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1、毕业设计(论文)SSF和SHF工艺发酵紫茎泽兰生产燃料乙醇的比较研究COMPARATION OF SSF AND SHF TECHNOLOGY FOR FUEL ETHANOL PRODUCTION USING FERMENTATED EUPATORIUM ADENOPHORUM SPRENG 学生姓名学院名称化学化工学院专业名称应用化学指导教师年月日 徐州工程学院学位论文原创性声明本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体
2、，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期： 年 月 日徐州工程学院学位论文版权协议书本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有。徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。徐州工程学院可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日
3、摘要利用丰富而廉价的害草紫茎泽兰生产燃料乙醇，对我国经济和社会的可持续发展具有十分重要的意义，又解决了紫茎泽兰这种入侵植物的困境。本文对各种预处理脱木素，发酵酶解做了一定的比较研究。NaOH和双氧水+NaOH预处理后的效果最好，木素去除率可达到65%左右。乙醇和甘油去除率只有34%和46%。几种预处理后的酶水解中，乙醇处理后酶水解的还原糖得率最高，有81.92%。略高于NaOH处理过后的74.60%。同步糖化发酵和分步糖化发酵相比，同步糖化发酵的效率比较高，工艺更加好。并且在50小时左右乙醇产量就到达了较高值，为41g/L。该结论对以后的工业化生产具有指导意义。关键词 紫茎泽兰；脱木素；酶水解
4、；发酵生产；燃料乙醇AbstractWeed Eupatorium adenophorum is a rich and cheap troublesome and can be used forfuel ethanol production. Chinas economic and social sustainable development has very important sense, also solves the invasive plant Eupatorium adenophorum dilemma. In this paper, the various delignifica
5、tion process, enzymehydrolysis and fermentation are done in order to obtain best process for ethanol production. NaOH and NaOH plus H2O2 treatment after acid pretreatment are carried out , and the mass removal rate can reach about 65%. Ethanol and glycerol while removing rate of only 34% and 46%.Red
6、ucing sugar yield after ethanol treated enzymatic hydrolysis is the highest value of 81.92%, which is slightly more than74.60% NaOH treated enzymatic hydrolysis. But ethanol can better protect the cellulose, an extraction effect, after the reduction of the cost of industrial production. Simultaneous
7、 saccharification and fermentation production efficiency higher than separated saccharification and fermentation. And in50 hours the ethanol yield reached a higher value,41g / L. The conclusion of the future industrialized production has direct sense.Keywords Eupatorium adenophorum; Delignification;
8、 Enzyme hydrolysis; Fuel ethanol目 录摘要IIAbstractIII1绪论11.1研究背景11.1.1紫茎泽兰简介11.2紫茎泽兰的危害11.2.1紫茎泽兰对农业、林业、牧业造成的危害11.2.2 紫茎泽兰化学成分造成的危害21.3紫茎泽兰综合利用的情况21.3.1农业上的利用21.3.2工业上的利用21.3.3紫茎泽兰在能源方面的应用31.4紫茎泽兰发酵酶解产燃料乙醇31.4.1紫茎泽兰的主要成分31.4.2化学预处理31.5纤维素生产燃料乙醇的原理41.5.1同步糖化发酵法（SSF法）41.5.2分步糖化发酵法（SHF）42技术路线53实验过程63.1实验材
9、料63.2实验试剂与器材63.2.1主要试剂63.2.2主要仪器63.3实验方法63.3.1预处理63.3.2固体分析方法73.3.3液体分析方法83.3.4酶活的测定103.4分析数据小结12144结论16致谢17参考文献181绪论1.1研究背景 能源在被不断得被消耗，环境在近来也都不容乐观，所以能源和环境问题是21世纪全球将要面临的两大的挑战。不可再生能源日益不断的消耗已接近了极限，人类面临着能源和石油危机。而云南等地的则被一种叫紫茎泽兰的植物大量繁殖不能根除而头疼。紫茎泽兰又有高含量的木质纤维素，所以我们研究把紫茎泽兰通过预处理然后发酵酶水解生成燃料乙醇。这样既解决了能源不足的问题，又将
10、紫茎泽兰这种毫无用处的植物化废为宝了。这里试验通过各种不能得预处理看酶解发酵的效果和相互影响的因素。1.1.1紫茎泽兰简介 紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum Spreng)，又叫解放草、破坏草、黑头草，属多年生草本植物,茎和叶柄均呈现紫色,干枯后渐渐成为棕色。世界小半范围内都有紫茎泽兰的存在，目前泛滥成灾的紫茎泽兰，已经成为了头号的世界性恶性杂草1。在上世纪40年代左右，紫茎泽兰在中国缅甸边境传入我国南部，从此一发不可收拾，紫茎泽兰种子很轻，随风传播，种子落地发芽生长，3-4月开花，半年后它就成熟。紫茎泽兰拥有很强的适应能力，所以它不管在何生根发芽，都能够快速生长2。虽然
11、人们对它的治理力度也不小，但还是赶不上它的传播速度。紫茎泽兰的生态适应能力特强，在入侵的云南地区后，根据当地的气候条件和生态条件产生了明显的适应性变化3，这种能力是当地植物远远不能相比的。紫茎泽兰入侵以后，使当地的土壤的肥沃程度下降，动物类群的数量大大减少，破坏了生物的多样性4。云南如果想要经济快速发展，解决环境问题，那么紫茎泽兰的问题变得刻不容缓。1.2紫茎泽兰的危害 紫茎泽兰的泛滥给云南当地带来了巨大的危害，不管是经济上还是生态上。1.2.1紫茎泽兰对农业、林业、牧业造成的危害紫茎泽兰的泛滥成灾抑制了当地其它植物的生长。紫茎泽兰对云南当地的农业、林业甚至是交通都造成了不同程度的破坏。经济林
12、业区被紫茎泽兰入侵以后，林业区就会大大地降低林木质量和产量，小树苗吸收不到养分，然后死亡；如果在马路和河岸附近生长还会阻碍当地交通。紫茎泽兰的大量出现破坏了当地的生态平衡，破坏了生态多样性。紫茎泽兰入侵当地草地后，快速吸收土壤里的养分使得草地的肥沃程度大大下降。20世纪80年代前的云南中部地区，森林被砍伐，被火烧，只要封山几年，经过修养，植物就漫山遍野，现在远远望去只能看见紫茎泽兰在那里“得意”得笑。它让山间小路被阻塞，也阻塞水陆交通，给当地的交通也带来了极为的不便。紫茎泽兰入侵农田，大量繁殖，快速消耗了土壤中的养分，使土壤肥沃程度下降，紫茎泽兰还与当地作物争夺阳光和水分，一定程度上降低了农作
13、物的产量5。紫茎泽兰被牛羊误食还会造成牛羊的营养不良，严重的将会死去。1.2.2 紫茎泽兰化学成分造成的危害紫茎泽兰的茎杆主要由木素、纤维素、半纤维素、内溶物等组成；其叶子的主要组成成分是酚类、叶绿素、半纤维素、胶质和单宁。紫茎泽兰含有多种易挥发的成分，在做实验的时候经过预处理后，气味都留在了液体中，用有机容易可以抽提，这些挥发成分对人畜具有一定的刺激作用。在紫茎泽兰开花时节，人们很容易吸入紫茎泽兰花粉，花粉颗粒细小，吸入过量会引发花粉过敏、喉咙不适、打喷嚏等不良反应。在紫茎泽兰泛滥成灾的地区，放在外面放养的牛羊误食少量紫茎泽兰，时间长了发现那些牛羊没有胃口，逐步消瘦、生病然后死去。造成了养殖
14、户的经济损失。1.3紫茎泽兰综合利用的情况紫茎泽兰的泛滥使国内外许多科研者都头痛不已，对它也进行了生物天敌治理研究、化学药剂治理研究以及机器铲除然后进行焚烧等，但是各种办法都成效不大。近几年来，能源短缺，人们随之改变了对紫茎泽兰的处理方法，积极开发利用紫茎泽兰当作能源，化肥为宝，创造经济利益。 1.3.1农业上的利用紫茎泽兰含大量的磷、氮、钾以及丰富的微量元素6，7，有极大的资本当作有机肥料。百姓早在上世纪70年代就将其嫩叶堆、踩于水田和粪池中作为肥料用来灌溉农作物。紫茎泽兰虽然含有有毒成分，但经过脱毒以后，其有毒物质显著降解，家畜吃了这些脱毒饲料后也并未发生任何的不适8，还减少了饲料的成本，
15、增加了农民收入。紫茎泽兰成分中含有少量活性物质，对蚜虫等害虫有一定的除虫效果。因此用紫茎泽兰抽提的精油可小批量的生产杀虫剂，作为生物农药的新来源6，7。1.3.2工业上的利用紫茎泽兰成分特殊，一些微量成分可以提纯做药，民间早有用其叶擦拭伤口。由于紫茎泽兰的纤维素含量高，所以可用来加工成纸板、压模板，刨花板等生产建筑用模板。我们为人口大国，但是森林资源却极度短缺，人均更加是低的可怕。利用紫茎泽兰生产刨花板来缓解木材的供需矛盾，有利于生态以及环境保护9。1.3.3紫茎泽兰在能源方面的应用利用化学、机械、生物等各种手段在一定手段上防治紫茎泽兰了蔓延，但是流失了能源。紫茎泽兰脱毒以后可以用作沼气发酵的原料10，虽然有实验表明紫茎泽兰可能会引起酵母菌的中毒这种现象，固而不能直接当作原料来生产燃料乙醇的11，方法比较繁琐。
