蒸汽爆破预处理对植物纤维素性质的影响

农产品废弃物中纤维素的提取方式探究

农产品废弃物中纤维素的提取方式探究摘要:纤维素是自然界中分布最广、储量最大的天然高分子材料,具有生物相容性好、可再生和可生物降解等优势。

通过光合作用,植物每年可合成的纤维素有数亿万t。

其提取与利用一直以来都是研究的热点。

本文主要对纤维素提取方法及纤维素在食品工业中的应用进行了阐述。

首先介绍了纤维素的分子结构特点、化学性质等,总结并对比分析了纤维素常用提取方法,为纤维素的提取研究提供参考。

高纤维素的综合利用水平提供一些思路。

关键词：农产品废弃物、纤维素、提取方式引言：纤维素是自然界中分布最为广泛、含量最为丰富的天然有机大分子聚合物,来源主要包括高等植物、细菌和藻类等,是植物细胞壁的主要组成成分,可通过植物形成细胞壁而源源不断地合成,属于是一种取之不尽、用之不竭的可再生资源。

纤维素由D-吡喃葡萄糖酐以β-1,4-糖苷键连接而成,分子式为(C6H10O5)n,其结构式如图1所示。

纤维素链上含有丰富的羟基基团,非末端的结构单元中含有3个羟基组,其中含有1个性质较为活泼的伯羟基(-CH2OH),这类羟基的存在赋予了纤维素特殊的化学性质,因此可以发生一系列的反应,如酯化、醚化、氧化和接枝共聚等。

这使得纤维素衍生物众多,被广泛用于多种领域,如食品、能源、材料等。

1.物理法物理法是指通过高温、高压、高剪切力等物理机械作用,来改变纤维素原料的化学组成和物理结构。

常用的方法主要包括超声波辅助提取法、蒸汽爆破、机械粉碎等,多用于原料的预处理过程。

其中,超声波辅助提取是利用超声波辐射的热力学机制、空化效应和机械效应等多种作用,加速待提取或分离的化合物分子的运动,提高分子与溶剂碰撞的概率,使纤维素更容易进入溶剂中从而被分离提取出来,因此可以极大地缩短提取时间,提高提取效率。

NGO等利用超声辅助从越南稻草中提取纤维素,在超声波作用10~30min内,纤维素的提取率随时间的延长而增加,纤维素的热稳定性有所提高。

也利用了超声辅助处理了芒草,研究表明,超声处理过程中可以选择性地去除木质素,在后续的处理中,除去半纤维素和木质素的同时也不会对纤维素有明显的降解作用。

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

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。

木质纤维素蒸汽爆破预处理技术的研究进展

木质纤维素蒸汽爆破预处理技术的研究进展随着全球能源和环境问题的日趋紧迫，使用可再生、廉价和丰富的生物质资源作为替代能源和替代化学品的需求不断增长，而木质纤维素是其中最重要的资源之一。

木质纤维素是由几乎所有植物组成的多糖复合物，并且它是目前最常见的可再生资源之一。

然而，木质纤维素的高度结晶、结构致密以及层间结合强度较高等特性使其难以高效地分解。

因此，为了改善木质纤维素的分解效率，预处理技术已成为研究重点之一。

在所有的预处理技术中，木质纤维素蒸汽爆破技术是最有前途的。

木质纤维素蒸汽爆破预处理技术是指将木质纤维素与水和蒸汽混合后，在高压高温条件下对其进行短时间处理，从而使木质纤维素的纤维结构产生强烈震荡和破裂，并且造成内部纤维素层的裂解和开放。

这种预处理技术摧毁了木质纤维素的晶体结构，并改变其形态，同时增加了纤维素的可进一步降解性。

到目前为止，此技术已经在多个实验条件下进行了研究，并取得了良好的效果。

在研究中，发现木质纤维素蒸汽爆破预处理技术可以提高纤维素的可降解性和产物的不同程度。

一项研究表明，在使用蒸汽爆破预处理技术时，木质纤维素与降解酶三天后分解率达到70%，而没有预处理的相对分解率仅为37%。

此外，通过蒸汽爆破预处理技术，可以降低木质纤维素颗粒的平均直径、增加颗粒的比表面积和微孔体积，并且也有助于加快生物降解。

此外，研究人员还发现，木质纤维素蒸汽爆破预处理技术对于不同种类的木质纤维素和不同预处理条件存在显著的影响。

例如，预处理压力、温度和处理时间等参数都与预处理效果密切相关。

在预处理温度较低的情况下，预处理时间需要增加以达到相同的效果。

而在预处理压力较低的情况下，达到相同效果可能需要增加预处理温度或预处理时间。

此外，近年来还出现了一些新的改进方法来增强木质纤维素蒸汽爆破预处理技术。

例如，在预处理过程中添加碳酸钠可以增加木质纤维素的易降解性。

另一项改进方法是在预处理前将木质纤维素与离子液体混合，这种方法可以减少预处理所需的时间，同时提高预处理效果。

汽爆技术在农作物秸秆利用中的研究现状与进展_杨春和

汽爆技术在农作物秸秆利用中的研究现状与进展杨春和1,2,张爱军1,白晓龙1,乔启成1,陈效民2　(1.南通农业职业技术学院环境与资源系,江苏南通226007;2.南京农业大学资源与环境学院,江苏南京210095)摘要　汽爆技术是实现对农作物秸秆有效利用的一种有效预处理手段,介绍了蒸汽爆破技术及其应用于农作物秸秆利用中的研究现状及进展。

关键词　汽爆;预处理;秸秆;利用中图分类号　S216.2 文献标识码　A 文章编号　0517-6611(2008)36-16099-03P resent Situ ation and P rogress of Study on the Application of Steam E xplosion T echnology in the U tilization of C rop Stra w YANG Chun 2he et al (Departm ent of Environm ent and Res ources ,Nantong Agricultural C ollege ,Nantong ,Jiangsu 226007)Abstract S team ex plosion techn ology is an effective pretreatm ent m eth od for realizing the effective utilization of crop straw.T he research status and pro 2gresses of steam ex plosion and its application in the utilization of crop straw were introduced.K ey w ords S team ex plosion ;Pretreatm ent ;S traw;Utilization基金项目　南通市科技应用研究计划资助项目,编号K 2006006。

4种木质纤维素预处理方法的比较

第３３卷第２期２０１３年４月
化学与工业
ＩｎｄｕｓｔｒｙｏｆＦｏｒｅｓｔＰｒｏｄｕｃｔｓ
Ｖｏｌ＿３３Ｎｏ．２
Ａｐｒ．２０１３
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３ — ２４１７．２０１３．０２．００４
ｓｔｅａｍｅｘｐｌｏｓｉｏｎａｎｄｄｉｌｕｔｅａｃｉｄｓｔｅａｍｅｘｐｌｏｓｉｏｎｆｏｌｌｏｗｅｄｂｙｗａｓｈｉｎｇ，ｔｈｅｃｅｌｌｕｌｏｓｅｃｏｎｔｅｎｔ— ｄｒｏｐｐｅｄｆｒｏｍ３７．１７ｇｔｏ３３．９６，
ｐｒｏｄｕｃｔｓｉｎｐｒｅ — ｈｙｄｒｏｌｙａｔｅｗｅｒｅａｌｓｏａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｆｔｅｒ１００ｇＣＯｎｒｓｔａｌｋｗａｓｐｒｅｔｒｅａｔｅｄｂｙｄｉｌｕｔｅａｃｉｄ，ｄｉｌｕｔｅａｃｉｄｒｅｉｆｎｉｎｇ，ｎｅｕｔｒｌａ
４种木质纤维素预处理方法的比较
马斌，储秋露，朱均均，欧阳嘉，余世袁，勇强
（南京林业大学化学工程学院，江苏南京２１００３７）摘
Ｃ
．
要：采用４种方法对玉米秸秆预处理，研究了不同预处理方法对酶水解性能和可发酵性糖得ｇ分别降为３３．９６、３３．５４、３２．６３和３２．８８ｇ，木聚糖由２２．８４ｇ分别降为２．７７、２．４７、

蒸汽弹射爆破

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。

植物纤维／生物降解塑料复合材料的纤维表面改性研究

植物纤维／生物降解塑料复合材料的纤维表面改性研究冯彦洪;张叶青;瞿金平;何和智【摘要】综述了植物纤维表面改性的主要方法及特点，其中物理法改性包括热处理、静放电处理、蒸汽爆破处理等，化学法改性包括表面接枝法、表面活性剂法、碱处理法、酯化处理法、界面偶联剂法等。

最后，讨论了纤维表面改性的发展趋势和研究方向，指出蒸汽爆破处理和低温等离子体处理是未来很有前景的纤维表面改性方法。

%Research progress in physical and chemical surface modification methods for fibers in biodegradable plastics/plant fiber composites was reviewed in this paper. The main physical methods included heat treatment, electrostatic discharge treatment and steam explosion. The main chemical methods included surface grafting, surfactant treatment, alkali treatment, esterification treatment, and coupling agent treatment. It was pointed out that the steam explosion and low temperature plasma treatment constituted the development trend in the future.【期刊名称】《中国塑料》【年(卷),期】2011(025)010【总页数】5页(P50-54)【关键词】植物纤维;生物降解塑料;表面改性【作者】冯彦洪;张叶青;瞿金平;何和智【作者单位】华南理工大学聚合物新型成型装备国家工程研究中心,聚合物成型加工教育部重点实验室,广东广州510640;华南理工大学聚合物新型成型装备国家工程研究中心,聚合物成型加工教育部重点实验室,广东广州510640;华南理工大学聚合物新型成型装备国家工程研究中心,聚合物成型加工教育部重点实验室,广东广州510640;华南理工大学聚合物新型成型装备国家工程研究中心,聚合物成型加工教育部重点实验室,广东广州510640【正文语种】中文【中图分类】TQ321.2由于环境问题的恶化和石油资源的枯竭，植物纤维增强生物降解塑料复合材料的研究获得越来越多的关注。

麻纤维加工中蒸汽爆破技术

麻纤维加工5.1.1大麻纤维大麻，在我国有着悠久的栽培历史，属一年生草本植物，学名Cannabis satovat，俗名汉麻、寒麻、线麻、花麻等，英文名hemp 或true hemp或common hemp。

由于大麻纤维具有特殊的保健作用，大麻纤维的纺织品倍受青睐。

大麻主要由纤维素、半纤维素、木质素、果胶物质组成。

其中纤维素具有可纺织性；半纤维素、木质素、果胶物质等统称为非纤维素，不具有纺织性。

在大麻的韧皮纤维中，非纤维素含量比较多，主要是果胶，为使大麻具有可纺性，就应适度除去非纤维素物质，使麻纤维分离，从而得到熟麻。

这个使生麻变为熟麻的过程就叫做大麻的脱胶，脱胶是大麻生产中的一项重要加工技术。

果胶（以果胶酸为主）是一种无定形的物质，遇到酸、碱、或酵素（果胶分解酶）的作用易水解。

根据这一性质，将脱胶分为：化学脱胶法、微生物脱胶法，另外通过外力作用的机械法也可达到脱胶的目的。

化学脱胶法就是利用某种化学药品（如NaOH、Na2CO3）所配制成的水溶液，通过一定的蒸煮处理，使生麻中除纤维以外的共生物质——表皮、内皮、柔膜细胞组织和果胶质等——经分解作用而部分溶除于水溶液中，再经过脱胶后处理，使大麻纤维束相互分离或成为洁净而柔软的熟麻。

化学脱胶的脱胶时间短，加工效率高，纤维分离均匀，品质亦好，同时，加工不受季节限制，工厂占地面积小，可实现机械化生产，并可克服天然脱胶中难以克服的弊病，纤维收获率比天然脱胶略高。

缺点是化工原料及燃料耗用量大，污染严重，脱胶成本与天然脱胶法相比要高一倍。

微生物脱胶法，亦即细菌脱胶法，是应用最普遍、历史最久的一种脱胶方法。

它作为麻类深加工一项重要技术已经引起了不少有关学者的关注，它是利用天然或人工培养的细菌发酵作用产生果胶酶，使果胶类物质水解而获得分离的纤维束。

但是，在发酵过程中，要具有一定的温度，并要适当的控制水质酸度（pH）值变化等一系列的因素，如控制不当，就可能产生其它酶系菌类的破坏作用，而致纤维素的分解。