前处理对玉米秸秆蒸汽爆破效果的影响.pdf

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1、第28卷2012年第12期6月农业工程学报1_ransactionsoftheChjnesesocietyofA鲥culturalEnginee^ng、幻I．28No．12JIul．2012273前处理对玉米秸秆蒸汽爆破效果的影响王风芹L2，尹双耀1，一，谢慧1’2，任天宝”，宋安东1，2※(I．河南农业大学生命科学学院，郑州450002；2．农业部农业微生物酶T程重点实验室，郑州4500023．河南科技学院资源与环境学院，新乡453003)摘要：为提高纤维乙醇生产过程中秸秆的预处理效果，该文研究了水预浸和caO前处理对蒸汽爆破和

2、酶解糖化的影响，并利刚场发射打描电镜(FE—SEM)、x．射线衍射仪(xRD)及傅罩叶红外光谱仪(FTIR)对j￡影响机制进行了分析。结果表明：玉米秸秆经30％水(水料质量比30：loo)预浸5d、经2％Cao(CaO与秸秆质晕比2：loo)处理3d或经30％水和2％caO协同处理ld后再进行蒸汽爆破均可显著提高蒸汽爆破对木质素的降解．降解率由单独蒸汽爆破的20．6％分别提高到27．8％、35．1％和30．9％。玉米秸秆经3种复合预处理和酶解糖化后总糖浓度分别为3．8l、3．59和3．46—100mL，糖得率分别为42．2％、39

3、．8％和38．3％，比单独蒸汽爆破预处理分别提高了23．7％、16．6％和12．3％。水预浸或CaO复合蒸汽爆破预处理后秸秆结构破坏严重，秸秆相对结晶度由单独蒸汽爆破的42．6％分别提高到47．O％和54．5％。水浸泡或CaO前处理可提高蒸汽爆破预处理效果和后期糖化效果，且所用试剂价格低廉，可以应用推广。关键词：蒸汽，水处理，糖，玉米秸秆，蒸汽爆破，复合预处理，caOdoi：IO．3969／j．is轴．10026819．2012．12．044中图分类号：TQ923文献标志码：A文章编号：l002—6819(20121—12—027

4、3一08王风芹。尹双耀，谢慧，等．前处理对玉米秸秆蒸汽爆破效果的影响[J】．农业工程学报，2012，28(12)：273—280．W帅gFengqiIl，Y'mSh咖gyao，XieHlli，eta1．E丘缸sofpI_e吮aIm朗tsonscI硼expositjonefficiencyofcomstaIk『J1．Trans钺：tj伽sofmeCh沁∞socielyofA鲫culturalEn曲10耐ng(Tr狮sacti∞sofⅡ1eCSAEX2012，28(12)：273—280．(i11Ch抽e辩wimEnglishabs们

5、Ic‘)0引言预处理技术是制约纤维乙醇产业化的瓶颈之一，对可发酵糖得率及其可发酵性育着匿要影响【1】，且严重影响了纤维乙醇的生产成本。因此，找到一种高效、无污染的预处理方法尤为‘蕈要。蒸汽爆破是目前预处理技术中应用比较广泛的方法之一，对生物质原料的预处理效果显著【2卅，且该方法对环境污染小，是一种高效、绿色、相对低成本的预处理技术【5】。随着蒸汽爆破技术的发展，出现了多种与蒸汽爆破相关的复合预处理技术，常见的有氨纤维爆破、SO：蒸汽爆破、C02蒸汽爆破以及稀酸、稀碱浸泡结合蒸汽爆破等方法，这些复合预处理技术均显著提高了蒸汽爆破的效

6、率睁81。曹春梅等用石灰代替NaOH处理小麦、莜麦和玉米秸秆，纤维素、半纤维素及木质素的总降解率达16％～22％【9】i程旺开等使用C“OH)：处理麦秸秆不仅提高了秸秆的酶解率，还能避免试剂的中和、洗涤等处理的繁琐步骤，而且Ca(0Hk与C02反应产生的CaC03可以通过煅烧转化成CaO，实现试剂的回收，从而降低成本、减少污染11叫。但目前尚未收稿R期：2011．11．J2修订H期：2012．04．08基金项日：河南省省院科技台作专项资金项目(102106000018)。中国科学院知识创新下程重大项目(KSCxl．Y、v-11E)

7、作者简介：王风芹(1976一)．女，河南安阳人．博上，副教授。研究方向为生物质能源工程，发酵r程等方面的研究。郑州河南农业大学生命科学学院．450002。EmaiJ：w一胁gqin@163c鲫。※通信作者：束安东(1972一)．男．河南洛阳人．博士后。教授，研究方向为生物质能源_T=程、发酵[程等方面的研究。郑州河南农业大学生命科学学院，450002。Er眦il：∞ngl666@】26．com见有关利用Cao复合蒸汽爆破预处理秸秆的相关报道。秸秆经水预浸之后町使秸秆膨胀、纤维结构蓬松，蒸汽爆破时热蒸汽更容易进入纤维内部，可提高蒸汽

8、爆破效果，但水分过多则可能影响爆破时的传热效果，因此水分含量是影响预处理效果的重要闵素。本文以水预浸、Cao前处理复合蒸汽爆破为预处理技术，研究不同的前处理对蒸汽爆破玉米秸秆结构变化和后期酶解糖化的影响，以期为工业生产提供理论依据和技术指导，推进纤