CN109182396A - 一种提高柠条蒸汽爆破效果的方法 - Google Patents

一种提高柠条蒸汽爆破效果的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109182396A
CN109182396A CN201811127603.2A CN201811127603A CN109182396A CN 109182396 A CN109182396 A CN 109182396A CN 201811127603 A CN201811127603 A CN 201811127603A CN 109182396 A CN109182396 A CN 109182396A
Authority
CN
China
Prior art keywords
caragana microphylla
steam
improving
steam explosion
steam blasting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811127603.2A
Other languages
English (en)
Inventor
钟成
李栋梁
舒月力
贾士儒
谢燕燕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University of Science and Technology
Original Assignee
Tianjin University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University of Science and Technology filed Critical Tianjin University of Science and Technology
Priority to CN201811127603.2A priority Critical patent/CN109182396A/zh
Publication of CN109182396A publication Critical patent/CN109182396A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
    • C12P7/08—Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate
    • C12P7/10—Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate substrate containing cellulosic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P2201/00—Pretreatment of cellulosic or lignocellulosic material for subsequent enzymatic treatment or hydrolysis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel

Abstract

本发明公开了一种提高柠条蒸汽爆破效果的方法，包括以下步骤：(1)将柠条粉碎过20目筛，用稀弱碱溶液浸泡10‑24h，风干至含水量10‑20％。(2)将步骤(1)得到的物料进行汽爆预处理。(3)酶解：底物添加量15‑25％，酶添加量10‑50FPU/g纤维素。本发明能有效提高柠条的汽爆预处理效果，并降低汽爆过程中对设备的损害，方法简单，成本低。

Description

一种提高柠条蒸汽爆破效果的方法
技术领域
本发明属于生物燃料领域，涉及一种提高柠条蒸汽爆破效果的方法。
背景技术
利用柠条等灌木开发生物能源一方面有利于降低是由资源的过度开发，另一方面，将价格便宜且含量富丰的柠条生产生物乙醇，经济效益显著，市场前景广阔。
柠条是中国西北、华北、东北西部水土保持和固沙造林的重要树种之一。耐旱、耐寒、耐高温，是干旱草原、荒漠草原地带的旱生灌丛。在黄土丘陵地区、山坡、沟岔也能生长。在肥力极差，沙层含水率2～3％的流动沙地和丘间低地以及固定、半固定沙地上均能正常生长。即使在降雨量100毫米的年份，也能正常生长。柠条为深根性树种，主根明显，侧根根系向四周水平方向延伸，纵横交错，固沙能力很强。柠条不怕沙埋，沙子越埋，分枝越多，生长越旺，固沙能力越强。每年柠条都会产生大量枯枝落叶，造成资源的浪费。
蒸汽爆破是一种对生物质进行预处理的技术，能有效破坏生物质的顽固性结构。蒸汽爆破主要适用于禾本科植物及部分树种的外皮软木，对硬木的处理效果较差，并且会对汽爆设备造成损害。笔者在研究中发现，普通的汽爆预处理方法对柠条的预处理效果较差，并且对蒸汽爆破设备中的密封气垫破坏很大。本研究就是为解决这个问题，设计了一种优化方法。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种提高柠条蒸汽爆破效果的方法。意在提高蒸汽爆破对柠条的预处理效果，提高柠条的降解效率。
为实现上述目的，本发明采用了一下技术方案：
一种提高柠条蒸汽爆破效果的方法，包括以下步骤：
(1)蒸汽爆破前处理：将晾干的柠条粉碎过20目筛，用稀弱碱溶液浸泡10-24h后，风干至水分含量10％-20％。
(2)蒸汽爆破处理：称取步骤(1)所得的物料称量200g至汽爆设备5L反应缸中，汽爆反应条件为压力2.2MPa-2.8MPa，持续时间4-8min，瞬间爆破。
(3)由步骤(2)所得的物料使用去离子水反复清洗抽滤后烘干粉碎过40-80目筛，
(4)将步骤(3)得到的物料进行酶解，酶解体系为20ml，固体添加量15-25％(w/w)，酶解条件：转速220-240rpm，温度48-53℃，时间24-72h。
根据一种提高柠条蒸汽爆破效果的方法，步骤(1)物料为柠条，稀碱溶液优选为NaHCO3稀溶液，浸泡时间优选为18h，水分烘干优选为20％。
根据一种提高柠条蒸汽爆破效果的方法，步骤(2)中反应缸为5L，汽爆条件优选的条件为2.5MPa，持续时间8min。
根据一种提高柠条蒸汽爆破效果的方法，步骤(3)中优选使用的去离子水清洗，过60目筛。
根据秸秆发酵生产生物饲料的方法，步骤(4)优选的酶解条件为转速240rpm，温度50℃，时间48h。
本发明的的积极意义
1.本发明通过在汽爆预处理前将柠条粉碎并用稀碱溶液浸泡，使柠条的粒径变小，提高蒸汽爆破过程蒸汽对柠条内部的渗透，使用碱溶液浸泡，略微降低了木质素含量。
2.本发明通过优化汽爆条件，使硬木的更加紧密的结构破坏，使得更多的纤维素酶结合位点暴露，更利于酶解。
3.本发明提高摇床的转速，提高汽爆柠条高固体含量酶解的混合效率，进而提高酶解效率。
附图说明
图1成分分析(UK：未处理柠条；SEPK：汽爆柠条；SEPK2：优化汽爆柠条)
图2酶解结果(UK：未处理柠条；SEPK：汽爆柠条；SEPK2：优化汽爆柠条)
具体实施方式
通过具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
本发明关键在于比较优化前后蒸汽爆破预处理的柠条的成分变化及酶解结果，分析本研究对提高柠条汽爆效果的作用。
具体方式实施如下
实施案例1
蒸汽爆破前处理：将晾干的柠条粉碎过20目筛，用NaCO3溶液浸泡24h后，风干至水分含量20％。
称取上述步骤所得的物料称量200g至汽爆设备5L反应缸中，汽爆反应条件为压力2.5MPa，持续时间8min，瞬间爆破。
由上述所得的物料使用去离子水反复清洗抽滤后烘干粉碎过60目筛，
将步骤(3)得到的物料进行酶解，酶解体系为20ml，固体添加量15-25％(w/w)，酶解条件：转速240rpm，温度50℃，时间24h。
实施案例2
蒸汽爆破前处理：将晾干的柠条粉碎过20目筛，用NaCO3溶液浸泡24h后，风干至水分含量20％。
称取上述步骤所得的物料称量200g至汽爆设备5L反应缸中，汽爆反应条件为压力2.8MPa，持续时间6min，瞬间爆破。
由上述所得的物料使用去离子水反复清洗抽滤后烘干粉碎过80目筛，
将步骤(3)得到的物料进行酶解，酶解体系为20ml，葡固体添加量15-25％(w/w)，酶解条件：转速240rpm，温度50℃，时间24h。
实施案例3
蒸汽爆破前处理：将晾干的柠条粉碎过20目筛，用NaHCO3溶液浸泡24h后，风干至水分含量20％。
称取上述步骤所得的物料称量200g至汽爆设备5L反应缸中，汽爆反应条件为压力2.2MPa，持续时间6min，瞬间爆破。
由上述所得的物料使用去离子水反复清洗抽滤后烘干粉碎过60目筛，
将步骤(3)得到的物料进行酶解，酶解体系为20ml，固体添加量15-25％(w/w)，酶解条件：转速240rpm，温度50℃，时间24h。
实施案例4
蒸汽爆破前处理：将晾干的柠条粉碎过20目筛，用NaHCO3溶液浸泡24h后，风干至水分含量10％。
称取上述步骤所得的物料称量200g至汽爆设备5L反应缸中，汽爆反应条件为压力2.2MPa，持续时间8min，瞬间爆破。
由上述所得的物料使用去离子水反复清洗抽滤后烘干粉碎过60目筛，
将步骤(3)得到的物料进行酶解，酶解体系为20ml，固体添加量15-25％(w/w)，酶解条件：转速220rpm，温度50℃，时间24h。
本研究有效提高了汽爆处理后葡聚糖的百分含量，降低了木质素的百分含量，对汽爆设备无损害，酶解效果有明显提高了。

Claims (5)

1.一种提高柠条蒸汽爆破效果的方法，包括以下步骤：
(1)蒸汽爆破前处理：将晾干的柠条粉碎过20目筛，用稀弱碱溶液浸泡10-24h后，风干至水分含量10％-20％。
(2)蒸汽爆破处理：称取步骤(1)所得的物料称量200g至汽爆设备5L反应缸中，汽爆反应条件为压力2.2MPa-2.8MPa，持续时间4-8min，瞬间爆破。
(3)由步骤(2)所得的物料使用去离子水反复清洗抽滤后烘干粉碎过40-80目筛，
(4)将步骤(3)得到的物料进行酶解，酶解体系为20ml，固体添加量15-25％(w/w)，酶解条件：转速220-240rpm，温度48-53℃，时间24-72h。
2.根据权利要求1所述的一种提高柠条蒸汽爆破效果的方法，其特征在于，晾干粉碎的柠条过20目筛。稀碱溶液为NaCO3，、NaHCO3等，浸泡时间12-24h，风干后含水量在10-20％。经过处理的柠条颗粒小，木质疏松，更有利于后续汽爆蒸汽对柠条的渗透，并能降低对设备的磨损。
3.根据权利要求1所述的一种提高柠条蒸汽爆破效果的方法，其特征在于，汽爆压力条件为2.2MP-2.8MPa，持续时间4-8min。
4.根据权利要求1所述的一种提高柠条蒸汽爆破效果的方法，其特征在于，物料清洗才用去离子水，烘干粉碎过40-80目筛。
5.根据权利要求1所述的一种提高柠条蒸汽爆破效果的方法，其特征在于，酶解条件为底物添加量15-25％，摇床转速220-240rpm，温度48-52℃，时间24-72h。
CN201811127603.2A 2018-09-26 2018-09-26 一种提高柠条蒸汽爆破效果的方法 Pending CN109182396A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811127603.2A CN109182396A (zh) 2018-09-26 2018-09-26 一种提高柠条蒸汽爆破效果的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811127603.2A CN109182396A (zh) 2018-09-26 2018-09-26 一种提高柠条蒸汽爆破效果的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109182396A true CN109182396A (zh) 2019-01-11

Family

ID=64907244

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811127603.2A Pending CN109182396A (zh) 2018-09-26 2018-09-26 一种提高柠条蒸汽爆破效果的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109182396A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110699401A (zh) * 2019-09-29 2020-01-17 天津科技大学 一种乙二胺预处理柠条的方法
CN110747243A (zh) * 2019-09-29 2020-02-04 天津科技大学 一种两步预处理柠条的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101705255A (zh) * 2009-12-01 2010-05-12 安徽丰原发酵技术工程研究有限公司 一种利用秸秆发酵生产乙醇的方法
WO2010121367A1 (en) * 2009-04-23 2010-10-28 Greenfield Ethanol Inc. Fractionation of biomass for cellulosic ethanol and chemical production
CN106906265A (zh) * 2015-12-22 2017-06-30 天津科技大学 一种无废液产生的秸秆预处理方法
CN108477401A (zh) * 2018-02-06 2018-09-04 安徽省天长市周氏羊业有限公司 一种蒸汽爆破-微生物发酵处理秸秆制备高蛋白羊饲料的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010121367A1 (en) * 2009-04-23 2010-10-28 Greenfield Ethanol Inc. Fractionation of biomass for cellulosic ethanol and chemical production
CN101705255A (zh) * 2009-12-01 2010-05-12 安徽丰原发酵技术工程研究有限公司 一种利用秸秆发酵生产乙醇的方法
CN106906265A (zh) * 2015-12-22 2017-06-30 天津科技大学 一种无废液产生的秸秆预处理方法
CN108477401A (zh) * 2018-02-06 2018-09-04 安徽省天长市周氏羊业有限公司 一种蒸汽爆破-微生物发酵处理秸秆制备高蛋白羊饲料的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
何士成: "蒸汽爆破与碱预处理的集成顺序对木质纤维素结构及其酶解的影响", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库（电子期刊）工程科技Ⅰ辑》 *
蒋建新 等: "蒸汽爆破预处理对沙柳组成及纤维结构性能影响研究", 《现代化工》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110699401A (zh) * 2019-09-29 2020-01-17 天津科技大学 一种乙二胺预处理柠条的方法
CN110747243A (zh) * 2019-09-29 2020-02-04 天津科技大学 一种两步预处理柠条的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105130570A (zh) 一种桃树专用的缓释粪肥及其制备方法
CN109182396A (zh) 一种提高柠条蒸汽爆破效果的方法
CN106671234A (zh) 一种原竹防腐防霉处理工艺
CN103252814A (zh) 一次完成木材高温干燥和热改性炭化处理的生产方法
CN106977355A (zh) 一种芍药栽培基质及其制备方法
CN106272810A (zh) 一种榆木木材的软化处理方法
CN104164801A (zh) 一种一次性分离并回收木质纤维素生物质中纤维素、半纤维素及木质素的方法
Amini et al. Chemical composition of small diameter wild Acacia mangium species
CN105000981A (zh) 一种炭化颗粒发酵有机肥及其制备方法
CN113102486A (zh) 一种利用粉碎作物秸秆改良盐碱土壤的方法
Santi et al. Ethanol production from xerophilic and salt-resistant Tamarix jordanis biomass
CN108617465B (zh) 一种植被恢复用生态基质及其制备方法
CN106318504A (zh) 一种煤质机制炭制备方法
JP2019189742A (ja) 土壌環境改善手法
CN107324957A (zh) 基于pal材料和动植物残体制备功能性土壤修复剂的方法以及功能性土壤修复剂
CN110184305A (zh) 一种提高烟草秸秆厌氧消化产气性能的方法
CN101912154A (zh) 一种利用烟秆表皮制取烟丝替代物的方法
CN108440200A (zh) 一种土壤有机调酸剂
CN111903842B (zh) 一种沙棘枝干饲料的制备方法
CN114656240A (zh) 一种边坡绿化用微生物磷酸盐混凝土及其制备方法
JP6568633B1 (ja) 農地改善手法
CN113267005A (zh) 一种天麻的高效干燥方法
CN109942897A (zh) 一种环保低耗型纳米甲壳素-壳聚糖-微纤化纤维素复合材料的制备
CN112300848B (zh) 菌糠废料生物质燃料的制备方法
CN113372061B (zh) 免烧生态鱼巢砖的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20190111