蒸汽爆破技术概述

蒸汽爆炸技术
蒸汽爆炸技术是一种利用蒸汽的高压和高温形成爆炸的技术。

在这种技术中，蒸汽被加热至超过其饱和温度和饱和压力，然后突然释放压力，导致蒸汽迅速膨胀和瞬间释放能量，产生爆炸效应。

蒸汽爆炸技术通常用于工业生产中的清洗、清理和研磨等领域。

其原理是利用蒸汽的高压能够迅速而彻底地清除污染物、沉积物或固体表面的杂质。

蒸汽被加热后，压力突然释放，蒸汽迅速膨胀，生成的动能和冲击力可以有效地将污染物或杂质从表面剥离或冲刷掉。

蒸汽爆炸技术具有高效、环保、无化学残留物等优点，被广泛应用于食品加工、化工、石油化工、电力等行业。

然而，蒸汽爆炸技术也存在一定的安全隐患，如果操作不当或设备失效，可能导致爆炸事故发生，造成人员伤亡和设备损坏。

因此，在使用蒸汽爆炸技术时，必须严格遵守相关安全规定和程序，确保设备的正常运行和操作人员的安全。

同时，定期的设备维护和检修也是确保蒸汽爆炸技术安全使用的重要措施。

蒸汽爆破预处理技术应用于秸秆厌氧发酵的技术经济分析随着全球对可持续能源的需求不断增长，秸秆厌氧发酵作为一种绿色能源技术，受到了越来越多的关注和发展。

然而，秸秆作为一种难以降解的生物质，其直接利用效率较低，需要进行预处理以增加厌氧发酵的产气率和稳定性。

蒸汽爆破预处理技术是一种广泛应用于生物质处理的方法，具有高效性、环保性等优势。

本文将从技术和经济两个方面对蒸汽爆破预处理技术应用于秸秆厌氧发酵的可行性进行分析。

一、蒸汽爆破预处理技术的原理和优势蒸汽爆破预处理技术是利用高温高压蒸汽对生物质进行处理，使得其纤维素和半纤维素分解产生出易于厌氧发酵的可溶性有机物。

该技术具有以下优势：1、高效性。

蒸汽处理能够在短时间内使得秸秆中的纤维素和半纤维素分解产生大量的可溶性有机物，提高了发酵的产气率和稳定性。

2、环保性。

该技术不需要使用化学药剂，不会产生污染物，对环境无害。

3、适用性强。

蒸汽处理适用于各种类型的生物质，同时可以对不同种类的生物质进行不同的处理方案，以达到最佳处理效果。

二、蒸汽爆破预处理技术在秸秆厌氧发酵中的应用蒸汽爆破预处理技术已经被广泛应用于秸秆厌氧发酵中。

其处理流程主要包括将秸秆经过机械粉碎后加入蒸汽处理器中，在高温高压的蒸汽环境下进行处理，处理后得到的秸秆被送入厌氧反应器进行发酵。

该处理流程具有高效性、环保性、稳定性等优势，可以大幅度提高秸秆的发酵效率和产气率。

另外，蒸汽爆破预处理技术还可以与其他预处理技术如碱处理、酸处理等结合使用，以达到更好的处理效果。

比如，在秸秆厌氧发酵中，将蒸汽处理和酸处理结合使用，可以在短时间内大幅度提高发酵的产气率和稳定性，进一步增加该技术在生物质处理中的应用范围。

三、蒸汽爆破预处理技术在秸秆厌氧发酵中的经济效益从经济效益方面考虑，秸秆厌氧发酵技术的应用可以减少能源的消耗，降低碳排放量，提高发酵产物的附加值。

同时，将蒸汽爆破预处理技术应用于秸秆厌氧发酵中，可以进一步提高发酵产气率和稳定性，降低发酵成本，进一步增加产生的经济效益。

蒸汽爆破蒸汽爆破即汽爆(Steam Explosion）,是应用蒸汽弹射原理实现的爆炸过程对生物质进行预处理的一种技术。

其技术本质为：将渗进植物组织内部的蒸汽分子瞬时释放完毕，使蒸汽内能转化为机械能并作用于生物质组织细胞层间，从而用较少的能量将原料按目的分解.由于其既避免了化学处理的二次污染问题,又解决了目前生物处理效率低的问题，是生物质转化领域最有前景的预处理技术。

中文名：蒸汽爆破外文名：Steam Explosion类型：自然现象发生对象：生物质，植物作用:结构重排主要介绍植物细胞中的纤维为木素所粘结，与高温、高压蒸汽作用下，纤维素结晶度提高，聚合度下降，半纤维素部分降解，木素软化，横向连结强度下降，甚至软化可塑，当充满压力蒸汽的物料骤然减压时,孔隙中的气剧膨胀，产生“爆破”效果,可部分剥离木素，并将原料撕裂为细小纤维。

可以认为，在蒸汽爆破过程中存在以下几方面作用：①类酸性水解作用及热降解作用：蒸汽爆破过程中，高压热蒸汽进入纤维原料中，并渗入纤维内部的空隙。

由于水蒸汽和热的联合作用产生纤维原料的类酸性降解以及热降解,低分子物质溶出，纤维聚合度下降。

②类机械断裂作用：在高压蒸汽释放时，已渗入纤维内部的热蒸汽分子以气流的方式从较封闭的孔隙中高速瞬间释放出来,纤维内部及周围热蒸汽的高速瞬间流动,使纤维发生一定程度上的机械断裂。

这种断裂不仅表现为纤维素大分子中的键断裂，还原端基增加,纤维素内部氢键的破坏，还表现为无定形区的破坏和部分结晶区的破坏。

③氢键破坏作用：在蒸汽爆破过程中，水蒸汽渗入纤维各孔隙中并与纤维素分子链上的部分羟基形成氢键。

同时高温、高压、含水的条件又会加剧对纤维素内部氢键的破坏，游离出新的羟基，增加了纤维素的吸附能力。

瞬间泄压爆破使纤维素内各孔隙间的水蒸汽瞬间排除到空气中，打断了纤维素内的氢键。

分子内氢键断裂同时纤维素被急速冷却至室温,使得纤维素超分子结构被“冻结”，只有少部分的氢键重组。

中草药加工5.4.1 麻黄空气蒸汽耦合汽爆破壁及麻黄碱的提取麻黄草是一味重要的中草药，在我国具有悠久的药用历史，多用于治疗风寒感冒、胸闷喘咳、风水肿、支气管哮喘等病症，其中起主要活性作用的成分是麻黄碱。

麻黄碱属苯异丙胺衍生物，可溶于水、乙醇、乙醚等溶剂中，因此可采用水提、醇提、醚提等方法。

传统的提取和精制方法是水煮、碱化、甲苯萃取、草酸萃取、脱色、精制等步骤，提取步骤繁多，复杂，提取率低。

麻黄草属草本植物，具有草本植物的纤维结构特点，细胞壁主要成分为纤维素、木质素、半纤维素，较适宜于汽爆。

汽爆能够破坏麻黄草的细胞壁，有望提高对麻黄碱的提取率。

5.4.1.1 麻黄草汽爆条件的确定传统的汽爆方式是植物原料在高压(0.8-3.4 MPa)、高温(180-240 ℃)介质下汽相蒸煮，而麻黄碱具有挥发性，在此条件下易随蒸汽挥发损失。

为避免如此剧烈的处理条件，陈洪章等采用先通入空气至一定压力，然后迅速通入蒸汽至设定压力的汽爆处理方法对麻黄草进行了处理。

麻黄草汽爆条件见表 4.4.1。

这种汽爆方法降低了蒸汽的温度，同时保持了汽爆时的压力。

另外，在相同的汽爆压力下，此方法所含的蒸汽较少，避免较多冷凝水。

麻黄汽爆后通过后续的提取工艺，确定较佳的汽爆参数。

表4.4.1 麻黄草汽爆条件汽爆条件温度样品(℃)通空气至压力为8 kg/cm2，然后迅速1号样通13 kg/cm2蒸汽，爆破处理3分钟通12 kg/cm2蒸汽，爆破处理3分钟2号样188通空气至压力为8 kg/cm2，然后迅速3号样通15 kg/cm2蒸汽，爆破处理3分钟对麻黄草及上述经过汽爆处理过的麻黄草进行浸取处理，草∶水=1∶8，浸取时间为70 min，浸取温度为90 ℃，浸取次数为一次，然后进行麻黄碱提取收率的测定。

图4.4.1 不同汽爆条件处理麻黄草后麻黄碱的提取收率从图4.4.1中可以得出：三种汽爆处理后麻黄草中麻黄碱的提取收率均比未汽爆的高，其中3号样最高为0.35%，占麻黄碱含量的33.65%。

生物质能工业我国能源短缺，随着经济的迅速发展和对环保标准要求的逐步提高，迫切需要开发新的、清洁的可替代能源。

在众多可能替代化石燃料的能源中，生物质以其可再生、产量巨大、可储存等优点而引人注目。

而且生物质能是唯一一种可以转换为清洁燃料的可再生能源，其利用技术和化石燃料的利用方式具有很大的兼容性，因此以生物质作为原料不但可以弥补化石燃料的不足，缓解过分依赖大量进口石油的被动局面，实现我国能源安全战略，而且达到保护生态环境的目的。

对于我国这样一个幅员辽阔的农业大国来说，单就农作物秸秆而言，年产量高达7亿多吨，相当于3.5亿吨标准煤。

但目前，如此巨大的秸秆资源非但没有得到有效利用，反而由于就地焚烧已成为我国一大社会公害。

因此，在我国开发利用秸秆生产燃料乙醇和裂解油既具有现实意义，又可推动我国甚至世界范围内以秸秆等农作物废弃物为代表的生物质生产液体燃料更上层楼。

虽然秸秆和木材同属于木质纤维素，都有纤维素、半纤维素和木质素组成（4：3：3），然而在结构和化学组成却有较大的差异，因而秸秆与木材的转化特性不相同。

在秸秆中各种组分的转化特性也不同的，其转化反应特性和转化产品也随着秸秆组分结构的不同而变化。

例如，秸秆生物转化过程主要利用的是秸秆中的纤维素，对木质素和半纤维素生物转化效率低，难于适应工业化的要求。

而秸秆快速热解得到的液体产物中含有大量的酸类（如乙酸）产品，木材热解则以醇类和酮类产品为主。

这表明，秸秆中纤维素、半纤维素和灰分影响了热解过程产生液体产物的品位。

为解决在秸秆转化过程中采用单一的生物或热转化方式存在的问题，应将生物转化技术与快速热解技术有机结合起来，避免在秸秆原料转化液体燃料研究上，套用或沿用木材的技术，传统的生物转化、热化学转化过程把秸秆作为性质“单一组分”的原料，致使其转化的技术经济关久攻不破，因此，为秸秆高效转化的根本出路在于其生物量的全利用，新的高效转化过程应该建立在秸秆组分分离后的分级定向转化以及转化过程间的集成优化原则之上。

蒸汽爆破蒸汽爆破即汽爆(Stｅam Ｅxplosion）,是应用蒸汽弹射原理实现的爆炸过程对生物质进行预处理的一种技术。

其技术本质为:将渗进植物组织内部的蒸汽分子瞬时释放完毕，使蒸汽内能转化为机械能并作用于生物质组织细胞层间，从而用较少的能量将原料按目的分解。

由于其既避免了化学处理的二次污染问题，又解决了目前生物处理效率低的问题,是生物质转化领域最有前景的预处理技术。

中文名：蒸汽爆破外文名:Steam Explｏsioｎ类型:自然现象发生对象:生物质，植物作用:结构重排主要介绍植物细胞中的纤维为木素所粘结,与高温、高压蒸汽作用下，纤维素结晶度提高，聚合度下降，半纤维素部分降解，木素软化，横向连结强度下降,甚至软化可塑,当充满压力蒸汽的物料骤然减压时，孔隙中的气剧膨胀，产生“爆破”效果,可部分剥离木素，并将原料撕裂为细小纤维。

可以认为,在蒸汽爆破过程中存在以下几方面作用：①类酸性水解作用及热降解作用：蒸汽爆破过程中,高压热蒸汽进入纤维原料中，并渗入纤维内部的空隙。

由于水蒸汽和热的联合作用产生纤维原料的类酸性降解以及热降解,低分子物质溶出，纤维聚合度下降。

②类机械断裂作用:在高压蒸汽释放时，已渗入纤维内部的热蒸汽分子以气流的方式从较封闭的孔隙中高速瞬间释放出来，纤维内部及周围热蒸汽的高速瞬间流动，使纤维发生一定程度上的机械断裂。

这种断裂不仅表现为纤维素大分子中的键断裂，还原端基增加，纤维素内部氢键的破坏，还表现为无定形区的破坏和部分结晶区的破坏。

③氢键破坏作用：在蒸汽爆破过程中，水蒸汽渗入纤维各孔隙中并与纤维素分子链上的部分羟基形成氢键。

同时高温、高压、含水的条件又会加剧对纤维素内部氢键的破坏，游离出新的羟基,增加了纤维素的吸附能力。

瞬间泄压爆破使纤维素内各孔隙间的水蒸汽瞬间排除到空气中,打断了纤维素内的氢键。

分子内氢键断裂同时纤维素被急速冷却至室温，使得纤维素超分子结构被“冻结”,只有少部分的氢键重组。

5.9造纸工业5.9.1 木材纤维蒸汽爆破制浆蒸汽爆破法制浆是把经预浸处理后的木片装入蒸煮锅中、通入蒸汽在高温高压下蒸煮，使其软化、然后瞬时降压使浆喷出。

爆破法制浆的流程如下：木片制备[平均尺寸20mm×12mm×（2-3）mm]化学预浸（液化1：4，温度60℃，时间22h）高温汽蒸释压爆破磨浆影响蒸汽爆破法制浆性质的主要是预浸条件、蒸汽压力及温度。

预浸使纤维发生一定的润胀，纤维变得柔软，有利于爆破时不受或少受机械损伤。

汽蒸时的高压饱和蒸汽使润胀加速。

爆破时、润胀的木片撞击在集料的罐壁上、导致纤维内部细纤维化和部分解离。

因此可以生产出柔韧的纤维、有利于磨浆能耗的降低和纸页抗张强度的提高。

预浸渍的条件和所用化学药品对浆的性质有很大影响。

一般是在室温、真空条件下进行的。

常用的化学药品是Na2SO3和NaOH，Na2SO3既起抗氧化剂的作用，又使纤维表面的亲水基团数目增加，有利于纸页强度的提高。

氢氧化钠是极好的润滑剂。

Na2SO3中加入少量NaOH使纸页的强度明显提高，磨浆能耗大大减少，但白度、不透明度降低。

蒸煮温度和爆破压力的提高有与延长保压时间相同的效果。

压力越高，爆破时纤维受损机会越大，对纸浆强度不利，故蒸煮温度与爆破压力并不是越高越好。

Law和Bi对爆破机理进行了较为深入的研究，采用原料为黑云杉，制成木片规格为：纵向×弦向×径向＝0.5cm×0.5cm×2.0cm，蒸煮温度分别为170℃、190℃、200℃。

通过外部观察，用亚硫酸钠处理的木片，在170℃爆破后无明显分离现象，190℃时仅发生部分纤维分离，只有在200℃爆破后纤维分离才较为明显。

显微镜观察表明，爆破释放料引起的纤维分离主要发生在胞间层，纤维本身几乎没有遭受损失。

为提高纤维的解离和纤维内部细纤维化的可能性，必须采用化学药品，同时要有足够高的温度。

研究还发现，黑云杉木片在上述条件下并没有发生所谓的“爆米花”现象，这是由于木材是由多孔的纤维构成。

5.9造纸工业5.9.1 木材纤维蒸汽爆破制浆蒸汽爆破法制浆是把经预浸处理后的木片装入蒸煮锅中、通入蒸汽在高温高压下蒸煮，使其软化、然后瞬时降压使浆喷出。

爆破法制浆的流程如下：木片制备[平均尺寸20mm×12mm×（2-3）mm]化学预浸（液化1：4，温度60℃，时间22h）高温汽蒸释压爆破磨浆影响蒸汽爆破法制浆性质的主要是预浸条件、蒸汽压力及温度。

预浸使纤维发生一定的润胀，纤维变得柔软，有利于爆破时不受或少受机械损伤。

汽蒸时的高压饱和蒸汽使润胀加速。

爆破时、润胀的木片撞击在集料的罐壁上、导致纤维内部细纤维化和部分解离。

因此可以生产出柔韧的纤维、有利于磨浆能耗的降低和纸页抗张强度的提高。

预浸渍的条件和所用化学药品对浆的性质有很大影响。

一般是在室温、真空条件下进行的。

常用的化学药品是Na2SO3和NaOH，Na2SO3既起抗氧化剂的作用，又使纤维表面的亲水基团数目增加，有利于纸页强度的提高。

氢氧化钠是极好的润滑剂。

Na2SO3中加入少量NaOH使纸页的强度明显提高，磨浆能耗大大减少，但白度、不透明度降低。

蒸煮温度和爆破压力的提高有与延长保压时间相同的效果。

压力越高，爆破时纤维受损机会越大，对纸浆强度不利，故蒸煮温度与爆破压力并不是越高越好。

Law和Bi对爆破机理进行了较为深入的研究，采用原料为黑云杉，制成木片规格为：纵向×弦向×径向＝0.5cm×0.5cm×2.0cm，蒸煮温度分别为170℃、190℃、200℃。

通过外部观察，用亚硫酸钠处理的木片，在170℃爆破后无明显分离现象，190℃时仅发生部分纤维分离，只有在200℃爆破后纤维分离才较为明显。

显微镜观察表明，爆破释放料引起的纤维分离主要发生在胞间层，纤维本身几乎没有遭受损失。

为提高纤维的解离和纤维内部细纤维化的可能性，必须采用化学药品，同时要有足够高的温度。

研究还发现，黑云杉木片在上述条件下并没有发生所谓的“爆米花”现象，这是由于木材是由多孔的纤维构成。

概述1.1.1蒸汽爆破技术的特点蒸汽爆破预处理是近年来发展起来的一种的预处理方法。

原料用蒸汽加热至180-235℃,维压一定时间，在突然减压喷放时，产生二次蒸汽，体积猛增，受机械力的作用，其固体物料结构被破坏。

蒸汽爆破法技术最早始于1926年，当时为间歇法生产，主要是用于生产人造纤维板。

从70年代开始，此项技术也被广泛用于动物饲料的生产和从木材纤维中提取乙醇和特殊化学品。

80年代后，此项技术有很大的发展，使用领域也逐步扩大，出现了连续蒸汽爆破法生产技术及设备，即加拿大Stake Technology公司开发的连续蒸汽爆破法工艺及设备，并产生许多专利。

80年代后期，Stake Technology 公司，将此项技术应用于制浆造纸领域，它与加拿大魁北克大学共同研究，首先对杨木、后对许多非木材纤维原料进行了大量的蒸汽爆破试验，取得很好的效果。

在此基础上，开发研制了蒸汽爆破制浆技术和设备，并在制浆废液用于生产动物饲料技术方面也有深入的研究。

蒸汽爆破的几个优点可归纳如下：（1）可应用于各种植物生物质，预处理条件容易调节控制。

（2）半纤维素、木质素和纤维素三种组分会在三个不同的流程中分离，分别为水溶组分、碱溶组分和碱不溶组分。

（3）纤维素的酶解转化率可达到理论最大值。

（4）经过蒸汽处理后的木质素仍能够用于其他化学产品的转化。

（5）半纤维素产生的糖可以被全利用，转化为液体燃料。

（6）汽爆过程中产生的发酵抑制物可通过控制汽爆条件而大大降低。

该预处理方法适用于硬木、软木、农业废弃物，如蔗渣、麦草、稻草、玉米秸杆和其他非纤维素原料等各种植物生物质，而且正在这方面发挥越来越大的作用。

汽爆的缺点是：原料经汽爆后相对密度降低，体积增大，产生的发酵抑制物需要水洗去除。

1.1.2蒸汽爆破技术的主要内容蒸汽爆破技术应用领域不断扩大，其研究内容也不断扩大。

蒸汽爆破技术的实施要有相应的配套设备，因此蒸汽爆破设备的研发是该技术的主要研究内容之一，性质相似的原料可通用相同的设备，对某些特殊的原料则需要特殊的汽爆设备。

蒸汽弹射爆破YKK standardization office【 YKK5AB- YKK08- YKK2C- YKK18】蒸汽爆破蒸汽爆破即汽爆（Steam Explosion），是应用蒸汽弹射原理实现的爆炸过程对生物质进行预处理的一种技术。

其技术本质为：将渗进植物组织内部的蒸汽分子瞬时释放完毕，使蒸汽内能转化为机械能并作用于生物质组织细胞层间，从而用较少的能量将原料按目的分解。

由于其既避免了化学处理的二次污染问题，又解决了目前生物处理效率低的问题，是生物质转化领域最有前景的预处理技术。

中文名：蒸汽爆破外文名：Steam Explosion类型：自然现象发生对象：生物质，植物作用：结构重排主要介绍植物细胞中的纤维为木素所粘结，与高温、高压蒸汽作用下，纤维素结晶度提高，聚合度下降，半纤维素部分降解，木素软化，横向连结强度下降，甚至软化可塑，当充满压力蒸汽的物料骤然减压时，孔隙中的气剧膨胀，产生“爆破”效果，可部分剥离木素，并将原料撕裂为细小纤维。

可以认为，在蒸汽爆破过程中存在以下几方面作用：①类酸性水解作用及热降解作用：蒸汽爆破过程中，高压热蒸汽进入纤维原料中，并渗入纤维内部的空隙。

由于水蒸汽和热的联合作用产生纤维原料的类酸性降解以及热降解，低分子物质溶出，纤维聚合度下降。

②类机械断裂作用：在高压蒸汽释放时，已渗入纤维内部的热蒸汽分子以气流的方式从较封闭的孔隙中高速瞬间释放出来，纤维内部及周围热蒸汽的高速瞬间流动，使纤维发生一定程度上的机械断裂。

这种断裂不仅表现为纤维素大分子中的键断裂，还原端基增加，纤维素内部氢键的破坏，还表现为无定形区的破坏和部分结晶区的破坏。

③氢键破坏作用：在蒸汽爆破过程中，水蒸汽渗入纤维各孔隙中并与纤维素分子链上的部分羟基形成氢键。

同时高温、高压、含水的条件又会加剧对纤维素内部氢键的破坏，游离出新的羟基，增加了纤维素的吸附能力。

瞬间泄压爆破使纤维素内各孔隙间的水蒸汽瞬间排除到空气中，打断了纤维素内的氢键。

蒸汽爆破工艺概念澄清（鹤壁市汽爆工程技术研究中心，458000）关键词：蒸汽爆破热喷放挤压膨化连续汽爆白酒酿造淀粉加工第一部分理论概念一、爆的物理概爆的物理概念为：能量在短时间突发性全部释放完毕。

在化学反应、核反应以及物理减压过程，衡量其突发性的表征之一便是看其在能量释放时是否伴有“炸响”声即伴随冲击波产生，其反应过程在毫秒级时间内完成。

比如鞭炮装以少量火药便可将本体炸碎，同时伴随有清脆而响亮的鞭炮声。

烟花尽管装药量比鞭炮多，但由于火药能量释放是长时间依次释放形式，故不能将本体炸碎。

因此，无论是炸药还是压力容器所产生的爆破，只有具备了突发性炸响声，可产生爆破冲击波才属于物理意义上的真正的爆破。

与此不同，一些通过打开快放阀门，使容器内压力迅速降低的减压过程由于没有产生毫秒级冲击波，参与反应物料是依次按前后顺序从高压向低压反应释放平衡，故不会产生剧烈的炸响声，减压过程远未达到毫秒级将全部容器内物料降为常压，均不具备爆破及蒸汽爆碎的必备条件。

这些做功过程由于时间较长，不产生瞬间大功率，也就无法达到爆破所预期的物理化学效果。

如果将快速打开与容器相连阀门的过程，定义为蒸汽爆破或定义为蒸汽爆破的另一种形式，则将会引起大规模改写目前世界各国教科书中关于“爆”的公认物理学定义。

如果将每一次快速打开阀门的操作均称为爆破过程，则将会引起生活或生产中对阀门操作的概念恐惧与误解；因为我们在日常生活与工业生产中经常会遇到操作各类阀门。

如果利用一个压力容器加个阀门的设备进行生物质预处理时，将名为汽爆，实为热喷放所取得的所谓科研成果，称为是汽爆科研成果，则犹如羊头与狗肉的关系。

如果将一个压力容器加个阀门的设备称为“汽爆机”或“蒸汽爆破机的另一种形式”，则未免显得荒唐而滑稽。

如果使用一个压力容器加个阀门的设备做出的结果冒充汽爆结果，则涉嫌学术造假。

一个压力容器加个阀门的设备只能做有关热喷放状态的结果，但绝对做不出有关汽爆的结果。

蒸汽爆破技术及其应用摘要：基于秸秆与木材在化学组成和结构上的差异，提出对秸秆不加任何化学药品的低压爆破技术。

在研究秸秆无污染汽爆作用机制的基础上，开发出了无污染汽爆技术清洁制浆、大麻清洁脱胶、秸秆制备腐植酸和活性低聚木糖等一系列创新方法。

该技术不仅在秸秆综合利用上得到应用，而且还可应用于烟草加工、造纸工业、中草药提取和麻纤维清洁脱胶等行业。

关键词：汽爆，秸秆综合利用，清洁生产1928 年，美国的 W.H.Mason[1]发明了爆破制浆技术。

该技术使用7~8 MPa 的饱和水蒸汽作为介质进行爆破，只是在纤维板生产中应用。

因该技术爆破压力高，因此难以推广。

几十年来，各国围绕这项技术进行了大量研究与实验。

1980 年加拿大E.A.Delong[2]发明了Iotech专利，使用3.8~5.2 MPa 的饱和水蒸汽爆破经化学预处理的木片；加拿大的 Stake[3]推出了连续爆破技术，于 1.48~1.76 MPa 下每 4 分钟喷放一次。

其它爆破工艺还有Siropuler，Kokta等。

国内对爆破制浆的研究从80年代中期开始起步，并发表了研究论文。

这些工艺的共同点是针对木材，仍然是先用化学药品预处理木片，再进行爆破。

这样，仍然需加入大量化学药品，造成环境污染。

我们基于秸秆与木材在化学组成和结构上的差异，提出对秸秆不加任何化学药品的低压汽爆技术。

我们利用汽爆技术开发出了清洁制浆、大麻清洁脱胶、秸秆制备腐植酸和活性低聚木糖等一系列创新方法，并研制出3 m、5m具快开门口的汽爆罐，申请了多项国家发明专利。

由于汽爆过程中不添加任何化学药品，消除了污染源；在汽爆过程中所降解的半纤维素，可使之资源化，生产高附加值的双歧生长因子。

因此，从根本上解决汽爆的污染问题。

大幅度降低了生产成本。

目前无污染汽爆技术在秸秆综合利用、烟草加工、造纸工业、中草药提取和麻纤维清洁脱胶等行业应用前景广阔。

1 秸秆汽爆作用机制[7]具有细胞结构的植物原料在高压(1.5 MPa)、高温(190℃)介质下汽相蒸煮，半纤维素和木质素产生一些酸性物质，使半纤维素降解成可溶性糖，同时复合胞间层的木质素软化和部分降解，从而削弱了纤维间的粘结。

蒸汽爆破技术的研究摘要蒸汽爆破技术是一项近年来迅速发展的预处理技术,应用于制糖、建材以及木质纤维素原料的预处理领域和食品生产以及饲料加工。

论述了蒸汽爆破技术的发展、应用、作用过程、原理以及其影响因素。

关键词蒸汽爆破;技术研究;预处理;木质纤维素在当今世界上,石油、煤、天然气等化石能源的储量是有限的,随着人类文明的进一步发展,对各种能源的需求量也是越来越大。

石油、煤、天然气等化石能源的储量随着人类的开采渐趋枯竭。

这就促使人们致力于各种低成本、可再生的新能源的开发[1]。

植物纤维具有天然、可再生等特性[2],因此利用植物纤维这一巨大的可再生资源,提供人们所需的能源和其他化工产品已成为一种趋势。

植物纤维的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素,它们主要存在于细胞(纤维是植物细胞中的一种主要细胞形式),其中,纤维素是纤维的骨骼物质,而木质素和半纤维素以包容物质的形式分散在纤维之中及周围[3]。

研究表明,利用酸或酶水解技术可以将其中的纤维素和半纤维素转化为单糖,并可进一步发酵成酒精、糖醛、丙酮、丁醇等化工原料或生产蛋白饲料等其他高附加值产品[4,5],甚至可以通过一些手段,将植物纤维中的纤维素、半纤维素以及木质素转化为生物汽油等产品。

但是,由于植物纤维本身构造的原因,对其进行直接酶解的利用率极低,因此需要对其进行预处理。

蒸汽爆破(简称“汽爆”)预处理是近年来发展迅速的一种预处理方法。

原料用蒸汽加热至180~235℃,维压一段时间,在突然释压喷放时,产生二次蒸汽,体积猛增,在机械力的作用下,将固体物料结构破坏[6]。

1蒸汽爆破技术的发展及其应用蒸汽爆破技术始于1926年,为间歇法生产,主要用于生产人造纤维板。

从20世纪70年代开始,此项技术被广泛用于动物饲料的生产和从木材纤维中提取乙醇和特殊化学品。

其后此项技术得到很大发展,应用领域逐步扩大,发明了连续蒸汽爆破法生产技术及设备,如加拿大Stake Technology公司开发的连续蒸汽爆破法工艺及设备,并产生许多专利。

化纤工业5.2.1汽爆纤维素制备纤维素是自然界中最为丰富的可再生资源，在国民经济的发展中占有十分重要的地位。

近年来随着石油、煤炭储量的下降和对环境污染问题的日益关注和重视，纤维素的应用越来越受到重视。

但是，纤维素资源大部分未能被有效利用，这是因为天然纤维素的分子内和分子间存在着大量的氢键，以及纤维素超分子结构的复杂性，使得纤维素对试剂的可及度低，溶解困难，反应性能差，这直接影响到纤维素制品的使用性能。

因此，必须对纤维素进行适当的预处理和改性才能得到反应性能强、溶解性能好的再生纤维素。

目前人们所采用的改性方法包括物理、化学及生物方法等，其中物理改性中的蒸汽爆破技术，由于具有处理时间短，高效、无污染，能耗低等优点，是很有发展前途的改性技术。

该技术有能够破坏纤维素的内、外层结构的潜在能力。

这一点从原理上很容易理解：将高压水蒸气渗入到纤维素分子内部与纤维素内部羟基形成氢键，当突然卸压时，吸附在纤维素内孔及间隙的水蒸气瞬间冲出，通过这一过程可以打断纤维素内的氢键，导致纤维素超分子结构的破坏。

解芳、吕秉峰等采用该技术制备了碱溶性纤维素，并对碱处理纤维素经闪爆改性后的性能和纤维素的衍生化，功能化进行了研究。

将含水量为100％的纤维素放入已加热到预定温度的汽爆器中，关闭容器，输入水蒸汽。

待汽爆器压力恒定到所需值后，保压预定时间，关闭蒸汽输入阀，而后突然打开放汽阀卸压，实现爆破。

汽爆出的纤维素借助压差进入收集器中，卸料后进行清洗、干燥处理，而后在一定浓度的NaoH溶液中进行溶解性测试，溶解温度4℃左右，间歇搅拌8h。

用高转速离心机离心60 min将不溶的部分除去。

将带有碱溶液的不溶的部分纤维素用盐酸溶液来滴定中和，直至完全沉淀为止。

将不溶的纤维素用水洗涤后在真空中干燥，然后称量其质量(W)。

则纤维素的溶解度可由下式算出：S (％)= 100×(5一W)／5。

改性纤维素的结构表征通过电镜观察和X-射线衍射进行。

蒸汽爆破对牛骨理化特性的影响及液化工艺
优化研究
蒸汽爆破技术是一种通过高温高压蒸汽对生物质材料进行处理的方法，能够有效地改变原料的物化性质，提高生物质的可利用性。

牛骨是一种常见的生物质资源，其富含蛋白质和矿物质，具有广泛的应用前景。

在过去的研究中，人们已经探讨了蒸汽爆破对不同生物质材料的影响，但对于牛骨这一特殊材料的研究还相对较少。

因此，本文旨在研究蒸汽爆破对牛骨理化特性的影响，并尝试对液化工艺进行优化，以提高牛骨资源的利用效率。

首先，本文将介绍蒸汽爆破技术的基本原理和牛骨的化学组成，分析蒸汽爆破对牛骨中蛋白质、脂肪、矿物质等成分的影响。

随后，通过实验设计和数据分析，探讨不同蒸汽爆破条件下牛骨的理化性质变化规律，包括颗粒大小、表面结构、孔隙率等参数的变化。

同时，通过对比实验结果，找出最佳的蒸汽爆破处理条件，以达到最大化提升牛骨资源价值的目的。

接下来，本文将重点讨论蒸汽爆破对牛骨液化过程的影响，探究不同蒸汽爆破处理条件下牛骨的液化效果。

通过评价牛骨液化产物的性质，如碳含量、氮含量、水分含量等，分析蒸汽爆破对牛骨液化产物组成和品质的改善作用。

同时，结合工艺参数的优化，探讨提高牛骨液化产率和质量的有效途径，为牛骨资源的高效利用提供理论依据。

最后，本文将总结研究结果并提出未来的研究方向。

通过本文的研究，
不仅可以深入了解蒸汽爆破对牛骨理化特性的影响，还可以为牛骨资源的液化工艺优化提供参考，促进生物质资源的可持续利用和循环经济发展。

希望本研究能够为生物质资源的高效利用和环境保护做出贡献。

蒸汽爆破技术在全谷物食品加工中的应用
田晓红;谭斌;翟小童;汪丽萍;高琨
【期刊名称】《中国粮油学报》
【年(卷),期】2022(37)5
【摘要】蒸汽爆破技术是一种安全高效的纤维预处理技术,主要应用于木质纤维素原料的预处理。

近年来作为一种新兴的麸皮预处理技术在全谷物加工领域得到关注,该技术在对谷物膳食纤维改性和功能性成分提取上取得显著的进展。

本文综述了蒸汽爆破技术的工作原理以及在全谷物加工中的研究进展,重点介绍其在降低麸皮的颗粒度、增加膳食纤维的溶解性、提高酚酸和游离氨基酸含量、钝化内源酶等方面的影响,以及蒸汽爆破后麸皮的微观结构和分子结构的变化,进一步分析了其在全谷物食品加工领域的应用前景。

【总页数】8页(P16-23)
【作者】田晓红;谭斌;翟小童;汪丽萍;高琨
【作者单位】国家粮食和物资储备局科学研究院;江苏省现代粮食物流与安全协同创新中心
【正文语种】中文
【中图分类】TB41
【相关文献】
1.蒸汽爆破技术在烟梗加工中的应用
2.酶制剂在蛋白食品加工中的应用／酶制剂在谷物食品中的应用
3.蒸汽爆破技术在食品原料预处理中的应用研究进展
4.低温等
离子体技术在全谷物加工中的应用进展5.2011全国米面杂粮营养安全和全谷物食品技术交流暨粮食、食品机械和谷物食品展示会
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钢铁冶炼中的蒸汽压力爆破技术钢铁是现代工业社会中重要的基础材料之一，其生产过程中必须要依托于高温高压等复杂工艺条件来保证产品质量。

而在这样的条件下，发生爆炸等意外事故是不可避免的。

为了提高钢铁冶炼的生产效率和安全，人们始终在探索新的、适用于危险环境的工业技术。

蒸汽压力爆破技术就是一项能够为钢铁冶炼加工提供帮助的技术策略。

1. 蒸汽压力爆破技术的原理蒸汽压力爆破技术是一种通过蒸汽的高温高压能量释放，在一定节奏内震动刚性结构从而拉伸杆件进行锻造(整形)的技术过程。

蒸汽是一个能量充沛的天然资源，利用蒸汽能量可以实现对冶炼铁与钢锻造加工的加速和改良。

在真空或低压状态下，加热和膨胀的蒸汽采用一定方案可引至被固定的钢铁杆件的一侧，在一定节奏内形成升压、下降的瞬间高压状态，从而激起了钢铁杆件中分子的高速、大振幅振动。

实现当蒸汽对之施压瞬间达到杆件合理成杆最大带载能力时将自动压碎具渗透性的钢杆所做的砧台板材。

蒸汽压力爆破技术可以极大缩短整形周期，提高一次模具生产的数目，减少冶炼的投资真正保证了计划成生(结晶体级不能控制的)长江日报报道，拍了那点事。

2. 蒸汽压力爆破技术在钢铁冶炼中的应用钢铁冶炼工业实现可控可持续发展，可以建立在安全、减少环境污染和提高产能等诸多因素的基础上。

蒸汽压力爆破技术依靠蒸汽所具有的高压、高温、高振幅等特点，能够在钢铁冶炼过程中实现整形、锻造等各个层面的优化操作。

比如说，钢材加工中由于材料的变形，导致产品的形状不均匀或是规格不合标准。

而利用蒸汽压力爆破技术，可以辅助冶炼人员对钢材进行精准而高效的整形处理，如小张钢厂的旋转冲压生产线、邢钢生产的翻滚面外六尺生产线的设备配置、国内专利锻压杆件模压锻造生产线等。

蒸汽压力爆破技术还能够用于钢铁材料转型，如对冶炼铸造产物的再加工可以通过蒸汽压力爆破技术，在成品的基础上进行整形，以达到更好的材料性能和抗拉强度表现。

3. 蒸汽压力爆破技术在钢铁冶炼中所带来的效益使用蒸汽压力爆破技术在钢铁冶炼工业中，具有很多的显著效益。