汽爆

汽爆即蒸汽爆破（Steam Explosion），是套用蒸汽彈射原理實現的爆炸過程對生物質進行預處理的一種技術。其技術本質為：將滲進植物組織內部的蒸汽分子瞬時釋放完畢，使蒸汽內能轉化為機械能並作用於生物質組織細胞層間，從而用較少的能量將原料按目的分解。由於其既避免了化學處理的二次污染問題，又解決了目前生物處理效率低的問題，是生物質轉化領域最有前景的預處理技術。

簡介
汽爆處理技術 最早始於1928年，當時為間歇法生產，主要套用於人造纖維板生產。從20世紀70年代開始，此項技術也被廣泛用於動物飼料的生產和從木材纖維中提取乙醇和特殊化學品。20世紀80年代後，此項技術有很大的發展，使用領域也逐步擴大，出現了連續汽爆法生產技術及設備。20世紀80年代後期，此項技術套用於製漿造紙領域，對楊木以及許多非木材纖維原料進行了大量的汽爆試驗，在此基礎上，開發研製了汽爆製漿技術和設備，並在製漿廢液用於生產動物飼料技術方面也有深入的研究。
汽爆技術經過幾十年的研究，已經發展到不同國家用於不同原料的預處理上，用於眾多領域。在食品工業、製藥行業、生物能源、材料、化學品和環境保護等領域均有廣泛的套用。但任何技術均有一定的限制，比如汽爆過程中，纖維組織和薄壁組織等不同組成均在同一條件下爆破，由於二者自身組成差異，對爆破條件要求不一致，難以同時較好的實現增加酶解率和避免發酵抑制物產生的目的；又比如水蒸氣爆破中草藥過程中，高溫水蒸氣會破壞中草藥中某些有效成分，降低藥效或引起藥效的改變；同理對於食品的加工，較高的溫度會引起食品的糊化、焦化等變質現象；又或者根據不同的預處理目的，對花生、菜籽等含油果實的處理，較低的溫度和適當的壓力即能較好的破壞果實，實現提取油脂的目的；而對於麻類纖維的脫膠處理，過高的溫度會造成脫膠過度，引起麻纖維顏色變深及其強度降低。
將爆破介質由傳統的水蒸氣拓寬到混合氣相介質，開發了惰性介質汽爆和混合介質汽爆，將水蒸氣爆破技術深化完善到梯度溫度氣相爆破工藝和中草藥處理等低溫氣相爆破工藝；同時，依據原料在爆破罐內的運動情況。依據纖維組織和薄壁組織等對爆破條件的選擇差異性，開發了二段爆破工藝，以同時實現較好的酶解效果和降低發酵抑制物含量的目的。這些都有效的克服了以上的不足。
汽爆技術經過84年的發展，其套用範圍涉及製漿造紙、中草藥提取、果蔬加工、纖維加工、白酒釀造、菸草膨化、生物質能源化利用原料預處理等各個領域，特別是為人類解決當今世界所面臨的在固體廢棄物處理、清潔製漿、環保吸附材料等資源有效利用和環境保護方面具有獨特的優勢，顯示出巨大的潛力。
原理
汽相蒸煮+機械爆碎
特點
經濟：僅需0.5噸汽；快捷：僅需20分鐘；環保：無酸鹼無污染
設備
實驗型分批式：設備主體包括罐體、端蓋、加料口和卸料口。在產品加工過程中既可保證壓力達到所需要求，同時汽爆溫度可以控制在一定範圍內；並能達到對氣爆罐卸料口的快速開啟，保證了氣體壓力達到生產要求，提高了生產效率。用於中草藥，農作廢棄物等產品的加工，與普通氣爆罐相比具有高壓低溫，閥門開啟迅速等生產特點。
實驗型分析式：汽爆罐配備動態數據採集系統、高頻壓力感測器、高精度IR溫度感測器、固體流 量計等，可實時監測汽爆過程中壓力、溫度、物料流量等參數變化，利於對汽爆影響參數以及汽爆效果的考察，便於對汽爆過程的分析研究計算、汽爆設備的工程放大設計和套用領域的拓展，是適用於科研人員的汽爆分析平台。
實驗型自控式：汽爆罐配備電動/氣動快速閥門，嵌入式一體化觸控螢幕及自主開發控制軟體，使汽爆操作方便快捷，一觸即得。通過汽爆參數設定，實現汽爆罐自動/手動運行，實時記錄並存儲汽爆過程參數變化信息，適用於對多種物料的汽爆處理和汽爆過程分析。
典型案例
⑴玉米秸稈煉製
2010年，30萬噸/年秸稈煉製工業產業化成功投產，是國內外第一條低成本、高值化、規模化玉米秸稈全利用生產線。首創秸稈汽爆半纖維素和汽爆秸稈雜細胞組織酶解液作為有效經濟發酵丁醇碳源，秸稈長纖維製備材料與木質素液化高值轉化的秸稈煉製工業的產業化技術路線。
30萬噸/年玉米秸稈可生產：5萬噸/年丁醇、丙酮、乙醇與12萬噸/年纖維素；3萬噸/年高純度木質素與2萬噸/年酚醛樹脂膠；5萬噸/年生物聚醚多元醇。
⑵變性秸稈
利用汽爆變性秸稈生產生態板材，不加任何膠料，避免二次污染。2003年菏澤市綠魯生態工業有限公司了年產2萬m³秸稈生態板，年產5000噸秸稈生態肥產業化示範工程;2012年新疆銀隆國際貿易股份有限公司在建年產5萬m³的汽爆秸稈板生產線，日產板材166.67m³;獲得中科院科技支新項目資助。
⑶紡織纖維原料
汽爆技術用於麻類原料清潔脫膠，實現麻類脫膠、疏鬆，聯產沼氣或有機複合肥（半纖維素和果膠降解物)。現已開發：麻類纖維的汽爆清潔脫膠技術；廢棄羊毛、牛毛、駝毛等製備納米抗菌生物蛋白纖維技術；玉米蛋白分級分離及其混紡技術。
套用企業：安徽星星輕紡（集團）有限公司、湖北陽新遠東麻業有限公司、北京天益嘉華股份有限公司；獲得中科院院地產業化項目資助。
⑷清潔製漿
草類原料化學漿的生產是造成我國造紙工業環境污染的一個主要原因，汽爆技術套用於玉米秸稈的製漿有高得率、無污染、多聯產的優點，引領該行業的發展。
企業合作：山東豐源生態科技有限公司，年產10萬噸瓦楞原紙，聯產5000噸低聚木糖，6萬噸有機複合肥。
⑸非糧澱粉質
葛根、紅薯等非糧澱粉質原料，採用汽爆技術低壓短時（0.6-1.0MPa，2-4min）代替傳統工藝的粉碎與長時間高溫蒸煮過程（90-120℃，30-120min），形成連續耦合固態發酵生產乙醇，並從發酵剩餘物提取葛根黃酮、製備蛋白飼料等新工藝，實現了非糧澱粉質原料組分分級轉化、綜合清潔高效利用。
⑹玉米原料
玉米深加工和綜合利用是通過濕法、乾法和半濕法提胚來實現的，這些提胚方式污染大、能耗高或者組分分離效果差、產品收益低，並且只能對玉米進行簡單的組織結構上的分離。汽爆能夠在結構上將玉米胚、胚乳和玉米皮三組分有效地分離，還能使玉米中經濟價值高的醇溶蛋白、黃色素等物質更容易分離提取。
套用領域
⑴食品工業
·糧食深加工
·粗飼料加工
·水果榨汁渣
·海產品加工
·肉類剩餘物
⑵生物基材料
·大麻纖維
·汽爆秸稈
·人造板
·溶解漿
·聚氨酯泡沫
·膠黏劑
·酚醛樹脂
⑶生物能材料
·乙醇
·丙酮-丁醇
·氫氣
·沼氣
·生物柴油
⑷化學品
·草酸
·糠醛
·木糖
·檸檬酸
·黃原膠
⑸環境保護
·固體廢棄物
·有機肥料
·造紙製漿
·綠色基材
⑹製藥行業
·成分提取
·炮製加工
·綜合利用