稻草原料高浓常压酸水解效果研究

论文摘要

人纤浆是一种市场需求量日益增大的高α-纤维素含量浆种,但传统人纤浆制浆原料尤其是棉短绒供给严重不足,为了满足人纤浆的生产要求,拓展人纤浆原料适用范围势在必行。“稻草原料资源化利用人纤浆生产技术”是一种兼顾人纤浆生产和水解液资源化利用的稻草生物质资源综合利用技术。本文属该技术的应用基础研究,其目的是在实验室条件下研究高浓常压酸水解工艺的基本应用效果,为形成短流程挤压法酸水解工艺流程奠定基础；研究高浓常压条件下兼顾人纤浆成浆质量和水解液多戊糖含量的稻草酸水解的工艺条件,并对酸水解液的化学组分进行初步表征,为酸水解液资源化利用的深入研究奠定基础。本研究以稻草原料通过酸预水解硫酸盐法生产人纤浆为基本工艺路线,首先分析稻草原料中各化学组分,重点探讨高浓常压酸预水解的最佳水解工艺,对最终的浆粕性能进行分析；本研究还对酸水解液有效成份进行系统的表征与分析,对酸水解液资源化利用方向进行了理论分析。通过稻草原料化学组分分析可知,本研究稻草多戊糖含量较多,灰分含量很大,但与其它稻草原料在化学组分上并无明显差异,具有代表性。在酸水解工艺研究中通过L9（33）正交实验初步得出最佳工艺,并在此基础上调整工艺进行深入优化,以多戊糖去除率和α-纤维素含量为评价指标的酸水解工艺条件优化结论为：稻草浓度为20%,硫酸浓度为7%,反应时间为90min,反应温度为95℃。最佳工艺酸水解后多戊糖的去除率达到67.31%。对硫酸预水解之后的半料进行硫酸盐法蒸煮和两段次氯酸钠以及盐酸补充处理,最后得到的人纤浆α-纤维素含量为90.2034%,其它各项指标基本满足人纤浆粕质量标准。本研究还对酸水解液中多糖、单糖、多酚等成分进行了定性和定量测定,结果显示：此工艺下酸水解液中总糖含量为54.67mg/mL（木糖计,下同）,其中戊糖含量为29.36mg/mL;水解液中单糖主要为木糖,含量为23.03mg/mL,而葡萄糖含量仅为3.94mg/mL。此外水解液中含量较多的多酚类化合物,含量为23.5mg/mL（没食子酸计）。由此可知,在此条件下,酸水解主要是进行半纤维素的水解,而纤维素的水解反应很少。通过对酸水解液有效成分的分析,认为此实验条件下酸水解液至少可以用于乙醇和木糖醇的发酵生产。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 人纤浆生产技术现状
• 1.1.1 我国人纤浆供需现状
• 1.1.2 人纤浆生产原料现状
• 1.1.3 人纤浆生产工艺现状
• 1.2 稻草原料生产人纤浆可行性分析
• 1.2.1 基于稻草化学组分的可行性分析
• 1.2.2 由α-纤维素含量决定的制浆原料成本分析
• 1.2.3 酸水解液处理方法分析
• 1.3 稻草挤压法人纤浆综合生产工艺描述
• 1.3.1 主要工艺方法选择说明
• 1.3.2 制浆工艺流程描述
• 1.3.3 关键技术分析
• 1.4 研究目的
• 2 稻草原料化学组分分析
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 研究路线
• 2.1.2 实验方案及设备与药品
• 2.2 结果与讨论
• 2.3 本章小结
• 3 高浓常压酸水解工艺研究
• 3.1 实验材料
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 稻草酸预水解实验
• 3.2.2 硫酸盐法蒸煮
• 3.2.3 漂白工艺
• 3.3 主要设备和药品
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 酸水解的实验结果分析
• 3.4.2 硫酸盐蒸煮的实验结果分析
• 3.4.3 漂白实验结果分析
• 3.4.4 成浆质量分析
• 3.5 本章小结
• 4 酸水解液化学组分表征
• 4.1 实验材料
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 总糖含量测定
• 4.2.2 原糖含量测定
• 4.2.3 戊糖含量测定
• 4.2.4 水解液中单糖气相色谱分析
• 4.2.5 多酚类化合物含量的测定
• 4.3 主要设备和药品
• 4.3.1 测定所需主要设备
• 4.3.2 测定所需主要药品
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 总糖含量测定分析
• 4.4.2 原糖含量测定分析
• 4.4.3 戊糖含量测定分析
• 4.4.4 水解液中单糖气相色谱分析
• 4.4.5 多酚类化合物测定分析
• 4.4.6 酸水解液综合利用可行性分析
• 4.5 本章小结
• 结论与建议
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢