[发明专利]一种玉米秸秆爆破预处理后葡萄糖和水分含量快速检测方法

说明书

本发明公开了一种玉米秸秆爆破预处理后葡萄糖和水分含量快速检测方法，包括：(1)玉米秸秆爆破前处理；(2)玉米秸秆爆破预处理；(3)爆破预处理后的玉米秸秆水分和葡萄糖含量测定；(4)玉米秸秆爆破预处理物料近红外光谱数据库建立；(5)玉米秸秆爆破预处理物料近红外快速检测模型的建立；(6)近红外快速检测模型的应用：计算得到水分含量和葡萄糖含量。本发明根据爆破后物料的葡萄糖含量和水分含量建立数学模型，并设计基于近红外光谱快速检测方法，反映物料的预处理效果，解决了酸法爆破预处理过程中缺少快速质量检测指标，生产工艺优化调整缺乏依据、周期长等问题。

技术领域

本发明属于纤维素乙醇制备领域，特别涉及一种玉米秸秆爆破预处理后葡萄糖和水分含量快速检测方法。

背景技术

国内研究发现玉米秸秆富含大量木质纤维素，但是自身结构的顽固性不适合直接用于纤维素乙醇生产，选择合适的预处理工艺尤为重要。酸法蒸汽爆炸，是木质纤维素生物质中使用最广泛的物理化学预处理方法。具备潜在的破坏纤维素结晶度，脱木素作用)和半纤维素的易水解性。它替代化学试剂并增强纤维素生物质的酶促水解作用，是一种极好的环境友好方法。蒸汽爆炸预处理技术已经进行了大量研究，可从多种原料生产乙醇，例如小麦秸秆等。经过酸法蒸汽爆破预处理后的玉米秸秆物料化学结构，物理尺度等都发生明显的变化，可以直接用于酶解发酵。现有成熟纤维素乙醇生产工艺多以葡萄糖为主要单糖，其含量是乙醇产量一个最重要的指标，而水分则影响后续酶解发酵工艺的化学药品用量的调整。因此，对爆破后的物料进行快速筛选和检测对于纤维素乙醇的生产具有重要意义。

木质纤维素主要由纤维素，半纤维素和木质素组成。传统上对于葡萄糖含量的检测多通过美国国家可再生能源实验室(NREL)标准方法进行，耗时较长，同时需要用到如高效液相色谱等检测仪器，检测成本高，不适合用于生产上快速检测。而水分检测目前多采用快速水分测定仪进行检测，同样需要耗费较多时间，且同一时间只能检测一个样品。寻找到一种高效，便捷，准确的预处理后物料葡萄糖和水分检测方法对于生产具有重要意义。论文《基于近红外光谱技术的芒草木质纤维素含量测定方法研究》中对近红外快速测定芒草纤维素含量进行了描述，然而对于预处理的物料表征没有进行研究，更多的集中在物种鉴定，没有进行实际应用上的探究，无法直接用于生产实践。

近红外光谱法是一种分析快速(1～2分钟)，简便，不破坏样品结构，重复性较好的检测技术，且已在多个实际生产中得到了应用。近红外波长分为内含有大量的羟基基团，为测定物料水分和葡萄糖提供了理论基础。

发明内容

本发明的目的在于提供一种玉米秸秆爆破预处理后葡萄糖和水分含量快速检测方法，以实现快速，准确，高效的检测，准确评定预处理物料的预处理品质，为纤维素乙醇生产提供快速预测技术。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

一种玉米秸秆爆破预处理后葡萄糖和水分含量快速检测方法，包括以下步骤：

(1)玉米秸秆爆破前处理，

将玉米秸秆粉料水分调整至60％-70％，加入硫酸，搅拌均匀得玉米秸秆浆料备用，所述硫酸的质量为玉米秸秆粉料质量的5％；

(2)玉米秸秆爆破预处理，

步骤(1)所述的玉米秸秆浆料进行多组酸法爆破预处理；所述酸法爆破预处理的压力条件为0.8Mpa-1.2Mpa，时间为10分钟-30分钟；酸法爆破预处理后用清水冲洗、甩干，重复3次；

(3)爆破预处理后的玉米秸秆水分和葡萄糖含量测定，

步骤(2)所述甩干后的玉米秸秆浆料进行水分检测；

步骤(2)所述甩干后的玉米秸秆浆料放置冰箱静置8-16h，平衡水分，后根据美国国家可再生能源实验室NREL标准方法进行葡萄糖检测；

(4)玉米秸秆爆破预处理物料近红外光谱数据库建立，