玉米秸秆稀硫酸—液氨联合预处理参数优化及酶解效果研究

发布时间：2020-07-02 15:37

【摘要】：我国玉米秸秆的产量非常大，本文设计了液氨预处理（LAT）系统与实验装置，采取液氨预处理、稀硫酸预处理处理和稀硫酸-液氨联合预处理对玉米秸秆进行预处理并分析其酶解效果。对预处理温度、载氨量、载水量、驻留时间、稀硫酸浓度、固液比等实验参数进行了优化，获取最佳预处理条件。研究有以下主要结论：（1）玉米秸秆LAT预处理优化条件为含水率80%，温度130℃，载氨量1.0，驻留时间10min。在此条件下玉米秸秆经过预处理之后酶解72h时，葡聚糖和木聚糖的转化率分别为86.53%和84.31%。未处理的玉米秸秆进行72h酶解后，葡聚糖转化率和木聚糖转化率分别为42.23%和40.50%，所以经过优化后的液氨预处理（LAT）比未处理的葡聚糖和木聚糖转化率分别提高了96.90%和96.57%。经过质量平衡后，每1000g玉米秸秆能够获得葡萄糖313.2g，木糖184.6g。（2）玉米秸秆稀硫酸预处理的优化条件为稀硫酸浓度1.47%，固液比为1:10，预浸时间为2h。在此条件下玉米秸秆酶解72h的葡聚糖和木聚糖的转化率分别为78.38%和73.63%，质量平衡后，每1000g玉米秸秆可以获得葡萄糖303.1g，木糖177.9g。另外经过稀硫酸预处理之后24h酶解和72h酶解的转化率相差的不多。（3）对玉米秸秆稀硫酸-液氨预处理条件进行优化，获得最佳条件为1.47%稀硫酸以1:10的固液比预处理2h，含水率80%，温度130℃，载氨量1.0，驻留时间30min，葡聚糖和木聚糖的最高转化率为99.32%和78.50%，质量平衡之后，每1000g玉米秸秆可以获得葡萄糖347.4g，木糖169.6g。（4）对玉米秸秆稀硫酸-液氨预处理之后，发现稀硫酸-液氨预处理可以明显降解木质素，对载氨量不同的条件下进行成分分析，结果表明在稀硫酸浓度1.47%，固液比1：10，预浸时间2h，载氨量为3.0的时候去除木质素的效果最高，最高可以去除36.33%的木质素，并且表明降解木质素的同时可以提高玉米秸秆中葡聚糖和木聚糖的含量。
【学位授予单位】：浙江农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S216.2
【图文】：

木质纤维素,生物质,结构示意图,木质素

图 1.1 木质纤维素生物质结构示意图Figure1.1 Structure of biomass素是一种由松柏醇，芥子醇苯，对香豆醇经过一种随机的酶催化脱高分子芳香族化合物，由于苯基丙烷结构单元通过碳－碳键连接而，在酸性条件下难以水解[11]。木质素既可以作为物理屏障，限制纤维素，又可以吸附纤维素酶，导致非反应性的结合，因此木质素的原料的水解有很大影响[12]。木质素不能水解成单糖，它和半纤维素间质填充在细胞壁的微细纤维之间，加固木化组织的细胞壁，也存层把相邻的细胞粘结在一起[13]。预处理技术的目的和重要性纤维素生物质材料具有抵抗微生物及其酶解的各种抗性，被学者称降解性” (Biomass recalcitrance)[14]。其中可以被水解酶降解成质是纤维素和半纤维素，但是纤维素被木质素紧紧包围着，半纤维素和纤维素之间，所以水解酶难以接触到纤维素和半纤维素。此外

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的临界压力及温度分别为11.33MPa和132.25 ℃，又考虑到耐压余量与安全性，装置的耐压设计为20MPa。图2.2 连续式液氨预处理工艺流程图Figure 2.2 Flow chart of continuous LAT pretreatment(1.氨贮存罐，2.取氨泵，3.秸秆输送装置，4.预处理反应器，5.压力调节阀，6.针阀，7.安全阀，8.氨循环出口

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