稻草纸浆酸酶双解制备乙醇的研究

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秸秆类废弃物,是地球上一种含量最丰富的可再生生物质。经过预处理、水解、发酵后可以生产燃料乙醇,而乙醇作为一种重要的化工原料,可以添加到汽油中,也可以完全替代汽油充当燃料,并且是一种清洁能源。传统的秸秆类废弃物水解工艺只是简单的进行酸水解或酶水解,存在能耗大、水解糖得率低或费用高等缺点。本文主要研究了不同水解工艺路线对糖得率的影响,从而探索出了较佳的水解工艺:酸酶双水解,以及摸索出在此方法基础上的糖发酵制燃料乙醇的较佳工艺条件。本文主要采用稀硫酸和三种不同公司生产的纤维素酶对稻草纸浆进行水解,结果表明:(1)最佳的稀酸水解条件为:反应温度170-180℃、液固比20:1、硫酸浓度为2.4%、反应2h,还原糖得率最高为27.55%;(2)最佳酶水解条件:GC220纤维素酶、夏盛纤维素酶和solarbio纤维素酶的酶用量分别为14%(V酶液/V溶剂;147.28IU/g料).150IU/g料和150IU/g料底物浓度分别为2.9%(液固比35:1)、2%和2%;反应温度分别为50℃、55℃和55℃;pH均为4.8;反应时间分别为24h、8h和12h;酶解糖得率分别为70.0%、73.20%和171.43%。在此基础上,将酸水解和酶水解相结合,探索酸酶双水解工艺路线。(3)酸-酶双水解最佳工艺条件为:酸水解后固体残渣经酶水解,在55℃、底物浓度1%、酶用量80IU/g料、反应30h,此时酶水解最佳糖得率为67.100%%,酸酶双水解总还原糖得率为62.64%。混合酸酶水解糖液,浓缩至一定倍数进行单因素实验,考察初始葡萄糖浓度、装液量、温度、转速等因素对水解液发酵的影响。结果表明:初始葡萄糖浓度为60g/L,装液量100mL/250mL三角瓶,无机氮源为(NH4)2SO4,转速为100r/min,温度为28℃,pH值为5.5,发酵时间为48h,在此条件下乙醇得率可达49.72%,能达到理论得率的97.0%,乙醇浓度26.63g/L,转化率最高为0.28g/g(乙醇/稻草纸浆)。
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