后在技术上研究重点为原料预处理技术。
农林废弃物主要成分是纤维素半纤维素木质素,只有纤维素能被降解转化为乙醇,因此要开发高效原料预处理技术,从农林废弃物中获得最大量纤维素。
开发高活性纤维素酶。
纤维素酶存在生产效率低和生产成本高问题,目前生产乙醇纤维素酶费用为美分,必须研究开发高活性纤维素酶,使纤维素酶成本降到美分乙醇才以木质纤维类生物质生产燃料乙醇尽管纤维素结构较复杂,纤维素酶解纤维素作用机制目前尚不十分清楚,纤维素直接作为碳源进行研究还处于初级阶段,但随着科学技术发展,实现大规模以秸杆为原料生产燃料乙醇必将成为现实,会迅速遍布全国,呈现激烈竞争态势,大,收集运输储存问题需很好解决其次是原料木质素含量较高,当采用酸解预处理时所产生酸性废水必须好好解决最后是酶制剂所占成本比重很大,导致燃料乙醇成本偏高。
生产技术概述以秸杆为原料生产乙醇工艺为秸秆预处理有酸处理法蒸汽爆破法湿氧化法等水解工艺有稀酸浓酸酶水解发酵有同步糖化发酵法固定化细胞发酵木糖发酵出池蒸馏脱水变性处理燃料乙醇。
原料农作物秸秆主要是由纤维素半纤维素和木质素三大部分组成。
纤维素化学组成十分简单,是由葡萄糖通过,苷键连接而成线型结晶高聚物,它容易被纤维素酶水解,产生葡萄糖,进而通过发酵生产乙醇,是生产农作物秸秆燃料乙醇主要物质,其含量约占总量。
半纤维素在结构和组成上变化很大,般由较短高度分枝杂多糖链组成,链上连接着数量不等甲酰基和乙酰基,其分支结构使半纤维素无定形化,比较容易被水解成其组成糖类,但其所含五碳糖不能被发酵利用,含量约占总量。
木质素是以苯丙基为基本结构单元连接而成高分枝多分散性高聚物,非常难于被降解。
纤维素是细胞壁主要成份,在纤维素周围充填着半纤维素和木质素,阻碍了纤维素酶同纤维素分子直接接触。
可用于转化成酒精生物质资源除农作物秸杆外,还包括针叶材阔叶材森林加工剩余物农林废弃物以及城市纤维垃圾等,其原料成分分析如表。
通过化学和生物化学方法可将纤维素和半纤维素水解成单糖,继而发酵成酒精。
预处理表植物纤维原料组成单位,干基原料纤维素戊聚糖木质素苯醇提取物灰分玉米杆稻草桦木红松云杉植物细胞壁中,微纤丝被半纤维素和木质素通过物理和化学作用所包裹,不利于纤维素酶对纤维素进攻,未经预处理植物纤维原料天然结构存在许多物理和化学屏障作用,纤维素酶水解得率低,仅为左右,植物纤维原料在酶水解前必须经过预处理,达到细胞壁结构破坏包括破坏纤维素木质素半纤维素之间连接降低纤维素结晶度和除去木质素或半纤维素增加纤维素比表面积目,以便适合于纤维素酶作用。
植物纤维原料预处理方法很多,包括物理法化学法生物化学法以及以上几种方法联合作用,各种预处理方法如表。
物理法预处理需要较多能量,预处理成本高,而且水解得率低化学法预处不利因素是处理后原料在产酶或酶解前需用酸或碱中和,产酶时间较长利用白腐菌预处理个主要缺点是白腐菌在除去木质素同时分解消耗部分纤维素和半纤维素。
因此,物理法化学法生物法都不适合作为工业化生产表植物纤维原料预处理方法物理法化学法生物法联合法射线处理盐酸水解白腐菌蒸汽爆碎法机械磨碎法硫酸水解高温机械磨碎法醋酸水解碱机械磨碎法氢氧化钠二氧化硫蒸汽爆碎法预处理方法。
在各种预处理方法中,蒸汽爆碎法适合于植物纤维原料预处理,在蒸汽爆碎过程中,物理和化学作用使半纤维素水解成单糖和寡糖,部分木质素溶解而使得原料适合于纤维素酶作用。
蒸汽爆碎预处理机理目前还不十分清楚,瑞典隆德大学认为,在蒸汽爆碎过程中,醋酸自水解是个十分重要反应。
但等发现半纤维素链上含乙酰基较少原料蒸汽爆碎预处理后酶水解仍能达到理想效果。
虽然植物纤维原料在蒸汽爆碎过程中详细变化还不十分清楚,但在蒸汽爆碎过程中,将发生以下变化细胞结构破环纤维素结晶度和聚合度下降半纤维素通过自水解作用转变成单糖和寡糖纤维素半纤维素木质素结构破坏部分木质素芳醚键断裂且木质素发生部分缩合作用。
纤维素酶及酶水解纤维素酶是降解纤维素成为其葡萄糖单体所需组酶总称,它不是单种酶,而是起协同作用多组分酶系。
般认为主要包括三类酶组分内切葡聚糖酶外切葡聚糖酶和纤维二糖酶。
它们水解机理是以随机形式水解,葡聚糖,作用于较长纤维素链,对末端键敏感性比中间键小,主要产物是纤维糊精能从纤维素链非还原端或者还原端






























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