国家自然科学基金(20976051)
- 作品数：9 被引量：36H指数：4
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- 相关机构：华东理工大学中国石油中国石油天然气集团公司更多>>
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- 相关领域：化学工程轻工技术与工程生物学更多>>
- 木薯纤维素乙醇发酵的纤维素酶成本评价被引量：2
- 2013年
- 木薯中的纤维素成分约占木薯干重的10%(W/W)。文中以木薯燃料乙醇生产的木薯纤维素酒渣为原料,从纤维素酶成本角度评估了三种利用木薯纤维素组分发酵生产乙醇的方法,包括木薯纤维素酒渣的直接糖化和乙醇发酵、木薯纤维素酒渣预处理后的糖化与乙醇发酵、木薯乙醇发酵中同步淀粉与纤维素糖化以及乙醇发酵。结果表明,前两种方法的纤维素利用效率不高,酶成本分别达到13 602、11 659元/吨乙醇。第三种方法,即在木薯乙醇发酵过程同时加入糖化酶和纤维素酶,进行同步淀粉与纤维素糖化,进而进行乙醇发酵,木薯纤维素乙醇的收益最高。发酵结束时的乙醇浓度从101.5 g/L提高到107.0 g/L,纤维素酶成本为3 589元/吨乙醇。此方法利用木薯纤维素与木薯淀粉同时进行,不会带来额外的设备及操作投入,酶成本低于产品乙醇价格,可实现盈利,因此第三种方法为木薯纤维用于乙醇发酵的最适方法,本研究结果将为木薯乙醇产业深度利用木薯纤维提供依据。
- 方镇宏邓红波张小希张建鲍杰
- 关键词：乙醇发酵
- 丝状真菌Amorphotheca resinae ZN1的糠醛降解代谢分析被引量：5
- 2012年
- 木质纤维素在预处理过程产生的降解产物对后续的酶水解和微生物发酵过程产生了强烈的抑制。因此,这些抑制物的脱除即所谓的"脱毒"步骤是正常进行后续酶解和发酵的前提条件。我们对本实验室筛选的丝状真菌Amorphotheca resinae ZN1的糠醛的代谢路径进行了研究。丝状真菌A.resinae ZN1转化糠醛的降解代谢途径可以简述为:糠醛首先快速地转化为毒性较低的糠醇;在有氧条件下,糠醇又再度生成不致对微生物产生危害的低浓度糠醛,糠醛继续氧化为糠酸。推测糠酸可能继续进入TCA循环,进而完成糠醛的完全降解。研究结果为将来加快丝状真菌A.resinae ZN1生物脱毒速率、改善木质纤维素生物转化的限速步骤提供了重要的实验依据。
- 王晓凤张建辛秀娟鲍杰
- 关键词：降解途径生物脱毒糠醛木质纤维素
- 一株高耐受性乳酸菌的分离及其在木质纤维素发酵生产高浓度L-乳酸中的应用被引量：1
- 2011年
- 利用资源丰富的纤维质原料生产新一代可降解聚乳酸塑料的单体原料L-乳酸,是目前一个极为重要的研究热点和产业方向。从高温纤维乙醇发酵介质中分离到一株高耐受性乳酸菌,经16S rDNA分子生物学鉴定为乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici),并命名为P.acidilacticiDQ2。此菌株具有极为优异的耐高温和耐受高浓度木质纤维素降解产物的特性,这一特性可能与母株的环境变异和体系中存在的调控物质有关。利用该乳酸菌以稀酸预处理后的玉米秸秆为原料进行同步糖化与乳酸发酵,发酵液中的乳酸质量浓度为75 g/L,乳酸对纤维素得率达到0.63 g/g,具备了纤维素乳酸产业化生产的潜力。
- 楚德强赵凯吴倩陶泰河鲍杰
- 关键词：L-乳酸玉米秸秆
- 木质纤维素预处理物系的流变学特性表征以及计算流体力学模拟
- 2013年
- 预处理是木质纤维素生物炼制中的关键环节。传统的预处理一般在实验室规模的小尺度条件下进行,并未考虑大尺度反应器内的搅拌及搅拌桨型式对混合、传热和传质及预处理效果的影响。研究了在无游离水相存在的干式稀酸预处理反应器中,引入螺带搅拌桨强化混合和传递的可行性,对由固体玉米秸秆颗粒构成的固相体系进行了"拟流体"假设,针对木质纤维素吸水性强、流变学特性无法直接测定的特点,通过测定搅拌体系的扭矩值间接获得秸秆物系的表观黏度(ηa)和表观剪切速率(γeff),从而获得了表征秸秆物系虚拟流体的流变指数(n)和稠度系数(Kpl);建立了干式预处理过程的计算流体力学(CFD)模型,并通过比对秸秆物系冷模实验和CFD模型计算的功率消耗和混合时间,验证了所建模型的准确性。CFD模拟和冷模实验的结果表明在无游离水相存在的干式预处理反应器中引入螺带搅拌桨进行强化混合和传递是可行的,并为带有搅拌的预处理反应器的放大和加工提供了依据。
- 乔庆安李传航张建鲍杰
- 产业化工况下木质纤维素生物炼制过程的流程模拟被引量：2
- 2013年
- 针对产业化规模的木质纤维素生物炼制工艺,在Aspen plus流程模拟平台上建立了全过程流程模拟模型。构建了木质纤维素生物炼制中涉及物质的全组分物性数据库,建立了Aspen plus平台上的严格热力学流程模拟模型;对年加工300 000t玉米秸秆原料生产纤维素乙醇的产业化装置进行了严格流程模拟计算,从节能减排角度对纤维素乙醇生产过程中的新鲜水用量、废水减排和蒸汽能耗等工程问题进行了分析,并给出了积极的节能减排解决方案。该模型可以为产业化纤维素乙醇生产技术的过程设计、操作优化以及技术经济评价提供设计和优化工具。
- 乔庆安张建鲍杰
- 关键词：纤维素乙醇ASPENPLUS
- 螺带型叶轮搅拌槽内流场分析与计算被引量：5
- 2010年
- 采用粒子图像测速与数值计算方法研究了螺带桨流场,选用11种几何结构桨型及5种流变性质的流体(0.3≤n≤1),考察了层流流动(Re<100)状态下,桨叶结构、转速及流体假塑性对流型、速度分布及剪切速率分布的影响.计算表明,核心区无量纲旋转角速度(α)随桨叶直径及螺距增大而减小,其值约在0.48～0.89;无量纲切向、轴向及径向速度分别约为0.44～0.47,0.06～0.09及0.04,且前两者随螺距的增大分别呈线性减小及增大.α随流体粘度降低及假塑性增强而减小,非牛顿流体的流速小于牛顿流体;剪切速率随桨叶直径增大及流体假塑性增强而增大.
- 黄娟鲍杰戴干策
- 关键词：粒子图像测速流动特征剪切速率
- 纤维素乙醇微型工厂的Aspen plus流程模拟被引量：5
- 2011年
- 在Aspen plus平台上对日产1 kg乙醇的纤维素乙醇微型工厂流程建立流程模拟模型,并构建了完整的生物质组分物性数据库;对微型工厂流程进行了基于微型工厂实验数据和严格热力学模型基础上的物料衡算和能耗计算,并进行了水分回收分析和综合能耗折算。结果表明:在纤维素乙醇微型工厂最大生产能力下,用玉米秸秆生产1 kg纤维乙醇的水用量2.595 7 kg,蒸汽用量3.605 4 kg,废水量8.061 6 kg,均低于目前工艺水平下的玉米淀粉生产乙醇的水用量和废水量;1 kg乙醇消耗各种形式能量36.515 2 MJ,产出能量为53.574 9 MJ,能量产出大于能量投入;1 kg乙醇的综合能耗折合1.826 9 kg标准煤,加工过程中的产出能量折合1.828 0 kg标准煤,能量投入和能量产出基本平衡。
- 张怀庆乔庆安张建张茂芬鲍杰
- 关键词：ASPENPLUS水耗能耗
- 工业纤维素酶水解效率的影响因素分析被引量：2
- 2010年
- 研究了影响工业纤维素酶Accellerase 1000水解效率的因素,及Accellerase 1000、Spezyme CP和Novozyme 188在不同水解状态下失活情况和葡萄糖对纤维素酶的抑制情况。结果表明反应器类型对水解影响不大,而固含量、酶量、搅拌速率和温度对Accellerase 1000水解效率影响很大。在醋酸缓冲液中,Accellerase 1000的滤纸酶活和纤维二糖酶活失活速率最快;在有木质素存在的醋酸缓冲液中相比各纤维素酶的滤纸酶活失活变慢,但纤维二糖酶失活加快;在滤纸水解过程中,Spezyme CP和Novozyme 188相对较为稳定。葡萄糖对纤维素酶有明显的抑制作用。
- 王修胜于占春张小希邓红波鲍杰
- 关键词：木质纤维素
- 低水用量约束条件下的高固体含量纤维乙醇生物加工技术策略被引量：15
- 2010年
- 木质纤维素原料生物转化生产纤维乙醇需要使用大量的水和蒸汽,从而使过程能耗和废水排放显著增加,大幅度增加了加工成本。最大限度地降低水和蒸汽用量对过程节能和废水减排并对最终成本控制极为重要。对极限低水用量约束条件下木质纤维素生物转化关键路径进行了实验研究和计算分析,确定了极低水和蒸汽用量的新型预处理技术,实现高效率预处理过程的废水零排放;采用独特的生物脱毒技术,用从自然界筛选的煤油霉菌Amorphotheca resinae ZN1对预处理原料中的抑制物进行了快速生物脱毒;对极限高固体含量下高粘度多相流物系在复杂抑制物胁迫下的酶水解与发酵行为以及放大准则进行了研究;建立了基于Aspen plus平台上的生物质加工物性数据库和严格热力学意义上的全过程流程模拟数学模型,实现了对过程的局部和全局设计与调优。这一综合技术在生物炼制微型工厂中进行了测试,并在纤维素乙醇工业示范装置中得到了应用。该研究结果将为构建具有工业实用价值的节能和清洁化木质纤维素生物转化技术提供依据。
- 张建楚德强于占春张小希邓红波王修胜朱智楠张怀庆戴干策鲍杰
