小麥秸稈預處理方法研究與乙醇發(fā)酵工藝探討.pdf

1、隨著石油、煤炭等黑金能源的日益減少和人類對能源需求量的不斷增加,各國都把目標轉移到了可再生能源,特別是木質纖維素燃料乙醇,具有極其廣闊的前景,但其原料的預處理和己糖-戊糖混合發(fā)酵技術的不成熟是限制發(fā)展的主要因素。
　　 為了得到較好的秸稈預處理方法及乙醇發(fā)酵工藝,本文以小麥秸稈為原料,基于秸稈組分的全利用理念,采用了兩種處理方法對秸稈組分進行處理,并選擇處理效果較好的方法進行后續(xù)乙醇發(fā)酵工藝研究。經試驗研究,各個工藝條件結果如下

2、:
　　 1.采用了乙醇發(fā)酵同步預處理方法,分兩步對小麥秸稈進行預處理,研究表明,在發(fā)酵過程中加入小麥秸稈進行第一步處理,當加入比例為小于1:25(g/ml),時,不會對發(fā)酵造成影響,另外,通過單因素實驗和正交實驗發(fā)現,以發(fā)酵后醪液為處理液進行蒸煮脫木素,其最佳工藝為:乙醇濃度60％(v/v)、處理溫度100℃、處理時間150min,處理后木素脫出率達到52.3％,酶解后,還原糖得率為36.2％(還原糖/秸稈)。
　　

3、2.多聚磷酸體系處理小麥秸稈。實驗研究發(fā)現,稀磷酸水解秸稈半纖維素的最佳條件為:稀磷酸濃度9.0％、液固比10、溫度120℃、時間130min,水解后木糖得率為20.1％(木糖/秸稈);多聚磷酸-乙醇法處理脫木素的最佳條件為:多聚磷酸濃度(以P2O5計)66％,溫度50℃,時間55min,處理后葡萄糖得率為76.8％,酶解率為89.1％,在過程中纖維素的損失率為13.8％,木素脫出近50％。另外,在堿性條件下纖維素殘渣經過H2O2處理后

4、,酶解率和葡萄糖得率分別提高到了94.5％和81.2％,木素的脫出率達到71.2％。多聚磷酸體系處理秸稈后,總的還原糖得率為52.5％(還原糖/秸稈)。從秸稈組分的利用率和還原糖得率以及經濟角度對比發(fā)現,相對于第一種方法,采用多聚磷酸體系對秸稈進行預處理具有較好的效果。
　　 3.在磷酸體系處理秸稈過程中,由于半纖維素的酸水解條件劇烈,水解液中必定存在影響微生物生長和發(fā)酵的物質,特別是多酚類化合物,需對水解液進行脫毒處理。探討了

5、8種脫毒方法對木糖損失率和酚類脫出率的影響,研究發(fā)現,樹脂XDA-1+CaCO3,脫除酚類效果最好,木糖損失率較低,并且研究了XDA-1樹脂脫酚的最佳條件為:流速1.5 ml/min,進樣濃度為0.3 mg/ml,進樣pH為2.0,在此條件下,酚類脫出率可達97.7％,還原糖損失率為5.8％,采用80％乙醇洗脫,酚類解吸率達到了91.6％,總回收率達到88.9％。
　　 4.初步探討了混糖混菌發(fā)酵的最優(yōu)條件,研究發(fā)現,其最佳的發(fā)