PDF《华东理工大学工程硕士学位论文》

分类号: 密级: U D C: 华东理工大学工程硕士学位论文农作物来源木质纤维素生物转化 制备多元醇和乙醇的工程研究 方镇宏 指导教师姓名: 鲍杰教授 生物工程学院 张小希 高级工程师 吉林燃料乙醇有限公司 申请学位级别: 硕士 专业名称: 生物工程 论文定稿日期: 论文答辩日期: 学位授予单位: 华东理工大学 学位授予日期: 答辩委员会主席: (姓名、职称) 评阅人: (姓名、职称) 作者声明我郑重声明:本人恪守学术道德,崇尚严谨学风.

所呈交的学位论文,是本人在导 师的指导下,独立进行研究工作所取得的结果.除文中明确注明和引用的内容外,本论 文不包含任何他人已经发表或撰写过的内容. 论文为本人亲自撰写, 并对所写内容负责. 论文作者签名: 年月日华东理工大学硕士学位论文 第I页农作物来源木质纤维素生物转化制备多元醇和乙醇的工程研究 摘要 本文针对两种不同类型的木质纤维素生物质从工业应用的角度进行了生物转化研 究,并提出了工业应用的初步方案.首先,以玉米秸秆为原料,通过干式预处理和基于 成本计算的酶水解过程获得低成本秸秆糖,进而通过秸秆糖的加氢裂解转化为丙二醇、 乙二醇等多元醇产品.其次,以木薯块茎中的纤维素组分为对象,从纤维素酶成本角度 评估了三种利用木薯纤维素组分发酵生产乙醇的方法, 提出了木薯纤维素工业应用的最 优方案. 在秸秆糖转化多元醇研究上,本文对秸秆除尘环节、稀酸预处理及纤维素酶水解环 节、氢解环节进行了深入的研究.结果表明:在秸秆前处理除尘环节,不同清洗程度秸 秆原料对糖化得率和乙醇得率有重要影响, 说明尽可能彻底地脱除秸秆中的灰分有助于 增大稀酸预处理的强度;

在预浸固液比 1:

1、硫酸用量 5%、反应温度

190 o C、反应

3 分 钟的预处理条件下, 玉米秸秆的糖化得率最为理想;

在反应温度

50 o C 和较大范围的 pH (4.2-5.8)条件下都有较高的糖得率;

提高反应器搅拌强度明显提高糖化反应速率,但 最终的糖得率相差不大.通过酶成本、浓缩成本、物料成本的分析,得到了最低成本的 秸秆糖制备工艺;

将秸秆糖用于加氢裂解制取多元醇,逐步进行脱色、除离子等精致步 骤,丙二醇收率提高至 48%,最终裂解效果与纯葡萄糖无明显差异.目前,秸秆糖制备 多元醇技术已经初步应用于工业生产. 在木薯纤维素利用研究上, 从纤维素酶成本角度评估了三种利用木薯纤维素组分发 酵生产乙醇的方法,包括木薯纤维素酒渣的直接糖化和乙醇发酵、木薯纤维素酒渣预处 理后的糖化与乙醇发酵、木薯淀粉与纤维素同步糖化与乙醇发酵.结果表明,前两种方 法的纤维素利用效率不高,酶成本分别达到

13602、11659 元/吨乙醇.第三种方法发酵 结束时的乙醇浓度从101.5 g/L提高到107.0 g/L, 生产每吨纤维乙醇增加的成本仅为3589 元/吨乙醇, 远低于燃料乙醇售价, 因此第三种方法为木薯纤维用于乙醇发酵的最适方法, 本结论将为木薯乙醇产业深度利用木薯纤维提供依据. 关键词:玉米秸秆;

稀酸预处理;

纤维素酶水解;

多元醇;

木薯酒渣 第II 页 华东理工大学硕士学位论文 华东理工大学硕士学位论文 第III 页Industrial Research on Bioconversion of Agricultural Lignocellulose Boimass into Polyols and Ethanol Abstract In this study, two agricultural lignocellulosic biomass resources were converted into polyols and ethanol and applied into the design and demonstration of industrial applications. Firstly, corn stover was processed and optimized by dry-pretreatment and enzymatic hydrolysis into stover sugar based on the cost analysis, then the stover sugar was catalytically hydrogenlyzed into polyols products containing propylene glycol, ethylene glycol, etc. Secondly, several bioconversion methods of cellulose fraction in virgin cassava tubes into ethanol were tested and evaluated based on the cellulase cost, and an optimized method was proposed for cassava ethanol industry. In the study of converting corn stover sugar to polyols, the researches were focused on the ash removal process, dilute acid pretreatment and enzymatic hydrolysis process and hydrogenolysis process. The results showed that: in the ash removal process, sugar yield and the ethanol yield of corn stover were significantly positive correlated with the washing degree which indicated that the removal of ash by washing contributed to increase the strength of pretreatment;