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氣相爆破技術用于預處理生物質原料，近年來得到了國內外研究者的廣泛重視。筆者基于秸稈與木材在化學組成和結構上的差異，提出對秸稈不加任何化學藥品的無污染低壓蒸汽爆破新技術，并推廣到煙草加工、中草藥提取、麻纖維清潔脫膠等行業領域。
本書系統分析了氣相爆破技術原理及固體多組分物料蒸汽爆破組分分離機制，并對氣相爆破的工藝設備進行了介紹，重點對其生物質煉制應用工藝進行了闡述。
名人/編輯推薦
原創性較強，內容系統全面。
序
蒸汽爆破（steam explosion）技術被認為是一種最經濟高效的生物質預處理技術。蒸汽爆破是將固體物料，特別是木質纖維素原料用飽和蒸汽或高壓氣體處理一定時間后，瞬間降至常壓的過程。1928年，美國的WHMason首先發明了蒸汽爆破技術，當時該技術使用7～8MPa的飽和水蒸氣作為介質進行蒸汽爆破，只用于纖維板制備的研究。因該技術爆破壓力高，難以推廣。從20世紀80年代開始，該技術又重新得到重視。
經過幾十年的發展，蒸汽爆破技術已取得長足的進步，國內外大多數研究仍然是先用化學藥品預處理生物質原料。筆者基于秸稈與木材在化學組成和結構上的差異，提出對秸稈不加任何化學藥品的無污染低壓蒸汽爆破新技術。進而推廣到煙草加工、中草藥提取、麻纖維清潔脫膠等行業領域。
在蒸汽爆破的基礎上，作者將爆破介質由傳統的水蒸氣拓寬到混合氣相介質，開發了惰性介質氣相爆破和混合介質氣相爆破，將蒸汽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；進而發明了以氣爆技術為核心的一系列清潔、高效、經濟的組合處理技術體系，實現了生物質組分清潔高效分離。爆破技術已不再局限于單一的水蒸氣爆破，其介質已提升到依據工藝要求的多種氣體排列組合的氣相介質。基于汽爆介質由水蒸氣介質發展到多種氣體介質，因此將蒸汽爆破統稱為氣相爆破（gas phase explosion），旨在豐富和提升傳統水蒸氣爆破技術。目前，氣相爆破技術的應用領域主要是面向生物質原料，其共同目的是實現生物質多組分的分離利用，即生物質煉制（biomass refining）。
2006年我們出版了國內第一本介紹蒸汽爆破技術的專著，如今，將我們幾十年來有關氣相爆破技術的研究成果與國內外的同行進行交流，查閱大量文獻，結合我們自身的工作，撰寫了《氣相爆破技術與生物質煉制》一書，希望借此書拋磚引玉，促進氣相爆破技術更好地廣泛應用！
本書系統分析了氣相爆破技術原理及固體多組分物料蒸汽爆破組分分離機制，并對氣相爆破的工藝設備進行了介紹，重點對其生物質煉制應用工藝進行了闡述。作者在該方面的研究得到了國家重點基礎研究發展計劃（973計劃）、國家863計劃和中國科學院知識創新工程重要方向性項目的資助；另外，我的二十幾位碩士和博士研究生的研究工作構成了本書的重要素材，特別是張玉針、馬力通、李冠華、趙軍英、王寧、隋文杰等參與了本書中部分章節寫作和許多文字整理工作。在本書編著過程中，參考了大量國內外前輩和同行們撰寫的書籍和期刊論文資料，在此一并表示衷心的感謝。
書中如有不當之處，誠請讀者批評指正，并歡迎來函指導。
陳洪章
2013年10月于北京市中關村北二街1號（100190）
中國科學院過程工程研究所
Email： hzchen＠homeipeaccn
經過幾十年的發展，蒸汽爆破技術已取得長足的進步，國內外大多數研究仍然是先用化學藥品預處理生物質原料。筆者基于秸稈與木材在化學組成和結構上的差異，提出對秸稈不加任何化學藥品的無污染低壓蒸汽爆破新技術。進而推廣到煙草加工、中草藥提取、麻纖維清潔脫膠等行業領域。
在蒸汽爆破的基礎上，作者將爆破介質由傳統的水蒸氣拓寬到混合氣相介質，開發了惰性介質氣相爆破和混合介質氣相爆破，將蒸汽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；進而發明了以氣爆技術為核心的一系列清潔、高效、經濟的組合處理技術體系，實現了生物質組分清潔高效分離。爆破技術已不再局限于單一的水蒸氣爆破，其介質已提升到依據工藝要求的多種氣體排列組合的氣相介質。基于汽爆介質由水蒸氣介質發展到多種氣體介質，因此將蒸汽爆破統稱為氣相爆破（gas phase explosion），旨在豐富和提升傳統水蒸氣爆破技術。目前，氣相爆破技術的應用領域主要是面向生物質原料，其共同目的是實現生物質多組分的分離利用，即生物質煉制（biomass refining）。
2006年我們出版了國內第一本介紹蒸汽爆破技術的專著，如今，將我們幾十年來有關氣相爆破技術的研究成果與國內外的同行進行交流，查閱大量文獻，結合我們自身的工作，撰寫了《氣相爆破技術與生物質煉制》一書，希望借此書拋磚引玉，促進氣相爆破技術更好地廣泛應用！
本書系統分析了氣相爆破技術原理及固體多組分物料蒸汽爆破組分分離機制，并對氣相爆破的工藝設備進行了介紹，重點對其生物質煉制應用工藝進行了闡述。作者在該方面的研究得到了國家重點基礎研究發展計劃（973計劃）、國家863計劃和中國科學院知識創新工程重要方向性項目的資助；另外，我的二十幾位碩士和博士研究生的研究工作構成了本書的重要素材，特別是張玉針、馬力通、李冠華、趙軍英、王寧、隋文杰等參與了本書中部分章節寫作和許多文字整理工作。在本書編著過程中，參考了大量國內外前輩和同行們撰寫的書籍和期刊論文資料，在此一并表示衷心的感謝。
書中如有不當之處，誠請讀者批評指正，并歡迎來函指導。
陳洪章
2013年10月于北京市中關村北二街1號（100190）
中國科學院過程工程研究所
Email： hzchen＠homeipeaccn
目次
第1章氣相爆破技術原理與生物質煉制總論1
1.1氣相爆破技術概述1
1.1.1氣相爆破技術的發展歷程1
1.1.2氣相爆破技術分類2
1.1.3氣相爆破技術最新進展3
1.2生物質煉制與氣相爆破技術7
1.2.1生物質概念及其煉制7
1.2.2木質纖維素類生物質的抗生物降解性8
1.2.3物理化學預處理仍是暴露細胞壁纖維素的有效方法8
1.2.4氣相爆破技術為核心的生物質煉制的優勢9
1.3前景與展望10
1.3.1引言10
1.3.2生物質原料超分子體認知及選擇性結構拆分的必要性11
1.3.3生物質原料抗降解屏障的解析及破解途徑12
1.3.4生物質煉制過程中機械力學變化情況12
1.3.5生物質煉制過程中的熱力學和動力學12
1.3.6生物質工程科學基礎13
參考文獻14
第2章氣相爆破技術原理17
2.1氣相爆破過程中主要影響參數17
2.1.1概述17
2.1.2原料參數對氣相爆破的影響18
2.1.3操作參數對氣相爆破的影響24
2.1.4設備參數對氣相爆破的影響24
2.1.5產品參數與氣相爆破的關系25
2.2水蒸氣爆破過程中傳遞模型及脆性斷裂判據建立25
2.2.1概述25
2.2.2水蒸氣爆破瞬時泄壓階段的多級模型推導26
2.2.3多級模型的意義30
2.2.4水蒸氣爆破強度新內涵32
2.3氣相爆破過程中的物化耦合作用機理33
2.3.1概述33
2.3.2氣相爆破物理、化學作用對秸稈的半纖維素及木質素降解率的影響34
2.3.3氣相爆破物理、化學作用對秸稈孔徑分布的影響34
2.3.4氣相爆破物理、化學作用對物料滲透性的影響35
2.3.5物理、化學預處理對酶解率的影響35
2.4氣相爆破秸稈降解物的溶解熱力學研究37
2.4.1概述37
2.4.2溫度對氣相爆破秸稈中可溶性分子溶出的影響37
2.4.3液固比對氣相爆破物料中糖類及酚類物質溶出率的影響37
2.4.4離子強度對氣相爆破物料中糖類及酚類物質溶出率的影響37
2.4.5pH對氣相爆破物料中糖類及酚類物質溶出率的影響39
2.4.6各類物質最佳溶出條件的選擇39
2.4.7氣相爆破秸稈降解物的溶解熱力學原理39
2.5氣相爆破過程發酵抑制物生成動力學研究41
2.5.1概述41
2.5.2氣相爆破水洗液中的發酵抑制物成分測定41
2.5.3不同氣相爆破條件下的抑制物轉化率43
2.5.4氣相爆破過程中抑制物產生的動力學參數及轉化率方程45
2.6水蒸氣爆破技術能耗分析46
2.6.1概述46
2.6.2水蒸氣爆破能耗組成46
2.6.3各部分能耗計算公式46
2.6.4水蒸氣能耗實驗設計47
2.6.5水蒸氣爆破總能耗的影響因素48
2.6.6水蒸氣爆破過程能耗解析49
參考文獻53
第3章氣相爆破設備55
3.1切斷除塵設備55
3.1.1刀輥式切草機55
3.1.2秸稈打包機61
3.1.3秸稈散包機65
3.1.4輸送機68
3.2復水及脫水設備69
3.2.1復水設備69
3.2.2脫水設備70
3.3氣相爆破裝置72
3.3.1分批氣相爆破的裝置72
3.3.2連續氣相爆破的裝置73
3.3.3原位氣相爆破的裝置75
3.4蒸汽發生器76
3.4.1蒸汽發生器概述76
3.4.2電蒸汽發生器78
3.4.3燃油蒸汽發生器81
3.4.4燃煤蒸汽發生器82
3.5接收器83
3.6參數檢測設備83
3.6.1動態數據測試系統83
3.6.2壓力傳感器83
3.6.3溫度傳感器84
3.6.4固體流量計85
3.7分梳設備86
3.7.1水力梳分裝置（保爾篩分儀）86
3.7.2氣流分級裝置87
3.7.3機械梳分裝置88
參考文獻89
第4章氣相爆破過程開發90
4.1氣相爆破技術工藝開發過程90
4.1.1氣相爆破工藝簡介90
4.1.2Iogen水蒸氣氣相爆破工藝90
4.1.3Stake水蒸氣氣相爆破工藝91
4.1.4低壓無污染水蒸氣氣相爆破工藝94
4.1.5原位氣相爆破工藝96
4.1.6原位多級閃蒸水蒸氣氣相爆破干燥工藝96
4.1.7水蒸氣氣相爆破分梳二段工藝96
4.2氣相爆破原料的生態產業化開發過程100
4.2.1生物質資源與分布100
4.2.2生物質原料收集輸送101
4.2.3木質纖維素原料特性105
4.2.4木質纖維素應用現狀及存在問題108
4.2.5木質纖維素原料煉制的必要性110
4.2.6木質纖維素原料煉制110
4.2.7水蒸氣氣相爆破工藝的過程集成112
4.2.8固相多組分物料生態產業化開發實例112
參考文獻119
第5章氣相爆破物料表征與研究方法121
5.1氣相爆破物料結構形貌表征121
5.1.1纖維細胞長寬測定121
5.1.2纖維粗度、毫克根數及重量因子研究方法121
5.1.3顯微鏡表征121
5.1.4掃描電鏡表征122
5.1.5透射電鏡表征123
5.1.6原子力顯微鏡表征123
5.1.7環境掃描電鏡表征124
5.1.8X射線衍射表征126
5.1.9分子量測定128
5.1.10聚合度研究方法128
5.2氣相爆破物料組成成分測定128
5.2.1纖維素含量測定128
5.2.2木質素含量測定129
5.2.3半纖維素含量測定129
5.2.4抽提物含量測定129
5.2.5非纖維細胞含量測定129
5.2.6蛋白質含量測定129
5.2.7蠟質含量測定130
5.2.8油脂含量測定130
5.2.9灰分含量測定130
5.2.10水分含量測定130
5.2.11黃酮含量測定130
5.2.12果膠含量測定130
5.2.13單寧含量測定130
5.3氣相爆破物料活性基團測定130
5.3.1甲氧基含量測定130
5.3.2羥基含量測定130
5.3.3羧基含量測定131
5.3.4羧基和酚羥基含量同時測定131
5.4氣相爆破物料的顆粒性能表征131
5.4.1粒徑分析131
5.4.2分形維數在顆粒表征中的應用132
5.5氣相爆破物料的界面性能表征132
5.5.1比表面積測定132
5.5.2界面張力表征133
5.5.3接觸角的表征133
5.6氣相爆破物料多孔介質性能表征134
5.6.1孔徑分布表征134
5.6.2滲透系數表征134
5.6.3多孔介質其他性能的表征135
5.7氣相爆破物料的生物力學性能表征135
5.7.1氫鍵含量表征135
5.7.2拉伸強度135
5.7.3抗壓強度135
5.7.4抗彎性質135
5.7.5抗剪強度135
5.7.6硬度和沖擊韌性135
5.8氣相爆破物料干濕性能表征135
5.8.1含水率干縮性135
5.8.2水的存在狀態136
5.8.3纖維飽和點136
5.9氣相爆破物料的物化性能表征136
5.9.1化學鍵能136
5.9.2熱力學能136
5.9.3焓值136
5.9.4比熱容137
5.9.5熱導率137
5.10氣相爆破物料流變學表征137
參考文獻137
第6章氣相爆破技術在生物質煉制中的應用139
6.1氣相爆破技術在食品工業的應用139
6.1.1果蔬榨汁殘渣加工139
6.1.2肉類剩余物加工140
6.1.3海產品加工144
6.1.4糧食深加工146
6.1.5粗飼料加工147
6.2氣相爆破技術在制藥行業的應用150
6.2.1中藥加工提取過程中的問題150
6.2.2氣相爆破中藥有效成分的提取152
6.2.3中藥氣相爆破炮制160
6.2.4以氣相爆破技術為核心的藥用植物資源生態產業166
6.3氣相爆破技術在生物能領域的應用172
6.3.1生物能領域的原料預處理問題172
6.3.2氣相爆破技術處理生物能原料的優勢173
6.3.3氣相爆破技術在生物能領域的典型應用173
6.4氣相爆破技術在生物基材料領域的應用177
6.4.1氣相爆破提取天然紡織纖維178
6.4.2氣相爆破制備天然纖維素納米纖維185
6.4.3氣相爆破秸稈制備人造板186
6.4.4氣相爆破秸稈制備溶解漿188
6.4.5氣相爆破秸稈液化制備聚氨酯泡沫190
6.4.6蛋白纖維加工194
6.5氣相爆破技術在化學品領域的應用198
6.5.1草酸198
6.5.2糠醛200
6.5.3乙酰丙酸202
6.5.4低聚木糖／木糖／木糖醇203
6.5.5檸檬酸205
6.5.6黃原膠205
6.5.7酚酸類物質207
6.5.8二氧化硅209
6.5.9氣相爆破技術生產化學品實例209
6.6氣相爆破技術在環境保護領域的應用211
6.6.1固體廢物危害和處理211
6.6.2有機肥料加工214
6.6.3造紙工業中的應用215
6.6.4氣相爆破秸稈制備環保材料220
參考文獻223
1.1氣相爆破技術概述1
1.1.1氣相爆破技術的發展歷程1
1.1.2氣相爆破技術分類2
1.1.3氣相爆破技術最新進展3
1.2生物質煉制與氣相爆破技術7
1.2.1生物質概念及其煉制7
1.2.2木質纖維素類生物質的抗生物降解性8
1.2.3物理化學預處理仍是暴露細胞壁纖維素的有效方法8
1.2.4氣相爆破技術為核心的生物質煉制的優勢9
1.3前景與展望10
1.3.1引言10
1.3.2生物質原料超分子體認知及選擇性結構拆分的必要性11
1.3.3生物質原料抗降解屏障的解析及破解途徑12
1.3.4生物質煉制過程中機械力學變化情況12
1.3.5生物質煉制過程中的熱力學和動力學12
1.3.6生物質工程科學基礎13
參考文獻14
第2章氣相爆破技術原理17
2.1氣相爆破過程中主要影響參數17
2.1.1概述17
2.1.2原料參數對氣相爆破的影響18
2.1.3操作參數對氣相爆破的影響24
2.1.4設備參數對氣相爆破的影響24
2.1.5產品參數與氣相爆破的關系25
2.2水蒸氣爆破過程中傳遞模型及脆性斷裂判據建立25
2.2.1概述25
2.2.2水蒸氣爆破瞬時泄壓階段的多級模型推導26
2.2.3多級模型的意義30
2.2.4水蒸氣爆破強度新內涵32
2.3氣相爆破過程中的物化耦合作用機理33
2.3.1概述33
2.3.2氣相爆破物理、化學作用對秸稈的半纖維素及木質素降解率的影響34
2.3.3氣相爆破物理、化學作用對秸稈孔徑分布的影響34
2.3.4氣相爆破物理、化學作用對物料滲透性的影響35
2.3.5物理、化學預處理對酶解率的影響35
2.4氣相爆破秸稈降解物的溶解熱力學研究37
2.4.1概述37
2.4.2溫度對氣相爆破秸稈中可溶性分子溶出的影響37
2.4.3液固比對氣相爆破物料中糖類及酚類物質溶出率的影響37
2.4.4離子強度對氣相爆破物料中糖類及酚類物質溶出率的影響37
2.4.5pH對氣相爆破物料中糖類及酚類物質溶出率的影響39
2.4.6各類物質最佳溶出條件的選擇39
2.4.7氣相爆破秸稈降解物的溶解熱力學原理39
2.5氣相爆破過程發酵抑制物生成動力學研究41
2.5.1概述41
2.5.2氣相爆破水洗液中的發酵抑制物成分測定41
2.5.3不同氣相爆破條件下的抑制物轉化率43
2.5.4氣相爆破過程中抑制物產生的動力學參數及轉化率方程45
2.6水蒸氣爆破技術能耗分析46
2.6.1概述46
2.6.2水蒸氣爆破能耗組成46
2.6.3各部分能耗計算公式46
2.6.4水蒸氣能耗實驗設計47
2.6.5水蒸氣爆破總能耗的影響因素48
2.6.6水蒸氣爆破過程能耗解析49
參考文獻53
第3章氣相爆破設備55
3.1切斷除塵設備55
3.1.1刀輥式切草機55
3.1.2秸稈打包機61
3.1.3秸稈散包機65
3.1.4輸送機68
3.2復水及脫水設備69
3.2.1復水設備69
3.2.2脫水設備70
3.3氣相爆破裝置72
3.3.1分批氣相爆破的裝置72
3.3.2連續氣相爆破的裝置73
3.3.3原位氣相爆破的裝置75
3.4蒸汽發生器76
3.4.1蒸汽發生器概述76
3.4.2電蒸汽發生器78
3.4.3燃油蒸汽發生器81
3.4.4燃煤蒸汽發生器82
3.5接收器83
3.6參數檢測設備83
3.6.1動態數據測試系統83
3.6.2壓力傳感器83
3.6.3溫度傳感器84
3.6.4固體流量計85
3.7分梳設備86
3.7.1水力梳分裝置（保爾篩分儀）86
3.7.2氣流分級裝置87
3.7.3機械梳分裝置88
參考文獻89
第4章氣相爆破過程開發90
4.1氣相爆破技術工藝開發過程90
4.1.1氣相爆破工藝簡介90
4.1.2Iogen水蒸氣氣相爆破工藝90
4.1.3Stake水蒸氣氣相爆破工藝91
4.1.4低壓無污染水蒸氣氣相爆破工藝94
4.1.5原位氣相爆破工藝96
4.1.6原位多級閃蒸水蒸氣氣相爆破干燥工藝96
4.1.7水蒸氣氣相爆破分梳二段工藝96
4.2氣相爆破原料的生態產業化開發過程100
4.2.1生物質資源與分布100
4.2.2生物質原料收集輸送101
4.2.3木質纖維素原料特性105
4.2.4木質纖維素應用現狀及存在問題108
4.2.5木質纖維素原料煉制的必要性110
4.2.6木質纖維素原料煉制110
4.2.7水蒸氣氣相爆破工藝的過程集成112
4.2.8固相多組分物料生態產業化開發實例112
參考文獻119
第5章氣相爆破物料表征與研究方法121
5.1氣相爆破物料結構形貌表征121
5.1.1纖維細胞長寬測定121
5.1.2纖維粗度、毫克根數及重量因子研究方法121
5.1.3顯微鏡表征121
5.1.4掃描電鏡表征122
5.1.5透射電鏡表征123
5.1.6原子力顯微鏡表征123
5.1.7環境掃描電鏡表征124
5.1.8X射線衍射表征126
5.1.9分子量測定128
5.1.10聚合度研究方法128
5.2氣相爆破物料組成成分測定128
5.2.1纖維素含量測定128
5.2.2木質素含量測定129
5.2.3半纖維素含量測定129
5.2.4抽提物含量測定129
5.2.5非纖維細胞含量測定129
5.2.6蛋白質含量測定129
5.2.7蠟質含量測定130
5.2.8油脂含量測定130
5.2.9灰分含量測定130
5.2.10水分含量測定130
5.2.11黃酮含量測定130
5.2.12果膠含量測定130
5.2.13單寧含量測定130
5.3氣相爆破物料活性基團測定130
5.3.1甲氧基含量測定130
5.3.2羥基含量測定130
5.3.3羧基含量測定131
5.3.4羧基和酚羥基含量同時測定131
5.4氣相爆破物料的顆粒性能表征131
5.4.1粒徑分析131
5.4.2分形維數在顆粒表征中的應用132
5.5氣相爆破物料的界面性能表征132
5.5.1比表面積測定132
5.5.2界面張力表征133
5.5.3接觸角的表征133
5.6氣相爆破物料多孔介質性能表征134
5.6.1孔徑分布表征134
5.6.2滲透系數表征134
5.6.3多孔介質其他性能的表征135
5.7氣相爆破物料的生物力學性能表征135
5.7.1氫鍵含量表征135
5.7.2拉伸強度135
5.7.3抗壓強度135
5.7.4抗彎性質135
5.7.5抗剪強度135
5.7.6硬度和沖擊韌性135
5.8氣相爆破物料干濕性能表征135
5.8.1含水率干縮性135
5.8.2水的存在狀態136
5.8.3纖維飽和點136
5.9氣相爆破物料的物化性能表征136
5.9.1化學鍵能136
5.9.2熱力學能136
5.9.3焓值136
5.9.4比熱容137
5.9.5熱導率137
5.10氣相爆破物料流變學表征137
參考文獻137
第6章氣相爆破技術在生物質煉制中的應用139
6.1氣相爆破技術在食品工業的應用139
6.1.1果蔬榨汁殘渣加工139
6.1.2肉類剩余物加工140
6.1.3海產品加工144
6.1.4糧食深加工146
6.1.5粗飼料加工147
6.2氣相爆破技術在制藥行業的應用150
6.2.1中藥加工提取過程中的問題150
6.2.2氣相爆破中藥有效成分的提取152
6.2.3中藥氣相爆破炮制160
6.2.4以氣相爆破技術為核心的藥用植物資源生態產業166
6.3氣相爆破技術在生物能領域的應用172
6.3.1生物能領域的原料預處理問題172
6.3.2氣相爆破技術處理生物能原料的優勢173
6.3.3氣相爆破技術在生物能領域的典型應用173
6.4氣相爆破技術在生物基材料領域的應用177
6.4.1氣相爆破提取天然紡織纖維178
6.4.2氣相爆破制備天然纖維素納米纖維185
6.4.3氣相爆破秸稈制備人造板186
6.4.4氣相爆破秸稈制備溶解漿188
6.4.5氣相爆破秸稈液化制備聚氨酯泡沫190
6.4.6蛋白纖維加工194
6.5氣相爆破技術在化學品領域的應用198
6.5.1草酸198
6.5.2糠醛200
6.5.3乙酰丙酸202
6.5.4低聚木糖／木糖／木糖醇203
6.5.5檸檬酸205
6.5.6黃原膠205
6.5.7酚酸類物質207
6.5.8二氧化硅209
6.5.9氣相爆破技術生產化學品實例209
6.6氣相爆破技術在環境保護領域的應用211
6.6.1固體廢物危害和處理211
6.6.2有機肥料加工214
6.6.3造紙工業中的應用215
6.6.4氣相爆破秸稈制備環保材料220
參考文獻223
書摘/試閱
下面將基于溫度梯度下的氣相爆破物料的半纖維素降解率、抑制物的產生率、酶解率以及孔徑分析等，研究并驗證氣相爆破的作用位點，比較氣相爆破處理中物理、化學作用對各指標的影響，揭示影響納料酶解效果的主要因素和各自權重系數，為預處理技術的綜合評價以及有針對性地強化物料酶解效果提供理論指導。
2.3.2氣相爆破物理、化學作用對秸稈的半纖維素及木質素降解率的影響
如表2.4所示，在壓力均為1.5MPa下，水洗液中的還原糖、糠醛類、弱酸類、酚類降解產物的含量均隨著溫度的升高而增加。將還原糖、弱酸類及糠醛類降解產物均看作半纖維素的降解物，可看出半纖維素的降解率隨著溫度的升高而升高。將酚類降解產物看作木質素的降解物，木質素的降解率隨溫度的升高而升高。將弱酸類、糠醛類及酚類降解物看作潛在的發酵抑制物，抑制物的生成量也隨著溫度的升高而升高。294K為常溫，此時操作條件為常溫下通入1.5MPa的純N2氣相爆破，此組看作純物理預處理組；而328～471K各組均為飽和水蒸氣和N2混合氣體氣相爆破，看作溫度梯度下的物理、化學預處理組。對比表2.4中各溫度下的物質生成情況，可知氣相爆破預處理中，化學作用對半纖維素的降解、木質素的降解、潛在發酵抑制物的生成以及酶解率具明顯促成作用。與未處理組比較可知，純物理作用對各降解產物生成的貢獻不大，但對酶解率的提高有一定幫助。
2.3.3氣相爆破物理、化學作用對秸稈孔徑分布的影響
從圖2.6可知，隨著氣相爆破溫度的升高，秸稈的孔體積增大，且氣相爆破秸稈的孔體積均大于未處理的秸稈孔體積。隨著溫度的升高，孔隙（100000～400000nm）和大孔（10000～100000nm）體積逐步增大。溫度294～328K內，中孔（100～10000nm）和微孔（5～100nm）體積隨著溫度的升高而增大；但在溫度328～471K內，中孔體積隨著溫度的升高而減小。從圖2·7可知，秸稈的孔隙和大孔面積很小，幾乎忽略不計。在溫度為294328K內，總面積、中孔（100～10000nm）面積及微孔（5～100nm）面積均比未處理秸稈的大，且隨著溫度的升高而增大；在溫度為328～471K內，總面積、中孔（100～10000nm）面積及微孔（5～100nm）面積均比未處理秸稈的小，且隨著溫度的升高而減小。
低溫（294～328K）范圍內，氣相爆破的溫度蒸煮作用不明顯，物理撕裂作用占主導因素，此時高壓氣體作用于各個尺度的孔隙內，對各尺度的孔隙均起到撕裂作用，所以此時各尺度的孔隙均起到增加的作用，所以孔體積和孔面積均增加。
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