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用稀硫酸浸润的小麦秆蒸气预处理以及低酵母和酶剂量的方法生产生物乙醇

文章来源:中国新能源网 | 发布日期:2008-11-21 | 作者:未知 | 点击次数:

    木质纤维素物质转化为单糖并最后转化为乙醇,必须以低成本进行,而同时达到高产出,这样才有竟争力。因此要开发需要有限数量化学物品、酵母和酶的工艺。为了使木质纤维素物质转化为单糖,这种物质首先要在高温下预处理几分钟,这样使纤维素又及一定程度的半纤维素,能发生酶水解,生成己糖和戊糖这两种单糖。纤维素物质在水蒸气预处理前用酸浸润,为的是增加乙醇的总产量。预处理后的纤维素物质的糖化,以及单糖的发酵,可以分别进行分开的水解和发酵。但是,软木和玉米秆材料的乙醇总产量,在使用同时糖化和发酵工艺时,都有所增加。另外,使用这种工艺还可达到较高的生产率,这可导致资本成本降低。

    生物乙醇可从各种不同的木质纤维素原材料生产。小麦秆是一种十分大量的农业残余物。据估计从1997年到2001年,全球每年平均有354Mt小麦秆可用做替代产物。小麦秆在亚洲、欧洲和北美洲的产量分别占全球产量的43%、32%和15%。容易获得巨大数量使小麦秆成为受人注意的生产乙醇的材料。

    报告刊登在《Biomass and Bioenergy》上的一个研究,探究了小麦秆经稀硫酸浸润后,在蒸气预处理后用同时糖化和发酵的方法生产生物乙醇的可能性。为了限制化学品的消耗,用来浸润小麦秆的液体硫酸浓度为0.2%。同时还使用低酶浓度,即3-14FPU/g(不能溶于水的固体),(FPU是酶的单位),以及低酵母浓度(2g/L)。这样做的目的是降低成本。

    浸润过0.2%硫酸的小麦秆的蒸气预处理,产生一种易消化的物质,它导致水解时的高葡萄糖和木糖产出。所获得的最高总葡萄糖产出为每100g干小麦秆39.6g(理论值的102%),那是在190℃下预处理10分钟得到的。在这预处理条件下同样获得高木糖产出,为每100g干小麦秆产出21.6g糖(理论值的96%)。在最佳条件下预处理,以及其后的含5%不能溶于水的固体的未冲洗预处理生成物,添加了浓度为3FPU/g(不能溶解于水的固体)的酶,经同时糖化和发酵反应后,得到35%的总乙醇产出。使用14FPU/g(葡萄糖)的酶剂量时,获得最高总乙醇产出,为13.2g/100g(干小麦秆),相当于原材料中葡萄糖含量理论转化值的67%。

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