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生質廢棄物回收轉化生質酒精之最佳水解條件研究

為了解決steam縮小視窗的問題，作者葉宛綺 這樣論述：

隨著全球環境氣候變遷與能源短缺問題日益嚴重，再生能源的發展持續受到世界各國與產官學各界之重視，其中木質纖維轉化生質酒精即為最具發展潛力之再生能源之一。由於如何有效將木質纖維物水解轉化成還原糖為產製生質酒精之關鍵步驟，本研究室曾針對多種木質纖維物運用微波水解技術進行生質物之轉化發酵實驗，為有效釐清各種操作條件對纖維物微波水解效率之影響，本研究將過去實驗室所有微波水解條件與實驗數據 (共132組) 進行主成份分析 (Principal Component Analysis, PCA) ，分析主要影響因子，並進一步應用田口式直交表及反應曲面法最佳化實驗設計方法探討木質纖維之最佳水解條件。主成份分析

結果顯示，影響不同生質廢棄物微波水解效率之主要因素有三，第一主要成份為還原糖及水解率，微波水解率直接受還原糖產量的影響；第二成份為微波溫度，微波溫度改變可提供不同破壞能量，對於水解破壞纖維素的能力將有所影響，進而影響還原糖產量；第三成份則為酸種類及酸濃度，不同酸對纖維素之化學反應能力與鍵結親和能力不同，導致水解效率不同。在最佳化實驗設計當中，田口式直交表分析結果顯示最佳水解條件為以牛筋草為基質、5% 硫酸、110℃ 微波溫度、以及30分鐘微波時間，其最佳水解率可達106.67%。進一步以反應曲面法縮小操作條件範圍，求取最佳參數值，分析結果顯示最佳水解操作參數為2.77% 硫酸、117℃ 微波溫

度、以及37分鐘微波時間，最佳化驗證實驗結果顯示其最佳水解率可達118.25%，還原糖產量18.62 g/L。以HPLC-UV進行水解產物分析發現，主要產物含量分別為糠醛0.06 g/L、HMF 0.05 g/L、乙醯丙酸2.79 g/L及甲酸0.09 g/L。將最佳水解條件所得水解液應用不同菌種組合進行酒精發酵實驗，發酵條件控制在恆溫30℃及pH 5.0，結果發現經28小時發酵後即可產生最大酒精濃度2114.34 mg/L，應用六碳糖發酵菌Saccharomyces cerevisiae可產生最高酒精產率，每克牛筋草約可產生95 mg酒精，發酵率可達 80.22%。