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优质细菌纳米纤维素的规模化高效生产关键技术研究

摘要第4-7页
abstract第7-10页
1 绪论第17-42页
    1.1 引言第17页
    1.2 细菌纳米纤维素BNC的生物合成第17-18页
    1.3 BNC的生物炼制技术第18-22页
        1.3.1 BNC的相关生产原料第19-21页
        1.3.2 木质纤维素预处理技术第21-22页
    1.4 BNC发酵工艺的研究第22-25页
        1.4.1 菌种第22-23页
        1.4.2 培养基组分对BNC合成的影响第23-24页
        1.4.3 其他因素对BNC合成的影响第24-25页
    1.5 生物反应器结构及BNC的生产放大第25-29页
        1.5.1 传统生物反应器内部构造对BNC合成的影响第25-27页
        1.5.2 新型BNC反应器的设计应用第27-29页
        1.5.3 BNC发酵放大研究第29页
    1.6 BNC生产中存在的问题第29-30页
    1.7 本论文主要研究内容第30-32页
    参考文献第32-42页
2 甜高粱秆为廉价原料生产BNC的技术研发第42-82页
    2.1 引言第42-43页
    2.2 实验材料与方法第43-52页
        2.2.1 实验试剂第43-44页
        2.2.2 实验仪器第44-45页
        2.2.3 研究技术路线第45-46页
        2.2.4 六种IL性能比较及预处理SSB用于生产BNC第46-49页
            2.2.4.1 六种IL的Kamlet-Taft参数与粘度测定第46页
            2.2.4.2 六种IL对纤维素酶抑制性的研究第46-47页
            2.2.4.3 六种IL对BNC合成抑制性的研究第47页
            2.2.4.4 六种IL对脱脂棉纤维溶解度的研究第47页
            2.2.4.5 再生棉纤维的酶解第47-48页
            2.2.4.6 SSB中水分、纤维素及综纤维素含量的测定第48页
            2.2.4.7 SSB的IL预处理第48页
            2.2.4.8 预处理及再生后SSB的酶解第48页
            2.2.4.9 SSB水解液制备BNC的比较第48-49页
        2.2.5 稀酸及离子液体[EMIM]Fmt预处理对SSB结构及糖化的不同影响第49-51页
            2.2.5.1 水热反应釜中稀酸预处理SSB的优化第49页
            2.2.5.2 SSB的稀酸预处理和IL预处理第49页
            2.2.5.3 预处理后再生SSB的洗涤第49页
            2.2.5.4 SSB成分分析第49-50页
            2.2.5.5 SSB的表征第50页
            2.2.5.6 SSB的酶解与水解液成分分析第50-51页
            2.2.5.7 水解剩余物的洗涤与成分分析第51页
        2.2.6 两种方式预处理的SSB的水解液对BNC产量与结构性质的影响第51-52页
            2.2.6.1 培养基的制备与接种第51页
            2.2.6.2 SSB水解液中BNC的生产、纯化与冻干第51页
            2.2.6.3 发酵液中多种糖与糖酸的分析第51页
            2.2.6.4 BNC的表征第51-52页
    2.3 结果与讨论第52-74页
        2.3.1 六种IL性能测定及预处理SSB用于生产BNC第52-61页
            2.3.1.1 六种ILKamlet-Taft系数及粘度的测定第52-53页
            2.3.1.2 六种IL对纤维素酶酶活的影响第53-54页
            2.3.1.3 六种IL对BNC合成的影响第54-55页
            2.3.1.4 六种IL对脱脂棉纤维的溶解度的影响第55-56页
            2.3.1.5 六种IL及溶解温度对棉纤维水解的影响第56-58页
            2.3.1.6 IL预处理SSB的比较第58-60页
            2.3.1.7 不同SSB水解液制备BNC的比较第60-61页
        2.3.2 稀酸及[EMIM]Fmt预处理对SSB结构及糖化的不同影响第61-67页
            2.3.2.1 两种预处理方式对SSB组成成分的影响第61-63页
            2.3.2.2 两种预处理方式对SSB微观形貌的影响第63-64页
            2.3.2.3 SSB的FTIR分析第64页
            2.3.2.4 SSB的XRD分析第64-65页
            2.3.2.5 SSB的BET比表面分析第65-66页
            2.3.2.6 两种预处理方式对SSB水解的影响第66-67页
            2.3.2.7 SSB水解剩余固相成分分析第67页
        2.3.3 两种方式预处理的SSB的水解液对BNC生产与结构性能的影响第67-74页
            2.3.3.1 两种预处理方式的SSB酶解液制备BNC的过程比较第68-70页
            2.3.3.2 BNC的形态第70-71页
            2.3.3.3 BNC的红外光谱分析第71页
            2.3.3.4 BNC的粘均聚合度第71-72页
            2.3.3.5 BNC的XRD图谱第72-73页
            2.3.3.6 BNC的热重分析第73-74页
            2.3.3.7 BNC水凝胶的拉伸性能第74页
    2.4 本章小结第74-75页
    参考文献第75-82页
3 关键发酵因素对BNC产量和性质的影响第82-132页
    3.1 引言第82-83页
    3.2 实验材料与方法第83-94页
        3.2.1 实验试剂第83页
        3.2.2 实验仪器第83页
        3.2.3 研究技术路线第83-86页
        3.2.4 不同糖类碳源对BNC生产及结构性质的影响第86-87页
            3.2.4.1 培养基第86页
            3.2.4.2 种子制备与接种第86页
            3.2.4.3 不同碳源培养基中BNC的制备第86页
            3.2.4.4 糖浓测定第86-87页
            3.2.4.5 产自八种碳源的BNC的表征第87页
        3.2.5 不同菌株及培养方式对BNC生产与结构性质的影响第87-89页
            3.2.5.1 菌株第87页
            3.2.5.2 培养基第87页
            3.2.5.3 不同菌株BNC产率及得率的比较第87-88页
            3.2.5.4 葡萄糖、葡萄糖酸及酮基葡萄糖酸的测定第88页
            3.2.5.5 用于比较结构与性质的BNC的制备第88页
            3.2.5.6 BNC结构与性能表征第88页
            3.2.5.7 BNC纸片的抄造及力学性能测定第88-89页
        3.2.6 搅拌桨型对搅拌发酵中BNC生产的影响第89-92页
            3.2.6.1 反应器与搅拌桨第89-90页
            3.2.6.2 菌种与培养基第90页
            3.2.6.3 搅拌桨型对BNC生产的影响第90-91页
            3.2.6.4 计量BNC干重及测定发酵液残糖含量第91页
            3.2.6.5 体积氧传质系数的测量第91页
            3.2.6.6 计算流体力学建模第91页
            3.2.6.7 计算流体力学模拟控制方程第91-92页
            3.2.6.8 BNC的表征第92页
        3.2.7 搅拌罐中转速、通气及pH对BNC生产的影响第92-94页
            3.2.7.1 菌种与材料第92页
            3.2.7.2 培养基第92-93页
            3.2.7.3 种子制备与接种第93页
            3.2.7.4 造纸废纤维水解液作碳源生产BNC第93页
            3.2.7.5 搅拌罐中发酵条件的优化第93页
            3.2.7.6 葡萄糖浓度测定第93页
            3.2.7.7 BNC粘均聚合度的测定第93-94页
    3.3 结果与讨论第94-124页
        3.3.1 八种源自生物质的糖类碳源对BNC产量及性质的影响第94-103页
            3.3.1.1 八种碳源产BNC过程比较第94-96页
            3.3.1.2 BNC的形貌第96-98页
            3.3.1.3 BNC的红外光谱分析第98页
            3.3.1.4 BNC的粘均分子量第98-99页
            3.3.1.5 BNC的XRD图谱第99-101页
            3.3.1.6 BNC的热重分析第101-103页
        3.3.2 不同菌株及培养方式对BNC生产的影响第103-114页
            3.3.2.1 四个菌株在两种培养方式下BNC生产规律的比较第103-107页
            3.3.2.2 BNC表面形貌和纤维直径比较第107-109页
            3.3.2.3 BNC的红外光谱第109-110页
            3.3.2.4 BNC的粘均聚合度第110-111页
            3.3.2.5 BNC的XRD图谱第111-113页
            3.3.2.6 BNC的机械性能第113-114页
        3.3.3 不同搅拌桨型对BNC生产的影响第114-120页
            3.3.3.1 搅拌转速的优化第114-115页
            3.3.3.2 比较不同搅拌桨对BNC生产的提影响第115-117页
            3.3.3.3 不同搅拌桨对体积氧传质系数的影响第117页
            3.3.3.4 不同搅拌桨时STR内CFD模拟第117-118页
            3.3.3.5 BNC的表征第118-120页
        3.3.4 STR中其它发酵条件对BNC产量及聚合度影响的研究第120-124页
            3.3.4.1 造纸废纤维的酶解液产BNC的可行性研究第120-121页
            3.3.4.2 搅拌转速对STR中BNC生产的影响第121-123页
            3.3.4.3 通气量对STR中BNC生产的影响第123-124页
            3.3.4.4 pH调控对STR中BNC生产的影响第124页
    3.4 本章小结第124-126页
    参考文献第126-132页
4 细菌纳米纤维素的动态生产放大及性能表征第132-168页
    4.1 引言第132-133页
    4.2 实验材料与方法第133-139页
        4.2.1 实验试剂第133页
        4.2.2 实验仪器第133页
        4.2.3 研究技术路线第133-135页
        4.2.4 搅拌罐中絮状BNC的生产放大第135-137页
            4.2.4.1 菌种第135页
            4.2.4.2 培养基第135-136页
            4.2.4.3 种子的制备与接种第136页
            4.2.4.4 不同菌株在250mL摇瓶中生产BNC的比较第136页
            4.2.4.5 在400mLSTR中生产BNC第136页
            4.2.4.6 在75LSTR中生产BNC第136页
            4.2.4.7 BNC的洗涤与称重第136-137页
            4.2.4.8 葡萄糖浓度的测定第137页
            4.2.4.9 制备BNC纯样以用于测定其结构性质第137页
            4.2.4.10 BNC结构与性能表征第137页
        4.2.5 在30L水平转鼓反应器上BNC膜的动态生产放大第137-139页
            4.2.5.1 反应器第137-138页
            4.2.5.2 培养基第138页
            4.2.5.3 种子的制备与接种第138页
            4.2.5.4 浅盘中BNC的生产第138页
            4.2.5.5 水平转鼓反应器中BNC的生产第138页
            4.2.5.6 葡萄糖浓度、菌体浓度以及BNC产率/得率的测定第138页
            4.2.5.7 BNC的纯化以用于结构与性质分析第138-139页
            4.2.5.8 BNC的表征第139页
    4.3 结果与讨论第139-161页
        4.3.1 搅拌罐中絮状BNC的生产放大研究第139-148页
            4.3.1.1 不同菌株BNC生产情况比较第140-141页
            4.3.1.2 在400mLSTR中生产BNC第141-142页
            4.3.1.3 在75LSTR中生产BNC第142-144页
            4.3.1.4 BNC在放大生产过程中表面形态的变化第144-145页
            4.3.1.5 BNC在放大生产过程中结构的变化第145-147页
            4.3.1.6 BNC在放大生产过程中机械性能的变化第147-148页
        4.3.2 BNC膜的动态生产及放大研究第148-161页
            4.3.2.1 浅盘及水平转鼓反应器中BNC生产的比较第148-150页
            4.3.2.2 BNC的形态第150-152页
            4.3.2.3 BNC的红外光谱第152页
            4.3.2.4 BNC的粘均聚合度第152页
            4.3.2.5 BNC水凝胶膜的厚度及含水率第152-153页
            4.3.2.6 BNC水凝胶膜的紫外-可见光透过性第153-154页
            4.3.2.7 BNC水凝胶膜的拉伸强度第154-155页
            4.3.2.8 BNC水凝胶膜的压缩性能第155页
            4.3.2.9 BNC气凝胶膜的外观、密度及孔隙率第155-156页
            4.3.2.10 BNC气凝胶膜的XRD分析第156-157页
            4.3.2.11 BNC气凝胶膜的BET测试第157-158页
            4.3.2.12 BNC气凝胶膜的热导率第158-159页
            4.3.2.13 BNC气凝胶膜的热稳定性第159-160页
            4.3.2.14 BNC气凝胶膜的压缩性质第160-161页
    4.4 本章小结第161-162页
    参考文献第162-168页
5 总结与展望第168-171页
    5.1 结论第168-169页
    5.2 创新点第169-170页
    5.3 展望第170-171页
博士期间研究成果第171-173页
致谢第173-174页
英文缩写附录第174页

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