本文選題：微波輔助酸處理 + 超聲波輔助酶解��； 參考：《沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：輔助預(yù)處理技術(shù)耦合的技術(shù)手段提高生物質(zhì)糖化效果是近年來的熱點(diǎn)領(lǐng)域,研究各輔助預(yù)處理方法對玉米秸稈組分和結(jié)構(gòu)特性的影響以及提高糖化效果的機(jī)理,提高木質(zhì)纖維素原料的綜合利用效率是生物質(zhì)能利用的關(guān)鍵問題。本文綜合運(yùn)用超景深顯微鏡、傅立葉變換紅外光譜、X射線衍射和熱重分析等分析手段,以微波輔助稀酸水解玉米秸稈為基礎(chǔ),并對水解后產(chǎn)物進(jìn)行超聲波輔助酶解,探究輔助預(yù)處理對玉米秸稈原料特性及組分溶出規(guī)律的影響,優(yōu)化微波輔助酸水解和超聲波輔助酶解工藝參數(shù),在提高玉米秸稈糖化效果方面做了有益探索。為研究微波輔助酸處理對玉米秸稈組分和結(jié)構(gòu)的影響,本文對玉米秸稈進(jìn)行微波輔助酸處理,結(jié)果表明還原糖得率高于酸處理和微波處理,微波和硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)對玉米秸稈水解糖化的影響存在交互作用,微波輔助酸處理能有效提高玉米秸稈水解糖化效果。玉米秸稈經(jīng)過微波輔助酸處理后表面硅質(zhì)層被破壞,表面粗糙度增加,有大量空穴產(chǎn)生,纖維結(jié)構(gòu)有裂痕,出現(xiàn)明顯的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)。纖維素超分子鏈結(jié)構(gòu)斷裂,β-D-糖苷鍵斷裂,大量羥基基團(tuán)降解,半纖維素降解充分,木聚糖降解生成木糖;纖維素和木質(zhì)素部分降解,纖維素的抗降解屏障減弱。纖維素相對結(jié)晶度增加,復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,表面硅質(zhì)層被降解。為得到微波輔助酸處理玉米秸稈工藝,在前期研究基礎(chǔ)上,以微波功率、反應(yīng)時(shí)間和酸濃度為自變量,以結(jié)晶度和還原糖為響應(yīng)值設(shè)計(jì)中心組合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),建立回歸分析并進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。所得回歸模型的極顯著且不失擬。在微波功率為540～900W、反應(yīng)時(shí)間為15～20min及酸濃度在1～2%的條件下,對還原糖得率影響的順序?yàn)榱蛩釢舛确磻?yīng)時(shí)間微波功率。利用軟件優(yōu)化回歸方程確定最佳處理?xiàng)l件為:微波功率為900W,反應(yīng)時(shí)間20min和酸濃度為2%。本文對經(jīng)過微波輔助酸處理后的玉米秸稈進(jìn)行超聲波輔助酶解研究,通過單因素實(shí)驗(yàn)分別對固液比、酶解時(shí)間、加酶量、超聲功率和超聲時(shí)間五個(gè)因素進(jìn)行了效應(yīng)分析。結(jié)果表明五個(gè)因素對玉米秸稈酶解效果影響的主次順序?yàn)槌曁幚頃r(shí)間酶解時(shí)間固液比超聲波功率加酶量。各因素選取的合理水平分別為固液比1:10～1:20、酶解時(shí)間60～72h、加酶量為50U/g、超聲波處理功率為300W、超聲波處理時(shí)間為20～30min。與此同時(shí)對超聲波輔助酶解工藝條件進(jìn)行優(yōu)化,選取對影響還原糖得率的酶解時(shí)間(A)、固液比(B)和超聲處理時(shí)間(C)3個(gè)關(guān)鍵因素進(jìn)行分析,還原糖得率與3個(gè)因素之間的函數(shù)關(guān)系更接近于二次多項(xiàng)式模型。對軟件分析得到的模型進(jìn)行方差分析,擬合模型顯著。模型的一次項(xiàng)B顯著,A和C極顯著;二次項(xiàng)B2和C2極顯著,A2顯著,交互項(xiàng)BC極顯著,其他項(xiàng)均不顯著。對所得模型方程的回歸系數(shù)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn),結(jié)果表明影響因素均與還原糖得率呈正相關(guān)。通過分析得到超聲輔助酶解最優(yōu)條件為:超聲處理時(shí)間為38.94min,固液比為1:20.57,酶解時(shí)間為70.04h,模型預(yù)測該條件下還原糖得率為375.4mg/g。經(jīng)過模型驗(yàn)證試驗(yàn),試驗(yàn)所測實(shí)際值和預(yù)測值的相對誤差均小于1%。
[Abstract]:Microwave - assisted acid treatment was used to study the effect of microwave - assisted acid treatment on the hydrolysis and saccharification of maize straw . The results showed that the yield of cellulose was higher than that of acid treatment and microwave treatment . The ultrasonic treatment time was 20 锝，

本文編號：1934081