全 文 :!10
"!
2
#
2012
$
3
%
/
X
Ð
O
²
³
ChineseJournalofBioprocessEngineering
Vol.10No.2
Mar.2012
doi:10.3969/j.issn.1672-3678.2012.02.003
NOPH
:2011-08-04
JQR!
:
tuÓnÔpÍØÙÚÛ
(B200908);
vwx>Oæ(åvî¡Ö×ØÙÚÛ
(2009)
ST.U
:
NZy
(1986—),
,
tuz£í
,
¤¥89/
,
89ñò
:
{pà~Â
;
|}u
(
ùúí
),
§¨
,Email:ggfhust@163.com
¶·¸¹º»¡¼½¾¿Y¨
bcd
,
efg
,
bhi
(
jklmXW1 no018XY12
,
jkl
150040)
7
a
:
=1>?@ABC8DEFØÙ:
,
¦úG.
(
H.
、
-.Â.
)
µIÎåÌJKÀÁíî½Î#$
,
L
M¤¥ABà©
、
ABá>
、
NOæÌPQ½ïÔª)*
。
RSÚs
:
úG.ª²TúJKªíî½Î
,
JK
íîUÔPQ½ïÛVúWX
,
YZÏÐ8²TH.á+µs[
;
\]ABá>ª^_
,
PQ½ïÛ`abc
l
;
deXNOæúfg²PQ½ïÛ
。
JKDEFíî½Îª+,ØÙ
:
H.hi¢j
3%、
NOæ
4∶60
(g/mL)、
ABà©
410℃、
ABá>
5min,
89ØÙ:
,
PQ½ïÛ+
,
â
665g/L。
bcd
:
DEF
;
íî
;
úG.
;
PQ½
efghi
:TQ353
6jklm
:A
6n;i
:1672-3678(2012)02-0011-04
Effectsoforganicacidsonricestrawonsupercriticalhydrolysis
LIXingwei,GONGGuifen,LIXiaodong
(ColegeofMaterialsScienceandEngineering,HarbinUniversityofScienceandTechnology,Harbin150040,China)
Abstract:Withtheorganicacids(formicacid,aceticacid,andpropionicacid)asthecatalyst,hydrolysis
saccharificationofricestrawinthebatchreactorwasinvestigatedundertheconditionofthesuperandsub
criticalwater.Thereactiontemperature,reactiontimeandsolidtoliquidratioforreductionsugaryield
werestudied.Resultsshowedthatorganicacidwashelpfultothehydrolysissaccharificationofstraw.Re
ducingsugaryieldcouldincreasewhenaddingorganicacid.Thistrendwasmostevidentwhenaddingfor
micacid.Withtheextensionofreactiontime,reducingsugaryieldcouldgradualydecreased.Intheap
propriaterange,reducingsugarproductionwasmuchhigherwiththeincreasingofthesolidliquidratio.
Thebestconditionsonstrawhydrolysissaccharificationinsupercriticalwaterfromtheexperimentwereas
folows:formicacidconcentration3%,solidtoliquidratio4∶60,temperature410℃,andthereaction
time5min.Undertheconditions,thereducingsugarproductionreachedthehighest,665g/L.
Keywords:supercritical;hydrolysis;organicacids;reducingsugar
âãF³0fØ¡7jæyz
,
/Xp%&
I´/p¡
,
¹"¹23í~7ª5
,
jV6n
。
Û,/X)*Lg\«,tN>/X}D
EwFDE7mñ
[1-2]。
}DE_>¹$vD
、
½qxyªw
、
IBCD
、
hPQÉ
,
;k½
qÒ#²u
、
9Kà
,
DEf
ì=>Pþ
ÿ
[3-6]。
FDE_>½qç)~
、
9K½A?mP
]É
,
;kh
、
|9KàPþÿ
。
½ñ)
=
,
!$-ÏÆ"7IcåÕá
———
:;
、
WFäÐF
、
½q=ÒPQÉ
。
kD7:;<Û=
,
H®Ds=ú7ª]we
:²D7;<ª]
(374℃)
w;<e
(221MPa)
ç
,
DA)*L7Epe
、
½qÒ¶ææÐ=
,
1áD7Â@Óæ
,
@7
H+
Æ3
F%`
,
>öJBC7DE
。
/X)*Lk:;<
7DE0X>
:
mr,
(
)*
1~6
,
)、
de,
、
Þ,
P
;
de,kàªà=~E
,
/9,
、
、
¢p
、
12
、
+p12
、
fY
、
(4
,
6i
ÎOR~E&í>
1~3`
ýÂ7@
、
(w(4P
n~ÂX
[7-8]。
oMIß
,
«,I%&Û¾0XþI%&
V)0X
,
lm«,7~EA[àj0¶_>
ªNRá
。
æu89f«,7M¶tN2j
k:;
LM
,
k:
;
)*LDE0,Ò¶¹=
,
¹p}~
½qç)
,
Ikyz«,7,ç)
。
I[g
H+
FÐÒ)*LDE7é]@
-
,
Qç&ynAh7
,
6>?@&F
,
k:;
m>?@
(
¢@
、
(@w1
@
)
ABCDE,F7%`
。
1
ÀµÁg
11
Àµop%ÂÃ
BC\nvwx
,
ìÜݦgO
,
k
55℃
=°
3d
h`
。
BCÜ7«9
(
u~
):
)*L
40%,
N)*L
25%,
5L
20%,
~
11%,
jW
4%[12]。
¬`ng7)½qâæ
,
ú
3
1
s8
。
1—
z
;2—
½qÅ
;3—
Ч
;4—
§¡
;
5—
¦¢
;6—
që
f
1
ÄÅÆÇÈÂÃ
Fig.1 Equipmentofbatchtypesystemsof
supercriticalwaterreaction
12
Àµ®¯
SOu7BC
(2~4g)
æJ½qÅU
,
Ð
³
60mL
£ÂD<u~&
1%~3%
7>?@
£ÂD/
。
Ф*S½qÅ¥³¦V
(
ú3
1
¦§s8
),
½q¶Oç)*\@
,
ì¢
D*¨©
,
¬`
DNS
Ë
[12]
ÎG«,íu7
。
2
yz%{)
6¢@
、
(@w1@&F
,
k:;
3
m>?@ABC«,0¶7GH
,
6W
äÐ>?@7ûª¡%&ðÊAñ
。
21
¶·¸¾¿ÇÈÉÊ\Y©
6/X)*Lk:;<=DE7tNLL
(
½qª]
、
½qç)
、
/ñ
)
&
3`
LL
,
«
`LL_>
3`
DB7ûª¡
,
¡ÖMÞú
1
s8
。
1
Ë̵rÍyz
Table1 Designandresultsoftheblankexperiment
¡
¬
A
½qª]
/
℃
B
½qç)
/
min
C
/ñ
/
(g·mL-1)
ρ(«,)/
(g·L-1)
1 1(390) 1(5) 1(2∶60) 177
2 1 2(10) 2(3∶60) 180
3 1 3(15) 3(4∶60) 144
4 2(400) 1 2 479
5 2 2 3 191
6 2 3 1 118
7 3(410) 1 3 505
8 3 2 1 122
9 3 3 2 108
o
1
Iã
:
âã/ñ7Íà
,
,0uïâ)
Ð
,
MçÐ/ñAÐ,0u7®¯æJª
]Íà7WöGH
。
QOª]xy=¡¼f
:
«,~Et
N2Чç)7GH
,
½qç)&
5min
7¡0
¶+à
,
âã½qç)7wu¯3
10min
ç«,
0u=l
。
ñ?½qç)&
15min
7¼
,3
«¡/9
7«,k°¯7\]=
,
DIÆ3±%`
,
q
jkJuç)7à=
(15min、
+àe
30MPa)
W-/~Eá\]_>O`²ª
。
;
$
,
W¤I4³DØ¡7é]«$Ilm9K7é
21
/
X
Ð
O
²
³
!
10
"
]"º
,
1W[´Y*²º7D
,
1ámu\]
7«,[µÈ
,
lm[ö`¶
。
22
¶·¸¹º»¡¾¿¼½S¦gx
&>?@A:;
,
Ö
(
ª]
、
/ñ
、
Ð
§ç)w@@~
)
7¶LLèDB7Añ
¡
;
>?@7@~&
1%、2%、3%,
Ë:¬`
¢@
、
(@w1@
,
¡ñ·wMÞ
,
ú
2
s8
。
2
~º»¡µrÍyz
Table2 Designandresultsofexperimentinaddingorganicacid
¡
¬
ª]
/
℃
ç)
/
min
/ñ
/
(g·mL-1)
φ(@)/
%
ρ(«,)/(g·L-1)
¢@ (@ 1@
I1 390 5 2∶60 1 250 215 202
I2 390 10 3∶60 2 282 191 188
I3 390 15 4∶60 3 140 137 153
I4 400 5 3∶60 2 578 528 498
I5 400 10 4∶60 3 282 272 220
I6 400 15 2∶60 1 118 103 082
I7 410 5 4∶60 3 665 656 563
I8 410 10 2∶60 1 187 162 137
I9 410 15 3∶60 2 100 100 133
o
2
Iã
:
«,u\]k¢@F=&
578g/L,
k(@F=&
528g/L,
k1@F=
&
498g/L,
àJðÊ¡M37«,u]
479g/L。
oMIß
,3
m@iD7FDEB
öµq75~&¢@
、
(@
、
1@
、
D
,
ê ½
q/7@v54ûñ
,¸
²Añ½qç)&
5min
w
10min
7¡MÞï"M3½Q7M¹
。
o
2
Iã
:
k¢@@~&
3%、
/ñ
4∶60(g/mL)、
½qª]
410℃、
½qç)
5min
7
¡xy=0,¶¯3+æ
,
&
665g/L。
êIp
oJ@v?7¢@º/X)*L7DE[g
[æu
H+,
q)*LkMª]=~ç)U=ÒD
E
。
;F%`æn$)!»
3
m@75>¼½
FÎOR¾¿
。
kàª@vxy=de,7~E
"Ð=
,
;$Kî¡V
6¢@%Ffé
Ð[0,µÞ
。
Ireé]±~jL$
BC7DE,FÒ¶æJ«,7~EÒ¶
,
M3
[?à7«,0u
。
k¡¬
I2
w
I5
7½qxy=
,
ðÊî
¡wäТ@7î¡0,u½!<½Q
。
AJð
Êî¡kÀ
,
/ñÍàA0,¶7®¯wª]Í
àA«,~E¶7®¯½®
,
îq0ux!
;
A
J¢@FkÀ
,
¯ª]w/ñ7GHQ½
ÁY
,
@u7æ1ë[à,0u
,
ê6fk
390℃
=@~
2%
7¢@ÂI[g÷67
H+
"+
)*LMNMÃ
,¯
3àÎ)*LDE[à«,
0u7Û7
。
k
390℃
=½qç)&
5min、10min
çг¢
@%F7«,0uféàJ(@w1@
,
M
ª]=BC7:;
7¹$v
。
âã½qç)7wu
,
k¯3
15min
ç
,
0u WäÐ>?@7ðÊî¡pK½Q
,
6
fkMxy=¢@ïWpAm\]7de,~E
ÆÎ%`
。
k¡
I7
7xy=
,3%
7(@
3%
7¢@
Æ3[½F7FµÞ
,
«,0u½®
,
6f(
@k
3%
çï¯3[?DFµÞ
。
Hm\]7@
yz[h77Qçþ¯3[FBCDE
,F7Û7
。
¸²AñQOm@kWQ\]ç70,u
,
F%`tN2ª]àmwç)u~7GH
,
?àª
]k~ç)UÂI¯3féF%`
。
3
y
)
k:;
,
ç)9&g³,0¶7t¨L
31
!
2
# NZyP
:
:;<=>?@ABCDE,F7GH
L。
¯3
15min
çs>î¡0,upK½Q
。
k
O9:U
,
?à7/ñ>ÙJ[à0,u
。
kBCDE7²³Vг>?@>öJBC
7DE,F
。
>?@7г
,
[à[BCDE½q
Ò]w«,0u
,
F%`I35:Ì&¢
@
、
(@
、
1@
;
k>?@7F%`=
,
BC0,
¶ @`u9ûñ
。
;6@ñ
2%
7¢@&F
7«,0¶ @ñ
3%
¢@½Q
,
Iã¢@
@~&
2%
ç
,¯
3K=+æFpe
。
BC
:;
¢@@~
3%、
/ñ
4∶60(g/mL)、
½qª]
410℃、
½qç)
5min,
kMxy=
,
«,0u+à
,
&
665g/L。
BCk:;
,
úÄB$ê;GHLL
,
ÅMà0
¶7«,ü>ìJ89
。
L6j
:
[1]
ÄëÆ
,
Ç
,
ÈÉÊ
,
P
.
5)*LFDE0/I-.
,89
[J].
FÎÏ
,2007,19(7/8):11421143.
[2]
ËÌ
,
NÍ
,
_å
,
P
.
)*L:;
[J].
Fx
,2008,66(20):22952300.
[3]
ÎÏÐ
,
ÑV
,
Òc
.
:
/
Ó;
[J].
/XFO³
,2010,44(1):5157.
[4]
ËÌ
,
inÔ
,
_å
,
P
.
C:
(
Ó
)
;
Õá
[J].
FÎÏ
,2007,19(11):11831185.
[5]
ÕÖ`
,
v×Ø
,
Õ
.
)*Lk:;
2010,30(1):142144.
[6] MandelsM,HontzL,NystromJ.Enzymatichydrolysisofwaste
celulose[J].BiotechBioeng,1974,16(2):14731489.
[7] KabyemelaBM,AdschiriT,MalaluanRM,etal.Kineticsofglu
coseepimerizationanddecompositioninsubcriticalandsuper
criticalwater[J].IndEngChemRes,1977,36(5):15521558.
[8] EharaK,SakaS.Decompositionbehaviorofceluloseinsupercrit
icalwater,subcriticalwater,andtheircombinedtreatments[J].J
WoodSci,2005,51(2):148153.
[9]
|}u
,
mf
,
Ùå
,
P
.
WN)*L:;
[J].
].FO
,2010,30(2):4547.
[10]
ÎÏÐ
,
ÑV
,
Òc
.
:
/
Ó;
[J].
F /XO³
,2010,27(11):4750.
[11]
iÚ
,
|åØ
,
ilJ
,
P
.
)*L:;
[J].
ÛÜFO
,2007,21(6):12.
[12]
|}u
.`
Jgh«,7·X)*L7=>ñË89
[D].
vwx
:
vwxOæ
,2010:
櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒
1925.
,-./
ÎÏÐÑ:Ò
“
[ÓÔε ÕÖסØÙbcÚÛÜȦ#$”R!Ý®ÞßqµN
2012
$
2
%
18
Ý
,
ÞÓ§ßàkOæAÒ᧨tÐ+97ÓÞßÚÛ
“
/Xâ
ε rÌÍ@gh¼.Õáijq`89”ÎG[ãw¡|。ÚÛ«nt¹ßÅM1t ε rÌÍ@à0
Kt
,
Ajg9.^¼.}pL
、
}vi.^&bÎG89
,
Ã[ε rÌÍ@/Xg97.^äå。
pJKt/>]v
,
Ã[åcF½qÅ
,
¬`
pH
7(î!ñ º?(äî!7-.æ7/0
ε rÌÍ@,q-.0¶æè[à,-.ç)}~¶72h,kÜUÕ:î][0{7CF/0。Û,,
9Þ7[$0
10t
/0Á
,
0{ìçè8é
,
uQJÝK
Chisso
ÇÈ70{
。
(
{Am
)
41
/
X
Ð
O
²
³
!
10
"