玉米秸秆的青贮及水解方法的研究

【摘要】：在用干秸秆厌氧发酵制取沼气的过程中存在着预处理成本高、利用率低和发酵速度慢等问题。与干秸秆相比,鲜秸秆中存在更多游离的可溶性糖,可溶性蛋白质等物质,因此,鲜秸秆更加适用于厌氧发酵制沼气。本研究通过秸秆的不同尺寸以及不同的添加剂对玉米鲜秸秆进行青贮,考察青贮过程中不同参数的变化,并对青贮秸秆与风干秸秆的水解效果进行比较,寻求一种高效的青贮方法,以解决秸秆厌氧发酵制取沼气过程中的重大困难,更好地实现秸秆的资源化和高效利用。 通过对不同尺寸秸秆进行乙酸处理的结果表明,秸秆的尺寸越小,青贮效果越好,秸秆长度为1 cm的处理组青贮秸秆中可溶性糖和半纤维素含量分别比2 cm高50.75 %、10.35 %,比4 cm处理组(60天后)高143.98 %、22.11 %,而固体损失率分别比2 cm和4 cm处理组(60天后)降低了20.5 %和31.1 %。通过分析不同添加剂对秸秆青贮的效果,发现添加乙酸能够较好的抑制青贮秸秆的纤维化和木质化程度,取得了较为理想的青贮效果。其中乙酸浸泡组与鲜秸秆相比,可溶性糖和和半纤维素含量仅降低了19.63 %和7.03 %,达到了优质青贮的目的。 通过对风干秸秆和青贮秸秆的水解效果进行比较,得出乙酸浸泡组的青贮秸秆水解液的各单糖含量均高于风干组,这也验证了乙酸浸泡组的青贮效果比较理想。青贮秸秆水解液中的各单糖及总糖含量随着反应时间均呈现先升高后降低的趋势,但达到最大值的水解时间随温度的升高而缩短。130℃、水解时间30 min时,葡萄糖、木糖、阿拉伯糖以及总糖的含量达到最大值;而150℃时的最大值在20 min,170℃条件下葡萄糖的峰值在5 min取得,而其他单糖以及总糖的峰值在10 min时取得。其中,130℃时的葡萄糖、木糖、阿拉伯糖以及总糖含量的最大值分别为14.18、6.4、1.46和22.04 g/100 gDM,150℃和170℃水解条件下的葡萄糖最大含量比130℃时分别提高了11.57 %和12.62 %,木糖和阿拉伯糖的最大含量则为130℃条件下的1.65倍和1.73倍,而总糖的最大含量在150℃和170℃条件下分别提高了18.28 %和26.32 %。因此,可以得出青贮秸秆的最佳水解条件为:水解温度170℃,水解时间10 min。 【关键词】：玉米秸秆 青贮 尺寸 添加剂 水解
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：S816.53
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-26
• 1.1 秸秆的化学组成与结构特性8-11
• 1.1.1 纤维素8-9
• 1.1.2 半纤维素9-10
• 1.1.3 木质素10-11
• 1.2 秸秆预处理方法研究11-15
• 1.2.1 物理法11-12
• 1.2.2 化学法12-14
• 1.2.3 物理化学法14
• 1.2.4 生物处理法14-15
• 1.3 秸秆的青贮技术15-23
• 1.3.1 离体之后植物组织的生理活动变化15-16
• 1.3.2 青贮的发酵过程16-18
• 1.3.3 青贮过程中的微生物18-19
• 1.3.4 调制优质青贮的关键及影响青贮品质的因素19-21
• 1.3.5 青贮添加剂的研究进展21-23
• 1.4 研究目的与内容23-26
• 第二章 不同尺寸对秸秆青贮效果的影响26-36
• 2.1 材料与方法26-28
• 2.1.1 物料来源26
• 2.1.2 主要实验试剂和实验仪器26
• 2.1.3 实验内容和方法26-27
• 2.1.4 分析项目和测定方法27-28
• 2.2 结果与讨论28-34
• 2.2.1 秸秆青贮发酵过程中pH 的变化28-29
• 2.2.2 秸秆青贮过程中可溶性糖含量的变化29-30
• 2.2.3 秸秆青贮过程中半纤维素含量的变化30-31
• 2.2.4 秸秆青贮过程中纤维素含量的变化31-32
• 2.2.5 秸秆青贮过程中木质素含量的变化32-33
• 2.2.6 秸秆青贮过程中固体损失率的变化33-34
• 2.2.7 秸秆青贮过程中灰分含量的变化34
• 2.3 小结34-36
• 第三章 不同青贮添加剂对青贮效果的影响36-46
• 3.1 材料与方法36-38
• 3.1.1 物料来源36
• 3.1.2 主要实验试剂和实验仪器36-37
• 3.1.3 实验内容和方法37
• 3.1.4 分析项目和测定方法37-38
• 3.2 结果与讨论38-44
• 3.2.1 秸秆青贮发酵过程中pH 的变化38-39
• 3.2.2 秸秆青贮发酵过程中可溶性糖含量的变化39-40
• 3.2.3 秸秆青贮发酵过程中半纤维素含量的变化40-41
• 3.2.4 秸秆青贮发酵过程中纤维素含量的变化41-42
• 3.2.5 秸秆青贮发酵过程中木质素含量的变化42
• 3.2.6 秸秆青贮发酵过程中固体损失率的变化42-43
• 3.2.7 秸秆青贮过程中灰分含量的变化43-44
• 3.3 小结44-46
• 第四章 风干秸秆与青贮秸秆的水解效果对比以及最佳水解条件的探索46-58
• 4.1 材料与方法46-48
• 4.1.1 物料来源46
• 4.1.2 主要实验试剂和实验仪器46-47
• 4.1.3 实验内容和方法47
• 4.1.4 分析项目与测定方法47-48
• 4.2 结果与讨论48-57
• 4.2.1 风干秸秆以及青贮秸秆的水解效果分析48-52
• 4.2.2 不同水解条件下青贮秸秆水解液的成分组成52-57
• 4.3 小结57-58
• 第五章 结论与展望58-60
• 5.1 结论58-59
• 5.2 展望59-60
• 参考文献60-65
• 发表论文和参加科研情况说明65-66
• 致谢66

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