響應(yīng)曲面法優(yōu)化酸/鹽催化玉米芯產(chǎn)糖的工藝

姜玉柳，龔曉武，呼肖娜，周娜

（石河子大學化學化工學院/新疆兵團化工綠色過程重點實驗室，石河子 832003）

我國是農(nóng)業(yè)大國，玉米是三大糧食作物之一。據(jù)統(tǒng)計，每年玉米總產(chǎn)量在1.1-1.3億t，可以副產(chǎn)玉米芯約0.4億t左右[1]。目前，絕大部分玉米芯被作為農(nóng)家燃料燒掉，造成很大浪費。玉米芯中的主要成分包括纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等，其中纖維素和半纖維素的含量約占70%-80%。纖維素和半纖

由圖5可以看出：（1）玉米芯原料的表面較為光滑，紋理清晰可見，纖維素束緊密排列在一起，無定形的半纖維素鑲嵌在其中（圖5a）。（2）在H2SO4/Fe2(SO4)3中水解后，無定形的半纖維素基本消失，纖維素的結(jié)構(gòu)也受到破壞，原有整齊、緊密的長鏈結(jié)構(gòu)被打亂、切斷，結(jié)構(gòu)變得松散，表面還出現(xiàn)了一些小孔（圖5b）。表明通過在H2SO4/Fe2(SO4)3中的預(yù)處理，可以將大部分半纖維素和纖維素水解生成可發(fā)酵糖。

3 結(jié)論

（1）單獨采用H2SO4或Fe2(SO4)3催化玉米芯水解產(chǎn)糖時，總糖產(chǎn)率均低于40%；而將H2SO4、Fe2(SO4)3混合后催化玉米芯水解時，兩者交互作用顯著，總糖產(chǎn)率高于在2種單催化劑中水解的總糖產(chǎn)率之和。

（2）建立了 H2SO4濃度、Fe2(SO4)3濃度、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間影響總糖產(chǎn)率的數(shù)學模型，得到H2SO4/Fe2(SO4)3催化玉米芯水解的最佳工藝條件為：H2SO4濃度為 0.7 mol/L，F(xiàn)e2(SO4)3濃度為 2.0 mol/L，反應(yīng)溫度為150℃，時間為47 min，總糖產(chǎn)率最高，為79.98%。另外，驗證實驗結(jié)果與模型方程的預(yù)測值非常接近，表明預(yù)測模型在本實驗的研究范圍內(nèi)合理、有效。

（3）上述結(jié)論為玉米芯的高值化利用提供應(yīng)用研究的依據(jù)。

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