發(fā)布時(shí)間：2019-04-16 09:08

【摘要】：利用干法生物煉制技術(shù)(DMBP)生產(chǎn)纖維素乙醇具有低能耗、低水用量、低廢水產(chǎn)生的優(yōu)點(diǎn),能夠?qū)崿F(xiàn)木質(zhì)纖維素生物煉制效率的最大化。干法生物煉制過程中每一步操作都是在高生物質(zhì)固含量的條件下進(jìn)行的,具體來說DMBP技術(shù)首先是從高固含量的干式稀酸預(yù)處理(DDAP)開始,70%(w/w)固含量的初始木質(zhì)纖維素原料經(jīng)過干式稀酸預(yù)處理變成了固含量為50%(w/w)的物料,在預(yù)處理過程中水(蒸汽)的消耗極低且無廢水產(chǎn)生;預(yù)處理后的木質(zhì)纖維素物料進(jìn)行下一步的干法生物脫毒技術(shù)以快速、完全的去除主要抑制物,在這一過程中無需水的輸入也不會(huì)產(chǎn)生廢水。然后利用經(jīng)過干式稀酸預(yù)處理以及固態(tài)生物脫毒后的物料在高固含量的條件下(25%-35%)進(jìn)行同步糖化與共發(fā)酵(SSCF)。為了提高纖維素乙醇對于玉米乙醇的競爭力,必須進(jìn)一步提高乙醇的發(fā)酵濃度和得率,并選擇高性能、低成本的商業(yè)纖維素酶。本文第一部分選取了五種不同來源的木質(zhì)纖維素原料,包括農(nóng)業(yè)廢棄物類型的玉米秸稈、小麥秸稈、水稻秸稈,制糖工業(yè)廢棄物類型的甘蔗渣,林業(yè)廢棄物意大利白楊木屑分別進(jìn)行干法生物煉制生產(chǎn)纖維素乙醇。在最優(yōu)的預(yù)處理和生物脫毒條件下,以Saccharomyces cerevisiae DQ1 為發(fā)酵菌株,在 30%固含量,15 FPU/g DM(DM:干物料)的酶用量下五種原料玉米秸稈、水稻秸稈、小麥秸稈、甘蔗渣、木屑的乙醇產(chǎn)量為56.8 g/L、58.5 g/L、65.4 g/L、64.5 g/L、54.7 g/L。這五種原料雖然存在著較大的不同但都能滿足工業(yè)化應(yīng)用過程中高濃度發(fā)酵的需要,這為之后的商業(yè)化生產(chǎn)纖維素乙醇提供了廣泛的原料來源以及地域范圍。本文第二部分研究以五種木質(zhì)纖維素原料進(jìn)行同步糖化與共發(fā)酵生產(chǎn)纖維素乙醇,預(yù)處理后的物料中含有大量的木糖,Saccharomyces cerevisies XH7是一株能夠利用木糖的菌株。最終通過優(yōu)化發(fā)酵條件,獲得了超高的纖維素乙醇濃度:經(jīng)過預(yù)處理和生物脫毒后的麥稈在35%(w/w)固含量、15mg protein/g cellulose的酶用量下得到了101.1g/L(12.8%v/v)的超高乙醇濃度,且乙醇得率和木糖轉(zhuǎn)化率分別為74.8%,73.9%;預(yù)處理、脫毒完后的玉米秸稈在30%(w/w)固含量、10mgprotein/gce1lulose的低纖維素酶用量下得到了最具經(jīng)濟(jì)效益的乙醇濃度85.1 g/L(10.8%v/v),且達(dá)到了較高的乙醇得率和木糖轉(zhuǎn)化率分別為84.7%,87.7%。本文第三部分選取中國工業(yè)酶市場上三種主要的纖維素酶產(chǎn)品,評估了它們作為生物煉制過程中木質(zhì)纖維素轉(zhuǎn)化為高濃度乙醇生物催化劑的能力。三種纖維素酶分別為諾維信(北京)的CellicCTec2.0、蔚藍(lán)(青島)LLC4、#7(購買自中國工業(yè)酶生產(chǎn)商),運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)的方法測定了三種纖維素酶的濾紙酶活、纖維二糖酶活、總蛋白含量。利用三種纖維素酶在高固含量、低酶用量的條件下進(jìn)行酶解和發(fā)酵,雖然不同的酶水解效率有較大差異但是三種纖維素酶在合適的酶用量下都能有較好的乙醇發(fā)酵結(jié)果,總的來說不同的酶具有不同的活力、纖維素水解得率、乙醇發(fā)酵能力,而這三種工業(yè)纖維素酶產(chǎn)品都能夠應(yīng)用于纖維素乙醇商業(yè)化生產(chǎn)過程中。本論文通過上述研究,確定了干法生物煉制技術(shù)能夠很好的以這五種木質(zhì)纖維素原料進(jìn)行纖維素乙醇的生產(chǎn);此外通過同步糖化與共發(fā)酵達(dá)到了超高的纖維素乙醇濃度;確定了三種工業(yè)纖維素酶都能夠應(yīng)用于纖維素乙醇商業(yè)化的生產(chǎn)過程中。這些結(jié)果將為干法生物煉制技術(shù)生產(chǎn)纖維素乙醇產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供強(qiáng)有力的理論依據(jù)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ223.122;TQ920.6

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：2458660