汽爆秸秆液化制备固态发酵吸附载体材料及其应用
文献类型：学位论文
| 作者 | 王麾 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2006-11-21 |
| 授予单位 | 中国科学院过程工程研究所 |
| 授予地点 | 过程工程研究所 |
| 导师 | 陈洪章 |
| 关键词 | 小麦秸秆 液化 多羟基醇 苯酚 固态发酵 载体 克拉维酸 碱性蛋白酶 |
| 其他题名 | Preparation of Adsorptive Material Based on Liquefying Steam-explosed Wheat Straw and Its Application in Solid State Fermentation |
| 学位专业 | 生物化工 |
| 中文摘要 | 将具有吸附性的惰性载体应用于固态发酵，可以解决传统固态发酵中产物难以分离的难题，拓宽了其应用范围，但是目前用于固态发酵的载体都是表面疏水性的，吸水性很低，直接影响到了最终的发酵产率。因此，本文首先从提高惰性载体的吸水性入手，将小麦秸秆采用不同方式液化后制备高分子材料，从其中选择孔隙率高、吸水性好的作为惰性载体，然后以抗生素克拉维酸和碱性蛋白酶为代表产品，在固态发酵中检验其适用性。最后，研制了新型惰性载体固态发酵反应器，连续化生产克拉维酸，进一步验证这种载体，并且优化了反应参数。 目前的秸秆的液化方式主要有两种，多羟基醇液化和苯酚液化，液化机理不同，得到的液化产物和用来合成的高分子材料也不同，本论文分别研究了小麦秸秆在多羟基醇和苯酚中液化的方式，利用其液化产物分别合成聚氨酯塑料和酚醛树脂，然后考察它们作为固态发酵中惰性材料的适用性。 第一部分，比较了汽爆小麦秸秆和未经汽爆的小麦秸秆在多羟基醇中的液化效果，发现汽爆处理可以大大促进液化。进一步优化了温度、液固比、辅助液化剂、催化剂和汽爆小麦秸秆水含量等影响因素，在140℃、6:1的液固比，5%的硫酸、1/5甘油（与聚乙二醇用量的比例）和汽爆秸秆100%水分含量时，残渣率可降至10%以下。通过对液化产物的红外光谱分析，发现在液化过程中，木质素和纤维素被完全降解，半纤维素部分降解。液化产物的羟值和粘度降低，酸值增高，重均分子量变化不大。将汽爆小麦秸秆的液化产物用来制备聚氨酯泡沫塑料，不仅具有良好的机械性能，吸水性和可降解性也得到了很大提高。 第二部分，比较了汽爆小麦秸秆和未经汽爆的小麦秸秆在苯酚中的液化效果，发现汽爆处理可以大大促进液化，通过对影响液化的一系列因素的进一步优化，在 120℃、7：1液固比（苯酚/秸秆）、4%硫酸和150%水分含量时，最终残渣率可降到8%以下。通过分析液化产物的物理化学性质，发现液化产物粘度下降，重均分子量变化不大。将液化产物直接用来合成酚醛树脂，机械性能都接近传统的酚醛树脂，但是吸水率提高不大。 比较上述两种方法制得的聚氨酯塑料和酚醛树脂，发现酚醛树脂吸水率较低（1%），而聚氨酯塑料吸水率较高（达到6%），而且内部多孔，所以后者更适合用作固态发酵中的对载体。 第三部分，将液化汽爆小麦秸秆制得的聚氨酯泡沫塑料作为固态发酵的载体，生产抗生素克拉维酸和碱性蛋白酶，与同样条件下的液态发酵相比，克拉维酸的产量提高了29.6%，碱性蛋白酶产量提高了27.6%，而且发酵液中菌种浓度很低，产物分离纯化容易，克服了固态发酵长期存在的产物分离困难、不能生产高纯度产品的局限性。 第四部分，设计了可装填固态载体的5.5 L立式连续固态发酵罐，以液化汽爆小麦秸秆制得的聚氨酯泡沫塑料为载体，固态发酵克拉维酸，产率达到了7.88 ug/mL•h，不仅比间歇固态发酵的产率（5.48 ug/mL•h）提高了43.8%，而且超过了文献报道的大多数产克拉维酸菌种的发酵产率（约6 ug/mL•h），说明这种发酵方式对发酵产率具有很大的提升作用。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-09-13 |
| 页码 | 134 |
| 源URL | [http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/1039]  |
| 专题 | 过程工程研究所_研究所（批量导入） |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王麾. 汽爆秸秆液化制备固态发酵吸附载体材料及其应用[D]. 过程工程研究所. 中国科学院过程工程研究所. 2006. |
入库方式： OAI收割
来源：过程工程研究所
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