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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:張閔翔
研究生(外文):Min-Hsiang Chang
論文名稱:水稻稻稈及鳳梨皮生產生質能源可行性之探討
論文名稱(外文):A Study of Using Rice Straw and Pineapple Skin to Produce Bioenergy
指導教授:范宗宸
指導教授(外文):Ming-Jen Fan
口試委員:范宗宸盛中德黃志揚
口試委員(外文):Ming-Jen FanChung-Te ShengChih-Yang Huang
口試日期:2015-07-06
學位類別:碩士
校院名稱:亞洲大學
系所名稱:生物科技學系
學門:生命科學學門
學類:生物科技學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2015
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:93
中文關鍵詞:稻稈氮肥鳳梨皮預處理可溶性糖
外文關鍵詞:Rice strawNitrogen fertilizerPineapple skinPretreatmentSoluble sugar
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近年來石化燃料與礦物能源正逐漸枯竭,隨著國際油價的攀升,開發替代性能源為各國共同努力的目標。因此生質能源是值得開發與應用的替代性能源之一。然而以糧食作物作為生質柴油容易造成糧食恐慌,相較之下,以農業廢棄物為主要原料的生質酒精較為目前社會所接受,其主要的生產原料可分為糖類、澱粉及木質纖維素等三種,產糖作物(甘蔗、甜高粱)及澱粉作物(玉米、甘藷、木薯)雖然轉化效率高,但是如果不慎選合適的原料,容易產生糧食危機問題。台灣每年產生500萬噸的農業廢棄物,如稻稈、甘蔗渣、鳳梨渣等等富含纖維素的廢棄物,而傳統處理方法為就地掩埋或是露天焚燒,若能慎選適合的資材作為生質酒精的原料,除了可以解決農業廢棄物的問題之外,也可以提升農業廢棄物的附加價值。本研究於抽穗期間添加穗肥增加稻草試驗,在102年一期作抽穗期間添加三倍穗肥稻草產量增加25%,而品種間對稻草總產量有顯著差異。抽穗期間添加穗肥增加稻穀試驗,在102年一期作抽穗期間添加三倍穗肥稻穀產量增加22%,期作間品種間對稻穀總產量有顯著差異。抽穗期間添加穗肥增加稻稈試驗,而在102年一期作抽穗期間添加三倍穗肥稻稈產量增加13%,期作間品種間對稻稈總產量有顯著差異。101年二期作抽穗期間添加三倍穗肥稻穀產量增加5%,期作間品種間對稻穀總產量有顯著差異。農業廢棄物鳳梨皮利用兩次預處理進行可溶性糖含量之測試,一次預處理濕式研磨預處理並經過1mm、0.5mm、0.2mm篩網過篩,降低粒徑大小,而二次預處理則利用酸、鹼及過氧化氫進一步降解鳳梨皮纖維素、半纖維素及木質素,以過氧化氫20%預處理有最高可溶性糖產量0.33g/g。
In recent years, fossil fuels and fossil energy are gradually depleted. With the rise in international oil prices, to development of alternative energy sources is become more important in the world. So development and application biomass energy to be alternative energy sources is one of the best choice. However, most country take food crops to produce bio-diesel can easily cause food panic. Sugar crops and starch crops with high conversion efficiency, but with carefully choose the right raw materials ,otherwise it’s easy to produce the food crisis. Taiwan produce 500 million tons of agricultural waste every year .The traditional approach are burial or burning, with carefully choose appropriate materials can solve the problems of the agricultural waste to change become the raw material of bio-ethanol, and also can enhance the added value of agricultural waste. In this experiment we add nitrogen fertilizer during heading stage in 2012 winter to 2013 summer, to increase rice straw yield. In this research we separate two group 1)add normal nitrogen fertilizer (total nitrogen content 53 kg/ha) and 2)add three times of nitrogen fertilizer (total nitrogen content 169 kg/ha). After 3-6 months we harvest the total rice straw, rice paddy and rice straw. By using ANOVA test we calculate the yield of rice straw and rice paddy. In 2013 first stage the group add three times of nitrogen fertilizer increase total rice straw 25% ,rice paddy increase 22% and rice straw yield increase 13%. The second material in this experiment we using agricultural waste pineapple skin. Through two stages of pre-treatment 1)wet milling cut pineapple skin to small particle, 2)using acid, alkaline and hydrogen peroxide pre-treatment to hydrolysis cellulose, hemi-cellulose and lignin to increase soluble sugar content. The best pre-treatment result is using hydrogen peroxide 20% to hydrolysis pineapple skin and the soluble sugar content is 0.33g/g.
總目錄………………………………………………………Ⅰ
表目錄………………………………………………………Ⅳ
第一章 研究背景介紹
第二章 水稻添加不同比例氮肥對生物質產量之影響
第三章 鳳梨酥加工廠農業廢棄物濕研磨殘料預處理試驗
圖目錄………………………………………………………Ⅵ
第一章 研究背景介紹
第二章 水稻添加不同比例氮肥對生物質產量之影響
第三章 鳳梨酥加工廠農業廢棄物濕研磨殘料預處理試驗

總目錄
第一章 研究背景介紹
第一節 前言………………………………………………………………………1
第二節 前人研究…………………………………………………………………2
第二章 水稻添加不同比例氮肥對生物質產量之影響
第一節 前言………………………………………………………………………7
第二節 前人研究…………………………………………………………………8
第三節 材料與方法……………………………………………………………10
一、 試驗材料…………………………………………………………………10
二、 水稻育苗…………………………………………………………………12
三、 水稻氮肥添加處理………………………………………………………13
四、 水稻產量調查……………………………………………………………14
第四節 結果
一、 101年二期作施加不同氮肥量對地上乾物質產量之影響……………15
二、 101年二期作施加不同氮肥量對水稻稻穀產量之影響………………19
三、 101年二期作施加不同氮肥量對水稻稻稈產量之影響………………23
四、 102年一期作施加不同氮肥量對地上乾物質產量之影響……………27
五、 102年一期作施加不同氮肥量對水稻稻穀產量之影響………………31
六、 102年一期作施加不同氮肥量對水稻稻稈產量之影響………………35
七、 101年二期作、102年一期作施加三倍氮肥量對水稻地上部乾物質產之影響……………39
八、101年二期作、102年一期作施加三倍氮肥量對水稻稻穀產量之影響……41
九、101年二期作、102年一期作施加三倍氮肥量對水稻稻稈產量之影響……43

第五節 討論……………………………………………………………………45
第六節 小結……………………………………………………………………47
第三章 鳳梨酥加工廠農業廢棄物濕研磨殘料預處理試驗
第一節 前言……………………………………………………………………48
第二節 前人研究………………………………………………………………49
第三節 材料與方法
一、 實驗材料………………………………………………………………58
二、 實驗方法………………………………………………………………61
三、 濕研磨鳳梨農業廢棄物之成分分析…………………………………64
第四節 結果
一、 不同篩網過篩之濕研磨處理鳳梨農業廢棄物酸性(H2SO4)預處理之結果…………………………………………………………………65
二、 不同篩網過篩之濕研磨處理鳳梨農業廢棄物鹼性(NaOH)預處理之結果……………………………………………………………………68
三、 不同篩網過篩之濕研磨處理鳳梨農業廢棄物過氧化氫(H2O2)預處理之結果……………………………………………………………71
四、 不同篩網過篩之濕研磨處理鳳梨農業廢棄物經H2SO4、NaOH、H2O2預處理結果之比較……………………………………74
五、 1mm篩網過篩之濕研磨處理鳳梨農業廢棄物酸性(H2SO4)、鹼性 (NaOH)及過氧化氫(H2O2)預處理後殘渣,利用50%、70%、90%蔗糖
溶液離心,計算粒徑分布比例…………………………………77
六、 0.5mm篩網過篩之濕研磨處理鳳梨農業廢棄物酸性(H2SO4)、鹼性(NaOH)及過氧化氫(H2O2)預處理後殘渣,利用50%、70%、90%蔗糖
溶液離心,計算粒徑分布比例…………………………………78
七、 0.2mm篩網過篩之濕研磨處理鳳梨農業廢棄物酸性(H2SO4)、鹼性(NaOH)及過氧化氫(H2O2)預處理後殘渣,利用50%、70%、90%蔗糖
溶液離心,計算粒徑分布比例…………………………………79
第五節 討論……………………………………………………………………80
第六節 小結……………………………………………………………………81
第四章 總結…………………………………………………………………83
參考文獻……………………………………………………………………………84
附錄…………………………………………………………………………………90
表目錄
表1.1、101年二期作在抽穗期添加一倍穗肥(全氮含量53公斤/公頃)水稻地上部品種間產量之變方分析………………………………………………17
表1.2、101年二期作在抽穗期添加三倍穗肥(全氮含量169公斤/公頃)水稻地上部(稻草)產量之變方分析…………………………………………………17
表1.3、101年二期作在抽穗期添加一倍穗肥(全氮含量53公斤/公頃)及三倍穗肥(全氮含量169公斤/公頃)品種間水稻地上部(稻草)產量之變方分
析……18
表1.4、101年二期作在抽穗期添加一倍穗肥(全氮含量53公斤/公頃) 品種間水稻稻穀產量之變方分析…………………………………………………21
表1.5、101年二期作在抽穗期添加三倍穗肥(全氮含量169公斤/公頃) 品種間水稻稻穀產量之變方分析………………………………………………21
表1.6、101年二期作在抽穗期添加一倍穗肥(全氮含量53公斤/公頃)及三倍穗肥(全氮含量169公斤/公頃)四個品種間水稻稻穀產量之變方分析…22
表1.7、101年二期作在抽穗期添加一倍穗肥(全氮含量53公斤/公頃)水稻稻稈品種間產量之變方分析…………………………………………………25
表1.8、101年二期作在抽穗期添加三倍穗肥(全氮含量169公斤/公頃)水稻稻稈品種間產量之變方分析………………………………………………….25
表1.9、101年二期作在抽穗期添加一倍穗肥(全氮含量53公斤/公頃)及三倍穗肥(全氮含量169公斤/公頃)四個品種間水稻稻稈產量之變方分析…26
表1.10、102年一期作在抽穗期添加一倍穗肥(全氮含量53公斤/公頃) 品種間水稻地上部(稻草)乾物質產量之變方分析……………………………29
表1.11、102年一期作在抽穗期添加三倍穗肥(全氮含量169公斤/公頃)品種間水稻地上部(稻草)乾物質產量之變方分析……………………………29
表1.12、102年一期作在抽穗期添加一倍穗肥(全氮含量53公斤/公頃)及三倍穗肥(全氮含量169/公頃)四個品種間水稻地上部(稻草)產量之變分
析……30
表1.13、102年一期作在抽穗期添加一倍穗肥(全氮含量53公斤/公頃)水稻稻穀品種間產量之變方分析…………………………………………………33
表1.14、102年一期作在抽穗期添加三倍穗肥(全氮含量169公斤/公頃)水稻稻穀品種間產量之變方分析………………………………………………33
表1.15、102年一期作在抽穗期添加一倍穗肥(全氮含量53公斤/公頃)及三倍穗肥(全氮含量169公斤/公頃)四個品種間水稻稻穀產量之變方分析…34
表1.16、102年一期作在抽穗期添加一倍穗肥(全氮含量53公斤/公頃)水稻稻稈品種間產量之變方分析…………………………………………………37
表1.17、102年一期作在抽穗期添加三倍穗肥(全氮含量169公斤/公頃)水稻稻稈品種間產量之變方分析………………………………………………37
表1.18、102年一期作在抽穗期添加一倍穗肥(全氮含量53公斤/公頃)及三倍穗肥(全氮含量169公斤/公頃)四個品種間水稻稻稈產量之變方分析…38
表1.19、101年二期作、102年一期作在抽穗期添加三倍穗肥(全氮含量169公斤/公頃)四個品種間水稻地上部乾物質產量之變方分析……………40
表1.20、101年二期作、102年一期作在抽穗期添加三倍穗肥(全氮含量169公斤/公頃)四個品種間水稻稻穀產量之變方分析………………………42
表1.21、101年二期作、102年一期作在抽穗期添加三倍穗肥(全氮含量169公斤/公頃)四個品種間水稻稻稈產量之變方分析…………………44




圖目錄

第一章 研究背景介紹
圖1.1、植物生物質的聚合物(纖維素,半纖維素和木質素)………………………4
第二章 水稻添加不同比例氮肥對生物質產量之影響
圖2.1、101年二期作抽穗期期間添加一倍穗肥(全氮含量53公斤/公頃)及三倍穗肥(全氮含量169公斤/公頃)品種間地上部(稻草)產量之比較……16
圖2.2、101年二期作抽穗期期間添加一倍穗肥(全氮含量53公斤/公頃)及三倍穗肥(全氮含量169公斤/公頃)品種間稻穀產量之比較………………20
圖2.3、101年二期作抽穗期期間添加一倍穗肥(全氮含量53公斤/公頃)及三倍穗肥(全氮含量169公斤/公頃)品種間稻稈產量之比較………………24
圖2.4、102年一期作抽穗期期間添加一倍穗肥(全氮含量53公斤/公頃)及三倍穗肥(全氮含量169公斤/公頃)品種間地上部(稻草)產量之比較……28
圖2.5、102年一期作抽穗期期間添加一倍穗肥(全氮含量53公斤/公頃)及三倍穗肥(全氮含量169公斤/公頃)品種間稻穀產量之比較………………32
圖2.6、102年一期作抽穗期期間添加一倍穗肥(全氮含量53公斤/公頃)及三倍穗肥(全氮含量169公斤/公頃)品種間稻稈產量之比較………………36
圖2.7、101年二期作、102年一期作抽穗期期間添加三倍穗肥(全氮含量169公斤/公頃)品種間地上部乾物質產量之比較………………………………40
圖2.8、101年二期作、102年一期作抽穗期期間添加三倍穗肥(全氮含量169公斤/公頃)品種間稻穀產量之比較…………………………………………42
圖2.9、101年二期作、102年一期作抽穗期期間添加三倍穗肥(全氮含量169公斤/公頃)品種間稻稈產量之比較……………………………44


第三章 鳳梨酥加工廠農業廢棄物濕研磨殘料預處理試驗
圖3、木素纖維素的結構、預處理和水解產物……………………………………45
圖3.1、以1mm篩網過篩之濕研磨處理鳳梨皮,經不同濃度H2SO4預處理可溶性糖含量之比較…………………………………………………………59
圖3.2、以0.5mm篩網過篩之濕研磨處理鳳梨皮,經不同濃度H2SO4預處理不同濃度可溶性糖含量之比較……………………………………………60
圖3.3、以0.2mm篩網過篩之濕研磨處理鳳梨皮,經不同濃度H2SO4預處理不同濃度可溶性糖含量之比較……………………………………………61
圖3.4、以1mm篩網過篩之濕研磨處理鳳梨皮,經不同濃度NaOH預處理不同濃度可溶性糖含量之比較………………………………………………62
圖3.5、以0.5mm篩網過篩之濕研磨處理鳳梨皮,經不同濃度NaOH預處理不同濃度可溶性糖含量之比較……………………………………………63
圖3.6、以0.2mm篩網過篩之濕研磨處理鳳梨皮,經不同濃度NaOH預處理不同濃度可溶性糖含量之比較……………………………………………64
圖3.7、以1mm篩網過篩之濕研磨處理鳳梨皮,經不同濃度H2O2預處理不同濃度可溶性糖含量之比較…………………………………………………65
圖3.8、以0.5mm篩網過篩之濕研磨處理鳳梨皮,經不同濃度H2O2預處理不同濃度可溶性糖含量之比較………………………………………………66
圖3.9、以0.2mm篩網過篩之濕研磨處理鳳梨皮,經不同濃度H2O2預處理不同濃度可溶性糖含量之比較………………………………………………67
圖3.10、以1mm篩網過篩之鳳梨皮濕研磨殘料20g,經過不同濃度H2SO4、NaOH、H2O2、121℃、20min預處理可溶性糖含量之比較…………68
圖3.11、以0.5mm篩網過篩之鳳梨皮濕研磨殘料20g,經過不同濃度H2SO4、NaOH、H2O2、121℃、20min預處理可溶性糖含量之比較………69
圖3.12、以0.2mm篩網過篩之鳳梨皮濕研磨殘料20g,經過不同濃度H2SO4、NaOH、H2O2、121℃、20min預處理可溶性糖含量之比較………70
圖3.13、以1mm篩網過篩,50%、70%、90%蔗糖溶液分離粒徑範圍之比較…71
圖3.14、以0.5mm篩網過篩後50%、70%、90%蔗糖溶液分離粒徑範圍之比較…72
圖3.15、以0.2mm篩網過篩後50%、70%、90%蔗糖溶液分離粒徑範圍之比較…73

參考文獻

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