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甜高粱秸秆水解的研究

作　者: 张宝珍
导　师: 张素平
学　校: 华东理工大学
专　业: 化学工艺
关键词: 甜高粱秸秆稀酸水解酶水解动力学模型
分类号: X712
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

甜高梁有“高能植物”之称,在保证粮食安全和燃料乙醇生产方面具有广阔的应用前景。目前,甜高粱秸秆制取可发酵糖是全球关注的热点,但仍然缺乏深入全面的研究。所以,本文以甜高粱秸秆为原料,对其水解进行了研究。首先探讨了甜高粱秸秆稀酸预处理的影响因素,主要考察了水解温度、反应时间、酸浓度对半纤维素水解及副产物糠醛和乙酸浓度的影响。结果表明：在盐酸浓度为0.75%,反应温度140℃,反应时间10min的工艺条件下,水解液中木糖浓度为22.38g/L,收率高达77.5%,而发酵抑制物浓度较低,糠醛浓度仅为0.98g/L,乙酸浓度为2.52g/L,这说明此预处理水解液适合于后续的乙醇发酵。以预处理甜高粱秸秆后的残渣为原料,考察了稀酸水解对残渣中纤维素水解及发酵抑制物乙酰丙酸、5-羟甲基糠醛浓度的影响。结果表明：在盐酸质量分数为1.0%,反应温度170℃,反应时间10min的工艺条件下,测得水解液中葡萄糖浓度为35.38g/L,收率为70.10%,此时水解液中糠醛、乙酸、5-羟甲基糠醛(5-HMF)、乙酰丙酸(LA)的浓度依次为0.22g/L、0.99g/L、0.73g/L、1.60g/L。与甜高粱秸秆预处理相比,纤维素的水解条件稍微苛刻,但发酵抑制物的浓度较低,这表明只有少量的葡萄糖发生了降解。为了与纤维素的稀酸水解进行比较,还对甜高粱预处理残渣进行了酶水解的研究。确定了酶水解的最优条件：酶用量75U/g,两种酶比例3：1,温度50℃,pH4.5,液固比10：1,此时酶水解率高达85.31%,葡萄糖浓度为61.59g/L。研究还指出葡萄糖对纤维素的酶水解有强烈的抑制作用；分批添加酶催化剂利于提高酶水解速率和最终的酶水解率。最后,在实验的基础上建立了甜高粱秸秆稀酸预处理和残渣中纤维素稀酸水解动力学模型,经非线性拟合得出半纤维素难易水解、木糖降解、纤维素水解及葡萄糖降解速率表达式依次如下：

甜高粱秸秆水解的研究

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