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蒸汽渗透技术在燃料乙醇生产中的应用研究进展 被引量:6
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作者 李洪深 李十中 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1620-1631,共12页
蒸汽渗透作为一种新型膜分离技术,可有效解决生物燃料乙醇生产中发酵产物浓度低、能源消耗量大、污染环境等诸多瓶颈问题。与渗透蒸发相比,蒸汽渗透技术具有分离性能好、进料清洁、能量损耗低、操作弹性大等优点,在燃料乙醇生产领域具... 蒸汽渗透作为一种新型膜分离技术,可有效解决生物燃料乙醇生产中发酵产物浓度低、能源消耗量大、污染环境等诸多瓶颈问题。与渗透蒸发相比,蒸汽渗透技术具有分离性能好、进料清洁、能量损耗低、操作弹性大等优点,在燃料乙醇生产领域具备更广阔的应用前景。本文在比较渗透蒸发和气体分离技术的基础上,简述了蒸汽渗透过程的机理和特点。介绍了优先透水膜和优先透醇膜两类应用于燃料乙醇生产不同阶段的蒸汽渗透膜和这两类膜材料当前的研究进展,重点阐述了有机/无机杂化膜在成膜方法、杂化材料选择等方面的最新成果。回顾了蒸汽渗透在乙醇脱水方面的工业应用成果,指出该技术在发酵原位分离乙醇和替代精馏工艺方面所具有的优势,探讨了与固态发酵技术相结合进行一次相变生产燃料乙醇工艺实现的可能性,并提出未来亟待研究和解决的问题,为蒸汽渗透技术在燃料乙醇生产领域大规模发展提供参考。 展开更多
关键词 蒸汽渗透 渗透蒸发 生物燃料 乙醇 固态发酵
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异养小球藻原料直接制备生物柴油的研究 被引量:8
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作者 毕生雷 张成明 +4 位作者 郑世文 金洪波 吴娟 鲁龙 张鹏飞 《中国油脂》 CAS CSCD 北大核心 2016年第10期48-52,共5页
考察了异养小球藻原料直接制备生物柴油的主要因素,并建立了直接酯交换的最佳工艺条件。通过单因素试验考察了硫酸添加量、含水量、乙醇添加量、反应温度、反应时间对酯化反应过程中粗生物柴油产率的影响,并采用正交试验对反应条件进行... 考察了异养小球藻原料直接制备生物柴油的主要因素,并建立了直接酯交换的最佳工艺条件。通过单因素试验考察了硫酸添加量、含水量、乙醇添加量、反应温度、反应时间对酯化反应过程中粗生物柴油产率的影响,并采用正交试验对反应条件进行优化。得出最佳工艺条件为:硫酸添加量(硫酸与原料质量比)6∶1,含水量10%,乙醇添加量(乙醇与原料质量比)11∶1,反应温度90℃,反应时间3 h。在最佳工艺条件下,粗生物柴油产率可达59.72%,所获得生物柴油品质优良。 展开更多
关键词 生物柴油 乙醇 脂肪酸乙酯 异养小球藻 硫酸
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固体发酵物料可溶性糖和乙醇检测方法研究进展 被引量:2
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作者 范桂芳 李佩佩 +2 位作者 齐立松 仉磊 李十中 《生物产业技术》 2018年第3期50-54,共5页
发酵料中可溶性糖与乙醇含量是判断发酵进程的重要指标,开发糖和乙醇快速检测方法对发酵过程优化与控制非常重要。对于固体物料的检测,通常需要在检测前将固体物料中的糖和乙醇转移到液相。综述了固体物料中可溶性糖和乙醇的提取和定量... 发酵料中可溶性糖与乙醇含量是判断发酵进程的重要指标,开发糖和乙醇快速检测方法对发酵过程优化与控制非常重要。对于固体物料的检测,通常需要在检测前将固体物料中的糖和乙醇转移到液相。综述了固体物料中可溶性糖和乙醇的提取和定量检测方法,以及用于酒精固体发酵过程监控的近红外光谱定性与定量模型建立情况。最后,对固体物料可溶性糖和乙醇含量的检测技术与固体发酵过程监控技术提出建议。 展开更多
关键词 固体发酵 可溶性糖 乙醇 提取 检测 近红外光谱
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木质素对木质纤维素降解性能的影响 被引量:19
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作者 闫智培 李纪红 +4 位作者 李十中 崔婷 余孟辉 从广涛 赵刚 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第19期265-272,共8页
木质素影响木质纤维素降解性能,明确木质素影响木质纤维素降解的程度和机理,对于植物基因改造、纤维素酶基因改造/筛选、预处理工艺优化均具有重大意义。但是由于木质素和木质纤维素结构的复杂性,木质素对木质纤维素影响的程度和机理尚... 木质素影响木质纤维素降解性能,明确木质素影响木质纤维素降解的程度和机理,对于植物基因改造、纤维素酶基因改造/筛选、预处理工艺优化均具有重大意义。但是由于木质素和木质纤维素结构的复杂性,木质素对木质纤维素影响的程度和机理尚无定论。该文综述了关于目前研究主要集中在木质素的含量和结构对木质纤维素降解性能的影响上,初始木质素含量和残留木质素含量对同物种和不同物种木质纤维素降解性能的影响;木质素单体比例(syringyl units/guaiacyl units)、键连方式、官能团对木质纤维素降解性能的影响;纯化木质素对木质纤维素降解性能的影响。该文为木质素对纤维素降解性能的影响的相关研究工作提供指导。 展开更多
关键词 木质素 纤维素 降解 含量 结构
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不同农业有机废弃物产甲烷特性比较 被引量:22
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作者 韩娅新 张成明 +4 位作者 陈雪兰 李砚飞 岳瑞雪 姜立 李十中 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期258-264,共7页
为评估不同物料相同发酵条件下的产沼气特性,该文研究了玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、香蕉秸秆、鸡粪、牛粪和猪粪7种原料的基本特性及发酵情况。元素分析结果表明7种原料均不适宜直接发酵,且粪便原料的理论产气潜力优于纤维质原料。... 为评估不同物料相同发酵条件下的产沼气特性,该文研究了玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、香蕉秸秆、鸡粪、牛粪和猪粪7种原料的基本特性及发酵情况。元素分析结果表明7种原料均不适宜直接发酵,且粪便原料的理论产气潜力优于纤维质原料。组分分析表明,纤维质原料中香蕉秸秆的可降解组分含量最高,达76.13%,粪便原料中鸡粪的易降解有机物含量最高,为59.72%。发酵试验结果表明,香蕉秸秆和鸡粪的甲烷产率分别为186.10和224.85 m L/g,BDA(biodegradability)分别为41.42%和33.28%,消化时间(T90)分别为9.5和7 d,为两类原料中产气潜力最佳的原料。基于月累计甲烷产量和Gompertz模拟结果,鸡粪和香蕉秸秆降解速率快,累计产气量高,分别达867.28 m L/g和528.92 m L/g。结果表明鸡粪和香蕉秸秆最适合作为沼气发酵的原料。 展开更多
关键词 农业 秸秆 农业废弃物 产甲烷潜力 生物降解性 消化时间
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高效液相色谱法测定菌群降解纤维素产物中的糖、有机酸和醇 被引量:15
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作者 姜艳 范桂芳 +5 位作者 杜然 李佩佩 姜立 赵刚 齐泮仑 李十中 《色谱》 CAS CSCD 北大核心 2015年第8期805-808,共4页
采用硫酸除钙和调节p H的样品预处理方法,利用高效液相色谱对菌群降解纤维素发酵液中的糖、有机酸和醇3类物质进行分析,待测组分与培养基成分能够得到有效分离。从菌群降解纤维素发酵液中检出纤维二糖、葡萄糖、乙醇、丁醇、甘油、乙酸... 采用硫酸除钙和调节p H的样品预处理方法,利用高效液相色谱对菌群降解纤维素发酵液中的糖、有机酸和醇3类物质进行分析,待测组分与培养基成分能够得到有效分离。从菌群降解纤维素发酵液中检出纤维二糖、葡萄糖、乙醇、丁醇、甘油、乙酸与丁酸并进行了定量分析,7种组分的检出限范围为0.10~2.00 mg/L,线性相关系数均大于0.999 6,线性范围为0.020~1.000 g/L,回收率为85.41%~115.60%,相对标准偏差(RSD)为0.22%~4.62%(n=6)。该方法准确可靠,可实现对菌群降解纤维素发酵液中糖、醇和有机酸的同时准确测定。 展开更多
关键词 高效液相色谱 有机酸 纤维素降解 菌群 同步生物加工
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物理法处理对香蕉秸秆沼气发酵能力影响分析 被引量:11
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作者 裴培 张成明 +5 位作者 李纪红 姜立 付晓芬 黄辉金 查瑞涛 李十中 《食品与发酵工业》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期8-13,共6页
在中温(37±1)℃条件下,对经物理预处理后获得的纤维长度分别为0.23、2.70、4.10和4.12 cm的4种香蕉秸秆样品进行了批次厌氧发酵试验,考察了物理预处理对香蕉秸秆沼气发酵情况的影响,并分析了利用香蕉秸秆在工业规模制备沼气的可... 在中温(37±1)℃条件下,对经物理预处理后获得的纤维长度分别为0.23、2.70、4.10和4.12 cm的4种香蕉秸秆样品进行了批次厌氧发酵试验,考察了物理预处理对香蕉秸秆沼气发酵情况的影响,并分析了利用香蕉秸秆在工业规模制备沼气的可行性。结果表明,物理预处理强度的增强可以提高沼气发酵的日产气量及累积产气量,但对沼气中甲烷含量没有显著影响(甲烷含量在55.54%与63.88%之间)。纤维长度为0.23和2.70 cm时,高日产气量分别为333.6和319.8 mL/d,比4.10 cm和4.12 cm的样品高32.11%34.92%;沼气产率分别为306.49和340.13 mL/g(VS added),比4.10 cm和4.12 cm的样品高8.29%~17.36%。与小麦和玉米秸秆相比,利用香蕉秸秆制备沼气具备较好的应用前景。 展开更多
关键词 香蕉秸秆 物理预处理 厌氧发酵 沼气
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底物浓度对餐厨垃圾厌氧消化的影响 被引量:7
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作者 姜立 张成明 +2 位作者 韩娅新 陈雪兰 李十中 《食品与发酵工业》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期57-62,共6页
在中温(37℃)及固定接种比[菌泥∶餐厨=2∶1(挥发性固体质量比,VS)]条件下,考察了底物浓度(6%、9%、12%)对餐厨垃圾厌氧消化的影响。结果表明,底物浓度对累积甲烷产量、底物甲烷得率和容积产气率影响不同。随着底物浓度增加,累积... 在中温(37℃)及固定接种比[菌泥∶餐厨=2∶1(挥发性固体质量比,VS)]条件下,考察了底物浓度(6%、9%、12%)对餐厨垃圾厌氧消化的影响。结果表明,底物浓度对累积甲烷产量、底物甲烷得率和容积产气率影响不同。随着底物浓度增加,累积甲烷产量逐渐增加,甲烷得率逐渐降低,容积产气率先增大后减小,相应的最大值及底物浓度分别为3 062 mL(总固体12%)、479 mL CH4/g挥发性固体(总固体6%)和730 mL CH4/(L·d)(总固体9%)。厌氧消化结束后,体系固形物去除率为19.24%-20.20%,挥发性固形物去除率为31.08%-32.63%。发酵结束后,消化液化学需氧量(COD)、碱度和氨氮浓度均随着底物浓度增加而增加,最大值分别为2 344 mg/L、7232 mg CaCO3/L和1 340 mg/L。采用Modified Gompertz模型对餐厨垃圾厌氧消化过程进行拟合,结果表明,总固体为6%时Mmax和Rmax最高,分别为486 mL/g和60.58 mL/(g·d)。 展开更多
关键词 餐厨垃圾 厌氧消化 底物浓度 动力学
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液液萃取-气相色谱法测定发酵液中的有机酸与乙醇 被引量:6
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作者 范桂芳 李佩佩 +1 位作者 齐立松 李十中 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第23期227-231,共5页
嗜热菌降解纤维素是第二代燃料乙醇发展的重要方向。测定发酵液中乙醇和有机酸组成的变化,对发酵过程控制具有重要意义。该文以正丙醇为内标,建立了发酵液中乙醇、乙酸、丙酸和丁酸的气相色谱检测方法。该方法为:发酵液调节pH值、与内... 嗜热菌降解纤维素是第二代燃料乙醇发展的重要方向。测定发酵液中乙醇和有机酸组成的变化,对发酵过程控制具有重要意义。该文以正丙醇为内标,建立了发酵液中乙醇、乙酸、丙酸和丁酸的气相色谱检测方法。该方法为:发酵液调节pH值、与内标混合、添加氯化钠至饱和、乙酸乙酯萃取,有机相进气相色谱检测。该方法下几种化合物的检出限范围为10~45 mg/L,低、中和高3个水平的加标回收率范围为80.65%~107.94%,相对标准偏差范围为1.71%~4.98%,该方法能用于纤维素菌群降解体系有机酸与乙醇的检测。该文还测算了20℃时乙醇、正丙醇、乙酸、丙酸和丁酸在乙酸乙酯和饱和氯化钠溶液中的分配系数,其值分别为0.28、1.64、1.37、2.51和3.29。该检测方法还可以推广应用于其他水相体系中有机酸和乙醇的检测,如废水厌氧消化液中挥发性脂肪酸的检测以及发酵醪中乙醇的检测。 展开更多
关键词 乙醇 有机酸 发酵液 液液萃取 气相色谱
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酸水解对DNS法测定甜高粱中总糖的影响分析 被引量:11
10
作者 张成明 姜立 李十中 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期199-203,共5页
分析了酸水解对DNS法(3,5-dinitrosalicylicacid method)测定甜高粱中总糖产生影响的原因。通过对甜高粱浸提液水解后的糖组分检测发现:6 mol/L盐酸与糖液按体积比2∶1混合,沸水浴30 min会造成果糖完全分解。在这种条件下,利用DNS法测... 分析了酸水解对DNS法(3,5-dinitrosalicylicacid method)测定甜高粱中总糖产生影响的原因。通过对甜高粱浸提液水解后的糖组分检测发现:6 mol/L盐酸与糖液按体积比2∶1混合,沸水浴30 min会造成果糖完全分解。在这种条件下,利用DNS法测定葡萄糖、果糖和蔗糖时,测量值分别为理论值的100%、2.5%和52.2%。同时,果糖水解后的溶液会在高压液相图谱上出现葡萄糖伪峰,造成葡萄糖测定值偏高。酸浓度、水解时间以及水解温度均会对果糖与蔗糖的测定产生影响。实验结果表明:果糖在酸水解过程中发生分解是造成DNS法测定甜高粱中总糖产生误差的原因。采用DNS法测定含有果糖与蔗糖的原料总糖时,需要在保证蔗糖完全水解的情况下果糖不被破坏,否则会造成测定的不准确。 展开更多
关键词 甜高粱总糖3 5-二硝基水杨酸酸水解果糖蔗糖
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抑菌剂在异养小球藻发酵过程中的应用 被引量:8
11
作者 毕生雷 张成明 +3 位作者 金洪波 郑世文 刘钺 杜风光 《食品与发酵工业》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期70-74,共5页
通过抑菌圈试验、摇瓶发酵试验和50 L发酵试验,研究了安菌素、克菌灵、青霉素3种抑菌剂在小球藻培养过程中的应用,考察了抑菌剂添加对藻细胞干重和葡萄糖浓度的影响。结论:在小球藻发酵染菌4 d后,加入100 mg/L克菌灵可以有效抑制杂菌,... 通过抑菌圈试验、摇瓶发酵试验和50 L发酵试验,研究了安菌素、克菌灵、青霉素3种抑菌剂在小球藻培养过程中的应用,考察了抑菌剂添加对藻细胞干重和葡萄糖浓度的影响。结论:在小球藻发酵染菌4 d后,加入100 mg/L克菌灵可以有效抑制杂菌,并且不会对小球藻发酵造成影响。相同发酵周期内,小球藻染菌后抑菌发酵与正常发酵相比,藻细胞干重质量浓度达到75.2 g/L,平均干重增加速率为6.26 g/(L·d),与正常发酵相比,干重质量浓度与平均干重增加速率降低14.93%,能够成功地挽救染菌的发酵过程。而加入100 mg/L安菌素和青霉素均对小球藻的正常生长产生了抑制作用。 展开更多
关键词 抑菌剂 小球藻 安菌素 克菌灵 青霉素
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异养小球藻发酵与树脂调节pH过程耦合工艺 被引量:2
12
作者 毕生雷 张成明 +4 位作者 郑世文 金洪波 吴娟 鲁龙 张鹏飞 《中国酿造》 CAS 北大核心 2016年第7期55-59,共5页
为了解除发酵产酸对异养小球藻正常生长的抑制,提出了异养小球藻发酵与树脂调节p H过程耦合工艺。考察了添加树脂种类、添加树脂时间、树脂添加量对发酵过程的影响,结果发现,在发酵72 h添加8 g/L的凝胶树脂Lx-300C能够调节p H维持在中性... 为了解除发酵产酸对异养小球藻正常生长的抑制,提出了异养小球藻发酵与树脂调节p H过程耦合工艺。考察了添加树脂种类、添加树脂时间、树脂添加量对发酵过程的影响,结果发现,在发酵72 h添加8 g/L的凝胶树脂Lx-300C能够调节p H维持在中性,细胞数达到7.5×108个/m L,与空白组持平,发酵结束后发酵液干质量比空白组高5.59%。树脂能够反复使用4次。 展开更多
关键词 异养小球藻 树脂 耦合
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转鼓式固体发酵罐支承结构设计及有限元分析 被引量:3
13
作者 李洪深 李十中 曹宝刚 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第22期141-147,共7页
为实现以甜高粱为原料的先进固态发酵法(advancedsolid-statefermentation,ASSF)生产燃料乙醇工艺的大规模、自动化、连续生产而开发的大型转鼓式固体发酵罐,其支承结构的设计是影响设备安全稳定运行的决定性因素。通过分析甜高粱秆碎... 为实现以甜高粱为原料的先进固态发酵法(advancedsolid-statefermentation,ASSF)生产燃料乙醇工艺的大规模、自动化、连续生产而开发的大型转鼓式固体发酵罐,其支承结构的设计是影响设备安全稳定运行的决定性因素。通过分析甜高粱秆碎料在发酵罐内的运动特点,确定了加载在筒体和支承结构上的载荷状况。应用有限元分析软件ANSYS对的支承系统各部件进行了三维实体建模,考虑了各部件间的接触关系,对工作状态下的非线性接触应力做出了理论分析和数值模拟,分别得出了支承系统内摩擦环、支撑轮和轮轴的应力分布规律。根据有限元分析结果,以限制筒体变形量和避免疲劳裂纹扩散作为主要关注点,提出了在制造过程中需要控制焊接变形和减少焊接残余应力的重点部位和技术要求。通过电测应力法在工程现场对仿真结果进行验证,结果表明:有限元计算对应力峰值部位预测结果与试验值一致,得到的应力分布规律具有较高的准确性。该研究可为类似大型回转式农业机械的支承结构的设计提供参考。 展开更多
关键词 农业机械 有限元 先进固体发酵 转鼓式发酵罐 支承结构
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异养小球藻油脂正己烷提取工艺优化 被引量:1
14
作者 毕生雷 张成明 +4 位作者 卢悦 郑世文 金洪波 吴娟 鲁龙 《中国油脂》 CAS CSCD 北大核心 2015年第9期18-21,共4页
为确定最佳异养小球藻油脂正己烷提取工艺,对提取工艺中的关键参数如藻细胞溶液质量浓度、破碎压力、破碎次数、萃取时间、萃取温度、萃取剂正己烷添加量对油脂得率的影响进行了研究。结果表明,最佳油脂提取工艺条件为藻细胞溶液质量浓... 为确定最佳异养小球藻油脂正己烷提取工艺,对提取工艺中的关键参数如藻细胞溶液质量浓度、破碎压力、破碎次数、萃取时间、萃取温度、萃取剂正己烷添加量对油脂得率的影响进行了研究。结果表明,最佳油脂提取工艺条件为藻细胞溶液质量浓度110 g/L、破碎压力100 MPa、破碎次数4次、萃取时间5 h、萃取温度40℃、正己烷添加量9 m L/g(以藻粉干重计),在该条件下萃取5次,油脂得率最高,可以达到55%左右。 展开更多
关键词 异养小球藻 细胞破碎 萃取 油脂得率
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