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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:余承昕
研究生(外文):Yu, Cheng-Hsin
論文名稱:萃取芒草之纖維素製備生質酒精
論文名稱(外文):Preparation Bioethanol by Cellulose Extraction from Miscanthus
指導教授:李璜桂李璜桂引用關係
指導教授(外文):Lee, Huang-Kuei
口試委員:周賢民陳忠輝
口試委員(外文):Chou, San-MinChen, Chung-Hui
口試日期:2014-12-22
學位類別:碩士
校院名稱:中國文化大學
系所名稱:化學工程與材料工程學系奈米材料碩士班
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:82
中文關鍵詞:生質酒精硫酸鹽法芒草酵素水解發酵
外文關鍵詞:bio-ethanol
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生質酒精可由澱粉類或纖維素成份原料分解成葡萄糖單位再進行發酵產生生質酒精,本實驗是以芒草為原料,芒草為禾本草本植物帶有大量的木質纖維素可做為生質酒精之基底,生長快速且容易生長做為生產酒精之原料極佳。
實驗所使用前處理是以硫酸鹽蒸煮法,先以NaOH及Na2S以硫化度25%,活性鹼20%配置蒸煮液,再取芒草粉及芒草片以三種不同固液比蒸煮,至於高溫爐中以150-165° C 蒸煮 3小時,將芒草中木質素脫去藉以分解出纖維素及半纖維素,破壞高分子結構形成小單位纖維素及木質素鏈結。
蒸煮後進行殘渣過濾再加入纖維水解酵素及纖維糖化酵素,置於恆溫水槽中以40°C放置72小時進行水解糖化反應生成葡萄糖,每24小時測量其糖度變化並記錄,最後再加入酵母水溶液,進行發酵反應,進而製成生質酒精。測量蒸煮前後之pH值及最佳溫度、進行水解糖化反應時之糖度變化、發酵後所生成生質酒精含量及生成物比例,最後在比較兩種鹼法蒸煮差異。

關鍵詞:芒草、硫酸鹽法、生質酒精、酵素水解、醱酵

Bio-ethanol can prepare by decomposing starch or cellulose into glucose units ingredients then fermented to produce bio-ethanol . The experiment is miscanthus as ethanol material, due to the nature of matter Wo miscanthus as lignin and cellulose with a lot of living to do the quality of the base alcohol , and a lot of other fast-growing , as the material for ethanol production is excellent choise.

Kraft pretreatment cooking method is used in this experiment . First , NaOH and Na2S 25% sulfidity , 20% active alkalinity to configure the cooking liquid , then take miscanthus powder and pieces to liquid three different ratio of adding cooking liquid cooked to 150-165 ℃ for 3 hours, cellulose and lignin cooking Miscanthus decomposition, destruction of the polymer structure of cellulose and lignin formation of small units link .

Added fiber and fiber hydrolysing enzyme saccharification enzymes , placed in a constant temperature water bath to 40 °C for 72 hours saccharification reaction of glucose every 24 hours to measure its sugar content and record the change , and finally the yeast was added an aqueous solution of the fermentation reaction , turn into bio-ethanol . Brix measurements of changes in saccharification reaction , and measuring the ratio of the aqueous solution of glucose sugar content . Finally, measuring the biomass produced by the fermentation of alcohol and the resultant ratio.

KEY WORDS: Miscanthus , Kraft Pretreatment , bio-ethanol, enzymatic hydrolysis , fermentation

一、前言------------------------------------------------p.12
1-1研究背景---------------------------------------------p.12
1-2 研究目標--------------------------------------------p.18

二、文獻回顧---------------------------------------------p.20
2-1生質能源之簡介 ---------------------------------------P.20
2-2 纖維酒精製程-----------------------------------------P.26
2-3 纖維酒精成分-----------------------------------------P.27
2-3-1木質素性質-----------------------------------------P.27
2-3-2纖維素性質-----------------------------------------P.28
2-3-3 半纖維素性質---------------------------------------P.29
2-4前處理-----------------------------------------------P.30
2-4-1機械粉碎前處理--------------------------------------P.31
2-4-2蒸氣爆裂前處理--------------------------------------P.32
2-4-3酸法前處理-----------------------------------------P.32
2-4-4 鹼法前處理----------------------------------------P.33
2-5酵素水解製程------------------------------------------P.34
2-6 醱酵階段--------------------------------------------P.37
2-6-1 分開酵素水解與醱酵製程(SHF) ------------------------P.38
2-6-2 同步醣化與醱酵製程 (SSF)----------------------------P.39
2-6-3 SHF與SSF之比較------------------------------------P.40

三、實驗部分---------------------------------------------P.41
3-1實驗材料-------------------------------------------P.41
3-2實驗設備-------------------------------------------P.44
3-3實驗藥品-------------------------------------------P.45
3-4實驗步驟---------------------------------------------P.46
3-4-1實驗程序-------------------------------------------P.46
3-4-2 纖維素水解酵素作用及纖維素糖化------------------------P.47
3-4-3醱酵反應-------------------------------------------P.48
3-4-4數據測量及分析--------------------------------------P.48

四、結果與討論-------------------------------------------p.52
4-1芒草粉及芒草片原料處理---------------------------------p.52
4-2 蒸煮後纖維素及半纖維素轉化率、收率測量-------------------p.52
4-3糖化反應後各樣本之糖度測量------------------------------p.55
4-4糖化反應後各樣本醣類轉化率及收率測量---------------------p.58
4-5發酵反應後酒精收率及轉化率------------------------------p.65
4-6酵母在各溫度下之產率變化--------------------------------p.73
4-7木質科原料及草本科原料生成酒精比較-----------------------p.74
4-8蘇打法處理與硫酸鹽法處理比較----------------------------p.75

五、結論------------------------------------------------p.76

六、參考文獻---------------------------------------------p.78

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