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甘蔗渣是制糖工业的主要副产品,是含量丰富的有机物。其综合利用的一个有效途径是将其转化为糖,进而转化为附加值较高的产物。在这个过程中,木质纤维的预处理是降低成本,增加纤维原料利用率的一个关键步骤。本论文首先综述了国内外蔗渣的应用情况,针对蔗渣中的各种成分,采用了酸法、碱法、机械活化和生物酶法四种方法对蔗渣进行预处理,比较了四种预处理方法对后续纤维素酶降解蔗渣产糖的影响。然后通过成分分析、FTIR、XRD、SEM对比了处理前后蔗渣组成、形态结构和结晶性能的变化情况,分析了这些变化对蔗渣酶解产糖的影响。
酸、碱、机械活化和生物酶法四种不同预处理方法中碱处理方法效果最好,在碱浓度1%,温度为100℃,液固比25,处理时间60 min,蔗渣酶解24 h产糖率为69.96%。通过对蔗渣的组成测定可以得出,酸处理主要是除去蔗渣中半纤维素,碱处理主要是除去蔗渣中半纤维素和木质素,碱处理对蔗渣酶解产糖的影响要比酸处理的影响更显著。蔗渣经过机械活化处理,结晶度从48%降低到35.25%,降低了12.75%;碱处理结晶度从48.00%降低到46.37%,降低了1.63%;酸处理,蔗渣结晶度从48.00%提高到48.50%,提高了0.50%。通过扫描电镜结果分析,蔗渣经过碱处理,表面出现凹坑、裂纹和小孔,这种变化比酸处理更明显。蔗渣经过机械活化后,蔗渣的结构发生了很大的变化,颗粒变的更细,表面积大大增加,有利于酶解产糖率的提高。对超声波辅助碱法预处理进行条件优化,得到的最佳预处理条件为:碱浓度1%,液固比25,处理时间60 min,处理温度为80℃。在最优预处理条件下处理后进行酶解,得到的最佳酶解条件为:加酶量为6.0 FPU,酶解温度为50℃,酶解pH为4.8。由此可见,超声波辅助碱这种预处理方法被认为是改变蔗渣组成、结构,提高蔗渣酶解产糖率的很有效的方法。