秸秆发酵残渣(木质素)干燥方案

秸秆木质纤维素降解菌的筛选及发酵工艺优化的研究秸秆木质纤维素降解菌的筛选及发酵工艺优化的研究摘要：随着全球能源危机的加剧，可再生能源的开发和利用已成为人们关注的焦点。

秸秆作为一种丰富的生物质资源，其木质纤维素含量高，具有很高的能量价值。

本研究旨在筛选出高效的秸秆木质纤维素降解菌，并通过发酵工艺优化提高其降解效率，为秸秆能源再利用提供科学依据。

1. 引言秸秆作为农业废弃物，因其含有大量的木质纤维素，具有巨大的潜力用于生物能源生产。

然而，木质纤维素的高度结晶性和多聚醣的复杂性使其难以降解。

因此，研究挖掘高效的秸秆木质纤维素降解菌，以及优化发酵工艺对于提高秸秆能源再利用效率具有重要意义。

2. 筛选秸秆木质纤维素降解菌的方法本研究从不同生态环境（如农田、森林和湖泊等）中采集秸秆样本，利用富含木质纤维素的培养基进行分离和筛选。

通过步骤如下：（1）样本制备：采集不同种类的秸秆样本，进行表面消毒，并在无菌条件下切碎。

（2）培养基制备：配制富含木质纤维素的液体培养基，包括碳源、氮源、矿质盐等。

（3）接种和培养：将秸秆样本接种到培养基中，置于恒温摇床中进行培养。

（4）纤维素降解能力评价：通过酶活力测定、纤维素降解产物检测等方法评价菌株的降解效果。

3. 筛选结果与分析经过培养和筛选，获得了多个具有高效降解秸秆木质纤维素能力的菌株。

通过菌落形态观察、生理生化和分子生物学鉴定，鉴定出其中几株潜在的高效菌株。

此外，通过对降解产物的分析，发现这些菌株能有效降解秸秆中的纤维素，并产生可利用的糖类产物。

4. 发酵工艺优化为了进一步提高秸秆木质纤维素降解菌的降解效率，优化发酵工艺成为必要步骤。

（1）基础培养基优化：通过优化碳源、氮源和矿质盐浓度，确定最适合菌株生长和降解秸秆纤维素的培养基配方。

（2）发酵条件优化：通过调节温度、pH值、接种量和发酵时间等参数优化发酵条件，以提高菌株的降解效率。

（3）辅助物质添加：尝试添加一定浓度的辅助物质，如辅酶、酶刺激剂等，以提高菌株降解秸秆纤维素的效率。

目前国家大力推动纤维素乙醇的发展，在连续酶解过程后剩余大量的木质素，通常当做燃料燃烧，由于木质素废弃物为湿料和本身热值不高，所以木质素作为燃料的价值较低（低于50美元/干吨）。

因此对木质素改性转化为高价值化学品将会大幅度提高生物炼制的整体竞争力。

摘要：采用碱性乙醇法从酶解玉米秸秆残渣原料中提取木质素，考察了乙醇体积分数、温度、固液比和碱质量分数对木质素提取率的影响；对提取的木质素进行了FTIR、13CNMR及1HNMR表征，并探索了木质素部分替代聚己内酯二醇用于聚氨酯薄膜的合成及降解性能研究。

结果表明，在体积分数50%乙醇溶液、220 ℃、m(固)∶V(液)(固指固体酶解残渣原料，单位g；液指乙醇溶液体积，单位mL)=1∶20和质量分数1% NaOH溶液条件下，提取产物中木质素质量分数为94.1%，木质素提取率达到93.5%；产物的羟基含量为66.5 mg KOH/g。

当添加质量分数27%的木质素和质量分数44%的聚己内酯二醇与异氰酸酯制备聚氨酯薄膜时，薄膜的拉伸强度为24.0 MPa，断裂伸长率为224%，降解率为3.3%。

进一步添加适量葡萄糖提高聚氨酯薄膜的降解性能和耐水性能，降低薄膜透气性，葡萄糖质量分数为3%时薄膜60 d内的降解率达到11%。

结论（1）通过正交实验探索并确定了碱性乙醇法从酶解玉米秸秆残渣中提取木质素的较佳条件：乙醇体积分数为50%（体积分数），温度220 ℃，固液比1∶20和NaOH质量分数1%。

在该条件下，提取的产品中木质素质量分数为94.1%，木质素的提取率达到93.5%；FTIR、1HNMR和13CNMR谱图中均显示出木质素的特征吸收峰和信号峰，木质素结构中的羟基含量为66.5 mg KOH/g。

（2）用提取的木质素部分代替聚己内酯二醇和六亚甲基二异氰酸酯反应制备木质素基聚氨酯薄膜，木质素质量分数为27%时，薄膜的拉伸强度为24.0 MPa，断裂伸长率为224%。

目前利用木质纤维素生物质的方法主要是在纤维素转化阶段之前利用溶剂或化学品脱除木质素的方法，秸秆等木质纤维素原料的利用思路如下：利用溶剂或化学品溶解木质素的过程往往需要高温处理，一旦降温，木质素即沉淀析出，易造成浆液浓稠，设备结垢的难题。

超临界方法作为一种绿色化学的处理工艺，目前已经在木质纤维素的预处理过程中有所应用，主要原理是在超临界状态下利用CO2等溶剂及改性剂的作用破坏纤维素与半纤维素、木质素的链接，达到提高木质纤维素产糖率的目的。

可以查询到的专利有：一种以棉籽壳为原料制备纤维素类化合物的方法（CN103122034A，2013年5月公布）；一种玉米秸秆预处理方法（CN101565725A，2009年10月）；从木质纤维素生物质生产木质素（CN103502320A，2014年1月公布）；从木质纤维素生物质生产木质素（CN103502383A，2014年1月公布）等。

综合以上处理方法，其主要工艺流程可归纳如下：(a)样品处理；粉碎机处理样品，使样品的表面积尽可能增加。

(b)木质素去除；利用醇（甲醇，乙醇，丁醇，戊醇）、超临界CO2（31度，1072 psig）、亚临界水(250-280度)、超临界水（>374度，>221 bar）的一种或多种作为反应萃取溶剂。

采用间歇式或连续式的方法处理木质纤维素样品。

有报道采用流量20g/min CO2，33%的戊醇水溶液作为萃取剂，在180度，15MPa的条件下处理秸秆后，其最终产糖率由8%提高到93%，木质素去除率达到90%。

为了防止木质素沉降聚集，制备木质素微粒（粒度范围50-500微米），在脱除木质素的过程中有专利提出了采用多级降温降压的措施。

(c)纤维素及其衍生物的制备；经过有机酸/无机酸进一步除杂后，可获得的产物为微晶纤维素，可直接用于发酵或与氯乙酸，氢氧化钠，尿素，3-氯-2羟丙基三甲基氯化铵等物质反应制备氨基甲酸酯纤维素，羧甲基纤维素，羟乙基甲基纤维素等醚类化合物。

木质纤维素预处理技术单独某一种预处理方法并非对任何原料都有较好的效果。

目前的木质纤维素预处理方法有很多种，可分为物理法、化学法、物理化学法、分步组合法和生物法几大类。

1物理方法物理方法预处理主要是增大比表面积、孔径，降低纤维素的结晶度和聚合度。

常用的物理方法包括机械粉碎、机械挤出、高能辐射等[1]。

1.1机械粉碎机械粉碎即将物料切碎、碾磨处理成10～30mm或0.2～2mm的颗粒，比表面积增高，结晶度、聚合度降低，可及度增加，有利于提高基质浓度和酶解效率，但不能去除木质素及半纤维素。

粉碎分为干粉碎、湿粉碎，包括球磨、盘磨、辊磨、锤磨、胶体磨、机械挤出等，胶体磨适用湿物料，而球磨对干、湿物料都适合。

由于粒径与能耗相关，经济性不高，效果单一，故粉碎常与其他方法相互补充[2]。

研究表明，甘蔗渣、麦秆经球磨与盘磨粉碎后酶解率及乙醇得率均显著提高；经宽角X射线衍射分析，球磨主要通过降低结晶度改善酶解，而盘磨则主要依靠去纤维化。

机械挤出是一种应用前景良好的预处理新技术，处理效果受到设备尺寸及参数的影响。

物料通过挤出器时在热、混合和剪切作用下引起物理、化学性质的改变，依靠螺旋挤出转速及温度打破木质纤维结构，引发去纤维化、纤维化效应，缩短纤维长度，改善了酶对底物的可及性[1]。

1.2高能辐射高能辐射是用高能射线如电子射线、γ射线对原料进行预处理，可使纤维素聚合度下降，降解为小纤维片段、寡葡聚糖甚至纤维二糖，使结构松散，打破纤维素晶体结构，增加反应活性。

采用γ射线辐照处理秸秆，可使纤维素酶解转化率提高至88.7%。

KIM等[3]证明电子束照射确实能增加纤维素的酶解率：稻秆用80kGy、0.12mA、1MeV的电子束照射后酶解葡萄糖得率达52.1%，比直接酶解的22.6%增加近30%。

2化学方法2.1酸预处理酸法是研究得最早、最深入的化学预处理方法，分为低温浓酸法和高温稀酸法。

低温浓酸(如72%H2SO4、41%HCl、100%TFA)处理效果通常优于高温稀酸，能溶解大部分纤维素和半纤维素，但是其毒性、腐蚀性及危害大，需要特殊的防腐反应器，酸回收难度较大，后期中和需消耗大量的碱，因此应用受到限制[2]。

秸秆中纤维素/半纤维素和木质素的几种测定方法对比陈贤情 商晋 宋慧芳 郭康权（西北农林科技大学机械与电子工程学院，陕西杨凌西农路22号，712100）摘 要：农作物秸秆的基本物理化学特性是的其综合利用重要依据。

秸秆的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素，其测定方法各有利弊。

本文对比了几种不同测试方法和测试手段，从耗时、操作难易程度和数据可靠性等方面对纤维素、半纤维素和木质素的测定方法进行综合比较，给出了各测试方法的优缺点，并对几种改进方法作了介绍。

其中，Van Soest方法比较简单实用，一般实验室都能进行，但结果准确性低并且过滤困难；王玉万法可以同时进行多个试样的分析，但测定纤维素含量偏高，半纤维素含量偏低；高效液相色谱法数据可靠，重复性好，但仪器贵，测试成本较高。

关键词：秸秆，纤维素，半纤维素，木质素0 引 言中国秸秆资源丰富，但是大部分被当作肥料直接还田或者被当作燃料烧掉，随着科技的发展，一些较深层次的秸秆加工技术应运而生，如秸秆生物质气化技术、颗粒炭化技术、秸秆纤维的生物转化等。

农作物秸秆的基本物理化学特性是的其综合利用重要依据，秸秆的基本组织是纤维素、半纤维素和木质素，其含量的多少为其综合利用提供重要依据。

纤维素、半纤维素和木质素的测定方法有多种。

Van Soest于1967年提出纤维素、半纤维素、木质素的测定程序，得到研究学者的普遍应用； 1987年王玉万等提出了木质纤维素固体基质发酵物中半纤维素、纤维素和木质素的定量测定分析程序；Van Soest于1991年对其方法进行了改进；李华针对Van Soest法进行了进一步改进，取得了良好的效果；国际可再生能源实验室发布了高效液相色谱法测定纤维素、半纤维素、木质素，测定结果比较可靠。

本文对纤维素、半纤维素、木质素的几种测定方法进行了对比分析，旨在为测定秸秆中的纤维素、半纤维素、木质素提供方法参考，为不同检测目的的学者提供选择依据。

1 方法原理1.1 Van Soest法Van Soest法在国内又称范式法，它是将样品经中性洗涤剂煮沸处理，不溶解的残渣为中性洗涤纤维，主要为细胞壁成分，其中包括半纤维素、纤维素、酸不溶木质素和硅酸盐。

秸秆沤肥实施方案秸秆沤肥是一种利用农作物秸秆和其他有机物质，经过发酵腐熟后，用于土壤改良和作物生长的一种施肥方式。

秸秆沤肥不仅可以有效利用农作物秸秆资源，减少环境污染，还可以提高土壤肥力，改善土壤结构，增加土壤有机质含量，提高土壤保水保肥能力，促进植物生长，提高作物产量和品质。

因此，秸秆沤肥在农业生产中具有重要的意义。

一、秸秆沤肥的原料准备。

秸秆沤肥的原料主要包括农作物秸秆、畜禽粪便、菜渣、农作物秸秆等有机废弃物。

在原料准备过程中，应选择新鲜、干燥的秸秆和有机废弃物，避免使用发霉或者已经腐烂的原料，以免影响后续的发酵效果。

二、秸秆沤肥的发酵堆制。

1. 原料配比，将农作物秸秆和其他有机废弃物按照一定的比例进行混合，一般来说，秸秆和粪便的比例为5:1，菜渣和秸秆的比例为3:1，可以根据实际情况进行适当调整。

2. 堆制方法，将混合好的原料堆放成一定大小的发酵堆，一般高度在1.5米左右，宽度在2米左右，长度根据原料量来确定。

堆制过程中要注意堆体的通风透气和保湿，可以适量添加适量的水分和腐熟好的有机肥料，促进发酵过程。

3. 发酵周期，一般情况下，秸秆沤肥的发酵周期为30-40天左右，具体时间根据堆体温度和湿度来确定，发酵过程中要注意翻堆，保持堆体的通风透气和湿度。

三、秸秆沤肥的施用方法。

1. 施肥量，一般情况下，每亩地施用秸秆沤肥约为3000-5000公斤，具体施肥量根据土壤肥力和作物品种来确定，施肥量过大容易导致土壤肥力过强，影响作物生长。

2. 施肥时间，秸秆沤肥一般在作物生长的不同生育期进行施用，可以在耕种前、播种前、苗期、生长期等不同时期进行施用，根据作物的生长需要来确定施肥时间。

3. 施肥方法，将腐熟好的秸秆沤肥均匀撒施于田间地头，然后进行深翻或者浅翻，将肥料与土壤进行充分混合，促进肥料的释放和作物对肥料的吸收利用。

四、秸秆沤肥的注意事项。

1. 发酵堆制过程中要注意堆体的通风透气和湿度，避免发生发酵不充分或者发酵过程中出现异味。

农业秸秆的微化学法制浆及生物质全组分炼
制方法与流程
农业秸秆的微化学法制浆及生物质全组分炼制方法与流程
一、前处理
农业秸秆经过收割、粉碎、干燥后进行表面活性剂处理，以提高浸出率和化学反应效率。

活化剂可采用无机酸或有机酸，大多数研究表明硫酸是比较适宜的选择。

在化学反应过程中，必须避免秸秆与空气接触，以免氧化反应的发生。

二、制浆
将经过前处理的秸秆加入制浆反应器，加入制浆液（如氢氧化钠、硫酸等）。

反应温度、时间根据制浆液的配比、秸秆成分的不同而不同。

常规操作是在反应器中加压加热，同时搅拌，以确保温度和制浆液充分接触。

三、沉淀和洗涤
制浆反应过程中形成的沉淀物必须通过过滤和洗涤来清除，以便进一步加工。

通常，当制浆液中添加的化学药剂是硫酸时，沉淀物中含有硫酸盐，需要用去离子水进行多次洗涤。

经过筛选、压缩和再次干燥后，制浆物质的水分含量不应超过10％。

四、提取木素
在提取木素的过程中，制浆物质被浸泡在碱性液体中，以提取木素。

随后，将提取出的木素进行分离、干燥，直到达到所需的纯度。

五、炼制木质素醇
提取木质素醇的过程通常涉及将提取出的木质素和溶剂（如正丁醇或苯）混合，并通过蒸馏、过滤、干燥等步骤进行分离和纯化。

最后，所得的木质素醇可用于生物质燃料、化学品和医药等领域。

利用麦秆提取木质素，制备防腐剂等化学品近年来，环境污染问题日益严重，而木质素作为一种天然的有机化合物，被广泛应用于化工领域。

麦秆作为生物质资源之一，在加强环境治理与可持续发展的背景下，已成为制备木质素、生物质能源等的重要原料之一。

因此，本文将探讨麦秆提取木质素的工艺、应用和未来发展方向。

一、麦秆提取木质素的工艺麦秆中的木质素分为两种类型：纤维素和半纤维素木质素。

它们的提取工艺有所不同。

麦秆提取木质素的工艺，主要可分为以下几步：1、预处理：麦秆预处理使得木质纤维素及其半纤维素处于疏松状态，有利于提取酚类化合物。

预处理方法有热水处理和碱处理。

2、萃取：利用水、乙醇、丙酮、醋酸乙酯、二硫化碳等溶剂，将麦秆中的木质素溶出。

3、提取：通过闪蒸法、汽提法、溶剂萃取法等，使得溶液中的木质素质量浓度高达50%以上。

4、分离：利用多级萃取和分离工艺，将木质素从其他有机物中分离出来。

5、纯化：一般采用色谱法、逆流蒸馏法等，使得木质素单一化和纯化。

二、麦秆提取木质素的应用麦秆提取木质素广泛应用于制备细胞壁材料、生物质能源、玻璃纤维等材料。

此外，它还可用于制备防腐剂、颜料、食品添加剂等化学品。

1、防腐剂：麦秆提取木质素中含有丰富的酚类化合物。

由于酚类化合物具有良好的抗菌性，因此，麦秆提取木质素可作为优质的防腐剂广泛应用于建筑和木制品加工等领域。

2、玻璃纤维：玻璃纤维是由玻璃纤维和粘结剂组成的轻质、高强度材料。

麦秆提取木质素中所含的纤维素和半纤维素木质素可以用作玻璃纤维粘结剂，极大地提高了玻璃纤维的强度和耐久性。

3、食品添加剂：麦秆提取的木质素中富含多酚类化合物，它们有助于保持食品的新鲜度、防止氧化，具有抗氧化、免疫调节、抗癌等保健作用，被广泛应用于休闲食品、饮料等领域。

三、麦秆提取木质素的未来发展方向麦秆提取木质素技术是可持续发展的产物，它能够充分利用生物质资源，减少对石化资源的依赖，对环境保护和可持续发展有着重要的意义。

秸秆干发酵工艺秸秆干发酵是一种将农作物秸秆等废弃物利用为生物质燃料的重要工艺。

秸秆干发酵生产过程主要包括原料预处理、发酵堆建造、发酵管理等环节。

以下为秸秆干发酵工艺的详细介绍。

一、原料预处理秸秆的收集通常在秋季完成，而实际上，秸秆的贮存和运输是影响干发酵的品质和产量的非常重要的因素。

因此，夏季到秋季期间，应选择干燥、无霉变的秸秆进行干发酵。

同时，要避免雨水或润湿对秸秆的污染。

将收集到的秸秆进行初步的碎料处理后，应该对其进行掺合，以提供最优的碳氮比以支撑微生物的生长。

一般可以将秸秆与绿色植物残渣、禽畜粪便等有机废弃物混合使用，以满足150~350的碳氮比的要求。

此外，确保松散的压实和保持整体的通风都是十分重要的。

二、发酵堆建造干发酵堆的堆筑方式和垛建相似，一般将秸秆掺合物质降温依次压实，形成一个规则的大堆。

堆的高度一般在2-3m之间，底部垫上细碎的秸秆，从而构建出一个透气性良好的生物反应器。

酝酿10 ~15天的初始发酵后，将表面土壤覆盖在发酵堆的表面，以促进保温和防止氨气挥发。

通常情况下，在30 ~ 40天的发酵后，发酵堆的温度可以升至50~70℃，并在此温度下保持10~15天，以满足成熟的要求。

三、发酵管理在干发酵的初期，需要保持上述建堆方式中所提到的通风和通气等要素，需要保持水分充足，目的是尽快调整碳氮比。

表面土壤的覆盖可以避免水分流失以提供良好的隔绝氧气的条件，以帮助干发酵过程的进行。

在发酵过程中，需要随时测量发酵堆的温度变化，并根据实际情况调整发酵的时间。

四、发酵堆的收割干发酵堆的收割通常是在发酵过程结束后进行。

在中期到后期的生物发酵过程中，发酵堆中大量的微生物进行着复杂的生物代谢反应，不但将秸秆等深层的膜和菌丝分解出来，还能够生产出由微生物产生的大量的肥料和相关物质。

这些已经经过发酵的生物质料被还原为自然环境的一部分，其种类与数量也因此得以增加。

总之，秸秆干发酵是一种能够将废弃物转化为生物质燃料、生物肥料等资源利用方式，具有节能环保、减轻负担，减少废弃物造成的环境污染等优点。

秸杆发酵的操作方法秸杆发酵是一种将秸秆等农作物废弃物通过微生物的作用，转化为有机肥料或饲料的过程。

这种方法可以有效地处理废弃物，并生成对农作物生长有益的有机物质。

下面我将详细介绍秸杆发酵的操作方法。

首先，准备工作是选择合适的秸杆。

一般来说，玉米秸秆、稻草、麦秸等农作物秸杆都可以作为发酵材料。

这些秸杆应该新鲜、干燥，并且不含有杂草、病虫害等有害物质。

其次，将秸杆进行粉碎处理。

这一步可以通过秸秆粉碎机或者割碎机来完成，目的是将秸杆打成小碎片，增加发酵表面积，有利于微生物的生长和作用。

接下来是调整秸杆的水分含量。

通常来说，秸杆的水分含量应控制在60%~70%之间为宜。

如果水分含量过低，可以通过喷水或浸水的方法进行调整。

而如果水分含量过高，则可以通过斜挖槽、晒干等方法进行调整。

然后，在合适的温度条件下进行堆放。

发酵堆放可以选择平地、坡地或平整的水泥地等场地，堆放的高度一般以1.5-2米为宜，堆上可覆盖草帘、麻袋等材料。

在堆放时应该注意松紧有度，保证通风透气。

接下来是添加发酵剂。

一般情况下，可以向堆料中添加发酵菌剂，促进发酵过程的顺利进行。

常用的发酵菌剂有复合菌剂、速发酵剂等。

这些发酵菌剂可以有效地促进堆肥的腐熟和成熟，增强有机质的分解和提高有机质的品质。

同时，对发酵堆进行定期的翻曝。

通过翻曝可以有效地加速堆肥的腐熟和成熟，促进微生物的生长和作用，加速有机物质的降解和转化。

一般情况下，每隔10-15天翻1次，翻堆时可以将堆料的外层移到内部，内部的移到外部，以保证整个堆料都能得到充分的通风和曝晒。

最后是堆肥的成熟和贮存。

一般来说，秸杆堆肥的发酵期为2-3个月左右，当堆料中的温度下降至室温，腐熟味变味时，即可判定堆肥已经成熟。

成熟后的堆肥可以存放在通风、干燥的地方，避免阳光直射以及雨淋。

在贮存过程中要定期检查堆肥的湿度和温度，如有需要可进行添加发酵剂或调整湿度。

总的来说，秸杆发酵是一种利用微生物转化废弃物为有机肥料或饲料的有效方法。