吉林化工学院生物与食品工程学院
文献综述
以纤维素为原料生产燃料乙醇
学生学号：
学生姓名：朱晨阳
专业班级：生物技术1101
指导教师：葛雅琨
吉林化工学院
Jilin Institute of Chemical Technology
摘要：
介绍了纤维素的基本特征，重点阐述了纤维素发酵生产酒精工艺中的发酵工艺的技术特点，综述了美国、加拿大、日本、瑞典、巴西、中国在利用纤维素原料生产乙醇方面的发展现状，并且对纤维素发酵生产酒精的前景进行了展望。
关键词：纤维素；酒精；水解；发酵
1引言
酒精被誉为可再生绿色能源燃料，由于其燃烧污染小、容易运输和贮藏，在价格上酒精也可与汽油相竞争。因此，酒精成为最有可能取代石油的新能源，具有巨大的开发前景[1]。
目前生产燃料酒精是以玉米为原料，但原料成本占总成本的70％～80％。纤维素是地球上最丰富、最廉价可再生资源。据资料表明，植物通过光合作用使光能以生物能形式固定下来，其生成量每年高达50×109t干物质，这些能量相当于目前为止世界能耗总量的10倍，且这些生物能年复一年通过自然界物质循环生成，是永远不会枯竭可再生资源。它们主要来源于农业废弃物，如麦草、玉米秸秆、甘蔗渣等；工业废弃物，如制浆和造纸厂的纤维渣、锯末等；林业废弃物；城市废弃物，如废纸、包装纸等。这些资源中有大部分是以纤维素、半纤维素形式存在，因此研究开发纤维素转化技术，将秸秆、蔗渣、废纸、垃圾纤维等纤维素类物质高效转化为糖，进一步发酵成酒精，对开发新能源，保护环境，具有非常重要现实意义[2～4]。
2 国内外研究现状
2.1 国内研究现状
中国科学院早在1980年就在广州召开了“全国纤维素化学学术会议”，把开发利用纤维素资源作为动力燃料提上了议事日程。我国在“十五”规划中制定了发展燃料乙醇的规划，规划中分三步走，其中的第三步就是利用植物秸秆、稻壳等纤维素生产燃料乙
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醇，并全面推广。《变性燃料乙醇及车用乙醇汽油“十一五”发展专项规划》专门对代表燃料乙醇发展方向的纤维素燃料乙醇技术做出规划，“十一五”期间要投入几十亿元财政资金扶持纤维素乙醇工业化生产的发展，并在税费方面实行减免。
2006年9月，河南天冠年产3000t的纤维乙醇项目在河南镇平县奠基，天冠称这是国内首条千吨级纤维乙醇产业化试验生产线。几乎同时，山东泽生生物科技公司宣布他们首创秸秆无污染爆破技术，并在固态菌种发酵方面做出突破，将建成年产3000t的纤维素乙醇示范工程。2006年10月，上海天之冠可再生能源有限公司与华东理工大学也合作完成纤维素生产燃料乙醇的中试，并尝试建造年产5000t的生产线。
厦门大学能源研究院研究“纤维素生物质发酵制燃料酒精”。已建立了纤维素生物质分解系统，分离到一批具有较强分解能力的产纤维素酶菌株，通过诱变筛选到高活力的突变株，其活性比出发菌株提高50%。开发了曲霉培养、曲酶制备、秸秆降解的成套工艺技术，利用曲酶对甘蔗渣和稻草粉进行分解，甘蔗渣的糖化率可达40%，稻草秸秆的糖化率可达45%，获得了一批具有较高产酒精能力的酵母，分别以秸秆和甘蔗渣为原料发酵产酒精，其中秸秆制酒精得率可达8%，甘蔗渣制酒精得率大于7%。
清华大学核能与新能源技术研究院承担了国家科技支撑计划项目，“生物质高效降解专用微生物筛选与构建技术研究”和“木质纤维素生产功能糖产品及其综合利用”。
上海华东理工大学能源化工系，承担国家863 项目的“农林废弃物制取燃料乙醇技术”研究，已进入工业性试验阶段。
江南大学生物工程系实验室以玉米芯先浓酸后稀酸水解得糖率为8l%，石灰中和后，接种酵母发酵生产乙醇[4]。
山东大学承担的“酶解植物纤维工业废渣生产乙醇工艺技术”项目，开发成功木糖—乙醇联产工艺，实现了生物质资源的综合利用。
中国科学院过程工程研究所和山东泽生生物科技有限公司共同承担的秸秆酶解发酵燃料乙醇新技术及其产业化示范工程，于2006 年8 月底在山东东平通过了中科院组织的项目鉴定。
中国农业科学院麻类研究所和陕西师范大学等单位合作开展的麻类等纤维质预处理、糖化液酵解生成燃料乙醇研究，已取得重大突破。
西南大学也开展了纤维素酶生产技术、天然废物利用策略等研究。
2.2 国外研究现状
美国在纤维素发酵生产燃料酒精的研究、生产和应用方面都处于世界的前列。1996 年，美国可再生资源实验室（NREL）研究开发出利用纤维素废料生产酒精的技术，由美国哈斯科尔工业集团公司建立了一个1MW稻壳发电示范工程，年处理稻壳1.2×104t，年发电量800×104kW，年产酒精2500t。
美国Purdue 大学可再生能源实验室利用基因工程发现了可将五碳糖转化为酒精的转基因酶，使技术难度极大的“五碳糖发酵制酒精技术”获得重大突破。
美国能源部1999年提出计划，到2015年把燃料乙醇的成本降低36%，并拟定了开发方向：研发转基因技术，使产纤维素酶酵母的活性比现有水平提高10倍以上；完善同步糖化发酵法（SSF）和并行糖化共发酵法（SS-CF，即糖化和五碳糖、六碳糖共发酵）的技术；选育纤维素直接发酵菌种，用以开发直接发酵法（DMC）。美国极力宣传乙醇燃料的优点，鼓励利用锯末、草类和废弃枝叶等农业废物提取纤维乙醇燃料的技术研发，希望在6年内纤维乙醇实现商业化。美国能源部宣布，将安排2.5亿美元用于研究开发纤维素乙醇技术。
加拿大利用纤维素原料生产燃料酒精工业一直处于世界领先地位。加拿大的Iogen 公司，利用从遗传工程真菌所制成的纤维素酶有效地使纤维素水解为葡萄糖和其他糖类，然后采用酿酒酵母使葡萄糖发酵为酒精。Iogen 能源公司拥有一套2230 万美元的示范设备，用于植物纤维素原料转化生产酒精，每年可使1.2×104～1.5×104t 麦秸转化成300×104～400×104L的燃料酒精。
日本政府积极促进纤维素制乙醇技术的发展，建立了较完善的与纤维素燃料乙醇相关的研发体系，对生产过程中的一些关键性的、尚不够成熟的工艺组织了专门的研究机构进行专题研究。主要包括：纤维素的前处理、糖化和发酵技术开发、纤维素酶育种、乙醇膜脱水技术，发酵液中乙醇的膜分离等技术的开发[8]。目前日本已经完成了从720kg 蔗渣中制取200L酒精的中试。
巴西，酒精工业是国民经济支柱，完全由政府所控制。巴西政府一方面制定政策限制石油消费，另一方面则开辟大量土地种植糖蔗，利用榨汁后蔗渣发酵生产燃料酒精。生产酒精主要用于配制汽油醇（GASOHOL），酒精含量最高为20%。到目前为止，巴西所产汽车90%采用酒精燃料发动机，全国有50%以上的交通工具使用酒精燃料。巴西从20 世纪8O 年代开发的用甘蔗渣生产酒精的技术居世界领先地位，并已在多个国家注册了专利。巴西Dedini S/A IndU strias de Base 基础工业公司对被称为Dedini 快速水解法的先进技术拥有专有权。
瑞典提出，2020年之后利用纤维素生产的燃料乙醇全部替代石油燃料，彻底摆脱对石油的依赖。
3 纤维素的基本特征
纤维素广泛存在于各种植物体内，其生命功能为植物的结构多糖，是组成植物细胞壁的主要成分，通常被包埋在果胶质、半纤维素、木质素、伸展蛋白等组成的基质中，起增强细胞抗张强度和机械性能的作用，以抵抗渗透压和支撑植株。不同植物及同种植物不同部位的纤维素含量有很大的差异，植物茎杆纤维素含量丰富，是纤维素的主要来
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源。一般来说，纤维素占植物体干质量的比例分别是叶约10%，木材大于50%，麻纤维70%～80%、棉纤维90%～98%[5]。
在植物纤维素原料中，除含有纤维素外，还含有半纤维素、木质素、蛋白、矿物质等植物组织质。其中，半纤维素主要由木糖及少量阿拉伯糖、半乳糖、甘露糖组成，木质素则是以苯丙烷及其衍生物为基本单位构成的高分子芳香族化合物[6～7]。
4 纤维素发酵生产乙醇
4.1直接发酵法
直接发酵法就是以纤维素为原料进行直接发酵，不需要进行酸解或酶解前处理过程。这种工艺设备简单，成本低廉，但酒精产率不高，易产生有机酸等副产物。其难点在于很难找到高效的酒精发酵菌株。另外，为解决该法乙醇产量低、易产生有机酸等副产物的问题，可以采用混合菌直接发酵。例如热纤梭菌能分解纤维素，乙醇产率较低（约50％），热硫化氢梭菌不能利用纤维素，但二者混合发酵，乙醇产率可达70％，并且可将乙醇与乙酸的比值提高10 倍以上[9]。
4.2间接发酵法
间接发酵法先用纤维素酶水解纤维素,酶解得到的糖液进行发酵。此法中乙醇产物的形成受末端产物、低浓度细胞以及基质的抑制。为了克服乙醇产物的抑制,必须不断的从发酵罐中移出乙醇,采取的方法有:减压发酵法、快速发酵法等。对细胞进行循环利用,可以克服细胞浓度低的问题。筛选在高糖浓度下存活并能利用高糖的微生物突变株,以及使菌体分阶段逐步适应高基质浓度,可以克服基质抑制。
4.3 糖化、发酵二段发酵法
先进行纤维素水解，生成葡萄糖；再将葡萄糖作为发酵碳源，进一步发酵生成酒精。酒精产物的形成主要受末端产物抑制，为了提高酒精产率，必须不断地将其从发酵罐中移出。采取方法有减压发酵法、快速发酵法。对细胞进行循环使用，可克服细胞浓度低的问题。筛选在高糖浓度下存活并能利用高糖的微生物突变株，以及使菌体分阶段逐步适应高基质浓度也可克服基质抑制。
4.4同步糖化发酵法(SSF法)
纤维素的酶水解和发酵糖化产生酒精的过程在同一装置内连续进行，这样酶水解的产物葡萄糖因菌体的不断发酵而被利用，消除了因葡萄糖浓度较高而对纤维素酶的反馈抑制作用。
纤维素酶的最适温度为50℃，酵母发酵温度在37～40℃，最终产物乙醇对纤维素酶和微生物的活性、中间产物木糖对水解过程都有抑制作用。解决方法是选用耐热酵母菌或耐热酵母菌与普通酵母菌混合发酵，以解决最适温度差异问题；通过基因工程在酒精发酵菌中引入利用木糖的基因，减弱木糖的抑制作用；采用非等温同步糖化发酵法（NSSF），使2 个阶段保持各自的最适温度，提高酒精产率[10]。
4.5固定化细胞发酵法
用载体将酵母细胞固定起来进行酒精发酵，不仅可以增加细胞密度，而且可以反复循环使用，减少酵母增殖消耗的糖分，提高了发酵强度和产物产率。根据固定原理的不同，可分为吸附法、包埋法和共价键（交联）法三大类。常用的载体有明胶、海藻酸钠、卡拉胶、多孔玻璃等。固定化细胞发酵的新动向是混合固定细胞发酵，如酵母与纤维二糖酶一起固定化，将纤维二糖转化成乙醇。
尽管木质纤维素原料本身非常廉价，但是将其转化成乙醇的工艺过程非常复杂，需要大量的能耗。这主要是由木质纤维素自身的结构特性决定的，而得到的目标产物是经济附加值并不很高的乙醇，致使单位乙醇的经济效益并不具备较强的市场优势。
中国应该利用纤维素乙醇作为主要的生物能源，加快以纤维素乙醇为核心的综合技术开发，尽早实现其产业化发展的目标。相信经过“十一五”计划的实施，中国在利用纤维素废弃物制取燃料乙醇方面，必将取得更大的进展，为缓解液体燃料短缺、促进环境保护和社会可持续发展等方面发挥重要作用。
5参考文献
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木薯为原料的酒精酿造 工艺 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
以木薯为原料的酒精酿造工艺木薯具有良好的加工性能，也不与粮食作物争地，是一种有很大发展潜力的酒精生产再生资源，将其应用到发酵工业，具有广阔的发展前景。据相关资料显示广西的木薯产量较大，全国60%的木薯淀粉是由广西生产，广西对于生产木薯酒精具有独特的优势。以木薯为原料进行酒精发酵的工艺较成熟。本文简述了木薯原料预处理、液化、酶糖化、发酵酒精生产工艺。木薯是热带和亚热带广泛种植的粮食和经济作物，适应性很强，耐旱、耐瘠、耐水，对土地的质量要求不高，是可在任何土质中生长的作物。我国南方盛产木薯，产量高，淀粉含量高。木薯的块根淀粉含量达25%-30%左右，木薯干淀粉含量达70%左右，是被誉为“淀粉之王”。木薯已被世界公认是具有很大发展潜力、很有前途的酒精生产的可再生资源。近年来，随着木薯原料用于生产酒精渐渐收到人民的重视，国内外学者都致力于木薯生产酒精工艺的研究。下面就木薯原料预处理、液化、酶糖化、发酵酒精生产工艺这四个方面进行简单的介绍。 一、原料的预处理 原料在进行正式生产之前，必须预处理，以保证生产的正常进行和提高生产的效益，预处理包括除杂和粉碎两个工序。木薯在收获和干燥过程中，经常会惨夹进泥土、沙石、粗纤维，金属杂质等杂质，这些杂质如果没有在正式投入生产之前清除，将严重影响生产的正常进行。石块和金属杂质会使粉碎机的筛板磨损或损坏，造成生产的中断；机械设备运转部位，会因泥沙的存在而加速磨损，泥沙等杂质也会影响正常的发酵过程。所以用木薯原料生产酒精前，必须进行除杂，以保证生产的正常进行和提高生产的效益。 2、原料的粉碎木薯原料粉碎可以使原料的颗粒变小，原料的细胞组织部分破坏，淀粉颗粒部分外泄，增加原理的表面积，在进行水热处理时，加快原料的吸水速度，降低水
木薯酒精污水处理工艺技术方案 投标书
前言 中国从九十年代开始使用木薯生产酒精，这几年木薯酒精已成为“主流”，但产生的废液主要借鉴玉米、小麦等酒精废液的处理技术。十多年来，木薯酒精废液处理取得了不少成绩，也走了不少的弯路。由于木薯酒精废液中木薯渣的特殊性，国内对于木薯酒精废液的处理投资大，成功率低，总体来说，处理效果并不理想。 我公司多年致力于木薯酒精废液处理的研究，在实验室进行了多次、多种小试实验，成功提出了对于木薯酒精废液处理的一些想法和建议，并将部分实验结果成功应用于工程实践，取得了较好的成果。 本方案在组合优化原有各段成功处理工艺的前提下，提出合理的处理工艺。首先对处理工艺的基本思路做如下介绍： 木薯经过发酵提取酒精后，排出废醪液进入污水处理系统。废醪液有以下特点： 1、泥砂含量大 会在后续的水处理构筑物中沉积，减小有效容积，降低构筑物的可利用容积；同时，对卧式螺旋离心机、水泵、换热器、管道也造成很大的磨损。 如果不去除，肯定会淤积在一级厌氧罐中，并且极难从厌氧罐中排出来。 2、木薯渣沉降速度快 木薯渣进入水处理构筑物内，会很快沉积在构筑物底部，靠单纯
的排泥和提高上流速度来排除构筑物内木薯渣，肯定会遇到重大问题。 并且，由于木薯渣特别容易沉淀，会造成带式压滤机、板框压滤机的脱水效果不好，损坏滤袋、滤布等。 3、木薯渣较难生物降解 通过反复试验，经过清洗烘干后的干木薯渣基本不能短时间产生沼气，而含木薯渣的废醪液能大量产气，其原因是木薯渣中夹带的高浓度有机废水在发生作用，废水中的COD Cr产生沼气。所以，想通过在构筑物内提高停留时间，让木薯渣自行降解，是不可行的。 4、造成反应器淤塞、混合困难、进水堵塞。 根据以上提出的木薯渣的特点，一旦木薯渣进入反应器内，会很难自动出来，会造成反应器有效容积逐步减小，泥水混合困难，进水压力增加，进水管堵塞，需要定期进行开罐、放空清理。 尽管，我们可以通过除渣机系统控制排出木薯渣的量（前提是要对泥砂、大块渣进行事先去除），但由于在外排木薯渣的同时，微生物也会大量外排，很难做成“高负荷”厌氧反应器。根据我们的工程经验，只可以控制负荷在６~８kgCOD/(m3.d)。 5、造成好氧池淤塞、曝气系统堵塞 颗粒较小的木薯渣容易随水流进入好氧系统，在好氧池内沉积，堵塞曝气系统。尤其是在停留曝气一段时间后，堵塞现象更加严重。 根据以上木薯酒精废水的特点及会造成的影响，我们对于新建系统有如下想法：
纤维素制取乙醇技术 1引言 能源和环境问题是实现可持续发展所必须解决的问题。从长远看液体燃料短缺将是困扰人类发展的大问题。在此背景下，生物质作为唯一可转化为液体燃料的可再生资源，正日益受到重视。所以生物质制液体燃料的技术很有发展前途，这中间又以生物质制燃料乙醇技术备受关注。 现有工业化燃料乙醇生产均以糖或粮食为原料[1，2]，其优点是工艺成熟，但是产量受原料的限制，难以长期满足能源需求；从长远考虑，以纤维素(包括农作物秸秆、林业加工废料、甘蔗渣及城市垃圾等)为原料生产燃料乙醇，可能是解决原料来源和进行规模化生产的主要途径之一。 我国有发展纤维素制乙醇的有利条件，每年仅农作物秸秆就有7亿多吨(干重)[3]，而我国粮食资源并不丰富，因此将农林废弃物转化为燃料乙醇，形成产业化利用，非常适合我国的国情，从能源安全角度上看也是十分有利的，而且可消除由焚烧秸秆造成的环境问题。 2纤维素制取乙醇基本原理[4] 纤维素废弃物的主要有机成分包括半纤维素、纤维素和木质素3部分。前二者都能被水解为单糖，单糖再经发酵生成乙醇，而木质素不能被水解，且在纤维素周围形成保护层，影响纤维素水解。 半纤维素是由不同多聚糖构成的混合物，聚合度较低，也无晶体结构，故较易水解。半纤维素水解产物主要是木糖，还包括少量的阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖和甘露糖，含量因原料不同而不同。普通酵母不能将木糖发酵成乙醇，因此五碳糖的发酵成为研究的热点。 纤维素的性质很稳定，只有在催化剂存在下，纤维素的水解反应才能显著地进行。常用的催化剂是无机酸和纤维素酶，由此分别形成了酸水解和酶水解工艺，其中的酸水解又可分为浓酸水解工艺和稀酸水解工艺。纤维素经水解可生成葡萄糖，易于发酵成乙醇。 木质素含有丰富的酚羟基、醇羟基、甲氧基和羰基等活性基团，可以发生氧化、还原、磺甲基化、烷氧化和烷基化等改性反应。通过木质素改性和综合利用，可提取许多高附加值的化学产品，为提高木质纤维素生产燃料乙醇的经济性开辟了新的途径，日益受到科技工作者的重视[5，6]。 3纤维素生产乙醇工艺 3.1水解工艺 3.1.1浓酸水解 浓酸水解在19世纪即已提出[7]，它的原理是结晶纤维素在较低温度下可完全溶解在硫酸中，转化成含几个葡萄糖单元的低聚糖。把此溶液加水稀释并加热，经一定时间后就可把低聚糖水解为葡萄糖。 浓酸水解的优点是糖的回收率高(可达90%以上)，可以处理不同的原料，相对迅速(总共10-12h)，并极少降解[8]，但对设备要求高，且酸必须回收。 图1为Arkenol公司的浓酸水解流程[9]。该流程中对生物质原料采用两级浓酸水解工艺，水解中得到的酸糖混合液经离子排斥法[10]分为净化糖液和酸液。糖液中还含有少量酸，可用石灰中和，生成的石膏在沉淀槽和离心机里分离。分离得到的稀硫酸经过脱水浓缩后可回到水解工段中再利用。华东理工大学开发了双极膜电渗析法分离水解液中的糖和酸，同时对水解液的无机酸和有机酸进行回收。 通过实验验证了使用双极性膜电渗析法进行生物质水解液的糖酸分离在技术上是可行的[11]。 据Arkenol公司中试装置的实验结果[9]，该水解工艺可得12%-15%浓度的糖液，纤维素的转化率稳定在70%，最佳条件下可达到80%，酸回收率也可达到97%。
木薯酒精产业的社会效益和经济效益分析 1 前言 当矿物质能源日益枯竭的时候，人们把目光转向了可再生能源；当以粮食为主要原料的可再生能源影响国家粮食安全的时候，人们把目光转向以非粮的薯类原料制造酒精的王牌→木薯 2 以木薯为原料生产酒精的优势 生产酒精的原料主要有粮食类、薯类和糖蜜。其中用木薯生产酒精与其它作物相比，有着不可比拟的优势： （1）木薯是非粮食农产品，且对土质的要求低，耐旱、耐瘠薄，符合“不争粮，不争（食）油，不争糖，充分利用边际性土地（指基本不适合种植粮、棉、油等作物的土地）”的国家粮食发展战略，同时用于发展燃料乙醇也很符合当前国家生物质能源发展战略，有利于保障国家粮食安全和能源安全。 （2）用木薯生产酒精最具有经济性，详见下表： 占全国产量的70%；广西属北回归线以南，是木薯产品适宜种植区，种植木薯有利于改善本地农村贫困人口的生产生活状况；木薯酒精在广西的产业化可形成农业产业化和生态经济、循环经济的模式，促进区域经济发展。 3 制约木薯酒精发展的因素 制约木薯酒精发展的因素，关键在于没有把它作为一个产业来对待，上缺统一规划、行业指导，下缺农工协调、各自为政，结果是：资本集中度低，产业集中度低，技术水平低，环保措施投入小，经济效益差，主要表现在： 3.1 布局不合理 工厂远离原料主产区，缺乏资源优势，运输生产成本偏高。 3.2 工厂规模小 到目前为止，约有木薯酒精生产企业30余家，年产木薯酒精70多万吨，平均每
个生产企业日产133吨，难获规模经济效益。 3.3 技术水平 整体技术水平低，存在料耗高、能耗高、成本高及废渣处理难、废液处理达标排放难的问题，难显经济效益。 3.4 原料情况 原料市场不稳定，木薯种植缺乏组织性，种植粗放，且品种单一、单产低。4 提高木薯酒精效益的途径 提高木薯酒精的效益，关键在于从木薯酒精产业化和发展生态经济、循环经济的高度，统筹规划、合理布局；典型示范、正确引导；提升产业技术水平、形成循环经济规模。 木薯生态产业示意图 4.1 实现木薯种植的规模化、科学化 （1）推广木薯地套种西瓜、花生、南瓜技术，增加农民收入，提高农民种植积极性，稳定原料来源。以西瓜为例：套种西瓜每亩可收获3000斤，按0.6元/斤计算（现行价），农民可收入1800元。 （2）延长生木薯生产周期，降低原料成本。建立木薯原料基地，引进、繁育早、中、晚熟期木薯品种，延长鲜薯收获期，同时推广高产、高含淀粉木薯良种，提高木薯质量，确保以鲜木薯为原料占生产用料的70%以上。 （3）选择最佳种植优势区域。北回归线以南，属亚热带季风气候区，光照充足，气温适宜，是木薯最佳种植区域，该区域10℃以上年积温达6500℃以上，年10℃以上气温天数在280天以上，该区域木薯具有单产达到3吨的潜力，木薯质量较好，木薯平均含粉量比其他区域高1-2%，广西的木薯种植面积四分之三以上都在这些区域。 4.2 实现制造过程的现代化、高效化 （1）采用低温双酶快速糖化，可提高20-30%的设备利用率，比传统的单酶法节约5—10%的加工成本，约45元。 （2）采用浓醪生产工艺，木薯干片或鲜木薯发酵成熟醪酒精浓度可达到12%（V/V）以上，比传统的生产工艺提高1—2个酒份，可减少煤耗10-20%，降低加工成本80元/吨。 （3）采用大罐连续发酵，发酵速度快，发酵周期比运行状态良好的间歇发酵工艺要缩短8—10小时，特别是无需空罐灭菌，也无空罐时间，节约了间歇发酵的刷罐用水、灭菌用汽和人工等消耗，设备的利用率可提高15—20%。 （4）生产食用酒精可采用二塔、三塔或多塔蒸馏设备，按目前的技术水平，采用二塔常压蒸馏，比多塔蒸馏节约用汽，且技术线路较为简单，操作较容易。若采用自动化控制，效果会更好。 （5）采用CIP（Clean In Place）在线清洗，酸水、碱水可循环使用，达到清洗灭菌的目的。
生物工程毕业论文--年产10万吨的木薯酒精发酵工厂 设计 摘要 酒精在人们日常生活以及科学研究等诸多领域都有很广泛的应用世界行业以及我国酒精行业都快速发展趋势Alcohol has very extensive application in a great deal of fields such as peoples daily life and scientific research The trades and alcohol trades of our country have fast development trends on earth in the world The output is increased progressively year by year The ability for producing alcohol of the fermented law will become the sign of a national economic strength The fermented law is mainly to utilize microorganism to have no oxygen to ferment it suck candy material likesugarcane sweet potato carbohydrate in the material such as the maize are turned into ethanol turn into alcohol This law raw material sources are abundant the environmental protection of the production process is worth popularizing in a more cost-effective manner Originally design the fermented workshop produced to alcohol to calculate with the selecting type of the apparatus strive to make the theory combine with practice Keyword Alcohol Fermented law Fermented workshop 一酒精的主要性质
生物能源新突破——纤维素乙醇技术 作者：康泰斯 关键字：纤维素乙醇，康泰斯，生物能源 纤维素生物质是由纤维素（30-50%），半纤维素 （20-40%），和木质素（15-30%）组成的复杂材 料。纤维质生物质中的糖以纤维素和半纤维素的 形式存在。纤维素中的六碳糖和和玉米淀粉中含 有的葡萄糖一样，可以用传统的酵母发酵成乙 醇。而半纤维素中含有的糖主要为五碳糖，传统 的酵母无法经济地将其转化为乙醇每一种植物 的确切成分都不尽相同。纤维素存在于几乎所有 的植物生命体中，是地球上最丰富的分子。一直 以来，将纤维质生物质转化成乙醇是科学家们面对的巨大挑战。酸、高温等苛刻的条件都曾经被用来尝试将纤维素分子打断、水解成单一的糖。 随着石油资源的逐渐枯竭和环境的日益恶化，大力推广使用可再生能源技术已成为许多国家能源发展战略的重要组成部分，以减少对化石能源的依赖和温室气体的排放。 被纤维素乙醇技术，是一种高端的清洁能源技术，因为它可以被用来替代传统的粮食乙醇技术，利用地球上广泛存在的纤维素质生物原料生产清洁的乙醇燃料，被寄予了很高的期望。 作为纤维素乙醇领域研发的领头羊之一，M&G (Gruppo Mossi and Ghisolfi)集团在过去几年中，对包括生物质原材料的收集和运输，能源作物的选择和种植、预处理，水解或酶解，混合糖的发酵等纤维素乙醇生产的各主要技术环节进行了广泛而且深入的研究，取得了巨大的进展，已经开发了专有的一体化纤维素乙醇生产技术PROESATM，并于去年开始在欧洲建设年产四万吨的纤维素制乙醇的工业化示范装置。与其它现有和正在开发中的工艺相比，M&G技术的独特的预处理工艺和酶解工艺，可以显著降低投资和生产成本，同时可以适用包括农业废弃物、林业废弃物、糖业废弃物以及能源作物等等来源广泛的多种生物质原料，应用地域没有限制，具有非常好的经济性和地域适应性。 M&G集团的年产4万吨纤维素乙醇工业示范项目，位于意大利北部城市CRESCENTINO，将利用当地的农业废弃物（麦草、秸秆等）以及能源作物作为原料。目前项目进展顺利，预计将于2011年底投入运行。整个装置由M&G集团的全资子公司康泰斯CHEMTEX全球工程有限公司负责设计和建设。装置建成后，将对从原料供应、生产到产品应用的整个产业链进行示范，并为将该技术进一步放大到年产15万吨到20万吨年做准备。
木薯酒精发酵 王国东 201311805115 随着中国经济的快速发展，能源的过度消耗与利用，造成石油、天然气、煤等不可再生化石能源的严重短缺，寻找替代能源迫在眉睫，可再生的生物能源具有广阔的市场前景。在我国，玉米、小麦、水稻、马铃薯、红薯等作物中的淀粉是传统的酒精生产原料，不仅生产成本昂贵又会影响国家粮食安全，为此酒精生产原料“非粮化”是发展趋势。因此，来源广泛、成本低廉的生物燃料酒精生产原料成为国内外研究与开发的重点。木薯粗生快长，适应性好，耐瘠、耐旱，能在边际土壤中生长，广泛种植于广西、云南、海南、广东、福建等省区，是我国南方一种非常重要的经济作物。同时，木薯淀粉(25％～35％)含量高又不与粮食争地，符合国家大力发展生物质能源的规划要求，作为可替代生物质能源，极具应用与发展前景，是一种极好的酒精生产原料 目前，我国在木薯淀粉发酵生产酒精的研究与开发方面，莫丽春、赵江、陆雁、易弋等采用木薯粉和干片在低温水解和浓醪发酵等方面进行过较为详尽的研究，而在高温水解和稀醪发酵等方面研究报道还相对较少。木薯淀粉发酵生产酒精的最佳工艺条件为时间84 h、温度40℃、硫酸铵用量1.2％和酵母用量15％，在此工艺条件下生产酒精，酒精值高达11.16％(V／V)，出酒率为52.19％，比玉米、小麦、水稻、马铃薯、红薯等淀粉质为原料的出酒率都高，说明木薯淀粉是一种生产酒精的极好原料。木薯已被世界公认具有很大发展潜力、很有前途的酒精生产的可再生资源。近年来，随着木薯原料用于生产酒精逐渐受到人们的重视，国内外学者都致力于木薯生产酒精工艺的研究。 1木薯的预处理 木薯原料在进行正式生产之前，必须预处理，以保证生产的正常进行和提高生产的效益，预处理包括除杂和粉碎两个工序。 1.1原料除杂 木薯在收获和干燥过程中，经常会掺夹泥土、沙石、粗纤维、金属杂质等杂质，这些杂质如果没有在正式投入生产之前清除，将严重影响生产的正常进行。石块和金属杂质会使粉碎机的筛板磨损或者损坏，造成生产的中断；机械设备运
酒精发酵工艺 李洋41116115 摘要 酒精是一种可再生能源，酒精发酵原料来源广泛，供应充足，推行乙醇汽油清洁燃料，可以解决国家石油短缺，粮食过剩及环境恶化三大热点问题。 正文 一．背景（全球能源短缺） 能源是人类社会发展的重要基础资源。特别是随着世界经济的发展、世界人口的剧增和人民生活水平的不断提高，世界能源需求量持续增大，由此导致对能源资源的争夺日趋激烈、环境污染加重和环保压力加大。促使我们更加关注世界能源的供需现状和趋势，也更加关注中国的能源供应安全问题。 根据美国能源信息署（EIA）最新预测结果，随着世界经济、社会的发展，未来世界能源需求量将继续增加。预计，2010年世界能源需求量将达到105.99亿吨油当量，2020年达到128.89亿吨油当量，2025年达到136.50亿吨油当量，年均增长率为1.2%。欧洲和北美洲两个发达地区能源消费占世界总量的比例将继续呈下降的趋势，而亚洲、中东、中南美洲等地区将保持增长态势。伴随着世界能源储量分布集中度的日益
增大，对能源资源的争夺将日趋激烈，争夺的方式也更加复杂，由能源争夺而引发冲突或战争的可能性依然存在。 未来世界能源供应和消费将向多元化、清洁化、高效化、全球化和市场向发展。酒精就是一种良好的清洁能源。 近年来，世界酒精产量一直处在高速攀升中，2006年产量达4063万t，较2005年的3655万t，增加了408万t，增幅达11.16%。2006年世界酒精产量最大的三个国家，美国.巴西.中国，分别占世界份额38.37%. 33.55%. 13.54%。2007年中国酒精产量达到620万t，2008年超过700万t。（最新数据无法获取） 二．发展意义 酒精化学名称为乙醇，分子式为C2H5OH,相对分子质量为46.07。无水乙醇是无色透明，易挥发，具有特殊芳香和强烈刺激味的易燃液体。酒精的用途主要有三个方面：燃料酒精，食用品酒精，化工医药用酒精，而前者是酒精的主要用途。 燃料酒精作为一种清洁能源，是指向汽油或柴油中加入一定比例的无水乙醇作为燃料使用。酒精作为一种新能源，其优势在于发酵酒精是源于太阳能的一种生物质能转化能源，属于可再生能源。燃料酒精被认
木薯燃料乙醇 链接：https://www.doczj.com/doc/9316341573.html,/baike/1321.html 木薯燃料乙醇 木薯燃料乙醇 木薯系淀粉质原料，用途比较广泛，近年来随着我国乙醇产能迅速增长，木薯需求量也大增，每年均需从国外大量进口，2004年以来，连续3年进口量均超过300万t，价格也在逐年攀升。2006年11月广西木薯干收购价格已涨至1200元/ t。 制作工艺 同为淀粉质原料，除原料前处理工段有所不同外，制糖和发酵等工段与玉米乙醇是相同的。根据上述工艺要求，年产6万t燃料乙醇的生产厂，按2006年中期市场价格计，固定资产总投资1.25亿元，包括配套热电站一座。年销售收入2. 74亿元，其中主产品6万t燃料乙醇销售收入2.52亿元。5500t饲料酵母销售收入2200万元，年利税1166.8万元。燃料乙醇单位成本核算结果为：总成本4612.2元，副产品抵扣为366.6元，单位成本为4245.6元。 木薯乙醇主要存在问题 一是原料的可靠供应问题，即国内木薯生产难以满足发展燃料乙醇需要。 二是原料价格上扬问题，由于木薯的综合利用价值较低，副产品收益少，因此原料价格对生产成本的影响更明显；如上述工厂若按同期泰国市场木薯干价格（合人民币800元/t）进原料，则上述项目年利税可达7886.8万元。但2006年以来木薯干进口到岸价在120～140美元/t。因此木薯乙醇的成本更难以明显下降。每吨木薯燃料酒精成本较以玉米为原料的燃料酒精每吨成本高500元左右。 三是环保问题，木薯乙醇废液治理难度大是环保界公认的。目前绝大多数木薯乙醇厂排放的废液未经有效处理即排放，对当地及下游环境造成严重影响。上述问题严重制约了木薯燃料乙醇的发展。 原文地址：https://www.doczj.com/doc/9316341573.html,/baike/1321.html 页面 1 / 1
年产5万吨木薯酒精工艺设计主要参数 一、物料、热能衡算 1 鲜木薯1085吨／日（淀粉含量按29%） 2 干木薯450吨/日（淀粉含量按68%） 3 硫酸2000公斤/日（浓度为98%） 4 淀粉酶250公斤/日（酶活力为2万单位） 5 糖化酶500公斤/日（酶活力为10万单位） 6 烧碱250公斤/日（固体） 7 水20000M3/日回收利用按50%计算10000M3/日 8 蒸汽670吨/日 9电33200千瓦/日 二、主要设备 1 干式粉碎机25～30吨/小时110千瓦电动机(二台) 2 风机90千瓦电动机(一台) 3螺旋输送机Ф1.2米一个 4旋风分离器Ф1.4米一个 5洗涤塔 4.5M3 Ф1500×2500 一个 6预煮锅35M3/个二个Ф3000×5000 7搅拌器3档Ф1米轴功率11千瓦2套 8料泵流量100M3/小时不锈钢(2台) （型号100IND-30 ）
9 蒸煮锅40M3/个4个Ф1300×10000 10 液化喷射器(智能型) 1台45M3/小时 11汽液分离器30M3/个1个Ф2000×10000 12 真空罐1个Ф3500×4500 13 膜冷 1个Ф1400×4500 14 水力喷射器 1台 3000升/小时 13糖化锅40M3/个Ф3200×48002个 14搅拌器3档Ф1米轴功11千瓦 15料泵流量100M3/小时2台（型号：100IND-30 ）16螺旋板冷却器150㎡ 1台 17酒母罐 50M3/个 1个 18 蛇管冷却 30㎡/组 19 发酵罐 500M3/个 14个 20螺旋板冷却器 100㎡/个 2台 80㎡/个 4台 60㎡/个 2台 21发酵料泵流量 50M3/小时 24台（型号：80IND-30） 22 成熟醪泵流量 100M3/小时 2台（型号：100IND-40） 23 硫酸贮罐 20M3/个 2个 24硫酸计量罐 2M3/个 1个 25 耐酸泵功率 2～3千瓦 2台（型号：25FB-25 ） 26粗馏塔Ф2.8米 24～26层塔板板距 450～500㎜
生物工程专业综合（设计）性大实验 报告书 (酒精发酵实验) 学生姓名：吴丁柱 学号：3102106216 班级：生工2102 专业：生物工程 指导教师：魏胜华
生物工程专业设计（综合）实验 安徽工程大学实验报告书 学生姓名：吴丁柱学号：3102106216 专业班级：生工2102 实验类型：□验证■综合□设计□创新实验日期：2013.12.17 实验成绩： 一、当前酒精生产工艺的技术进展及现状 1.1现状 酒精是广泛应用在食品、化工、医药、国防和科研等各个领域的重要有机工业原料。 中国工业化生产酒精始于1900年俄国人在哈尔滨建的酒精厂，但发展非常缓慢，新中国成立时，我国酒精产量不到1万吨，专业性酒精厂生产规模大都是千吨小厂，基础十分薄弱。 五十多年来，特别是改革开放以来，随着国民经济的发展，我国酒精生产取得了巨大的发展。现有酒精生产企业450多家，产量在3万吨以上的共26家，其中30万吨以上的3家、10～20万吨7家、3～5万吨9家。2005年酒精产量达368.13万千升（按年销售收入500万元以上的企业计）（不包括自产自用的酒精），比2004年增长33.6%，居世界第三位。 2004年出口酒精74.44万吨比2003年增2.28倍，每吨酒精创汇418.73美元。进口3433吨，其中变性酒精1802.18吨，用汇686.03美元/吨。酒精生产实现了连续化、使用专用酶制作和商品酒精酵母，固定化酒精酵母，淀粉利用率达到90%以上，淀粉出酒率好的企业可以达到55~56%，（96°V/V）原料出酒率可到40~40.88%。随着食用酒精和工业酒精国家标准的4次制订、修订和实施，高纯度特级酒精企业的日益增多，标志着我国酒精生产技术和产品质量水平得到了很大的提高。但是，国外酒精生产技术自石油危机和美国大力发展汽油醇以来，有了更快的进步，特别是在节能、综合利用和自动化等方面，与我国拉开了差距。我国每吨酒精平均能耗酒精800公斤以上，世界水平为300~400公斤。随着我国燃料乙醇的发展，引进、消化、吸收、创新，我国酒精生产技术正在得到飞跃发展和提高，深信21世纪初期一定可以赶上世界先进水平。 1.2国内酒精蒸馏流程的进展 淀粉质原料→ 蒸煮→ 发酵→ 蒸馏→ 酒精 （糖质含糖蜜）（糖质原料无需蒸煮） 1.2.1两塔 （1）50年代初，天津、地方国营哈尔滨（顾乡屯）等酒精厂采用的两塔间断蒸馏流程。 （2）50年代初间歇流程生产能力低、消耗大，相继改为连续蒸馏。上海新亚酒精厂采用的两塔液相过塔流程。 （3）山东黄台酒精厂采用的两塔半液相过塔流程。 （4）1953年南阳酒精厂为降低煤耗采用了两塔气相过塔蒸馏流程生产95%（V）酒精。 （5）1956年部颁医药用酒精标准实施后，上海酒精厂、资中糖厂采用的两塔气相 1
酒精发酵 一、实验目的 1．了解淀粉水解酶、糖化酶和活性干酵母活化的方法； 2．掌握双酶法糖化淀粉的方法； 3．掌握酵母发酵糖化液制取酒精的方法； 4．了解糖浓度和酒精含量的测定方法。 5．通过实验让学生理解糖的无氧酵解途； 二、实验原理 1．在无氧的培养条件下，酵母菌(或细菌)利用葡萄糖发酵生成酒精和二氧化碳，此过程即为酒精发酵，反应式为： C6H12O6 2C2H5OH ＋2CO2 通过对发酵醪液酒精含量的测定，可以判断酒精发酵的程度。 酵母菌在有氧和无氧条件下的糖代谢的产物不同（好氧条件下生成水和二氧化碳），无氧条件下产生酒精和CO2，所以在酒精发酵时要杜绝氧气，否则酒精产率下降。 三、实验材料及仪器 1．实验材料：大米粉、玉米粉或甘薯粉等淀粉质原料，自来水，耐高温活性干酵母，耐高温α-淀粉酶，糖化酶，蔗糖，氯化钙，硫酸铜，亚甲基蓝，酒石酸钾钠，沸石。 2．实验仪器：铝锅，恒温培养箱，高压灭菌锅，酒精蒸馏装置，恒温水浴锅，蒸馏烧瓶，酒精计，糖度计，滴定管，温度计，pH计，三角瓶，容量瓶，石棉网等。 四、实验过程 1、实验步骤 （1）取自来水1000mL，按照1：4的料水比称取大米粉（250g），一起加入铝锅中，混匀，用盐酸将醪液pH调节到5.5-6.0，煮沸1h。注意不要煮糊，可适当补温水，不要骤然降温，避免“夹生饭”。 （2）糊化结束后，耐高温 淀粉酶，加入少量CaCl2 50-70mg/L，如果使用自来水也可以不加，冷却到85℃，按10U/g大米粉的比例加入活化好的淀粉酶酶液，90-93℃水浴保温。当DE值下降到20左右，结束糊化（一般糊化1个小时）。（3）用盐酸调节上述醪液至pH4.0-4.5，将醪液冷却到60℃，按150U/g大米粉的比例加入活化好的糖化酶酶液，60℃恒温箱或水浴保温6h以上（可放置过夜）。
新疆农业大学 《酶与酶工程》 专题讨论综述 题目: 酒精生产工艺 姓名: 学院: 班级: 学号: 成绩：
2013 年4月 酒精生产工艺 摘要我国酒精生产以发酵法为主，大多数工厂是采用薯干和玉米为原料。为了进一步提高酒精生产水平，各国的工程技术人员都在研究新型的酒精发酵方法，如目前已在工业生产上应用的固定化细胞酒精发酵法，耐高温活性干酵母发酵法等新的发酵工艺。在设备方面也有不少新型生物反应器出现，如单罐连续搅拌反应器、酵母回用连续搅拌反应器、塔式反应器、细胞固定化反应器等。酒精蒸馏工艺也在不断改进和完善。进一步改造了蒸馏塔板结构，并研究新的蒸馏工艺。目前研究较多的蒸馏工艺有高效节能的差压式蒸馏，膜分离酒精等。随着乙醇传感器和微机控制系统的应用，酒精工业的生产水平将有新的突破。 关键词：霉菌，废糖蜜，糊化，醪液。 原料及其处理 1.淀粉质原料的选择 （1）原料资源要丰富，容易收集。酒精生产需要大量原料，要有一定的库存量。（2）原料要容易贮藏。水分高的原料不易贮藏，含水量低于13%为宜。 （3）原料含杂质要少，并在生产中不产生有害、有毒物质。 （4）原料价格低廉，可降低产品成本。尽量采用野生植物原料。 2.糖质原料的选择 糖质原料主要指糖蜜。根据糖蜜的含糖糖量分为三个等级：一级糖蜜：含全糖(总糖）高于50%，不溶物和胶体物质等杂质含量较少；二级糖蜜：含全糖45%~50%;三级糖蜜：含全糖低于45%。所有等级糖蜜浓度均不得低于80`~900 ,相对密度为1.41~1.50（20℃）。 原料的种类 用于生产酒精的淀粉原料主要有：薯类；粮谷类；糖质原料；野生植物；农产品加工副产品；纤维质原料。 常用原料的化学组成 1.糖类葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖等，这些物质都可以发酵生成酒精，同时也是霉菌和酵母的营养及能源，原料中含这些物质越多，生成酒精也就越多，所以它和产量有着密切的关系。 2.蛋白质在酒精生产中，原料所含的蛋白质的主要作用是经蛋白酶降解后作为生产菌种所必需的氮源，而参与菌体细胞的合成，因此其含量以满足菌体正常生长繁殖为宜。 3.无机盐及生长素其功能是作为酶活性基的组成部分或调解酶的活性。生产原料中无机盐和生长素的含量均足够满足微生物的生长和代谢。 4.脂肪脂肪对发酵有影响，如玉米、高粱糠、米糠等油脂较多，则生酸较快。一些酒精厂如采用玉米作为原料，总是先把玉米胚芽除去。 5.单宁单宁具有涩味和收敛性，遇铁呈蓝黑色，有凝固蛋白质的作用。而糖
木薯为原料的酒精酿造 工艺精编W O R D版 IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】
以木薯为原料的酒精酿造工艺木薯具有良好的加工性能，也不与粮食作物争地，是一种有很大发展潜力的酒精生产再生资源，将其应用到发酵工业，具有广阔的发展前景。据相关资料显示广西的木薯产量较大，全国60%的木薯淀粉是由广西生产，广西对于生产木薯酒精具有独特的优势。以木薯为原料进行酒精发酵的工艺较成熟。本文简述了木薯原料预处理、液化、酶糖化、发酵酒精生产工艺。木薯是热带和亚热带广泛种植的粮食和经济作物，适应性很强，耐旱、耐瘠、耐水，对土地的质量要求不高，是可在任何土质中生长的作物。我国南方盛产木薯，产量高，淀粉含量高。木薯的块根淀粉含量达25%-30%左右，木薯干淀粉含量达70%左右，是被誉为“淀粉之王”。木薯已被世界公认是具有很大发展潜力、很有前途的酒精生产的可再生资源。近年来，随着木薯原料用于生产酒精渐渐收到人民的重视，国内外学者都致力于木薯生产酒精工艺的研究。下面就木薯原料预处理、液化、酶糖化、发酵酒精生产工艺这四个方面进行简单的介绍。 一、原料的预处理 原料在进行正式生产之前，必须预处理，以保证生产的正常进行和提高生产的效益，预处理包括除杂和粉碎两个工序。木薯在收获和干燥过程中，经常会惨夹进泥土、沙石、粗纤维，金属杂质等杂质，这些杂质如果没有在正式投入生产之前清除，将严重影响生产的正常进行。石块和金属杂质会使粉碎机的筛板磨损或损坏，造成生产的中断；机械设备运转部位，会因泥沙的存在而加速磨损，泥沙等杂质也会影响正常的发酵过程。所以用木薯原料生产酒精前，必须进行除杂，以保证生产的正常进行和提高生产的效益。 2、原料的粉碎木薯原料粉碎可以使原料的颗粒变小，原料的细胞组织部分破坏，淀粉颗粒部分外泄，增加原理的表面积，在进行水热处理时，加快原料的吸水速度，降低水热处理的温度，节约水热处理蒸汽；有利于α-淀粉酶与原料中淀粉分子的充分接触，促使
天然纤维素生产酒精的研究进展 秸杆的主要成分是木质纤维素。是纤维素、半纤维素和木质素混合在一起的材料。用木质纤维素作为糖源生产燃料酒精，目前糖的利用和转化率还很低，通常只有百分之十几。在秸秆中纤维素、半纤维素和木质素通过共价键或非共价键紧密结合而成的木质纤维，占秸杆总重量的约70-90％左右。植物中三者各占的比例随不同来源的植物或植物的不同部分而有所区别，大概的比例数字为： 纤维素30-50% 半纤维素 20-35% 木质素20-30% 灰份0-15% 其实纤维素的非结晶结构是很容易被打破的，它可以完全降解成葡萄糖，后者是发酵乙醇的原料。 目前遭遇的主要问题是，纤维素的结晶结构难以被破坏，致使人们无法完成后续处理。纤维素和半纤维素被难以降解的木质素包裹，使得纤维素酶和半纤维素酶无法接触底物，这构成了木质纤维素利用的重大障碍。只有经过有效的预处理方法，破坏了木质纤维素的高级结构，实现纤维素酶和半纤维素酶对纤维素的可及性，才能使木质纤维素作为自然界里最大宗的资源，像淀粉一样被人和动物完全利用。 纤维素被纤维素酶水解的反应通常又称为糖化反应，水解的主要产物是单糖。植物细胞壁中，纤维素被半纤维素和木质素通过物理和化学作用所包裹，不利于纤维素酶对纤维素的进攻。木质素是由苯基丙烷聚合而成的一种非多糖物质。由芳香烃的衍生物以-C-C-键、-O-键纵横交联在一起，其侧链又与半纤维素以共价键结合，形成一个十分致密的网络结构，将纤维素紧紧包裹在里面。所以，要彻底降解纤维素，必须首先降解木质素。未经预处理的植物纤维原料的天然结构存在许多物理和化学的屏障作用，纤维素酶水解得率低，仅为10%～20%。 禾本科植物秸秆含有的半纤维素一般为木聚糖，占干重的25－30％。半纤维素能被木聚糖酶( xylanase，EC3．2．1．8)——半纤维素酶，降解成木糖。 天然半纤维素水解产物的85-90%是木糖。以植物纤维素原料中的木糖发酵生产酒精，能使纤维素原料的酒精发酵的产量在原有的基础上增加25%。因此，木糖发酵生产酒精是决定植物纤维资源生产酒精经济可行的关键因素。酵母木糖代谢的途径比葡萄糖代谢的途径复杂得多。在代谢的过程中部分木糖转化为其它副产物。因此，酵母木糖代谢产生酒精的理论得率为0.46克酒精/克木糖，低于葡萄糖酒精发酵的理论得率为0.51克酒精/克葡萄糖。
木薯生产酒精的废水一般特点 木薯经过发酵提取酒精后, 排出废醪液进入污水处理系统。废醪液有以下特点: 1.泥砂含量大 会在后续的水处理构筑物中沉积, 减小有效容积, 降低构筑物的可利用容积; 同时, 对卧式螺旋离心机、水泵、换热器、管道也造成很大的磨损。如果不去除, 肯定会淤积在一级厌氧罐中, 而且极难从厌氧罐中排出来。 2.木薯渣沉降速度快 木薯渣进入水处理构筑物内, 会很快沉积在构筑物底部, 靠单纯的排泥和提高上流速度来排除构筑物内木薯渣, 肯定会遇到重大问题。 而且, 由于木薯渣特别容易沉淀, 会造成带式压滤机、板框压滤机的脱水效果不好, 损坏滤袋、滤布等。 3.木薯渣较难生物降解 经过重复试验, 经过清洗烘干后的干木薯渣基本不能短时间产生沼气, 而含木薯渣的废醪液能大量产气, 其原因是木薯渣中夹带的高浓度有机废水在发生作用, 废水中的CODCr产生沼气。因此, 想经过在构筑物内提高停留时间, 让木薯渣自行降解, 是不可行的。
4.造成反应器淤塞、混合困难、进水堵塞。 根据以上提出的木薯渣的特点, 一旦木薯渣进入反应器内, 会很难自动出来, 会造成反应器有效容积逐步减小, 泥水混合困难, 进水压力增加, 进水管堵塞, 需要定期进行开罐、放空清理。 尽管, 我们能够经过除渣机系统控制排出木薯渣的量( 前提是要对泥砂、大块渣进行事先去除) , 但由于在外排木薯渣的同时, 微生物也会大量外排, 很难做成”高负荷”厌氧反应器。根据我们的工程经验, 只能够控制负荷在６~８kgCOD/(m3.d)。 5.造成好氧池淤塞、曝气系统堵塞 颗粒较小的木薯渣容易随水流进入好氧系统, 在好氧池内沉积, 堵塞曝气系统。特别是在停留曝气一段时间后, 堵塞现象更加严重。 由于广西扶绥县沣桦酒业公司刚运营不久, 酒精废水处理系统和各种处理设备尚未完全完善, 现基于薯生产酒精的废水一般特点, 现该厂是以一级厌氧+SBR为主要处理工艺, 不过由于生产酒精过程中的各种不稳定因素造成的生产废水不稳定性。该厂为了应对这些不稳定因素和稳定出水达到国家排放标准, 因此现正在投建两级厌氧+SBR处理工艺系统。由于时间问题我们对该厂的污水处理工艺流程也仅仅是了解了个大概, 其中细节部分未得深入研究, 不过这也大碍。下面是根据以木薯为原料生产酒精的一般工艺流程结合该厂的一些特有的工艺做相关分析, 内容主要是以参考相关资料和自我分析为主。
各种葡萄酒酿造工艺过程 概述
各种葡萄酒酿造工艺过程概述2、
白葡萄酒的酿造过程 1，采收： 白葡萄比较容易被氧化，采收时必需尽量小心保持果粒完整，以免影响品质。 2-1，破皮： 采收后的葡萄必须尽快进行榨汁，白葡萄通常会先进行破皮程序，有时也会去梗。红葡萄就直接榨汁。 2-2，发酵前低温浸皮制造法 葡萄皮中富含香味分子，传统的白酒酿制法直接榨汁，尽量避免释出皮中的物质，大部份存于皮中的香味分子均无法溶入酒中。近来发现发酵前进行短暂的浸皮过程可增进葡萄品种原有的新鲜果香，同时仍可使白酒的口感更浓郁圆润。但为了避免释出太多单宁等多酚类物质，浸皮的过程必须于发酵前低温下短暂进行，同时破皮的程度也要适中。 3，榨汁： 为了不会将葡萄皮、梗和籽中的单宁和油脂榨出，压榨时压力必需温和平均，而且要适当翻动葡萄渣。 4，澄清：
传统沉淀法，约需壹天左右的时间；离心分离器，比较方便，但动力太强，常将酵母菌壹且除去而需添加人工酵母。 5，橡木桶发酵： 传统白酒发酵是于橡木桶中进行，由于容量小散热快，虽无先进的冷却设备，控温效果却相当好。此外，于发酵过程中橡木桶的木香、香草香等气味会溶入葡萄酒中使酒香更丰富。壹般清淡的白酒且不太适合此种方法，而且成本相当高。 6，酒槽发酵： 白酒发酵必须缓慢以保留葡萄原有的香味，而且可使发酵后的香味更加细腻。为了让发酵缓慢进行，温度必须控制于18℃-20℃之间。 7，橡木桶培养： 橡木桶中发酵后死亡的酵母会沉淀于桶底，酿酒工人会定时搅拌让死酵母和酒混合，此法可使酒变得更圆润。由于桶壁会渗入微量的空气，所以经过桶中培养的白酒颜色较为金黄，香味更趋成熟。 8，酒槽培养： 白葡萄酒发酵完之后仍需经过乳酸发酵等程序，使酒变得更稳定。由于白酒比较脆弱，培养的过程必须于密封的酒槽中进行乳酸发酵之后会减弱白酒的新鲜酒香以及酸味，壹些以新鲜果香和高酸度为特性的白葡萄酒会特意以加二氧化硫或低温处理的方式抑止乳酸发酵。
以木薯为原料的酒精酿造工艺 木薯具有良好的加工性能，也不与粮食作物争地，是一种有很大发展潜力的酒精生产再生资源，将其应用到发酵工业，具有广阔的发展前景。据相关资料显示广西的木薯产量较大，全国60%的木薯淀粉是由广西生产，广西对于生产木薯酒精具有独特的优势。以木薯为原料进行酒精发酵的工艺较成熟。本文简述了木薯原料预处理、液化、酶糖化、发酵酒精生产工艺。木薯是热带和亚热带广泛种植的粮食和经济作物，适应性很强，耐旱、耐瘠、耐水，对土地的质量要求不高，是可在任何土质中生长的作物。我国南方盛产木薯，产量高，淀粉含量高。木薯的块根淀粉含量达25%-30%左右，木薯干淀粉含量达70%左右，是被誉为“淀粉之王”。木薯已被世界公认是具有很大发展潜力、很有前途的酒精生产的可再生资源。近年来，随着木薯原料用于生产酒精渐渐收到人民的重视，国内外学者都致力于木薯生产酒精工艺的研究。下面就木薯原料预处理、液化、酶糖化、发酵酒精生产工艺这四个方面进行简单的介绍。 一、原料的预处理 原料在进行正式生产之前，必须预处理，以保证生产的正常进行和提高生产的效益，预处理包括除杂和粉碎两个工序。木薯在收获和干燥过程中，经常会惨夹进泥土、沙石、粗纤维，金属杂质等杂质，这些杂质如果没有在正式投入生产之前清除，将严重影响生产的正常进行。石块和金属杂质会使粉碎机的筛板磨损或损坏，造成生产的中断；机械设备运转部位，会因泥沙的存在而加速磨损，泥沙等杂质也会影响正常的发酵过程。所以用木薯原料生产酒精前，必须进行除杂，以保证生产的正常进行和提高生产的效益。 2、原料的粉碎木薯原料粉碎可以使原料的颗粒变小，原料的细胞组织部分破坏，淀粉颗粒部分外泄，增加原理的表面积，在进行水热处理时，加快原料的吸水速度，降低水热处理的温度，节约水热处理蒸汽；有利于α-淀粉酶与原料中淀粉分子的充分接触，促使其水解彻底，速度加快，提高淀粉的转化率；有利于物料在生产过程中的输送。酒精生产原料的粉碎按带水与否分为：干式粉碎和湿式粉碎，实际生产中多采用干式粉碎。国内酒精生产原料粉碎设备主要是锤片式粉碎机，合理的干式粉碎应采用粗碎和细碎两级工艺，在进入锤碎机前先经过粗碎，把大块原理啊初步打碎成小块原料，在经过锤碎机，将小块原料打碎成较细的粉末原料。湿式粉碎是指粉碎时将搅拌用水和原料一起加到粉碎机中去进行粉碎。 二、液化 木薯淀粉中含直链淀粉17%，支链淀粉83%，淀粉浆的液化是将淀粉链打断，淀粉的网状结构被破坏，从而使淀粉浆的粘度降低，使淀粉水解为糖和糊精。传统的液化工艺采用高温高压蒸煮法。原料和水混匀后，于130℃下进行高温高压处理。随着酶工程的发展，传统的高温高压蒸煮逐渐被取代，液化可分为有蒸煮方式和无蒸煮方式，现在的有蒸煮液化方式与传统的高温高压蒸煮液化方式有着本质的区别，它是建立在酶制剂技术上的一种液化方式。液化过程中广泛使用液化酶（α-淀粉酶）对原料进行液化处理。根据蒸煮温度和加酶品种的不同，目前的有蒸煮液化处理方式分为三种，高温蒸煮、中温蒸煮和低温蒸煮，高温蒸煮会造成原料中可发酵性物质损失，且安全性差：中温蒸煮不易染菌，但冷却设备投资大，耐高温酶价格高，酒精成本高：低温蒸煮节约蒸汽和冷却水效果显著，可发酵性物质损失少，但糊化、糖化不彻底，易染菌，发酵升酸高。无蒸煮方式又称为生料发酵工工艺，凡是完全排除对淀粉质原理啊进行预处理的酒精生产工艺属于无蒸煮方式。但是，目前生料发酵中液化，糖化效果你有蒸煮方式要低。 三、糖化 糖化是将短的淀粉链即糊精转化为可发酵性糖，糖化分前糖化阶段和后糖化阶段，因为糖化过程的时间限制，不可能将全部的淀粉转化为糖，所以在发酵过程中还存在糖化过程，称后糖化。糖化是一个复杂的生物化学过程，受糖化酶添加量、时间、温度等多种因素的影响。