水葫蘆微波水解和發(fā)酵制取燃料酒精的機理研究.pdf

1、能源與環(huán)境是當今人類社會發(fā)展必須面對的兩個問題。水葫蘆是世界十大害草之一，在中國南方19個省市的廣大水域造成嚴重污染。如果能將水葫蘆變廢變害為寶，能源化利用制取生物酒精等燃料，則對于治理改善水葫蘆環(huán)境污染、發(fā)展清潔可再生的生物新能源，促進經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
　　 本文首次提出了微波對水葫蘆酶水解糖化的促進機理，并且研究了水葫蘆利用酵母菌發(fā)酵制取燃料乙醇的反應機理?？疾炝宋⒐獠▔A化同時預處理水葫蘆，在微波功率700W

2、加熱150s條件下堿化預處理水葫蘆，其酶水解的還原糖產(chǎn)量達到11.66g/100g水葫蘆，為理論最大還原糖產(chǎn)量的20.19％?？疾炝宋⒐獠?lián)合堿和蒸汽加熱預處理水葫蘆水解產(chǎn)糖。在微波和光波組合比例為30:70(總功率700W)、加熱時間1min時，還原糖產(chǎn)量達到了31.1g/100g水葫蘆，為55.4％的理論最大還原糖產(chǎn)量。
　　 考察了高溫微波聯(lián)合酸預處理水葫蘆水解產(chǎn)糖。發(fā)現(xiàn)水葫蘆經(jīng)過微波稀酸預處理后，半纖維素絕大部分水解生成

3、木糖、半乳糖和阿拉伯糖等單糖，纖維素很少量水解生成葡萄糖等，木質素少量降解生成丙炔酸等。當水葫蘆經(jīng)微波稀酸預處理后再進行酶水解時，纖維素大量水解生成纖維二糖和葡萄糖等，半纖維素達到完全水解。在微波溫度140℃、加熱15min、底物濃度20g/L、稀H2SO4濃度1vol％條件下，水葫蘆經(jīng)過預處理和酶水解后的還原糖產(chǎn)量為48.28g/100g水葫蘆，達到理論最大還原糖產(chǎn)量(51.02g/100g底物)的94.63％。表明微波稀酸預處理對水

4、葫蘆酶水解的促進作用明顯優(yōu)于微波堿化預處理，這是由于酸處理更有利于降解水葫蘆中含有的大量半纖維素。
　　 考察了水葫蘆經(jīng)過微光波堿化預處理后采用同時酶水解糖化和酵母菌發(fā)酵模式制取燃料乙醇，利用傳統(tǒng)的釀酒酵母發(fā)酵，酒精產(chǎn)量達到0.063g/g水葫蘆；利用嗜單寧管囊酵母發(fā)酵水葫蘆的酒精產(chǎn)量達到0.069g/g水葫蘆。
　　 考察了水葫蘆經(jīng)過高溫微波聯(lián)合酸/堿預處理后采用同時酶水解糖化和酵母菌發(fā)酵模式制取燃料乙醇，發(fā)現(xiàn)微波酸化