纤维素水解ppt课件.ppt

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1、纤维素的水解分享人：TEL：V信：1921年Mener-Willians用浓H2SO4水解纯的棉花纤维，分离出得率为：90.7%的结晶D-葡萄糖。另外也有人将纤维素先溶于40%HCl或72%H2SO4中，放置12~24hr，然后冲稀至含酸低于1%的水解液，再煮沸数小时，纤维素几乎完全成葡萄糖，其得率达理论值的96%~98%。回顾纤维素的水解纤维素的酸水解纤维素的碱降解纤维素的酶分解纤维素水解的几种方式1纤维素的酸水解1.1定义：指纤维素其相邻两葡萄糖单体间的碳原子和氧原子形成的苷键被酸所裂断，纤维素聚合度下降，还原能力提高。

2、酸液→无定形区→进入结晶区表面快慢纤维素→低聚糖→葡萄糖1纤维素的酸水解1.2无机酸催化纤维素分解的机理:酸在水中解离产生氢离子；氢离子与水结合为不稳定的水和氢离子；纤维素链上的β-1,4葡萄糖苷键与水和氢离子结合，后者把一个氢离子交给β-1,4葡萄糖苷键上的氧，使之变为不稳定的四价；氧键断裂时，四价的氧与水反应生产2羟基，重新释放出氢离子。1纤维素的酸水解1纤维素的酸水解1.3木质纤维素水解的产物浓酸水解稀酸水解序列阶段酸水解1.4酸水解主要分为：1纤维素的酸水解浓酸水解：纤维素在浓酸中的水解是均相水解。纤维素晶体结构在酸

3、中润胀或溶解后，通过形成酸的复合物再水解成低聚糖和葡萄糖。纤维素→酸复合物→低聚糖→葡萄糖催化剂：硫酸或盐酸；浓硫酸浓度：72%~75%；浓盐酸浓度：39%~41%；压力：常压1纤维素的酸水解1.4.1浓酸水解的简单介绍浓酸水解纤维素的过程如下：纤维素膨胀和溶解部分水解生成低分子多糖和少量单糖浓酸加水稀释加热进一步水解生成单糖单糖进一步分解缺点：酸必须回收，而且回用要经济上能过关，回收过程通常是高成本的，要求防腐蚀的容器，体积也要较大。浓酸水分较少，纤维素分解生成的是寡糖，其中主要是纤四糖100~200℃1~3h1纤维素的酸

4、水解稀酸水解：稀酸水解属多相水解。水解发生于固相纤维素和酸溶液之间，在高温高压下，稀酸可将纤维素完全水成葡萄糖。1.4.2稀酸水解的简单介绍1纤维素的酸水解稀酸高压水解方法：硫酸浓度：0.3%~0.5%；水解温度：151~174℃或179~194℃（根据原料情况）；压力：400~800kPa和900~1300kPa（根据原料情况）。稀酸常压水解法:一般采用硫酸；硫酸浓度：3%以下；水解温度：100~103℃。1.4.2.1稀酸水解工艺1纤维素的酸水解1.4.2.2稀酸水解的几种常用方法纤维原料稀酸水解稀酸加压水解稀酸常压水解

5、固定水解法分段水解法渗滤水解法1纤维素的酸水解固定水解法是最原始的方法。水解液是在整个水解过程完成后一次性排出。生成糖的分解现象严重、得率低、质量差、纯度低，但对设备和操作的要求低。分段水解法生成糖的分解少。渗滤水解法是将稀酸溶液从水解器上部不断淋入，水解液从下部连续排除。稀酸常压水解主要用于木质纤维素的预处理和玉米蕊等半纤维素含量高的原料的酸水解，可使大部分半纤维素分解。1纤维素的酸水解氢离子浓度越低，水解速度越快。2.在一定的酸浓度范围内，纤维素水解反应的速度与酸的浓度成正比。3.温度增加酸水解反应的速度也加快；一般温度

6、增加10℃，水解速度提高1.2倍。其中值得注意的是：4.由于氢离子是由酸解离来，而强酸解离完全，故水解时都用强酸。温度愈高，纤维素酸水解的速度愈快，但已生成的单糖的分解速度也愈快。采用分段水解法或渗虑水解法，以缩短生成单糖在水解器中停留时间，达到减少单糖分解造成损失的目的。1.4.3序列阶段酸水解美国普度大学ladish提出采用浓酸和稀酸水解的纤维素序列三阶段酸水解法。1、预水解，它是水解和萃取木质纤维素中的半纤维素阶段；2、主水解阶段，将纤维素水解成寡糖和葡萄糖单体的阶段；3、后水解阶段，它是保证寡糖水解的阶段，而寡糖中主

7、要是纤维四糖寡糖和葡萄糖之间的比例则决定于所用酸的浓度1纤维素的酸水解1.5酸水解纤维素性质变化1、DP降为200左右，成粉末状；2、吸湿能力改变，先下降后上升；3、碱溶能力增加，4、还原性增强；5、机械强度下降。1纤维素的酸水解1.6影响酸水解的因素影响纤维素酸水解时糖的产率的主要因素是：（1）原料的种类和粉碎度；（2）酸的种类和用量；（3）液比系数；（4）水解时采用的温度和时间。1纤维素的酸水解1.6.1原料的种类和粉碎度原料与酸的接触面愈大，有利于酸渗入纤维束内部，水解效果愈理想。但粉碎过细，一则会增加电能的消耗，二则

8、在进行水解时也会因密度过大而影响到滤出速度。一般稻草切成2~3㎝，棉子壳可以不粉碎。1纤维素的酸水解1.6.2酸的种类和用量盐酸催化能力较高，但价格较高，腐蚀性也强。因此工业生产上一般使用粗盐酸作为水解用酸。理论上，在其他条件不变时，酸的浓度提高一倍，水解时间可缩短。通常采用稀酸常压水解时