小麦秸秆氢氟酸预处理及乙醇发酵工艺研究

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利用生物质(秸秆)纤维为原料生产燃料乙醇成为一项迫切的、具有重要战略意义的任务。国内外对生物质燃料乙醇进行了100多年的研究,但至今依然存在着许多关键的制约因素。严重制约着生物质燃料乙醇规模化生产的关键瓶颈问题有两个:一是原料的预处理造成严重的环境污染或处理成本偏高:二是发酵阶段糖利用率低造成燃料乙醇产率偏低。 本课题是以木质纤维素类物质(小麦秸秆)作为乙醇发酵的原料,对酸水解工艺、水解液中酸回收利用技术、水解液脱毒工艺以及戊糖己糖同步发酵工艺上做了研究,其重要结果如下: 首先测定了小麦秸秆中水分、灰分、纤维素、木质素、半纤维素以及硅的含量,其含量分别为:9.93%、7.42%、41.2%、19.39%、23.46%、1.4%。 对氢氟酸预处理方法进行了研究,分别考查了颗粒度、固液比、水解温度、酸浓度和时间因素对水解的影响。通过单因素试验,获得较佳工艺条件为:用酸浓度为25%氢氟酸(HF)、温度为70℃,液固比为5:1的条件下预处理60目小麦秸秆60min后,将水解液稀释到液固比为15:1,升温到100℃后进一步水解120min,其原料水解率为56.35%,其还原糖得率较高为36.34%。 对水解液中的有毒物质进行了研究,并设计了脱毒工艺。确定的脱毒工艺方法为:Ca(OH)2粉末中和逐渐调pH值至9,聚合氯化铝混凝沉淀,过滤,活性炭吸附脱毒。 对戊糖和己糖混合液同步发酵产燃料乙醇中发酵温度、pH、摇床转速、接种量和发酵初始糖浓度等条件的研究,获得了戊糖和己糖同步发酵生产燃料乙醇的最佳条件,该条件下糖醇转化率为32.5%。
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