【正文】 一些重組的細(xì)菌，酵母菌如大腸桿菌，產(chǎn)酸克雷伯菌，釀酒酵母都顯示出了可喜的成果，并正在考慮用于商業(yè)化生產(chǎn)。 麥稈可以轉(zhuǎn)化成各種高價(jià)值的臘 制品以及一些能源和化工產(chǎn)品。在麥稈中，纖維素成分占約 33%~38%，半纖維素成分 占約 26%~32%。 我國(guó)是一個(gè)人口大國(guó)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源問(wèn)題日益突出，生物質(zhì)能是一種潔凈的可再生能源，同時(shí)，以乙醇作為燃料不會(huì)引起二氧化碳的劇烈增加。通過(guò)對(duì)于三種不同預(yù)處理后麥草酶水解率和空白樣酶水解率之間的對(duì)比，考慮生產(chǎn)的實(shí)際情況， 選擇適當(dāng)?shù)念A(yù)提取工藝條件，并在 CTMP制漿流程的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種能夠?qū)崿F(xiàn)麥草高效酶水解的工藝流程，并繪制工藝流程簡(jiǎn)圖，進(jìn)行漿水平衡計(jì)算?；趯?shí)驗(yàn)室研究來(lái)設(shè)計(jì)一種麥草高效酶水解工藝流程。 第二節(jié) 原料、藥品與儀器 一、 原料 本設(shè)計(jì)中所用原料為麥 草，從天津本地獲得，其化學(xué)組分 見(jiàn) 表 21。將潮濕的麥稈在牛皮紙上充分展開(kāi)，避免堆積，于通風(fēng)干燥處放置兩天，此時(shí)麥稈已經(jīng)晾干，水分相對(duì)也比較均 一 。此過(guò)程相當(dāng)于對(duì)麥稈進(jìn)行預(yù)汽蒸。 將擠壓過(guò)的麥草充分混合均勻，在牛皮紙上充分展開(kāi)，盡量避免堆積，于通風(fēng)干燥處放置一天，此時(shí)麥草水分相對(duì)均一。原料稱取六份，每份的絕干都是 50 g。將 50 g 絕干麥草放入密封袋中，按照 1:10 的液比向袋中加入水和相應(yīng)量的藥品并混合均勻之后將原料按照編號(hào)依次放入蒸煮小罐中。升溫到距離蒸煮溫度 15 ℃左右時(shí)把空氣浴溫度調(diào)到蒸煮溫度，以防止最終保溫溫度超過(guò)所需蒸煮溫度。 卸開(kāi)小罐，將 預(yù)處理 后的麥草取出。經(jīng)過(guò) 一段時(shí)間 ，讓溫度提前加熱到比所需高 50 ℃ 的溫度 ，再把蒸煮罐放入空氣浴 裝置 中，可以使蒸煮罐的溫度迅速上升(大約每分鐘升 3 ℃ )，當(dāng)溫度達(dá)到 90 ℃左右時(shí)溫度上升的趨勢(shì)會(huì)明顯下降。 向裝有一定量麥稈的密封袋中按 3% NaOH 和 4% Na2SO3加入藥品，加蒸餾水使?jié){濃達(dá)到 20%，將密封袋封好，將麥稈和藥品充分地混合均勻后充分浸沒(méi)在水浴 鍋 中，每隔 15 min 揉搓一次，以保證預(yù)浸漬的均勻。之后關(guān)閉所有的通汽閥門(mén)，繼續(xù)加熱直至鍋體內(nèi)的壓力達(dá)到所需要求為止。磨漿結(jié)束后，打開(kāi)前蓋閥門(mén)放氣，待磨漿室內(nèi)的壓力降到常壓后，開(kāi)蓋，將磨好的漿料取出，迅速進(jìn)行第二段磨漿。 （ 八 ） 消潛 根據(jù)漿料的干度算出漿料的絕干量根據(jù)漿濃算出所需要的水量，后把漿放入桶中，在 3%漿濃， 95 ℃的條件下消潛 40 min 后即可進(jìn)行下一步。2 ℃條件下烘干至恒重，以測(cè)定漿渣的含量。將調(diào)好的漿料放入 PFI 打漿機(jī)內(nèi)，啟動(dòng)打漿，打到一定轉(zhuǎn)數(shù)后，停止打漿，取出 20 g 漿料再測(cè)定打漿度，若打漿度達(dá)到 65177。 在 500 mL 錐形瓶中加入 200 mL， pH 為 的 乙酸 乙酸鈉緩沖溶液，二糖酶和內(nèi)切酶用量為 700 IU/g 和 257 IU/g，底物濃度為 %（質(zhì)量濃度），溫度50 ℃，搖床轉(zhuǎn)速為 160 r/min，水解時(shí)間為 90 h。 （二）水分測(cè)定 按照 GB/T — 1993 進(jìn)行造紙?jiān)纤值臏y(cè)定。 （六）聚戊糖含量的測(cè)定 參照 GB/T — 1994 的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行造紙?jiān)系木畚焯呛繙y(cè)定。重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次，并計(jì)算平均值 。 （三 ）溶液的配置 （ 1） 20 mg/mL 標(biāo)準(zhǔn)母液：準(zhǔn)確稱取 2 g（精確到 g）經(jīng)過(guò)干燥至恒重的葡萄糖分別用純凈水定容 于 1000 mL 的容量 瓶中。 （ 5） mg/mL 標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖溶液，用移液管準(zhǔn)確吸取 mL 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)母液，天津科技大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 用純凈水定容于 10 mL 容量瓶中。 （四 ） 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 配置好的 mg/mL， mg/mL， mg/mL， mg/mL， 1 mg/mL，2 mg/mL， 4 mg/mL 的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別進(jìn)行液相色譜分析，得到各種葡萄糖濃度所對(duì)應(yīng)的色譜峰面積。本實(shí)驗(yàn)中 麥草最終的得率 均 小于空白樣，說(shuō)明經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的麥草或多或少的轉(zhuǎn)化為了其他物質(zhì)，分離出去。其次是加入硫酸的麥草，麥草的形狀明顯發(fā)生變化，預(yù)處理液為黃色。可以看出堿預(yù)處理的效果是非常好的，受溫度影響不大，而酸預(yù)處 理法和有機(jī)溶劑預(yù)處理法受溫度的影響非常大，低溫時(shí)的預(yù)提取率很低。大部分的半纖維素都轉(zhuǎn)化為木糖，少部 分轉(zhuǎn)化成葡萄糖。建議工廠中提高半纖維轉(zhuǎn)化率可以提高預(yù)處理的溫度。由此可以得出一個(gè)結(jié)論，想要得到較高的糖濃度，就要采用堿預(yù)處理方法 。 本實(shí)驗(yàn)選用的是內(nèi)切酶和二糖酶， 一定要調(diào)整好他們的比例，才能達(dá)到最大的酶水解效 率。 圖 25 不同預(yù)處理?xiàng)l件下葡萄糖濃度圖 天津科技大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 圖 26 不同預(yù)處理?xiàng)l件下的麥草底物的酶水解轉(zhuǎn)化率 本實(shí)驗(yàn)先經(jīng)過(guò) 不同預(yù)處理方式（硫酸、氫氧化鈉和有機(jī)溶劑）對(duì)麥草進(jìn)行預(yù)處理。而 A2組即 60%（ v/v） HAc的酶解液的葡萄糖濃度時(shí) 3150 mg/L ，相對(duì)于空白樣增加了 %。 圖 26是不同預(yù)處理?xiàng)l件下的底物酶解葡萄糖轉(zhuǎn)化率。可以看出 B2的酶水解葡萄糖轉(zhuǎn)化了最高，比空白樣增加了 %。 天津科技大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 第三章 工藝設(shè)計(jì) 第一節(jié) 生產(chǎn)工藝流程論述 制漿過(guò)程主要包括 麥稈 洗滌、化學(xué)預(yù)處理、高濃磨漿、漿料篩選和漿渣再磨等環(huán)節(jié)。預(yù)蒸倉(cāng)卸料螺旋將麥稈送入木片洗滌機(jī)。麥稈由斜螺旋脫水機(jī)脫水再送入下一段工序。螺旋喂料器擠出的提取液送去蒸發(fā)器中，經(jīng)過(guò)濃縮的提取液送入到沉淀池中，半纖維素在沉淀池中與其他藥品發(fā)生反應(yīng)而沉淀，將沉淀泥排出然后進(jìn)行其他化工應(yīng)用。麥稈進(jìn)入預(yù)浸器，通過(guò)雙螺旋機(jī)將麥稈提升至預(yù)浸器內(nèi)液體液位以上，通水以濾出部分液體。卸料螺旋輸送機(jī)將麥稈輸送到常壓預(yù)熱器的頂部。從常壓預(yù)熱器出來(lái)，麥稈由卸料料塞螺旋被送到盤(pán)磨機(jī)喂料螺旋。漿料從錐形磨區(qū)卸料到磨腔，并由產(chǎn)生的蒸汽通過(guò)噴放管線輸送到一段旋風(fēng)分離器。 喂料螺旋將麥稈輸送至磨片的破碎區(qū)。從旋風(fēng)分離器中出來(lái)的蒸汽從旋風(fēng)分離器頂部排出，漿料由一個(gè)螺旋卸到底部。 漿料從消潛池出來(lái)，然后稀釋、泵送到一段壓力篩。 從未磨渣漿池來(lái)的漿渣泵送到渣漿磨。 第二節(jié) 工藝流程分段描述 一、 消潛 磨漿之后，漿被收集在消潛池。良漿被帶入多圓盤(pán)進(jìn)行濃縮，同時(shí)未通過(guò)篩縫的纖維和纖維束進(jìn)入二段篩選。漿渣通過(guò)錐形磨腔中心孔送進(jìn)磨漿機(jī)，然后漿料在離心力的作用下分配到錐形磨漿區(qū)。漿水平衡計(jì)算以 1000 kg 葡萄糖為基準(zhǔn)計(jì)算。 V28=。 在相同的酶水解條件下 (二糖酶和內(nèi)切酶用量為700 IU/g 和 257 IU/g，底物濃度為 %（質(zhì)量濃度），溫度 50 ℃，搖床轉(zhuǎn)速為160 r/min，水解時(shí)間為 90 h )， 空白樣的酶解液中的葡萄糖濃度是 2550 mg/L，其中 C2 組（ 150 ℃， % H2SO4，保溫 50 min）的酶解液中的葡萄糖濃度是 4112 mg/L，比空白樣增加了 %。 實(shí)驗(yàn)中，對(duì) 設(shè)備 的不熟悉，實(shí)驗(yàn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)都導(dǎo)致了有些數(shù)據(jù)結(jié)果不盡如人意。 天津科技大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 參考文獻(xiàn) [1]Lich， ． World Ethanol Market: The Outlook to 20xx[J]． Tunbridge Wells， Agra Europe Special Report， 20xx， 3: 2430． [2]Balata M， Balata H， Chide． Progress in bioethanol processing[J]． Energy Combust SCI，20xx， 34: 551557． [3]Trivandrum． Bioethanol production from rice straw: An overview[D]． India， National Institute for Interdisciplinary Science and Technology， 20xx， 39： 5456． [4]Prasad， S. 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