【正文】 Na2SO3 清水用量 精餾用氣 乙醇用量 葡萄糖 木素 渣漿篩渣漿 排泥槽排渣 1弧形篩排渣 污水池排水 噴放鍋排汽 半纖維素 沉淀 池排水 降膜蒸發(fā)器排汽 2弧形篩排渣 一段磨漿回收汽 酶用量 總計 天津科技大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 30 結論 本次設計分兩個部分：實驗部分和設計部分 。工 藝設計只停留在理論的層面， 尚缺乏 實際應用的 有力數(shù)據(jù) 。除了從設計本身學到了不少的知識，還從劉老師認真負責的態(tài)度中學到了 很多。相信通過畢業(yè)設計，在以后 的路途中，我能夠走的更遠。也要感謝楊路明同學和吉福曾同學的協(xié)作，很慶幸在最后的實驗能與你們一共完成。在實驗過程中，心態(tài)很浮躁，在劉葦老師的耐心教導下，端正了態(tài)度。 天津科技大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 31 展望 在本次的設計中，仍然存在很多的不足。 Q28=。 三、 渣子磨 天津科技大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 21 從未磨渣漿池來的漿渣被泵送到的渣漿磨。良漿不斷的在發(fā)酵槽中翻滾，水解，經 過一段時間水解完成送入膜式過濾器除掉木素用于燃燒，產出的葡萄糖放入儲存罐中等待生產乙醇。 磨漿后，纖維和纖維束需要進一步處理，漿料通過壓力縫篩分離出來。 從卸料器出來，漿料將被送入二段盤磨喂料螺旋，并進行進一步地磨漿以達到所需的游離度。固定在卸料螺旋上方的一個攪拌器可以確保卸料料塞螺旋喂料器的喂料均勻。為促進麥稈形成料塞，并防止當麥稈散開時造成的液體損失，螺旋喂料器裝配了一個 反噴緩沖器，能起到止逆閥的作用。清洗過的麥稈經過木片洗滌機的一個壩被送入木片混合槽，然后再通過麥稈泵泵送到斜螺旋脫水 機。從酶解轉化率可以得出本實驗中堿預處理效果較好。因為較高的預處理溫度高，半纖維素的 去除程度高。圖 25， 26 分別從酶水解轉化率和葡萄糖得率兩個方面說明其酶水解效率。從兩組有機溶劑預處理中又可以很明顯的看出，同樣溫度下，加了酸 的預 處理固含量會減小。 表 25 麥草預處理條件、預提取率、最終得率 序號 藥品用量 溫度 ℃ 保溫時間 min 預提取 率 % 最終得 率 % 空白 無 0 0 A1 60% HAc(v/v)， % H2SO4 (w/w) 115 ℃ 90 A2 60% HAc (v/v) 115 ℃ 90 B1 15% NaOH (w/w) 130 ℃ 30 B2 10% NaOH (w/w) 150 ℃ 50 C1 % H2SO4 (w/w) 130 ℃ 30 C2 % H2SO4 (w/w) 150 ℃ 50 二、 預提取液中組分的液相測定 從表 26中可以看出，通過酸法預處理和堿法預處理后，對預提取液進行液相處理。想要加強預處理程度可以適當加強堿濃度，延長保溫時間，提高蒸煮溫度。 （ 8） mg/mL 標準葡萄糖溶液，用移液管準確吸取 mL 葡萄糖標準母液，用純凈水定容于 10 mL 容量瓶中。 （二）液相色譜分析條件 色譜柱： Biorad Aminex HPX87H； 檢測器：示差折光檢測器； 流動相： mol/L H2SO4； 流速： mL/min； 進樣量： 10 μL。 （五）綜纖維素含量測定 采用亞氯酸鈉法測定綜纖維素，按照 GB/T — 1995 的國家標準流程進行。SR，則另取漿料重新打漿。 2 ℃條件下恒重 4 小時）中，置于烘箱中，于 105177。通汽加壓結束后，立即關閉所 有的通汽閥門，打開電源開始磨漿，磨漿時間為 5 min。預浸漬的條件如下： NaOH 用量為 3%， Na2SO3用量為 4%，預浸漬溫度為 80 ℃，預浸漬時間為 30 min。達到保溫時間后，將小罐取出，迅速冷卻。蒸煮小罐需要提前墊好保險絲以保證小罐的密封性，防止漏液的發(fā)生。擠壓疏解機的壓縮比為 4:1。 Wettre Co. Ltd.， 瑞典 第三節(jié) 實驗流程 一、實驗流程圖 本實驗的流程如圖 21所示： 天津科技大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 9 圖 21 實驗部分工藝流程圖 二、實驗方法與步驟 （一）原料準備 將所選取的麥桿剪成適宜尺寸后分批倒入桶中，加清水，攪拌洗滌三遍以除去灰塵殘渣。然后，基于化學機械制漿平臺，實現(xiàn)麥草纖維的分離，并借助生物酶水解實現(xiàn)麥草向可發(fā)酵的單糖的轉化。不僅能夠緩解溫室效應及保護環(huán)境，從長遠意義上來說，對于人類社會的進步和發(fā)展 起 促進作用?，F(xiàn)代的生物治煉相當于石油精煉廠一樣的存在，有這高價值的部件，能運輸和直接轉化燃料，是一個工廠般的存在。只有少數(shù)的細菌、酵母菌和真菌才能夠直接把戊糖轉化成乙醇，達到滿意的產率。 預處理過程占總成本的 33%左右。 荊磊 等人 [20]研究了稻草自水解效率的影響因素及酶活性的影響因素 。 邵震宇等人通過對 纖維素酶在制漿造紙工業(yè)中的應用的研究。清潔生產的需要是制漿造紙工業(yè)尋找多元化產業(yè)結構的原動力和必然性，而當前全球掀起的生物煉制熱潮給制漿造紙工業(yè)的這種轉型提供了難得的機遇。 據(jù)預測， 2020 年為止，用生物質原料生產的有機化學品和材料將達到 50%，也就是說 20xx — 2020 年之間，對于世界各國來說都將是一個發(fā)展生物質能源的重點時段 [10]。 使纖維素酶水解效率增高的方法有：（ 1）根據(jù)不同原料選擇不同的預處理方式；（ 2）研究不同條件下預處理方式的最佳條件；（ 3）纖維素酶的回收再利用；（ 4）符合工業(yè)化的發(fā) 酵工藝（ 5）加入其它的纖維素酶 [7]。 纖維素的酶水解是通脫一類叫纖維素酶催化進行的。對于化學結構復雜的木質素纖維素來說，預處理、水解、發(fā)酵和蒸餾是麥稈生產乙醇最起碼需要的四步主要操作過程。因而小麥秸稈是一種數(shù)量龐大且有商業(yè)價值的農業(yè)殘留物。麥草生物乙醇生產技術發(fā)展面臨的主要挑戰(zhàn)是選擇一個適當?shù)念A處理技術和高效的酶水解效率。 為了擺脫生產原料帶來負面影響，研究者嘗試使用新的原料生產燃料乙醇，其中使用木質纖維素發(fā)酵生產燃料乙醇得到了廣泛的認可，并取得了一定的成果。在上個世紀，長久不斷的燃燒化石燃料，導致了大氣層中的溫室氣體不斷增加。生物乙醇已經成為了可再生能源開發(fā)的重要研究趨勢，這是因為其具備環(huán)保、可再生、易儲備和易于轉化傳送等諸多優(yōu)勢。我國是農業(yè)大國，秸稈資源產量大，分布廣，品種多。對于酶水解來說，原料預處理的方法能夠很大程度上影響其效率，從而降低生產成本，天津科技大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 2 使燃料乙醇的工業(yè)化生產可行。小麥的品種、種植的土壤、氣候條件不同，小麥秸稈的化學成分也略有不同?；陬A處理方法的運用，在酶水解過后，得到糖產量的最大理論值為 74%%。纖維素的降解過程，首先是纖維素酶分子吸附到纖維素表面，然后， EG 在葡聚糖鏈的隨機位點水解底物，產生寡聚糖； CBH 從葡聚糖鏈的非還原端進行水 解，主要產物為纖維二糖；而 CB 可水解纖維素二糖為葡萄糖。生物燃料通過減少溫室氣體的排放，可以幫助減緩氣候變化，同時生物資源可以替代以化石燃料為基礎的碳資源成為塑料生產的原材料。如何利用產量巨大的纖維素生物質資源來工藝化生產生物乙醇和其他化學藥品是一個重要的問題 [12,13]。 趙建等人通過對 麥草在溫水條件下處理、堿性條件下預浸漬的化學成分分析結果表明：熱水易溶物質和木聚糖易溶物質大量存在于麥草中，通過消除它們的存在，使木素在堿處理環(huán)境下效果更好 [15]。 張木明等人 [19]通過對麥草不同的預處理方式，研究了麥稈 纖維素酶解產糖及纖維素木質素含量的影響因素。經 160 ℃ 自水解預處理的稻草在 40 FPU/g 混合酶用量下， 葡聚糖 和木聚糖的總轉化率大約在 68%和 45%，總糖轉化天津科技大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 5 率能夠達到 60%。發(fā)展現(xiàn)在較少使用的能量密集型和更有效的預處理方法，是較低酶加入也可以水解，大 大降低生產乙醇的成本。來真菌通常因為太慢不適合工業(yè)生產。通過進一步的降低酶水解的成本，發(fā)展現(xiàn)代技術，如規(guī)劃新的乙醇工廠流程，在不久的將來，第二代乙醇毫無疑問會和汽油有著一樣舉足輕重的位置。因此，充分利用農作物秸稈等生物質資源，不僅可以緩解日益匾乏的能源和環(huán)保的壓 力，也是關系到人類社會可持續(xù)發(fā)展的重大問題 [22]。 （二）分析、檢測提取液中的糖類組分，酶水解液中的糖類組分，計算酶水解效率。 （二）試樣組分分析 取適量已風干的麥稈，用磨粉機磨成粉末狀，篩選后，選擇 60 目麥草粉作為試樣，按照國家標準方法，進行原 料的組分分析。 （四）麥草的預處理 將提前放入陰涼處平衡水分的原料取出，用快速水分測定儀測量原料的水分，測量兩次，兩次的測量值誤差不超過 %。打開加熱和鍋體旋轉開關。 用標記好的瓶子分別收集 預 提取液約 400 mL，貯存?zhèn)溆谩? （六） 第一段磨漿 第一段磨漿的 磨漿條件為：磨漿濃度為 20%，磨漿壓力為 兆帕，通汽加熱時間為 3 min，磨漿時間為 5 min。 第二段磨漿與第一段磨漿濃度相當，漿濃都在 20%。 （ 十 ） 打漿和葡萄糖含量測定 打漿用 PFI 打漿機進 行，打漿條件是：漿濃 10%，絕干 30 g 進行打漿。用生物傳感分析儀測定葡萄糖的濃度。 （八） 酸溶木素含量的測定 參照 GB/T10337— 1989的國家標準方法測定造紙原料中的酸溶木素的含量。 （ 3） 2 mg/mL 標準葡萄糖溶液，用移液管準確吸取 mL 葡萄糖標準母液，用純凈水定容于 10 mL 容量瓶中。 y = 0 . 7 8 6 1 x + 0 . 0 0 0 6R2 = 1y = 0 . 7 9 1 6 x + 0 . 0 0 1 2R2 = 1y = 0 . 7 3 3 5 x + 0 . 0 0 1 7R2 = 10 1 2 3 4 5 6峰面積* 105濃度（mg/g)葡萄糖木糖阿拉伯糖 圖 23 葡萄糖，木糖，阿拉伯糖標準曲線 （五） 計算方法 水解液中葡萄糖質量（ g） =葡萄糖濃度（ mg/mL） 體積 （ 21） 酶水解轉化率 =（ 水解液葡萄糖 含量 /底物 葡萄糖含量） 100% （ 22） 第五節(jié) 結果與討論 一、麥草的預提取率及最終得率 麥草的化學法預處理有三大類 ：酸預處理法，堿預處理法和有機溶 劑預處理法。加入有機溶劑乙酸的麥草預處理效果最差，麥草形狀變化不明顯，發(fā)硬，預處理液是淺黃色。半纖維素轉化成單糖的比例上升。 但是從圖 24 中可以看出各個生物酶之間有著相互制約的關系。從圖中可以看出預處理后的底物進行酶解時酶解液的葡萄糖濃度均比空白樣高 。 A1與 A2是有機溶劑對麥草預處理。通過麥稈的洗滌除掉這些雜質使他們不能進入盤磨機，否則，會損壞盤磨機盤片。因為是間歇蒸煮設備，所以需要兩個或更多的蒸煮鍋并聯(lián)使用。螺旋傳送機把麥稈傳送到一個常壓反應倉，麥稈將在那兒停留一段時間讓化學藥品更好地被麥稈吸收，還要向反應倉通入蒸汽以保持系統(tǒng)溫度。 高速喂料螺旋將麥稈投到磨片的破碎區(qū)。漿料從圓形區(qū)卸料到磨腔并由蒸汽通過噴放管線輸送到二段壓力旋風分離器。 二段篩良漿和一段篩良漿進入多圓盤濃縮。 二、 篩選 磨漿之后，纖維或纖維束仍然需要進一步處理，漿料通過壓力縫篩分離出來。對盤磨區(qū)磨片的特殊設計可以提供一個良好的漿渣去除效果和最大程度上增加漿料強度。 在 實驗部分 中 ， 以麥草作為生物原料，研究了三種不 同預處理方式（稀硫酸預處理、堿預處理和乙酸預處理）對后續(xù)麥草酶水解的影響。由于本人對相關的制漿流程、工藝和設備所知不多，所以未進行設備選型，漿水平衡計算的