木质纤维素生物质的分级方法与流程

文档序号:15301919发布日期:2018-08-31 20:27阅读:660来源:国知局
本发明涉及开发一种木质纤维素生物质的分级方法,该方法通过在不超过200℃的温度和5至20巴的压力下,在密闭系统中使木质纤维素生物质与处理液接触而实现,其中所述处理液包含水混溶性部分以及与水不混溶的部分,该水混溶性部分包含甲酸、醇和水,该与水不混溶的部分包含乙酸烷基酯。木质纤维素生物质可选自稻草、甘蔗渣、玉米穗轴、玉米茎秆、棕榈渣、草、菠萝皮、竹子或者它们的混合物。
背景技术
:目前,由农业生物质替代石油原料生产生物燃料和基础化学品受到很大关注,因为这是减少温室气体向大气排放的一种方式,并且可以视为是碳中立的(carbonneutral)。为了使原料的附加值最大化,开发了综合性生物质提炼工艺,该工艺包括以接近零废物的生产工艺由生物质及其副产品生产燃料、化学品、材料和能源。这种方式已经获得了更多的关注,并且在技术和经济方面都具有可实施性。包括硬木、软木和农业废弃物在内的所有基于植物的生物质都具有木质纤维素化学结构,木质纤维素包含3个主要组分:(1)纤维素,其是由1,4-β糖苷键连接的葡萄糖的线性聚合物,并且排列为具有高结晶度的有序纤维;(2)半纤维素,其是主要由木糖和阿拉伯糖等戊糖以及葡萄糖、甘露糖和半乳糖等己糖组成的无定形支化聚合物,半纤维素包括其衍生物在植物细胞壁中起界面作用;和(3)木质素,其是以三维结构排列的酚类化合物的聚合物,用于赋予植物细胞壁强度,基于植物的生物质还包括蛋白质、脂质和矿物质等其他组分。这种木质纤维素结构对物理降解、化学降解和生物降解具有很强的耐受性。木质纤维素生物质的化学分级是综合性生物质提炼中的重要步骤,其用于增加所有生物质组分的价值,这些生物质组分将被转化成各种形式的目标产物。可以以多种方式进行这种分级。一种有效的方法是有机溶剂法(organosolv),因为它对生物质组分的分级具有很高的特异性,可以应用于各种原料,如硬木、软木和农业废弃物。文献“biomassandbioenergy(2011),36,4197-4208”公开了清洁分级法(cleanfractionation)或有机溶剂分级法,其是一步分级木质纤维素生物质组分的方法。木质纤维素材料在硫酸催化剂的存在下,用包含特定比例的水、乙醇和异丁基酮的单相溶剂在高温下进行分离。然后,向体系中加入水,从而使得含半纤维素及其衍生物的水相、含木质素的有机相或酮、以及含高纯度纤维素的固相发生相分离。该方法已经被许多研究进行了进一步研发,例如文献“bioresourcetechnology(2013),127,92-99”公开了在存在作为催化剂的硫酸的情况下,使用包含乙酸乙酯、乙醇和水的有机溶剂对木质纤维素生物质进行分级以用于生产乙醇的方法。专利文献us5730837公开了在存在作为催化剂的强酸(如硫酸或磷酸)的情况下,在高温下,在水、醇和酮的混合物中的木质纤维素生物质的一步分级法。该方法可以将半纤维素及其衍生物分级为水-醇、木质素的酮溶液以及纤维素固体。这项工作旨在获得用于纸浆生产的纤维素或聚合物形式的纤维素衍生物。然而,硫酸是一种可与木质纤维素反应的强酸,这导致形成副产物并且所需产物的收率较低。而且,硫酸是可能损害系统设备的腐蚀性物质。专利文献wo2013162881公开了对木质纤维素生物质进行分级以获得糖和木质素,该方法使生物质与弱酸乙酸接触,并用酸可混溶性有机溶剂(如乙酸乙酯)洗涤得到的纤维素固体。将富含可溶性半纤维素和木质素的馏分进一步分离,以获得糖和木质素。然而,该专利文献的方法复杂,因为它需要许多步骤来获得糖和木质素。专利文献wo2015009145公开了使用含有非羟基有机溶剂、水和硫酸的处理液分级木质纤维素。所述文献声称使用大量的羟基溶剂(如醇)会产生副反应和不希望的污染物,如葡萄糖苷、木糖苷或伪木质素等,这导致产品纯度低。综上所述,本发明旨在开发木质纤维素生物质的一步分级方法,其使用包含弱酸的处理液以高特异性和高效率分级生物质,从而获得高收率和纯度的纤维素、半纤维素和木质素,该方法适合于商业应用。此外,酸和溶剂可以重新利用而不腐蚀设备,从而降低生产过程的成本。技术实现要素:本发明的目的在于开发一种木质纤维素生物质的分级方法,该方法在不超过200℃的温度和5至20巴的压力下,在密闭系统中使木质纤维素生物质与处理液接触,其中所述处理液包含水混溶性部分以及与水不混溶的部分,该水混溶性部分包含甲酸、醇和水,并且该与水不混溶的部分包含乙酸烷基酯。木质纤维素生物质可选自稻草、甘蔗渣、玉米穗轴、玉米茎秆、棕榈渣、草、菠萝皮、竹子或者它们的混合物。附图说明图1示出了根据本发明的木质纤维素生物质的分级的步骤。图2示出了在使用处理液在140℃至180℃的温度下的生物质分级中,各种酸对固体馏分中的纤维素、木质素和半纤维素的量、消化率和葡萄糖回收量的影响。图3示出了使用处理液进行木质纤维素生物质分级时,水相容性处理液混合物与固体馏分中纤维素、木质素和半纤维素的量的比率,固体的酶消化率和葡萄糖回收量。图4示出了使用处理液进行木质纤维素生物质分级时,时间对固体馏分中纤维素、木质素和半纤维素的量,酶固体消化率和葡萄糖回收量的影响。图5示出了使用处理液进行木质纤维素生物质分级时,处理液中的乙醇比例对固体馏分中纤维素、木质素和半纤维素的量,固体的酶消化率以及葡萄糖回收量的影响。图6示出了这样的响应面区域(responsesurfacearea),其表示变量对由生物质分级获得的浆得率的影响(temp是温度;time是时间;hcooh是甲酸;ea是乙酸乙酯):(a)当甲酸和乙酸乙酯的量固定在中心点时,温度和时间的影响;(b)当时间和乙酸乙酯的量固定在中心点时,温度和甲酸的影响;(c)当时间和甲酸的量固定在中心点时,温度和乙酸乙酯的量的影响;(d)当温度和乙酸乙酯的量固定在中心点时,时间和甲酸的量的影响;(e)当温度和甲酸的量固定在中心点时,时间和乙酸乙酯的量的影响;(f)当温度和时间固定在中心点时,甲酸和乙酸乙酯的量的影响。图7示出了这样的响应面区域,其表示变量对固体酶消化率的影响(temp是温度;time是时间;hcooh是甲酸;ea是乙酸乙酯):(a)当甲酸和乙酸乙酯的量固定在中心点时,温度和时间的影响;(b)当时间和乙酸乙酯的量固定在中心点时,温度和甲酸的影响;(c)当时间和甲酸的量固定在中心点时,温度和乙酸乙酯的量的影响;(d)当温度和乙酸乙酯的量固定在中心点时,时间和甲酸的量的影响;(e)当温度和甲酸的量固定在中心点时,时间和乙酸乙酯的量的影响;(f)当温度和时间固定在中心点时,甲酸和乙酸乙酯的量的影响。图8示出了这样的响应面区域,其表示相比于初始原料中的纤维素,变量对葡萄糖回收量的影响(temp是温度;time是时间;hcooh是甲酸;ea是乙酸乙酯):(a)当甲酸和乙酸乙酯的量固定在中心点时,温度和时间的影响;(b)当时间和乙酸乙酯的量固定在中心点时,温度和甲酸的影响;(c)当时间和甲酸的量固定在中心点时,温度和乙酸乙酯的量的影响;(d)当温度和乙酸乙酯的量固定在中心点时,时间和甲酸的量的影响;(e)当温度和甲酸的量固定在中心点时,时间和乙酸乙酯的量的影响;(f)当温度和时间固定在中心点时,甲酸和乙酸乙酯的量的影响。图9示出了这样的响应面区域,其表示相比于初始生物质中的木质素的量,变量对固体馏分的木质素去除百分率的影响(temp是温度;time是时间;hcooh是甲酸;ea是乙酸乙酯):(a)当甲酸和乙酸乙酯的量固定在中心点时,温度和时间的影响;(b)当时间和乙酸乙酯的量固定在中心点时,温度和甲酸的影响;(c)当时间和甲酸的量固定在中心点时,温度和乙酸乙酯的量的影响;(d)当温度和乙酸乙酯的量固定在中心点时,时间和甲酸的量的影响;(e)当温度和甲酸的量固定在中心点时,时间和乙酸乙酯的量的影响;(f)当温度和时间固定在中心点时,甲酸和乙酸乙酯的量的影响。图10示出了这样的响应面区域,其表示相比于初始生物质中的半纤维素的量,变量对固体馏分的半纤维素去除百分率的影响(temp是温度;time是时间;hcooh是甲酸;ea是乙酸乙酯):(a)当甲酸和乙酸乙酯的量固定在中心点时,温度和时间的影响;(b)当时间和乙酸乙酯的量固定在中心点时,温度和甲酸的影响;(c)当时间和甲酸的量固定在中心点时,温度和乙酸乙酯的量的影响;(d)当温度和乙酸乙酯的量固定在中心点时,时间和甲酸的量的影响;(e)当温度和甲酸的量固定在中心点时,时间和乙酸乙酯的量的影响;(f)当温度和时间固定在中心点时,甲酸和乙酸乙酯的量的影响。具体实施方式定义除非另有说明,本文使用的技术术语或科学术语具有本领域技术人员已知的定义。在此命名的任何工具、设备、方法或化学品意味着本领域技术人员通常使用的工具、设备、方法或化学品,除非另外说明它们只是本发明中特定的工具、设备、方法或化学品。在权利要求或说明书中与“包含”一起使用的单数名词或单数代词意味着“一个”并且也包括“一个或多个”,“至少一个”和“一个或多于一个”。本发明的一个目的是开发一种木质纤维素生物质的分级方法,该方法在不超过200℃的温度和5至20巴的压力下,在密闭系统中使木质纤维素生物质与处理液接触,其中所述处理液包含水混溶性部分以及与水不混溶的部分,该水混溶性部分包含甲酸、醇和水,并且该与水不混溶的部分包含乙酸烷基酯。下文中示出了本发明的实施方案,而没有任何限制本发明的任何范围的目的。本发明涉及在不超过200℃的温度和5至20巴的压力下,在密闭系统中使木质纤维素生物质与处理液接触来分级木质纤维素生物质,其中所述处理液包含:a.水混溶性部分,包含甲酸、醇和水;以及b.与水不混溶的部分,包含乙酸烷基酯。优选地,处理液的水混溶性部分和与水不混溶部分的基于重量的比率为7.0:3.0至9.5:0.5,更优选为7.5:2.5至9.2:0.8。在一个实施方案中,甲酸的比例为水混溶性处理液的10至35重量%,优选为水混溶性处理液的15至25重量%。在一个实施方案中,醇的比例为水混溶性处理液的20至40重量%。优选地,醇选自乙醇、甲醇或者它们的混合物。在一个实施方案中,水的比例为水混溶性处理液的35至65重量%。在一个实施方案中,乙酸烷基酯选自乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸异丁酯、乙酸戊酯、乙酸异戊酯、乙酸己酯、乙酸2-乙基己酯、或者它们的混合物,优选为乙酸乙酯。在一个实施方案中,所述方法的温度为140至180℃,优选155至170℃。在一个实施方案中,木质纤维素生物质与处理液的接触时间不超过90分钟,优选为25至60分钟。在一个实施方案中,以处理液的体积计,木质纤维素生物质的百分比为5至15干重%。在一个实施方案中,木质纤维素生物质的粒度小于425μm。在一个实施方案中,所述木质纤维素生物质的分级方法可以进一步包括在50至250rpm下搅拌。在一个实施方案中,所述木质纤维素生物质的分级方法可以进一步包括通过纤维素酶或半纤维素酶将固体纤维素消化成糖。在一个实施方案中,所述木质纤维素生物质的分级方法可以进一步包括用水洗涤固体直至洗涤水的ph在4至6的范围内。在一个实施方案中,木质纤维素生物质可以选自稻草、甘蔗渣、玉米穗轴、玉米茎秆、棕榈渣、草、菠萝皮、竹子或者它们的混合物。以下是木质纤维素生物质的制备例和根据本发明的木质纤维素生物质的分级,以及由生物质分级得到的糖产量的分析,其中除非另有说明,否则方法和设备是常规使用的方法和设备,并且不旨在限制本发明的范围。a)通过使用300-425μm(40-50目)的分选筛对甘蔗渣进行筛分从而进行生物质的制备。b)在装配有内部温度计的600ml的高压不锈钢反应器中使用处理液进行生物质分级。将100毫升处理液添加到10g生物质中,其中处理液包含水、醇、乙酸乙酯和甲酸。然后将氮气加入系统中直至初始压力为5至20巴。然后将系统温度升至约140至180℃持续大约30至60分钟。系统达到目标温度后计算时间。可以以100rpm进行搅拌。之后,通过降低温度(例如水冷)使反应停止。分离固体和液体。用水洗涤固体直到洗涤水的ph为约4至6,进行干燥并用酶消化。在ph5.0的50mm乙酸钠缓冲液中,将每克15fpu(滤纸单位)的纤维素酶(cellicctec2,novozymesas,丹麦)添加到分级获得的固体中,并且在50℃的温度下培养72小时,从而对由经分级的生物质获得的糖进行定量分析。试管以30rpm旋转。采用二硝基水杨酸法取液体馏分用于还原糖的测定。注:通过标准分析方法获得滤纸消化中的纤维素酶的fpu单位。在本发明的一个方面中,为了获得优选的产物,可以通过增加或调节处理液的混合物比直到水混溶性部分和与水不混溶的部分之间发生相分离来进一步分级由本发明的分级方法获得的液体。大部分半纤维素可溶于处理液的水混溶性部分中。木质素可溶于处理液的与水不混溶的部分中,并且可使用析出法从液相中分级,所述析出法可通过降低处理液的与水不混溶的部分的比例,例如蒸发与水不混溶的部分,或者增加水混溶性部分的比例而实现。因此,来自木质素分级的处理液的水混溶性部分主要由半纤维素组成,其可用于生产醇、能量或其他重要化学品,如呋喃化合物等。根据nrel(国家可再生能源实验室)“生物质中结构碳水化合物和木质素的测定”的标准方法,使用装配有差示折光计检测器和aminexhpx-87h柱(bio-rad,usa)的hplc,watere2695(water,usa),通过高效液相色谱法对从生物质的酶消化和分级中获得的糖进行定性和定量分析。因此,当与100g初始甘蔗渣中的组合物相比时,生物质(纤维素、半纤维素和木质素)的量以组合物干重计。酶消化率是指以干重计,所获得的以mg糖计的葡萄糖相对于以g计的被处理物的百分比,其中葡萄糖回收率是由酶水解步骤获得的葡萄糖与初始材料中纤维素的量以干重计相比计算得到的百分比(x1.11),以及获得的戊糖与初始材料中的半纤维素以干重计相比计算的百分比(x1.13)。半纤维素去除率由来自固体馏分中半纤维素的残余半纤维素与初始材料中的所述组合物相比计算得到。木质素去除率由来自固体馏分中木质素的残余木质素与初始材料中的所述组合物相比计算得到。酸在140-180℃下使用处理液进行生物质分级中的影响对初始未处理生物质的组成进行定量。将甘蔗渣选为生物质的实例。所述甘蔗渣包含约42.39%的纤维素、约15.09%的半纤维素和约30.84%的木质素。根据本发明通过生物质分级来处理甘蔗渣,包括以下步骤:使约10g甘蔗渣与约100ml处理液接触。处理液的水混溶性部分和与水不混溶的部分的比例约为9:1。水混溶性部分含有约22体积%的酸、约22体积%的乙醇和约56体积%的水。与水不混溶的部分是乙酸乙酯。将工艺温度升至140-180℃持续约1小时。使用甲酸作为用于本发明的有机酸的实例。使用乙酸作为比较例。两种酸以占处理液的水混溶性部分的约22体积%使用。使用约0.025m、占处理液的水混溶性部分的0.2体积%的硫酸作为无机酸的代表。图2显示,使用甲酸获得了以下结果:每100g初始甘蔗渣的固体馏分中的木质素约为8.2至10.77g,这相比于初始甘蔗渣材料中木质素的量,该固体馏分中的木质素的量约为26.59-34.92%,如表1所示。在该方法中通过使用甲酸获得的木质素的量低于使用硫酸或乙酸获得的木质素的量。这表明甲酸对木质素的去除具有高度特异性,使得固体馏分中纤维素的纯度更高。此外,工艺温度的提高导致生物质的酶消化率提高。在使用甲酸的情况下,酶消化率为62.01-77.05%,高于使用硫酸或乙酸的酶消化率。在160℃下,相比于初始材料中的纤维素,使用甲酸获得了68.06%葡萄糖的最高量,这高于使用其他酸得到的葡萄糖的量。表1在140-180℃下使用处理液进行的生物质分级中,使用不同的酸对固体馏分中纤维素、木质素和半纤维素的量、消化率以及葡萄糖回收率的影响*与初始甘蔗渣材料相比在生物质的分级中处理液的混合比的影响将10克的甘蔗渣与约100ml的处理液接触。处理液中水混溶性部分和与水不混溶的部分的混合比为约9:1。水混溶性部分包含甲酸、乙醇和水。与水不混溶的部分是乙酸乙酯。处理液的水混溶性部分的混合比如表2所示变化。将工艺温度控制在约180℃下约1小时。表2和图3示出了固定温度下,甲酸量的增加对固体馏分中纤维素、半纤维素和木质素的量的影响。如图3所示,使用不同量的甲酸获得了以下结果:每约100g初始甘蔗渣,固体馏分中的纤维素约为30.98-32.43g,其为初始材料中的纤维素的约73.26-77.30%,如表2所示。图3示出获得了以下结果:每约100g初始甘蔗渣,固体馏分中的木质素的量约为8.56–8.63g。在固体馏分中发现半纤维素非常少或没有发现半纤维素。这表明甲酸对从生物质中分离木质素和半纤维素具有高度特异性,这使得在固体馏分中得到高纯度的纤维素。表2在使用处理液进行的生物质分级中,处理液中的水混溶性部分的混合比对固体馏分中纤维素、木质素和半纤维素的量、消化率以及葡萄糖回收率的影响*与初始甘蔗渣材料相比生物质分级中时间的影响将10克的甘蔗渣与约100ml的处理液接触。处理液中水混溶性部分和与水不混溶的部分的混合比为约9:1。水混溶部分包含约22体积%的甲酸、约22体积%的乙醇和约56体积%的水。与水不混溶的部分是乙酸乙酯。该方法在约160℃的温度下进行约30、40、50和60分钟。表3和图4显示,在一定温度下时间的增加导致固体馏分中固体馏分、纤维素和木质素的总重量略微降低。然而,当考虑到生物质分级的有效性和反应特异性时,发现时间的增加使获得的固体馏分具有更高的纯度,这一点可以从纤维素和木质素量的减少中看出。时间的增加使酶消化率从65.88增加到71.78%。表3在使用处理液进行的生物质分级中,时间对固体馏分中纤维素、木质素和半纤维素的量、消化率以及葡萄糖回收率的影响*与初始甘蔗渣材料相比生物质分级中,处理液中醇的比例的影响在研究处理液中醇的比例的影响中,甘蔗渣样品具有如下组成:约38.32%的纤维素、约20.65%的半纤维素和约23.71%的木质素,如图5所示。将10克的甘蔗渣与约100ml的处理液接触。处理液中水混溶性部分和与水不混溶的部分的混合比为约8:2。水混溶性部分包含甲酸、乙醇和水。甲酸的量约为水混溶性部分的23体积%。表4中示出了处理液的水混溶性部分中的醇的比例。与水不混溶的部分为乙酸乙酯。将工艺温度控制在约160℃约40分钟。结果显示在表4和图5中。表4在使用处理液进行的生物质分级中,处理液中乙醇的比例对固体馏分中纤维素、木质素和半纤维素的量、消化率以及葡萄糖回收率的影响*与初始甘蔗渣材料相比以下是使用统计方法的实验设计和数据分析,以理解影响根据本发明的生物质分级的效率的变量的关系,并获得所述生物质分级的最佳条件。通过响应面法(rsm),使用statistic8.0(statsoft,usa)进行实验设计。然后,根据来自所述实验设计的条件进行实验,并且使用方差分析(anova)分析数据以研究变量与生物质分级效率之间的相关性,所述变量是温度、时间、处理液中的乙酸乙酯的量和甲酸的量,所述生物质分级效率为浆得率、酶消化率、葡萄糖回收率、木质素去除率和半纤维素去除率。表5中示出了实验设计的变量范围。将初始生物质的量固定为处理液体积的10重量%。表5获得生物质分级的最佳条件的变量范围实验设计采用响应面区域法并使用表5中的变量完成。如表6所示,获得25个实验组。然后,根据所述条件进行实验。由表6所示的结果发现,获得的生物质分级的固体馏分重量在42.19-54.75%的范围内,而酶消化率在56.09-77.36%的范围内,最大值为no.22的条件。葡萄糖回收率在70.74-85.01%范围内,最大值为no.24的条件。木质素去除率在64.03-85.35%范围内,最大值为no.17的条件,而半纤维素去除率在71.04-95.19%范围内,最大值为no.19的条件。表6变量对生物质分级效率的影响使用方差分析(anova)分析表6的数据以获得生物质分级效率的显著变量,并使用响应面法分析以获得生物质分级的最佳条件。变量对生物质分级中获得的浆得率的影响方差分析(anova)表明,所有变量如温度、时间、甲酸的量和乙酸乙酯的量显著影响从生物质分级获得的浆得率,这可以从p值低于0.05(p<0.05)看出,如表7所示。从上述分析数据可知,响应面中变量与浆得率的相关性可从图6看出,如下所示可得到变量与浆得率的相关方程:浆得率=46.16285-5.91476a+1.12629a2-1.73736b+0.68447b2-1.82346c-0.32914c2+0.95797d+0.57613d2+0.36722ab+0.70759ac-0.30773ad+0.31968bc-0.11096bd-0.24507cd;a表示温度,b表示时间,c表示甲酸的量,并且d表示乙酸乙酯的量。表7由方差分析获得的变量对浆得率的影响变量来源平方和自由度均方f统计p值温度209.90631209.9063201.27310.0000温度*温度3.581713.58173.43440.0935时间18.1105118.110517.36570.0019时间*时间1.322811.32281.26840.2864甲酸的量19.9500119.950019.12950.0014甲酸的量*甲酸的量0.305910.30590.29330.6000乙酸乙酯的量5.506315.50635.27980.0444乙酸乙酯的量*乙酸乙酯的量0.937210.93720.89870.3655温度*时间0.539410.53940.51720.4885温度*甲酸的量2.002712.00271.92040.1959温度*乙酸乙酯的量0.378810.37880.36320.5601时间*甲酸的量0.408810.40880.39200.5453时间*乙酸乙酯的量0.049310.04930.04720.8323甲酸的量*乙酸乙酯的量0.240210.24020.23040.6416残余10.4289101.0429总计277.487224变量对酶消化率的影响方差分析(anova)表明,温度、温度二次幂、时间、甲酸的量二次幂、和乙酸乙酯的量均显著影响酶消化率,这可以从p值低于0.05(p<0.05)看出,如表8所示。从上述分析数据可知,响应面中变量与酶消化率的相关性可由图7看出,如下所示可得到变量与酶消化率的相关方程:酶消化率=771.37040+77.89330a-70.17410a2+2.00700b-28.53370b2+10.03920c-34.43090c2-30.50870d-17.06030d2-16.34580ab-24.11710ac+27.72490ad-20.80220bc+11.33870bd+13.32820cd;a表示温度,b表示时间,c表示甲酸的量,并且d表示乙酸乙酯的量。从图7和上式可知,在164.7℃,38.1分钟,19.6%甲酸和22.0%乙酸乙酯的情况下,最大酶消化率可以预测为78.48,接近于在所述条件下的实验值79.05。表8通过方差分析得到的变量对酶消化率的影响变量来源平方和自由度均方f统计p值温度36404.24136404.2458.76340.0000温度*温度13904.20113904.2022.44410.0008时间24.17124.170.03900.8474时间*时间2298.8412298.843.71080.0829甲酸的量604.721604.720.97610.3465甲酸的量*甲酸的量3347.2613347.265.40310.0424乙酸乙酯的量5584.6815584.689.01480.0133乙酸乙酯的量*乙酸乙酯的量821.801821.801.32660.2762温度*时间1068.7411068.741.72520.2184温度*甲酸的量2326.5312326.533.75550.0814温度*乙酸乙酯的量3074.6813074.684.96310.0500时间*甲酸的量1730.9311730.932.79410.1256时间*乙酸乙酯的量514.261514.260.83010.3837甲酸的量*乙酸乙酯的量710.571710.571.14700.3093残余6195.0510619.50总计76254.3524变量对葡萄糖回收率的影响方差分析(anova)表明,温度、温度二次幂、和甲酸的量的二次幂显著影响葡萄糖回收率,这可以从p值低于0.05(p<0.05)看出,如表9所示。从上述分析数据可知,响应面中变量与葡萄糖回收率的相关性可由图8看出,如下所示可得到变量与酶消化率的相关方程:葡萄糖回收率=83.62166-0.62253a-6.51073a2-2.58010b-1.72853b2-1.62834c-4.37388c2-2.02913d-0.95523d2-1.39497ab-1.76428ac+2.88942ad-1.96341bc+1.21576bd+1.53686cd;a表示温度,b表示时间,c表示甲酸的量,并且d表示乙酸乙酯的量。从图8和上式可知,在154.8℃,25.8分钟,18.6%甲酸和10.1%乙酸乙酯的情况下,最大葡萄糖回收率可以预测为86.25,这接近于在所述条件下的实验值87.21。表9通过方差分析得到的变量对葡萄糖回收率的影响变量来源平方和自由度均方f统计p值温度2.325312.32530.30980.5901温度*温度119.68821119.688215.94470.0025时间39.9413139.94135.32090.0438时间*时间8.436218.43621.12390.3140甲酸的量15.9089115.90892.11040.1761甲酸的量*甲酸的量54.0164154.01647.19600.0230乙酸乙酯的量24.7043124.70433.29110.0997乙酸乙酯的量*乙酸乙酯的量2.576412.57640.34320.5710温度*时间7.783817.78381.03690.3325温度*甲酸的量12.4507112.45071.65870.2268温度*乙酸乙酯的量33.3950133.39504.44890.0611时间*甲酸的量15.4199115.41992.05420.1823时间*乙酸乙酯的量5.912215.91220.78760.3957甲酸的量*乙酸乙酯的量9.447819.44781.25860.2881残余75.06441075.0644总计441.701924变量对木质素去除率的影响方差分析(anova)表明,温度、温度二次幂、和甲酸的量显著影响木质素去除率,这可以从p值低于0.05(p<0.05)看出,如表10所示。从上述分析数据可知,响应面中变量与木质素去除率的相关性可由图9看出,如下所示可得到变量与木质素去除率的相关方程:木质素去除率=81.44070+6.04246a-6.06154a2+2.02353b-0.61872b2+2.67628c-0.37040c2+2.36608d-0.45633d2-0.97931ab-1.59158ac-0.19203ad+1.45194bc-0.99416bd-1.91678cd;a表示温度,b表示时间,c表示甲酸的量,并且d表示乙酸乙酯的量。从图9和上式可知,在164.0℃,45.3分钟,21.3%甲酸和31.8%的乙酸乙酯的情况下,最大木质素去除率可以预测为83.20,这接近于在所述条件下的实验值85.28。表10通过方差分析得到的变量对木质素去除率的影响变量来源平方和自由度均方f统计p值温度219.06791219.067929.75400.0003温度*温度103.74271103.742714.09040.0038时间24.5680124.56803.33690.0977时间*时间1.080911.08090.14680.7096甲酸的量42.9749142.97495.83690.0363甲酸的量*甲酸的量0.387410.38740.05260.8232乙酸乙酯的量33.5899133.58994.56220.0584乙酸乙酯的量*乙酸乙酯的量0.588010.58800.07990.7833温度*时间3.836213.83620.52100.4869温度*甲酸的量10.1325110.13251.37620.2679温度*乙酸乙酯的量0.147510.14750.02000.8903时间*甲酸的量8.432518.43251.14530.3097时间*乙酸乙酯的量3.953413.95340.53700.4805甲酸的量*乙酸乙酯的量14.6962114.69621.99610.1881残余73.6265107.3626总计635.604724变量对半纤维素去除率的影响方差分析(anova)表明,温度、温度二次幂、时间、甲酸的量、和乙酸乙酯的量显著影响半纤维素去除率,这可以从p值低于0.05(p<0.05)看出,如表11所示。从上述分析数据可知,响应面中变量与半纤维素去除率的相关性可从图10看出,如下所示可得到变量与半纤维素去除率的相关方程:半纤维素去除率=89.38847+10.73493a-2.42983a2+3.99649b-2.07151b2+2.71207c-0.31563c2-3.83649d-0.95184d2-1.65683ab+0.85786ac+1.73912ad-1.24598bc+0.80047bd+1.57243cd;a表示温度,b表示时间,c表示甲酸的量,并且d表示乙酸乙酯的量。从图10和上式可知,在168.5℃,46.7分钟,11.7%甲酸和13.4%乙酸乙酯的情况下,最大半纤维素去除率可以预测为93.5,这接近于在所述条件下的实验值91.4。表11通过方差分析所得的变量对半纤维素去除率的影响变量来源平方和自由度均方f统计p值温度691.43301691.4330233.09400.0000温度*温度16.6700116.67005.61990.0392时间95.8310195.831032.30650.0002时间*时间12.1160112.11604.08460.0709甲酸的量44.1320144.132014.87760.0032甲酸的量*甲酸的量0.281010.28100.09480.7644乙酸乙酯的量88.3120188.312029.77160.0003乙酸乙酯的量*乙酸乙酯的量2.558012.55800.86240.3749温度*时间10.9800110.98003.70170.0833温度*甲酸的量2.944012.94400.99240.3427温度*乙酸乙酯的量12.0980112.09804.07850.0710时间*甲酸的量6.210016.21002.09350.1785时间*乙酸乙酯的量2.563012.56300.86400.3745甲酸的量*乙酸乙酯的量9.890019.89003.33410.0978残余29.6630102.97总计1025.09224本发明的最佳模式或优选的实施方案本发明的最佳模式或优选实施方案如在本发明的描述中提供。当前第1页12
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