次利用油茶壳预处理残渣直接进行活性炭联产,以期实现油茶壳高值化利用。主要结论如下:蒸汽爆破预处理可显著提高半纤维素溶出率,破坏木质素致密结构,提高底物可及性,增加酶水解效率。蒸汽爆破预处理甘蔗渣酶水解72 h,葡萄糖得率随酶用量增加而提高,当酶用量为30 FPU/g-纤维素时,葡萄糖得率为74.99%(原料甘蔗渣,17.13%)。无患子果皮中含有的表面活性剂可降低体系表面张力,稳定酶活性,减少酶使用量。当酶用量为10 FPU/g-纤维素、无患子果皮浓度为1.2 g/L时,葡萄糖得率提高到80.99%,是未添加无患子果皮体系葡萄糖得率的2.2...
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 引言
1.2 生物乙醇发展历程
1.2.1 合成气转化乙醇技术
1.2.2 生物法转化乙醇技术
1.2.3 纤维多糖原料水解生产生物乙醇的挑战
1.3 低聚木糖理化性质及应用
1.4 纤维多糖原料种类多样性
1.4.1 主要纤维多糖原料化学组成
1.4.2 甘蔗渣资源
1.4.3 油茶壳资源
1.5 纤维多糖原料结构复杂性
1.6 原料预处理技术
1.6.1 物理预处理技术
1.6.2 水热/化学预处理技术
1.6.3 生物预处理技术
1.6.4 多种工艺耦合预处理技术
1.7 纤维素酶水解
1.7.1 水解酶分类
1.7.2 纤维素酶作用机理
1.7.3 纤维素酶水解影响因素
1.8 生物乙醇发酵工艺
1.8.1 发酵工艺分类
1.8.2 己糖和戊糖共发酵
1.8.3 高底物浓度发酵
1.9 研究意义和主要内容
1.9.1 研究目的及意义
1.9.2 研究的主要内容
2 蒸汽爆破预处理甘蔗渣酶解工艺优化研究
2.1 引言
2.2 实验材料与方法
2.2.1 实验原料
2.2.2 实验仪器设备和试剂
2.2.3 蒸汽爆破预处理
2.2.4 甘蔗渣酶水解实验
2.2.5 分析方法
2.2.6 酶水解液表面张力的测定
2.2.7 蒸汽爆破预处理前后甘蔗渣结构表征
2.3 实验结果与讨论
2.3.1 酶用量对甘蔗渣酶水解效率的影响
2.3.2 无患子果皮用量对蒸汽爆破预处理甘蔗渣酶水解效率的影响
2.3.3 酶和无患子果皮用量对初始酶解速率的影响
2.3.4 酶水解液表面张力的测定
2.3.5 蒸汽爆破预处理前后甘蔗渣结构表征
2.4 小结
3 不同预处理甘蔗渣发酵产生物乙醇及副产物对比研究
3.1 引言
3.2 实验材料与技术
3.2.1 实验原料与试剂
3.2.2 稀酸预浸渍的蒸汽爆破预处理
3.2.3 甘蔗渣Soda绿液耦合预处理实验
3.2.4 干酵母活化
3.2.5 同步糖化发酵实验
3.2.6 分析技术
3.2.7 预处理前后甘蔗渣结构表征
3.3 实验结果与讨论
3.3.1 预处理技术对甘蔗渣化学成分的影响
3.3.2 预处理技术对甘蔗渣发酵过程乙醇含量影响。
3.3.3 预处理甘蔗渣发酵过程酵母细胞增殖规律分析
3.3.4 预处理甘蔗渣发酵过程副产物形成规律分析
3.3.5 预处理技术对甘蔗渣形貌结构影响
3.4 小结
4 SODA绿液-乙醇预处理甘蔗渣高底物浓度混菌共发酵研究
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 实验原料与试剂
4.2.2 甘蔗渣Soda绿液-乙醇预处理实验
4.2.3 干酵母活化
4.2.4 不同菌种质量配比和底物浓度的同步糖化共发酵实验
4.2.5 分析方法
4.3 实验结果与讨论
4.3.1 Soda绿液-乙醇预处理条件对甘蔗渣化学成分的影响
4.3.2 Soda绿液-乙醇预处理对甘蔗渣共发酵过程影响
4.3.3 Soda绿液-乙醇预处理和底物浓度对甘蔗渣共发酵过程的影响
4.3.4 不同菌种质量配比对甘蔗渣共发酵过程影响
4.3.5 高底物浓度对Soda绿液-乙醇预处理甘蔗渣共发酵过程影响
4.3.6 Soda绿液-乙醇预处理甘蔗渣共发酵过程质量衡算
4.4 小结
5 过氧化氢-乙酸预处理甘蔗渣联产生物乙醇和低聚木糖
5.1 引言
5.2 材料与方法
5.2.1 实验方法与试剂
5.2.2 甘蔗渣过氧化氢-乙酸预处理实验
5.2.3 过氧化氢-乙酸预处理甘蔗渣不同体系发酵实验
5.2.4 过氧化氢-乙酸预处理甘蔗渣酶解产低聚木糖实验
5.2.5 分析方法
5.2.6 过氧化氢-乙酸预处理前后甘蔗渣结构表征
5.3 实验结果与讨论
5.3.1 过氧化氢-乙酸预处理对甘蔗渣化学组成和酶解性能影响
5.3.2 过氧化氢-乙酸预处理对DW和SCS发酵体系的影响
5.3.3 吐温80对DW和SCS发酵体系的影响
5.3.4 过氧化氢-乙酸预处理对DW和SCS发酵体系中副产物影响
5.3.5 过氧化氢-乙酸预处理对不同体系发酵性能对比分析
5.3.6 过氧化氢-乙酸预处理对甘蔗渣碱提木聚糖酶解性能影响
5.3.7 过氧化氢-乙酸预处理前后甘蔗渣结晶度及形貌变化观察
5.4 小结
6 氯化锌催化/活化预处理油茶壳联产低聚木糖和活性炭
6.1 引言
6.2 实验材料与方法
6.2.1 实验原料与试剂
6.2.2 氯化锌催化预处理实验
6.2.3 预处理固体残渣制备活性炭
6.2.4 分析方法
6.2.5 样品活性炭吸附性能测定及结构表征
6.3 实验结果与讨论
6.3.1 氯化锌催化半纤维素降解机理
6.3.2 预处理温度对油茶壳半纤维素降解影响
6.3.3 预处理温度和反应时间对油茶壳半纤维素降解影响
6.3.4 预处理温度和氯化锌浓度对油茶壳半纤维素降解影响
6.3.5 预处理固体残渣联产活性炭
6.3.6 油茶果综合利用评估
6.4 小结
7 结论与创新点
7.1 本文的主要结论
7.2 创新点
7.3 下一步工作建议
参考文献
个人简介
导师简介
获得成果目录
致谢
本文编号：3809773
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 引言
1.2 生物乙醇发展历程
1.2.1 合成气转化乙醇技术
1.2.2 生物法转化乙醇技术
1.2.3 纤维多糖原料水解生产生物乙醇的挑战
1.3 低聚木糖理化性质及应用
1.4 纤维多糖原料种类多样性
1.4.1 主要纤维多糖原料化学组成
1.4.2 甘蔗渣资源
1.4.3 油茶壳资源
1.5 纤维多糖原料结构复杂性
1.6 原料预处理技术
1.6.1 物理预处理技术
1.6.2 水热/化学预处理技术
1.6.3 生物预处理技术
1.6.4 多种工艺耦合预处理技术
1.7 纤维素酶水解
1.7.1 水解酶分类
1.7.2 纤维素酶作用机理
1.7.3 纤维素酶水解影响因素
1.8 生物乙醇发酵工艺
1.8.1 发酵工艺分类
1.8.2 己糖和戊糖共发酵
1.8.3 高底物浓度发酵
1.9 研究意义和主要内容
1.9.1 研究目的及意义
1.9.2 研究的主要内容
2 蒸汽爆破预处理甘蔗渣酶解工艺优化研究
2.1 引言
2.2 实验材料与方法
2.2.1 实验原料
2.2.2 实验仪器设备和试剂
2.2.3 蒸汽爆破预处理
2.2.4 甘蔗渣酶水解实验
2.2.5 分析方法
2.2.6 酶水解液表面张力的测定
2.2.7 蒸汽爆破预处理前后甘蔗渣结构表征
2.3 实验结果与讨论
2.3.1 酶用量对甘蔗渣酶水解效率的影响
2.3.2 无患子果皮用量对蒸汽爆破预处理甘蔗渣酶水解效率的影响
2.3.3 酶和无患子果皮用量对初始酶解速率的影响
2.3.4 酶水解液表面张力的测定
2.3.5 蒸汽爆破预处理前后甘蔗渣结构表征
2.4 小结
3 不同预处理甘蔗渣发酵产生物乙醇及副产物对比研究
3.1 引言
3.2 实验材料与技术
3.2.1 实验原料与试剂
3.2.2 稀酸预浸渍的蒸汽爆破预处理
3.2.3 甘蔗渣Soda绿液耦合预处理实验
3.2.4 干酵母活化
3.2.5 同步糖化发酵实验
3.2.6 分析技术
3.2.7 预处理前后甘蔗渣结构表征
3.3 实验结果与讨论
3.3.1 预处理技术对甘蔗渣化学成分的影响
3.3.2 预处理技术对甘蔗渣发酵过程乙醇含量影响。
3.3.3 预处理甘蔗渣发酵过程酵母细胞增殖规律分析
3.3.4 预处理甘蔗渣发酵过程副产物形成规律分析
3.3.5 预处理技术对甘蔗渣形貌结构影响
3.4 小结
4 SODA绿液-乙醇预处理甘蔗渣高底物浓度混菌共发酵研究
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 实验原料与试剂
4.2.2 甘蔗渣Soda绿液-乙醇预处理实验
4.2.3 干酵母活化
4.2.4 不同菌种质量配比和底物浓度的同步糖化共发酵实验
4.2.5 分析方法
4.3 实验结果与讨论
4.3.1 Soda绿液-乙醇预处理条件对甘蔗渣化学成分的影响
4.3.2 Soda绿液-乙醇预处理对甘蔗渣共发酵过程影响
4.3.3 Soda绿液-乙醇预处理和底物浓度对甘蔗渣共发酵过程的影响
4.3.4 不同菌种质量配比对甘蔗渣共发酵过程影响
4.3.5 高底物浓度对Soda绿液-乙醇预处理甘蔗渣共发酵过程影响
4.3.6 Soda绿液-乙醇预处理甘蔗渣共发酵过程质量衡算
4.4 小结
5 过氧化氢-乙酸预处理甘蔗渣联产生物乙醇和低聚木糖
5.1 引言
5.2 材料与方法
5.2.1 实验方法与试剂
5.2.2 甘蔗渣过氧化氢-乙酸预处理实验
5.2.3 过氧化氢-乙酸预处理甘蔗渣不同体系发酵实验
5.2.4 过氧化氢-乙酸预处理甘蔗渣酶解产低聚木糖实验
5.2.5 分析方法
5.2.6 过氧化氢-乙酸预处理前后甘蔗渣结构表征
5.3 实验结果与讨论
5.3.1 过氧化氢-乙酸预处理对甘蔗渣化学组成和酶解性能影响
5.3.2 过氧化氢-乙酸预处理对DW和SCS发酵体系的影响
5.3.3 吐温80对DW和SCS发酵体系的影响
5.3.4 过氧化氢-乙酸预处理对DW和SCS发酵体系中副产物影响
5.3.5 过氧化氢-乙酸预处理对不同体系发酵性能对比分析
5.3.6 过氧化氢-乙酸预处理对甘蔗渣碱提木聚糖酶解性能影响
5.3.7 过氧化氢-乙酸预处理前后甘蔗渣结晶度及形貌变化观察
5.4 小结
6 氯化锌催化/活化预处理油茶壳联产低聚木糖和活性炭
6.1 引言
6.2 实验材料与方法
6.2.1 实验原料与试剂
6.2.2 氯化锌催化预处理实验
6.2.3 预处理固体残渣制备活性炭
6.2.4 分析方法
6.2.5 样品活性炭吸附性能测定及结构表征
6.3 实验结果与讨论
6.3.1 氯化锌催化半纤维素降解机理
6.3.2 预处理温度对油茶壳半纤维素降解影响
6.3.3 预处理温度和反应时间对油茶壳半纤维素降解影响
6.3.4 预处理温度和氯化锌浓度对油茶壳半纤维素降解影响
6.3.5 预处理固体残渣联产活性炭
6.3.6 油茶果综合利用评估
6.4 小结
7 结论与创新点
7.1 本文的主要结论
7.2 创新点
7.3 下一步工作建议
参考文献
个人简介
导师简介
获得成果目录
致谢
本文编号：3809773
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教材专著
