本研究對蒸汽爆破、熱噴放及堿堆漚3種預(yù)處理方式處理的青貯秸稈的物理特性和理化成分進行了分析,測定了預(yù)處理后玉米秸稈在水中的沉降特征、親水指數(shù)等指標,同時通過顯微鏡觀察、紅外光譜、X射線衍射及熱重分析試驗,對各種預(yù)處理方法進行了對比和評價。結(jié)果表明,青貯玉米秸稈經(jīng)過3種不同預(yù)處理后,其理化特性明顯不同。經(jīng)蒸汽爆破之后秸稈表面呈現(xiàn)親水特性,沉降比從原料的87.3%減少至0%,比表面積比原料增加65.2%;顯微觀察發(fā)現(xiàn)蒸汽爆破后秸稈細胞壁完全斷裂破碎,纖維素結(jié)晶度下降至33.11%。蒸汽爆破相比其他2種方法更能顯著改變玉米秸稈的結(jié)構(gòu),使其更利于降解,是一種理想的預(yù)處理方式。 

【文章來源】：河南農(nóng)業(yè)大學學報. 2018,52(02)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

種樣品的水中飄浮沉入質(zhì)量比及親水指數(shù)A:原料;B:蒸汽爆破(ICSE);C:熱噴放;D:堿堆漚

中可以看出，原料的細胞壁結(jié)構(gòu)完整清晰，結(jié)構(gòu)緊密有序(A)，經(jīng)過高溫蒸汽的蒸煮后，部分細胞壁結(jié)構(gòu)發(fā)生斷裂，表面出現(xiàn)了細小碎片，但仍保持形狀，細胞內(nèi)結(jié)構(gòu)疏松，有部分已開始發(fā)生溶解(C)。通過瞬間汽爆作用后(B)，整體結(jié)構(gòu)已基本打破，視野內(nèi)主要為組織碎片，未有完整的細胞壁組織結(jié)構(gòu)。堿堆漚使細胞壁的形態(tài)發(fā)生了皺縮變形，形成較規(guī)則的褶皺(D)，但沒有打破整體的組織結(jié)構(gòu)，未有明顯的斷裂、溶解現(xiàn)象。因此，ICSE可以完全破壞玉米秸稈的結(jié)構(gòu)，增加后續(xù)酶解糖化的可及性。圖2不同預(yù)處理方式下SEM照片F(xiàn)ig．2DifferentpretreatmentSEMphoto2．1．3比表面積及孔徑分布比表面積可定量測定生物質(zhì)在不同預(yù)處理方式后其微觀表面面積特征變化，微孔分布情況能夠評價不同預(yù)處理方式的效果優(yōu)劣。從圖3中可以看出，ICSE處理后的比表面積明顯增加，比原料增加65．2%;熱噴預(yù)處理后比處理前增加5%;而堿堆漚預(yù)處理后反而降低

第2期謝慧，等:3種預(yù)處理對青貯玉米秸稈理化特性的比較研究241了青貯玉米秸稈的比表面積，僅為原料的45．5%。圖3青貯玉米秸稈不同預(yù)處理后的比表面積Fig．3BETsurfaceareaofdifferentpretreatmentsilagecornstraw3種不同預(yù)處理方式與原料的孔徑分布大小見表1。表1可以看出，原料及ICSE處理后樣品均無微孔，熱噴放與堿堆漚則出現(xiàn)一定的微孔分布。大孔分布與此相反，原料及ICSE處理后樣品均存在50～233．9nm的大孔分布，熱噴放與堿堆漚的大孔分布最大到55nm。青貯原料存在天然的大孔分布，ICSE處理后保留了這些大孔。而熱噴放預(yù)處理由于溶解了部分纖維素及半纖維素碎片，堵塞了部分孔洞，使這些大孔尺寸減小。堿堆漚預(yù)處理由于使細胞壁發(fā)生皺縮效應(yīng)，也減小了大孔的尺寸。ICSE處理相對于另外2種預(yù)處理方法，在微觀結(jié)構(gòu)中保留了大孔孔洞，促使比表面積增大，這對增加水解過程中物料與微生物及酶的可及性是有益的。表1青貯玉米秸稈不同預(yù)處理后的孔徑分布Table1Horediameterdistributionunderdifferentpretreatmentsilagecornstrawnm孔徑分布Distributionofporesize原料Material蒸汽爆破(ICSE)Instantcatapultsteamexplosion熱噴放Thermalspraying堿堆漚Alkalineretting微孔Micropore——1．18～1．991．8～1．98中孔Mesopore2．73～502．51～502．18～40．52．17～38大孔Megalopore50～233．950～233．95554．12．2理化性質(zhì)分析2．2．1熱學性能分析熱學性能分析是定量測定生物質(zhì)在高溫熱解過程中質(zhì)量損失的規(guī)律，通過熱解速率、殘留物質(zhì)量以及失重微商曲線等指標判斷生物質(zhì)的熱化學特性，分析預(yù)處理?


本文編號：3333155