棉花秸秆纤维素酶水解的神经网络模拟优化及混合酶水解的协同作用

为了提高棉秆的还原糖产率,为新疆棉秆的糖化利用研究奠定一定的基础,本文选用酶解温度、纤维素酶用量、pH和水解时间为输入参数,还原糖产率为目标输出参数,在响应曲面设计实验的基础上,采用人工神经网络对H_2S_O4处理棉秆在纤维素酶中的水解过程进行模拟与优化,建立其神经网络模型(4-5-1),得到棉秆在纤维素酶中水解的最优条件为酶解温度45.32℃、纤维素酶用量434.23 FPU、pH 4.98和水解时间68.37 h,最优条件下还原糖产率最高,为72.93%;经过分析得知纤维素酶用量是影响棉秆酶解产糖的主要因素,当纤维素酶用量为150FPU,并向纤维素酶中添加125 IU木聚糖酶时,棉秆经混合酶酶解后的还原糖产率增大至92.42%,比纤维素酶酶解的还原糖产率提高了1.27倍。     

基于BP神经网络的棉秆酶解糖化的模拟与优化

新疆棉秆资源丰富,将棉秆酶解生成可发酵糖,有利于其高值化利用。本研究以棉秆为原料,将其经过Na OH处理后,以纤维素酶用量、酶解温度、水解时间和固含量为输入参数,以酶解得到的还原糖产率为目标输出,在Box-Behnken设计实验的基础上,采用BP神经网络对经Na OH处理后的棉秆在纤维素酶中酶解的过程进行模拟与优化,建立了棉秆在纤维素酶中酶解糖化的神经网络模型,优化了棉秆在纤维素酶中酶解的工艺。模型分析结果表明:优化的神经网络模型均方误差小,回归值为0.9571,网络性能稳定,预测结果准确。通过模型优化获得最优的酶解条件为:酶用量为70 FPU/g,温度为46.31℃,酶解时间为72 h和固含量为7.5%,获得还原糖产率最高为62.14%;XRD、SEM和FT-IR的分析结果表明:Na OH预处理能有效除去木质素,使纤维素的含量相对升高,与纤维素酶的接触位点增多,从而提高棉秆的水解产率。     

直刃刀切割棉秆的动力学特性分析

针对棉秆这种木质化程度高的硬茎秆物料,本文对其在直刃刀切割作用下的变形及切割动力学特性进行了分析,为棉秆切碎刀片的设计提供理论依据,以便于提高刀片切碎棉秆的质量和降低切碎能耗。     

稀盐酸水解棉秆产糖工艺的神经网络模拟与优化

稀酸水解可以提高生物质中糖类物质的释放。为提高稀盐酸水解棉秆产糖的效率及棉秆的高值化利用奠定应用基础,本研究以棉花秸秆为原料,以反应温度、时间、盐酸浓度和固含量为考察因素,选择木糖和葡萄糖产量作为期望输出,在响应曲面实验的基础上采用神经网络对稀盐酸水解棉秆产糖的过程进行预测和优化,建立稀盐酸水解棉秆制糖工艺的神经网络模型,得到稀盐酸水解棉秆的最佳工艺条件:在132℃,45 min,0.6 mol/L和10%时,木糖和葡萄糖产量分别为6.89 g/L和2.85 g/L。SEM和XRD分析结果表明,水解过程中无定形纤维素和半纤维素被水解。     

棉秆皮成分及其纤维性能研究

按照CB5888-89<苎麻化学成分定量分析方法>对棉秆皮成分进行测定,得出棉秆皮中含脂腊质2.36%,水溶物19.54%,果胶3.34%,半纤维素25.88%,木质素25.32%,纤维素23.65%.借鉴麻类的脱胶工艺制定了提取棉秆皮纤维的工艺及条件;同时测试了纤维的基本性能如长度、细度等.采用扫描电镜观测了提取的棉秆皮纤维外观形态,得到棉杆皮纤维表面不光滑,并具有明显沟槽.     

棉秆新基质栽培双孢菇的技术研究

通过对棉秆新基质栽培双孢菇试验成果的分析研究,总结出棉秆前期预处理方法、培养料配方、品种筛选、二次发酵等技术环节。该项研究成果将为棉秆资源的利用提供了技术支撑。     

流化床燃烧棉秆与床料的混合特性及混合质量评判标准

论述了10～100mm长度的棉秆与弱酸性床料的混合流化特性,研究了棉秆长度、床料粒径、配比和流化风速等因素对混合均匀程度的影响.试验结果表明:长度100mm以下特别是50mm左右的棉秆,与粒径为0.6～1mm的床料,在配比为2%(初始质量分数),流化数大于3时,能较均匀地混合流化;但流化数大于7时,混合均匀程度有所降低.棉秆与床料的不同配比对混合均匀程度也有影响,棉秆的质量配比越小,混合得越均匀,所以设计流化床锅炉时流化风速、静止床高要选择合理,否则会影响到密相区的稳定燃烧.提出了秸秆流化床燃烧时,秸秆与床料混合质量的评判标准,并介绍了混合均匀度的概念.在一定的试验条件下,当混合均匀度小于1.4时,秸秆和床料混合比较均匀,能够适合流化床燃烧.     

不同预处理方法对棉秆酶水解的影响

研究稀硫酸法、亚硫酸法、亚硫酸盐法预处理的化学药品添加量对棉秆酶水解的影响,对预处理前后的棉秆进行扫描电镜观察,并对3种方法进行了比较.在固液比1∶4、温度180,℃、保温20,min的预处理条件下,纤维素酶用量(相对于绝干底物)10 U/g、纤维二糖酶用量(相对于绝干底物)3.6 U/g的酶水解条件下,稀硫酸法预处理在98%浓硫酸添加量为5.52%时,棉秆的酶水解转化率为42.63%;亚硫酸法预处理在亚硫酸添加量7%时,棉秆的酶水解转化率为81.25%;亚硫酸盐法预处理在98%浓硫酸添加量0.92%、亚硫酸氢钠添加量为8%时,棉秆的酶水解转化率为70.06%.     

试析棉秆资源综合性利用前景

<正>1 棉秆在制浆造纸方面的利用前景 目前,棉秆造纸工艺技术、设备条件都已成熟,棉秆资源的利用已被造纸行业广泛关注。新疆棉秆资源丰富,每年约产622万吨,用于纸制品加工的数量还不足1％,加工能力明显滞后。有关专家指出,在西部大开中,新疆要充分利用丰富的棉秆资源加     

脱果胶试剂在全棉秆化机浆漂白中的应用

通过原子吸收分光光度计(FAAS)对原料中金属离子含量进行定量分析.以果胶酸钙为模型物,考察氢氧化钠、草酸钠等脱果胶试剂对棉秆皮部的果胶脱除及化学成分的影响,进而探讨改进全棉秆化机浆成浆性能的方法.实验结果表明:各脱果胶试剂与果胶酸钙模型物反应速率的关系为2 2 43 4Na C O NaOHNa POv>v>v;用3%草酸钠进行皮部预处理,棉秆皮部果胶脱除率可达到53.72%.对全棉秆化机浆漂白结果显示,当温度90,℃、草酸钠用量3%的预处理条件下,以6.5%NaOH和11%H2O2制得全棉秆化机浆白度可以达到76.2%,尘埃度可降至50.10,mm2/m2.     

农业秸秆燃烧特性及动力学分析

选用华中地区典型的农业秸秆（麦秆、稻秆、棉秆以及林业枝条）为研究对象,在热重／差热综合热分析仪（TG-DTA）上研究它们的燃烧特性,并采用非等温积分法（Coats-Refern）分析秸秆的燃烧动力学特性．研究发现：农业秸秆易着火和燃尽,燃烧过程主要包括挥发分的析出燃烧（200-360℃）和固体焦炭的燃烧（360～500℃）．动力学分析表明：挥发分的析出较容易,所需活化能较小（〈100kJ／mol）,而固体焦炭的燃烧较难,活化能达150kJ／mol以上．对于不同的秸秆,麦秆和稻秆较易着火燃烧,而棉秆和枝条相对难以着火燃烧,这与其物质组成与化学结构的不同有关．     

发展非木材人造板前景广阔

据调查,我国发展非木材人造板,具有原料来源充足、生产成本较低、技术基本成熟、市场需求广阔等有利条件。首先是资源丰富。在我国种植大豆、玉米、棉花、麻类、烟草比较集中的18个省(区),每年可收获棉秆、甘蔗渣、麻屑、玉米秆、烟秆等适用原料1.87亿吨。在原料比较集中的地方,利用其中3％的农业剩余物就可以得到561万吨原料生产出500多万立方米人造板。     

气化剂流量对棉秆气化性能的影响

棉秆气化可以改变目前棉秆低效高耗的利用现状,气化过程中必须通入一定量的气化剂。通过控制风机转速研究了气化剂流量对棉秆气化性能的影响规律,利用HBG-Ⅰ型户用型生物质气化试验台,针对在不同气化剂流量下的棉秆气化产气情况,采用岛津GCSA型气相色谱仪进行测试分析。结果表明：在固定的气化剂流量下,可燃气成分基本稳定;气化剂流量不宜过高,风机转速为350—450r／min时,能保证可燃气质量。     

代木板材——一年生植物纤维棉秆复合板的机理初探

棉秆和木材从结构、化学成份、制作机理到板材的物理、力学性能都很相近。着重对棉秆复合板热压、胶合的机理进行初探     

切碎棉秆压缩成型及物理特性的试验研究

对切碎棉秆进行高密度压缩成型试验，研究压缩过程中压力与密度的关系，结果表明压力与密度的变化表现为指数关系。在对棉秆成型块的物理特性试验中发现，棉秆切碎的粒度分布对抗变形性和抗渗水性影响显著，但对松弛密度和抗跌碎性影响不明显。     

浅析影响棉秆复合板质量的主要因素与对策

分析了影响棉秆复合板质量的主要因素：棉秆纤维形态、胶粘剂的质量、固化剂的用量、板坯的含水率及热压的温度、时间、压力，并提出了克服这些因素的对策。     

氯化锌活化棉杆制备活性炭及孔结构表征

研究了以棉花秸秆为原料,采用微波辐射氯化锌法制备活性炭的可行性。利用正交实验探讨了氯化锌加入率、浸渍时间、微波功率及活化时间对产品活性炭得率和吸附性能的影响。得到了微波辐射氯化锌法制备棉秆活性炭的最佳工艺：氯化锌与棉秆比例以1．6：1,浸渍时间24h,微波功率为560W,微波辐射时间为9min。用此工艺条件制得活性炭的亚甲基兰吸附值、碘吸附值、产率分别为1002．92mg／g,12．8mL／0．1g和38．92％;通过电镜扫描和自动物理化学吸附仪对活性炭孔结构进行表征,表明该活性炭的BET比表面积为794．84m^2／g,属中孔发达的活性炭。     

3种不同原料生物油主要化学成分的GC-MS分析

以玉米秸、麦秸和棉秆为原料,采用自制固定床热裂解反应器,在400、450、500和550 ℃等4个温度下进行了热裂解液化实验,获得了3种物料的生物油。反应温度为500 ℃时,3种生物质热裂解产油率最高。采用气质联用仪测定了500 ℃热裂解得到的3种原料生物油的化学组分和含量。结果表明,生物质原料种类对生物油的化学成分及含量的影响比较显著。每种原料制取的生物油都存在自己独有的化合物且含量也存在一定的差异,但主要化学族类大体相同。玉米秸热裂解油中酮类物质最多,酸类次之;麦秸和棉秆热裂解油中酸类物质居多,酮类物质次之。     

全棉秆BCTMP脱果胶预处理工艺研究

针对棉秆皮部果胶质含量高，全棉秆浆可漂性差的特点，分别考察了NaOH和Na2C2O4对棉秆原料的脱果胶效果，并将BCTMP工艺的原料预处理方法由汽蒸或热水浸泡改为添加脱果胶试剂的预处理过程，有效减轻了皮部果胶组分对成浆可漂性的不良影响，在温度90℃、草酸钠用量1．5％的预处理条件下，以3．5％NaOH、4％Na2SO3和3％H2O2制得ISO白度达64．5％的全棉秆BCTMP浆．     

棉花副产品加工价值大

充分开发利用棉花副产品加工,可明显提高经济效益。首先是棉仁粉富含多种氨基酸,其含量是小麦的1－2倍,蛋白质的含量也高于大豆,因此用棉饼粕制作的饲料是质高价廉的。其次,棉秆富含纤维素与木质素,化学成分与木材类同,鲜棉秆剥皮可制棉秆纤维麻袋;木质部分可打成棉籽浆代替木浆,制造高强度纸张;棉秆屑可替代樟木、标木、青冈木等紧缺锯屑作香菇、木耳的培养基;棉籽壳含有大量的纤维素、木质素及氮、磷、钾等营养成分,又由于酸碱适中,保水通气,也是理想的食用菌培养基。有鉴于此,棉花综合开发利用价值高,值得乡、村工业与家…