甜高粱桿發(fā)酵殘渣生產(chǎn)生物質(zhì)能源的研究.pdf

1、利用甜高粱桿中的糖分進(jìn)行固念發(fā)酵產(chǎn)乙醇目前正在進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn),其發(fā)酵后所剩余的殘渣仍是可開發(fā)利用的可再生資源,其主要成分是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素。通過對其進(jìn)一步綜合利用,不僅可以減少對環(huán)境的污染,還能產(chǎn)生積極的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
　　 本文針對甜高粱桿固態(tài)發(fā)酵后殘渣的綜合利用進(jìn)行了研究。首先利用殘渣中的半纖維素進(jìn)行生物質(zhì)化工產(chǎn)品的生產(chǎn),即兩步法產(chǎn)糠醛。在微波輻照下,稀硫酸催化半纖維素降解產(chǎn)木糖,通過響應(yīng)曲面法分析了反應(yīng)溫度、

2、硫酸濃度、液固比等反應(yīng)條件對木糖收率和濃度的影響規(guī)律,優(yōu)化得劍最佳的實驗條件為反應(yīng)溫度120℃,液固比為5,硫酸濃度為1.2％,反應(yīng)時間85min,響應(yīng)面分析法的預(yù)測的木糖收率和木糖濃度值分別為46.6％,15.1 g/L。實際測得木糖收率和濃度分別為45.3％,14.5g/L,與模型基本相符。同時研究了微波輻照稀硫酸水解木糖制備糠醛的反應(yīng)動力學(xué),分別考察了硫酸濃度、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間對糠醛產(chǎn)率的影響,求出了速率常數(shù)、反應(yīng)活化能和指前因

3、子,建立了木糖降解的反應(yīng)動力學(xué)模型。實驗結(jié)果表明木糖降解反應(yīng)的活化能為48.05kJ·mol-1,糠醛最大收率達(dá)到53.5％。
　　 其次利用纖維素酶對酸水解后的發(fā)酵渣水解條件進(jìn)行了優(yōu)化。將稀硫酸處理后殘渣經(jīng)過濾、水洗,主要成分是纖維素、木質(zhì)素及少量的半纖維素,經(jīng)過前面稀硫酸處理和微波輻照,改變了原來原料中的各組分含量,破壞了纖維素原有的結(jié)晶結(jié)構(gòu),有利于后續(xù)的酶解及發(fā)酵工藝。采用纖維素酶水解濾渣,考察了底物濃度、纖維素酶用量、搖

4、床轉(zhuǎn)速和表面活性劑對纖維素酶解效率的影響,得到最適酶解條件為:底物濃度130g/L、纖維素酶用量11FPU/g、表而活性劑Tween-80的添加量為1％、搖床轉(zhuǎn)速140r/min。在此條件下,水解48h后纖維素轉(zhuǎn)化率達(dá)到62.3％,還原糖濃度為53.2g/L。
　　 隨后對乙醇發(fā)酵工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化。采用同步糖化發(fā)酵,以安琪高活性干酵母為菌種發(fā)酵生產(chǎn)乙醇,研究了不同溫度對同步發(fā)酵糖化的影響,綜合考慮選擇38℃為發(fā)酵溫度。并研究了