[發(fā)明專利]一種易于菌群降解的玉米秸稈物理預(yù)處理工藝

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110186337.2
• 申請(qǐng)日: 2011-07-05
• 公開（公告）號(hào): CN102268461A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮炘;解玉紅;羅晶;李思蓓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C12P1/00
• 分類號(hào): C12P1/00;D21B1/02
• 代理公司: 天津佳盟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明設(shè)計(jì)為農(nóng)業(yè)固體廢棄物綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，特別是是一種易于菌群降解的玉米秸稈物理預(yù)處理工藝。

技術(shù)背景

近年來，隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益關(guān)注，秸稈的處理與利用備受重視。無論在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域還是在能源工業(yè)領(lǐng)域，目前研究遇到的主要問題是秸稈的利用效率和環(huán)境污染與環(huán)境保護(hù)之間的矛盾問題。農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的秸稈還田雖然激活了土壤中纖維素降解菌群，使得土壤的纖維素酶活性明顯提高，但污染環(huán)境效應(yīng)明顯。能源領(lǐng)域中纖維素酶的開發(fā)雖然能夠提高秸稈的降解效率但是纖維素酶產(chǎn)量甚微，成本太高；纖維素乙醇、甲烷等能源物質(zhì)的開發(fā)從某種程度上解決了能源短缺的問題，但是大量溫室氣體的排放也危害著全球氣候。

目前，秸稈的利用主要適用于飼料和造紙行業(yè)，在造紙行業(yè)秸稈的預(yù)處理始終是難以攻克的難題，生物處理法效率低、成本高，化學(xué)處理法需要酸、堿，會(huì)有大量的剩余酸、堿的產(chǎn)生，增加處理成本，不達(dá)標(biāo)排放會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境。如何降低預(yù)處理成本減少環(huán)境污染，是本發(fā)明的主要目的。本發(fā)明可以從根本上解決秸稈利用的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益問題使二者有機(jī)的結(jié)合，形成一套物理預(yù)處理秸稈——生物降解秸稈的工藝體系。

本發(fā)明在已有研究的基礎(chǔ)上對(duì)降解秸稈的微生物資源進(jìn)行整合，利用本實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)馴化得到的能夠高效降解秸稈的微生物菌群發(fā)酵處理恒溫法預(yù)處理的玉米秸稈，使還原糖量及玉米秸稈的木質(zhì)結(jié)構(gòu)得到明顯改變，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的是針對(duì)上述存在問題，提供一種可降低預(yù)處理成本和減少環(huán)境污染的易于菌群降解的玉米秸稈物理預(yù)處理工藝。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種易于菌群降解的玉米秸稈物理預(yù)處理工藝，步驟如下：

1)將玉米秸稈粉碎過篩，粒徑40目；

2)將粉碎后的玉米秸稈進(jìn)行恒溫預(yù)處理，恒溫溫度為80℃，恒溫時(shí)間為120min。

該物理預(yù)處理工藝應(yīng)用的技術(shù)效果及檢測方法：

將預(yù)處理后的玉米秸稈粉碎料分別加入5號(hào)菌群和6號(hào)菌群進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵溫度為37℃，連續(xù)恒溫振蕩發(fā)酵7天，降解處理過程中，每隔24h測不同培養(yǎng)基不同菌群作用下的還原糖量，設(shè)置兩個(gè)平行樣，每個(gè)樣重復(fù)測定3次，取測定值的平均值，發(fā)酵結(jié)束掃描電鏡觀察秸稈的降解情況，同時(shí)對(duì)微生物發(fā)酵前后還原糖產(chǎn)生量的變化進(jìn)行計(jì)算和比較。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本工藝對(duì)玉米秸稈進(jìn)行恒溫預(yù)處理，以處理前后纖維素含量的相對(duì)提升率、木質(zhì)素和半纖維素的相對(duì)脫除率為指標(biāo)，結(jié)合掃描電鏡觀察，得到最佳的預(yù)處理工藝條件組合為：80℃作用120min，預(yù)處理后經(jīng)微生物發(fā)酵得到對(duì)5號(hào)菌群和6號(hào)菌群最優(yōu)發(fā)酵溫度37℃，恒溫振蕩7天。該工藝能夠促使玉米秸稈的微生物降解，減少了化學(xué)預(yù)處理環(huán)節(jié)的環(huán)境污染，可廣泛應(yīng)用于降解玉米秸稈發(fā)酵、造紙等工業(yè)領(lǐng)域。

附圖說明

圖1為未預(yù)處理的玉米秸稈樣品電鏡掃描圖。

圖2為恒溫加熱80℃120min預(yù)處理后的玉米秸稈樣品電鏡掃描圖。

圖3為6號(hào)菌群發(fā)酵預(yù)處理后玉米秸稈電鏡圖片。

圖4為5號(hào)菌群發(fā)酵預(yù)處理后玉米秸稈電鏡圖片。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例：

一種易于菌群降解的玉米秸稈物理預(yù)處理工藝，步驟如下：

1)將玉米秸稈粉碎過篩，粒徑40目；

2)將粉碎后的玉米秸稈進(jìn)行恒溫預(yù)處理，恒溫溫度為80℃，恒溫時(shí)間為120min。

該物理預(yù)處理工藝應(yīng)用的技術(shù)效果及檢測方法：

將預(yù)處理后的玉米秸稈粉碎料分別加入5號(hào)菌群和6號(hào)菌群進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵溫度為37℃，連續(xù)恒溫振蕩發(fā)酵7天，降解處理過程中，每隔24h測不同培養(yǎng)基不同菌群作用下的還原糖量，設(shè)置兩個(gè)平行樣，每個(gè)樣重復(fù)測定3次，取測定值的平均值，發(fā)酵結(jié)束掃描電鏡觀察秸稈的降解情況。

所述5號(hào)菌群和6號(hào)菌群均來自天津理工大學(xué)實(shí)驗(yàn)室馴化菌群，2010年3月保存在天津理工大學(xué)環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)室，5號(hào)菌群保存編號(hào)FX-01、6號(hào)菌群保存編號(hào)：FX-02。

1)玉米秸稈預(yù)處理前后“三素”含量比較

工藝降解處理效果的優(yōu)劣通過測定處理前后秸稈中木質(zhì)素、纖維素和半纖維素(簡稱三素)含量的變化評(píng)價(jià)。