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燃料乙醇生产的工艺流程燃料乙醇是一种能源资源丰富、环保、可再生的生物能源，其生产工艺流程包括生物质原料处理、糖化、发酵、蒸馏等多个环节。
下面我们将逐步介绍燃料乙醇的生产工艺流程。
第一阶段：生物质原料处理生物质原料主要包括玉米、甘蔗、木材、秸秆等。
在生产过程中，首先需要将生物质原料进行破碎、研磨处理，以增加原料与水的接触面积，有利于后续的糖化和发酵。
随后对原料进行蒸煮处理，以破坏纤维素结构，使得纤维素和半纤维素变得更易被酶解成糖类物质。
第二阶段：糖化糖化是将原料中的淀粉或纤维素水解成糖类物质的过程。
将蒸煮处理后的原料加入水中，然后添加酶类催化剂，通过恒温发酵，使得淀粉转变成葡萄糖，纤维素转变成木糖和半乳糖等，这些糖类物质是后续发酵的主要碳源。
第三阶段：发酵在糖化过程中得到的糖类物质要进一步进行发酵，将糖类物质中的葡萄糖转变成乙醇和二氧化碳。
发酵一般使用酵母菌进行，通过向糖类物质中添加适量的酵母菌和其他营养物质，发酵温度和pH值的控制，使得乙醇逐渐积累并达到理想的浓度。
第四阶段：蒸馏发酵后得到的发酵液要通过蒸馏过程进行乙醇的提纯。
首先通过蒸馏设备将发酵液中的乙醇分离出来，随后经过精馏等处理，将乙醇的纯度提高到工业标准。
在蒸馏过程中还会产生一定量的醛类和杂醇物质，需要进行分离和脱除，以确保乙醇的纯度。
第五阶段：除水处理生产的燃料乙醇中会有一定量的水分，需要通过脱水处理使得乙醇的含水量降至工业标准以下，一般采用分子筛吸附或气相或蒸馏等方法进行脱水处理。
第六阶段：添加剂处理最后一步是对乙醇进行添加剂处理，这包括添加防腐剂、防结霜剂、色素等，以提高乙醇的稳定性和适用性，保持产品的质量和使用寿命。
通过以上几个阶段的工艺流程，原料中的糖类物质被转化为燃料乙醇，成为一种环保、可再生的生物能源，其生产工艺流程相对复杂，需要控制好各个环节的操作条件和原料质量，以便生产出高质量的乙醇产品。
同时，通过改良工艺流程，优化生产设备，采用新型酶类和菌种等，还可以提高乙醇的产率和降低生产成本，促进生物燃料乙醇产业的可持续发展。
燃料乙醇研究报告燃料乙醇研究报告一、引言燃料乙醇是一种通过将植物生物质转化为液体燃料而获得的可再生能源。
它被广泛应用于汽车和其他燃烧设备中，作为传统化石燃料的替代品，旨在减少对传统石油能源的依赖，并减少大气污染和温室气体排放。
本报告将介绍燃料乙醇的生产方法、用途和环境影响等相关内容。
二、生产方法燃料乙醇的主要生产方法是通过发酵将植物生物质转化为乙醇。
此过程包括以下几个步骤：1. 原料处理：植物生物质如玉米、甘蔗或木质纤维被粉碎、预处理以提取可发酵的糖类。
2. 发酵：将预处理后的生物质与发酵菌种一起置于反应器中，发酵菌种将糖转化为乙醇。
3. 分离和提纯：获得的发酵液中含有大量水分和其他杂质，需要通过蒸馏、脱水等方法将乙醇提纯至所需纯度。
4. 燃料乙醇加工：提纯后的乙醇可以直接应用于汽车燃料，或进一步加工制备乙醇汽油混合物。
三、用途燃料乙醇主要用于替代传统汽油作为汽车燃料，其可以应用于传统汽油引擎。
根据含量不同，燃料乙醇可以分为E10、E85等标号。
其中，E10指的是燃料中含有10%的乙醇，而E85则指的是含有85%的乙醇。
1. E10燃料乙醇：E10乙醇汽油是燃料乙醇的一种常见应用形式，其含有10%的乙醇和90%的汽油。
E10燃料通过引入乙醇来取代部分传统汽油，以提高燃烧效率和减少尾气排放。
2. E85燃料乙醇：E85燃料乙醇是一种高含量的乙醇汽油混合物，其中含有85%的乙醇和15%的汽油。
E85被视为一种替代传统汽油的清洁能源解决方案，其具有较低的碳排放和较少的尾气排放，但需要专用的燃料系统和调整后的发动机。
四、环境影响1. 温室气体排放：相比传统汽油，燃料乙醇可以减少温室气体排放。
乙醇的燃烧过程中释放的二氧化碳可以被植物再次吸收，形成一个封闭循环，减少对气候的负面影响。
2. 耕地利用和食物安全：燃料乙醇生产需要大量耕地资源，并存在与食物安全之间的竞争关系。
为了避免农作物资源被大规模用来制造燃料乙醇，可考虑使用废弃农作物、非食用部分植物或利用种植间作的方法来生产乙醇。
生物质合成气发酵生产乙醇的工艺分析生物质合成气（Biomass gasification）是一种将复杂的有机废弃物转化为可再生能源的技术。
这种技术能够将废弃物变成气体，通常是一种被称为合成气或者生物质合成气的混合气体。
该气体主要由一氧化碳、氢气、二氧化碳和甲烷等组成，这些气体可以用来产生能源。
生物质合成气发酵生产乙醇是一种以生物质合成气作为发酵原料，通过发酵过程将其转化为乙醇的生产工艺。
生产出来的乙醇可以作为化学品、燃料和溶剂。
生物质合成气发酵生产乙醇已经成为了一种被广泛应用的生产技术。
1.生物质合成气的制备生物质合成气的制备是将生物质通过热化学反应，将其分解成气体。
反应发生在一个密闭的容器内，该容器中储存的是无氧环境。
反应大致分为以下三个阶段：（1）压缩阶段：压缩过程会在容器内形成高压、高温和高密度的气体，这些气体在容器内占据了很小的空间。
（2）热解阶段：在高温和高压下，生物质内部的化学键被破坏。
其中的碳和氢可以和氧气化合，生成一氧化碳和氢气。
热解过程会产生太多的热量，这些热量可以用来支持后续的反应。
（3）效应阶段：在这个阶段，化学反应生成的气体会进行一系列的复杂化学反应，此过程被称为效应。
其结果是生成了一种复合气体，即生物质合成气。
生物质合成气主要由一氧化碳、氢气、二氧化碳和少量的甲烷等组成。
与其他生产气体相比，生物质合成气中的一氧化碳和氢气比例较高，约占70%。
这使得生物质合成气成为一种良好的发酵原料，可以生产出高浓度乙醇。
2.环境和设备对于生产乙醇的工艺而言，其生产过程会产生大量的热能和二氧化碳。
因此需要选择一个具有良好的环保设备的生产工艺。
发酵反应需要在特定的温度和压力下进行，在此之前，一定要对条件进行预先准备。
恒温箱是必要的设备之一。
由于发酵反应需要在恒定的温度下进行，恒温箱被用来维持反应温度。
操作人员需要根据反应过程中的变化来调整恒温箱中的温度设定。
多级恒压式氧气阀门的使用很重要，该阀门可以调节反应过程中的压力水平，以保证反应的顺利进行。
生物质制备生物乙醇醇实验报告生物质制备生物乙醇实验报告一、实验目的本次实验旨在探究利用生物质制备生物乙醇的可行性和最佳工艺条件，为开发可持续的生物能源提供实验依据。
二、实验原理生物质主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。
通过预处理、酶解和发酵等步骤，可以将生物质中的碳水化合物转化为可发酵糖，进而发酵生成生物乙醇。
预处理过程旨在破坏生物质的结构，提高后续酶解的效率。
酶解则是利用纤维素酶和半纤维素酶将纤维素和半纤维素分解为葡萄糖和木糖等单糖。
发酵阶段，微生物（通常为酿酒酵母）在适宜的条件下将单糖转化为乙醇和二氧化碳。
三、实验材料与设备（一）实验材料1、生物质原料：玉米秸秆2、酶制剂：纤维素酶、半纤维素酶3、微生物：酿酒酵母4、化学试剂：硫酸、氢氧化钠、葡萄糖标准品等（二）实验设备1、粉碎机2、高压灭菌锅3、恒温培养箱4、摇床5、气相色谱仪6、分光光度计四、实验方法（一）生物质预处理将玉米秸秆粉碎至一定粒度，用稀硫酸在一定温度和时间下进行预处理，然后用氢氧化钠中和至中性。
（二）酶解将预处理后的生物质加入适量的纤维素酶和半纤维素酶，在一定温度和 pH 值下进行酶解反应。
（三）发酵将酶解液过滤，调整糖浓度，接入酿酒酵母，在一定温度和通气条件下进行发酵。
（四）分析检测1、采用 DNS 法测定酶解液中的还原糖含量。
2、使用气相色谱仪测定发酵液中的乙醇浓度。
五、实验结果与分析（一）预处理条件对生物质结构的影响不同的预处理温度、时间和硫酸浓度对玉米秸秆的结构破坏程度不同。
经过优化，发现预处理温度为_____℃，时间为_____小时，硫酸浓度为_____%时，能够较好地破坏生物质的结构，提高后续酶解效率。
（二）酶解条件的优化研究了酶用量、温度、pH 值和反应时间对酶解效果的影响。
结果表明，在酶用量为_____g/L，温度为_____℃，pH 值为_____，反应时间为_____小时的条件下，酶解液中的还原糖含量最高。
燃料乙醇生产方法
燃料乙醇是一种可再生能源，其生产方法主要包括发酵法和乙醇脱水法。
以下将详细介绍这两种主要的燃料乙醇生产方法：
1. 发酵法生产乙醇
发酵法是利用农林业副产物及野生植物等为原料，通过水解（即糖化）和发酵过程将双糖、多糖转化为单糖，然后进一步转化为乙醇。
这一过程包括原料预处理、蒸煮、糖化、发酵、蒸馏、废醪处理等步骤。
具体而言，淀粉在微生物的作用下水解为葡萄糖，随后通过发酵生成乙醇。
发酵法采用各种含糖（双糖）、淀粉（多糖）、纤维素（多缩己糖）的农产品，形成成熟的发酵醪液，其中乙醇质量浓度一般为8-10%（w）。
不同原料导致水解产物中乙醇含量差异，如谷物发酵醪液中乙醇的质量分数不高于12%。
为获取高浓度的乙醇，需要通过蒸馏将发酵醪液中的乙醇蒸馏出来。
这一过程产生高浓度的乙醇，同时副产杂醇油及大量酒糟。
2. 乙醇脱水制得燃料乙醇
脱水技术是燃料乙醇生产的关键技术之一。
从普通蒸馏工段出来的乙醇最高质量浓度只能达到95%，要进一步浓缩，需要采用特殊的脱水方法。
这是因为此时，酒精和水形成了恒沸物，难以用普通蒸馏的方法分离开来。
目前制备燃料乙醇的脱水方法主要包括化学反应脱水法、恒沸精馏、萃取精馏、吸附、膜分离、真空蒸馏法、离子交换树脂法等。
这
些方法通过不同的机制和原理，去除乙醇中的多余水分，提高乙醇的浓度，使其符合燃料乙醇的标准。
综合来看，发酵法和乙醇脱水法是燃料乙醇生产的两种关键方法，它们在不同阶段完成乙醇的生成和浓缩，为燃料乙醇产业的发展提供了可行而有效的技术途径。
利用生物质资源进行二代乙醇生产的技术优化研究二代乙醇是一种可再生的生物质能源，其生产是通过将生物质资源转化为乙醇。
这种能源具有较低的碳排放和环境污染，可以替代传统的化石能源，对于应对全球能源危机和减少温室气体排放具有重要意义。
为了实现二代乙醇的可持续生产，相关技术需要进行优化研究。
首先，生物质资源的选择对于二代乙醇生产至关重要。
生物质资源的选取应基于其可再生性、可持续性以及生产成本。
木质纤维素是最常用的生物质资源之一，可以来自于农作物秸秆、林木废料和纸浆工业废料等。
除了木质纤维素，其他生物质资源如穀物秸稈和水生植物也可以被利用。
优化研究应聚焦于不同生物质资源的可用性、产量和质量等方面，以选择最为适宜的资源。
其次，生物质预处理是二代乙醇生产中的核心步骤之一。
生物质预处理的目标是破碎生物质的结构，使得其中的纤维素和半纤维素更易于被提取和转化为乙醇。
预处理方法包括物理方法（如磨碎、切割和热压等）、化学方法（如酸处理、氧化和脱木质素等）以及生物方法（如微生物发酵和酶处理等）。
优化研究应在保证预处理效果的前提下降低能耗和生产成本，同时考虑对环境的影响。
第三，生物质转化过程中的底物提取是二代乙醇生产技术优化的重点。
底物提取主要针对纤维素和半纤维素，在酶的作用下将其转化为可发酵的糖类。
传统的底物提取方法较为耗能，提取效果不稳定。
优化研究可以考虑使用高效的酶、微生物或者改进酶的固定化技术，提高糖类的提取率和转化效率，降低生产成本。
第四，乙醇发酵过程是二代乙醇生产中必不可少的一步。
优化乙醇发酵的关键是选择高效的发酵菌株，并调控发酵条件。
传统的发酵菌株如酵母菌和大肠杆菌等已经有较成熟的应用，但其产量和产率有限。
优化研究可以探索采用高效的发酵菌株，如工程酿酒酵母、大肠杆菌和放线菌等，通过遗传改造或合成生物学方法提高乙醇产量和产率。
此外，应注意在二代乙醇生产过程中产生的副产物的利用。
副产物如纤维素醇、酸和木质素等可以被进一步转化成具有附加价值的化学品，如生物柴油、生物塑料和化学原料等。
燃料乙醇研究报告燃料乙醇作为一种可再生的燃料，越来越受到人们的关注。
它可以通过生物质发酵或化学合成的方法来制备。
燃料乙醇具有高燃烧效率、低排放、易于储存和运输等优点，在汽车、飞机、火车等交通工具中具有广阔的应用前景。
1. 燃料乙醇的制备方法燃料乙醇的制备方法主要有生物质发酵和化学合成两种。
生物质发酵是指利用微生物使生物质中的糖类转化为乙醇。
而化学合成则是指利用化学反应将乙烯转化为乙醇。
2. 燃料乙醇的性质燃料乙醇的化学式为C2H5OH，为无色、透明的液体。
它可与水混溶，在空气中易于挥发。
燃料乙醇具有高热值、高抗爆性和低毒性等优点，并且在燃烧过程中产生的废气较少，对环境污染较小。
3. 燃料乙醇的应用燃料乙醇在交通运输、工业制造、生物化工等领域都有广泛的应用。
其中，在汽车领域，采用燃料乙醇可以大幅度地减少尾气排放，降低空气污染和环境压力。
在工业制造领域，燃料乙醇可以用于制造消毒液、医药、涂料等，并且具有低成本的优势。
在生物化工领域，燃料乙醇可以用于生产饲料、食品、药品等，其可再生性质也符合环保要求。
4. 燃料乙醇的市场前景随着人们环保意识的增强和政策的倡导，燃料乙醇的市场前景也日渐明朗。
目前，各国都在积极推广使用燃料乙醇，并设定了配额目标，以逐渐减少对传统化石能源的依赖，实现可持续发展。
市场预计，未来燃料乙醇的需求将不断增加，其市场规模也将逐步扩大。
总之，燃料乙醇作为一种可再生的燃料，具有广泛的应用前景，并且在环保、节能等方面具有重要作用。
随着科技的不断进步和政策的倡导，燃料乙醇的生产和市场也会不断发展壮大。
燃料乙醇发展现状
燃料乙醇是一种能够替代传统化石燃料的可再生能源。
目前，燃料乙醇的发展取得了一定的进展，但在全球范围内仍处于初级阶段。
燃料乙醇的生产主要依赖于生物质资源，如玉米、蔗糖和谷物等。
通过生物质发酵或化学合成的方式，将这些生物质转化为乙醇燃料。
然而，燃料乙醇生产面临一系列的挑战。
首先，燃料乙醇的生产技术尚不成熟。
目前，乙醇生产过程中仍存在能源消耗高、生产周期长和产率低等问题，导致成本较高。
此外，乙醇生产过程还会产生大量的废水和废弃物，对环境造成一定的影响。
其次，燃料乙醇的市场需求有限。
由于燃料乙醇的使用需要汽车引擎做相应的调整，因此需要更多的汽车制造商和用户对乙醇燃料进行接受和支持。
然而，目前仍有许多国家和地区没有相关政策支持和乙醇燃料基础设施，限制了燃料乙醇的市场潜力。
再者，燃料乙醇的可持续性也是一个需要解决的问题。
生物质资源的获取和利用需要平衡环境、粮食安全和能源需求之间的关系。
如果生物质资源的开发过度，可能会导致土地垄断、粮食短缺和生态破坏等问题。
在技术进步和政策支持的推动下，燃料乙醇仍有望实现规模化生产和广泛应用。
加强对燃料乙醇技术的研发，提升生产效率
和降低成本是发展燃料乙醇的关键。
此外，政府应该加大对燃料乙醇的政策支持力度，鼓励汽车厂商开发适配于乙醇燃料的发动机，并建设相应的加油设施。
综上所述，燃料乙醇的发展仍面临一系列的挑战，但也存在着巨大的发展潜力。
只有加强技术研发、政策支持和资源可持续利用，才能更好地促进燃料乙醇的发展和广泛应用。
文章编号:１００１Ｇ９７３１(２０１５)１２Ｇ１２０６１Ｇ０４绿藻生物质发酵生产燃料乙醇的研究∗王㊀辉１,赵杉林１,葛丽莹１,薛向欣２,陆㊀光１,王㊀菲１(１．辽宁石油化工大学化工化学与环境学部,沈阳１１３００１;２．东北大学材料与冶金学院,沈阳１１０８１９)摘㊀要:㊀主要探讨了利用绿藻作为生物质原料进行乙醇发酵的可行性及其发酵效果,考察了不同种类绿藻㊁硫酸浓度以及钠离子浓度对乙醇产量的影响.研究结果证明石莼葡萄糖含量丰富,作为发酵乙醇的原料是十分有潜力的.预处理过程中最适硫酸浓度为２％,并利用氢氧化钙调节p H值为５．５时,其最大乙醇浓度可高达３０g/L,且产乙醇速率可达０．６３g/(L h),乙醇产量为３７g/k g.在酶解存在的条件下,加大硫酸浓度水解对绿藻中葡萄糖的溶出并没有很大帮助,主要影响其它五碳糖的溶出.钠离子对发酵产乙醇过程的影响较大,钠离子浓度过高会抑制乙醇产量以及产乙醇速率;而在氯离子存在的条件下,低钠离子浓度便可对乙醇发酵产生严重抑制.关键词:㊀绿藻;酸解;生物乙醇;乙醇产量;抑制中图分类号:㊀Q８１５文献标识码:A D O I:１０．３９６９/j．i s s n．１００１Ｇ９７３１．２０１５．１２．０１２１㊀引㊀言随着能源危机日益加重,环境污染日益严峻的时代背景下,清洁㊁可再生能源得到人们的普遍关注[１].目前研究的生物质能源主要有燃料乙醇㊁丁醇和生物柴油等[２].燃料乙醇作为一种绿色能源具有非常广阔的应用前景,如美国㊁巴西等国已实现了车用燃料乙醇的应用,从而大幅降低了对石油能源的需求[３].我国吉林省是全国第一个使用车用乙醇汽油的省份,汽车尾气排放的有害物质降低了３０％~６０％[４].目前国内外生产燃料乙醇的原料主要是玉米㊁小麦等粮食类生物质,其原料成本占燃料乙醇生产成本的比例高达５０％,利用该类生物质原料生产燃料乙醇将会加重社会的粮食危机[５].采用廉价的非粮原料在一定程度上解决利用粮食原料生产燃料乙醇可能带来的粮食问题[６].因此,寻找最佳的非食用生物质原料代替粮食作物生产燃料乙醇,已经成为世界共识.美国㊁欧洲㊁加拿大等国的纤维素乙醇生产已具产业化规模,而我国在２００６年刚完成了年产５００吨的纤维素乙醇中试项目[７].相比于第一代以玉米乙醇为代表的生物燃料乙醇和第二代以纤维素乙醇为代表的燃料乙醇,第三代海藻燃料乙醇具有其独特的优越性[８].海藻是一种非常理想的生物质原料[９Ｇ１０],海藻中碳水化合物含量高㊁适应性强㊁生长速度快周期短㊁其光合效率(６％~８％)远高于陆地植物(１．８％~２．２％)[１１],可以固定温室气体C O２,而且石莼属海藻还可吸收水中的氮㊁磷和重金属污染物,具有一定的净水作用[１２].因此,利用海藻为原料来生产燃料乙醇具有很大的竞争优势和发展前景.然而,目前海藻生物乙醇的问题主要集中于原料的预处理以及乙醇产量不高等,因此本文主要探讨了海藻预处理及其它因素对乙醇产量的影响,以确定出合适的预处理方法和发酵条件提高海藻生物乙醇的产量.原料预处理主要有酸解法和酶解法[１３].本文主要考察了酶与酸联合对海藻单糖溶出的影响以及不同盐离子对海藻燃料乙醇发酵的影响,以确定出合适的预处理方法和发酵条件提高海藻生物乙醇的产量.２㊀材料与方法２．１㊀菌株与试剂安琪酵母购买自安琪生物公司(安琪耐高糖高活性干酵母,呈白色颗粒状);绿藻来自青岛(本文研究所用的绿藻分别属于石莼属和浒苔属);实验中所用试剂均购自国药集团化学试剂有限公司.２．２㊀绿藻水解糖液制备２．２．１㊀不同种类绿藻水解糖液制备将石莼和浒苔分别粉碎后,称取一定量的绿藻粉末配制成３５０g/L的原料,依次加入液化酶(８０I U/g)和糖化酶(４０I U/g)分别酶解４８和３６h.液化酶处理条件为６０ħ㊁p H值为６．０,糖化酶处理条件为６０ħ㊁p H值为４．５.将酶解后的原料用４％的硫酸进行酸解,于１２０ħ处理２h.３０００g离心１０m i n,收集上清液.再用氢氧化钙调节水解糖液的p H值至５．５.１０６ħ灭菌３０m i n后备用.做３个平行发酵,取平均值作为最终结果.２．２．２㊀不同硫酸浓度水解糖液制备称取一定量的石莼粉末配制成３５０g/L的原料,依次加入液化酶和糖化酶分别酶解,方法和处理条件同２．２．１.将酶解后的原料分别用２％,４％和８％的硫酸进行酸解,于１２０ħ处理２h.３０００g离心１０m i n,收集上清液.再分别用氢氧化钙和氢氧化钠调节水解糖液的p H值至５．５.灭菌方法同上,后做３个平行发１６０２１王㊀辉等:绿藻生物质发酵生产燃料乙醇的研究∗收到初稿日期:２０１４Ｇ１０Ｇ１４收到修改稿日期:２０１５Ｇ０３Ｇ３０通讯作者:王㊀辉,EＧm a i l:h u iＧw＠１６３．c o m 作者简介:王㊀辉㊀(１９８１－),女,沈阳人,讲师,博士,从事环境工程及光催化材料研究.酵,取平均值作为最终结果.２．２．３㊀不同浓度钠离子水解糖液制备称取一定量的石莼粉末配制成３５０g/L的原料,依次加入液化酶和糖化酶分别酶解,方法和处理条件同２．２．１.将酶解后的原料分别用２％和８％的硫酸进行酸解,于１２０ħ处理２h.３０００g离心１０m i n,收集上清液.再分别用氢氧化钙㊁氢氧化钠㊁以及氢氧化钙＋氯化钠调节水解糖液的p H值至５．５.灭菌方法同上,后做３个平行发酵,取平均值作为最终结果.２．３㊀发酵１g干酵母接入１００m L２％蔗糖溶液中,于３８ħ水浴３０m i n,再移至３０ħ摇床振摇２h进行活化.酵母活化完成后按１０％(v/v)的接种量接至绿藻水解糖液中置于３０ħ摇床进行发酵.发酵过程中定时取样,过滤后滤液用于测定乙醇㊁还原糖㊁单糖含量.２．４㊀分析方法采用气相色谱法(G CＧ２０６０,岛津)测定乙醇含量,参数:F F A P毛细管柱(０．３２mmˑ３０mˑ０．３μm),载气为氢气,检测器T C D,流速为９０m L/m i n,进样器温度１２０ħ,柱温１４０ħ,检测器温度１２０ħ,进样量１μL;采用D N S法测定还原糖含量[１４];采用液相色谱法(A g i l e n t１２６０)测定单糖含量[１５],参数:色谱柱B i oＧR a d H P XＧ８７H３００∗７．８mm,流动相５mm o l/L H２S O４,检测器R I D,流速０．５m L/m i n,柱温３５ħ,检测器温度３５ħ,进样量１０μL.用离子测定仪(雷磁, P X S JＧ２１６F)测定钠离子浓度.３㊀结果与讨论３．１㊀不同种类绿藻化学组成及对发酵产乙醇的影响绿藻经酶解和硫酸水解后,会产生部分未水解多糖及还原性单糖等.经酶解及酸处理后石莼和浒苔的组成成分以及水解液中的单糖浓度见表１.表１㊀不同种类绿藻化学组成及水解液中单糖浓度T a b l e１S u g a rc o n c e n t r a t i o no f t h eh y d r o l y z e ds o l uＧt i o na n d c o m p o s i t i o n o fd i f f e r e n tt y p e s o fg r e e na l g a成分浓度石莼浒苔化学构成碳水化合物５０．６％４５．８％粗蛋白１０．２９％１５．３２％粗脂肪１．２５％０．９４％水分１７．３％１８．７％灰分１９．２％２２．６７％水解液葡萄糖５４．６０g/L１９．０２g/L木糖２．２５g/L８．６１g/L鼠李糖２．８９g/L２１．８０g/L ㊀㊀由表１数据可见,由于石莼和浒苔的化学组成存在一定差异,且水解液中各单糖的含量差别较大,特别是微生物可以利用的六碳糖(葡萄糖)含量差异很大,因而导致了产乙醇能力上的差别.由于酵母产乙醇主要利用的是葡萄糖,而无法利用木糖和鼠李糖,显然在采用酶解和硫酸水解的预处理条件下石莼比浒苔用于产乙醇的原料更为合适.因此在后续的研究中采用了石莼作为发酵原料,进一步探究酸解浓度对乙醇产量的影响,如图１所示.图１㊀不同种类绿藻发酵的乙醇产量随时间的变化F i g１E t h a n o l p r o d u c t i o no fd i f f e r e n t t y p e so f g r e e na l g a３．２㊀不同硫酸浓度酸解对乙醇产量的影响３．２．１㊀不同浓度酸解水解糖液的化学组成经酶解及不同浓度的硫酸处理的绿藻A水解液成分及浓度见表２.表２㊀经不同浓度硫酸水解的绿藻A水解液的成分及浓度T a b l e２C o m p o n e n t s a n dc o n c e n t r a t i o no f t h eh y d r oＧl y z e ds o l u t i o nb y d i f f e r e n tc o n c e n t r a t i o n so fs u l f u r i c a c i d类别成分浓度/g L－１２％硫酸水解４％硫酸水解８％硫酸水解单糖葡萄糖５９．７０６０．３０６１．８０木糖１．４５２．２３２．７３鼠李糖０．９３２．９４４．７６还原糖１１０．５０１２３．８８１３５．３５㊀㊀由表２数据可见,水解液中的单糖大部分为葡萄糖,木糖和鼠李糖浓度较低.不同浓度硫酸水解处理对糖类溶出的影响主要表现在木糖和鼠李糖上,而对葡萄糖的溶出无明显影响.木糖和鼠李糖的浓度随硫酸浓度的增大而增加.水解液中葡萄糖浓度达６０g/L.３．２．２㊀不同浓度酸解对乙醇产量的影响由图２数据可见,无论是哪个酸解浓度,用氢氧化钠调节p H值比用氢氧化钙调节p H值的迟滞期要长,产乙醇速率也更慢,这表明用氢氧化钙调节p H值比用氢氧化钠调节p H值的水解糖液具有更好的发酵性,这一结果与文献相符[１６].此原因可能是由于在加热酸解的预处理过程中,生成的单糖可能会继续降解成糠醛㊁甲酸和乙酰丙酸等发酵抑制物,而氢氧化钙对这些发酵抑制物有沉淀作用,随硫酸钙沉淀一同被滤去;另有氢氧化钙脱毒机理的研究表明,氢氧化钙可以除去某些对发酵有抑制的无机离子[１７].而用氢氧化２６０２１２０１５年第１２期(４６)卷钠调节p H 值时并不产生沉淀,因而发酵抑制作用仍存在.在用氢氧化钙调节p H 值时,产乙醇速率并未受酸解浓度的影响;而用氢氧化钠调节p H 值时,产乙醇速率随酸解浓度的增大而降低,这一现象可能是由于随着酸解浓度的增大,氢氧化钠的用量也随之增加,进而导致发酵液中钠离子浓度的升高而部分或完全抑制乙醇发酵.酸解浓度为２％且用氢氧化钙调节p H 值时,所得乙醇产量最高,约为３０g /L .除８％浓度酸解外,其余组别葡萄糖最终利用率都可达１００％.图２㊀不同浓度酸解乙醇产量随时间的变化F i g ２Et h a n o l p r o d u c t i o no fd i f f e r e n tc o n c e n t r a t i o n s o f s u l f u r i c a c i d ３．３㊀不同钠离子浓度对乙醇产量的影响由图３可知,２％钠调㊁２％钙调的乙醇浓度达３０g /L ,而８％钙调的乙醇浓度稍小,约为２７g /L .总体来说,钙调的产乙醇速率要大于钠调的组别.２％钙调＋氯化钠的组别能产乙醇,但乙醇产量极少.而８％钠调和８％钙调＋氯化钠的两组在整个发酵过程中完全不产乙醇.这些现象说明在低酸解浓度时,使用氢氧化钠或氢氧化钙调节p H 值对乙醇产量无明显影响,只影响产乙醇速率;而在高酸解浓度时,使用氢氧化钠或氢氧化钙调节p H 值对乙醇产量和产乙醇速率均有影响.这一结果与２．２中所得结果相对应.由图３结合图４可得出,若氯离子同时存在时,低的钠离子浓度便会严重抑制产乙醇过程,因此推测是两种离子共同作用的结果.图３㊀不同浓度盐离子乙醇产量随时间的变化F i g ３E t h a n o l pr o d u c t i o n o f d i f f e r e n t c o n c e n t r a t i o n s o f s a l t i o n图４㊀不同盐离子浓度随时间的变化F i g ４Di f f e r e n t c o n c e n t r a t i o n s o f s a l t i o n ３．４㊀与文献结果的比较表３中列出了本文乙醇产量与相关文献乙醇产量的对比结果.从表３中与其它文献的对比可看出石莼作为发酵基质的乙醇产量并不低于甚至优于以纤维素或其它藻类为发酵基质的乙醇产量,说明利用石莼发酵制备乙醇的竞争优势非常明显,其潜力是十分巨大的,值得进一步研究.表３㊀与文献乙醇产量的比较T a b l e ３C o m p a r i s o no f e t h a n o l pr o d u c t i o nw i t h l i t e r a t u r e 微生物发酵基质处理方法还原糖浓度乙醇产量参考文献安琪酵母海带渣稀硫酸和纤维素酶３１．１g /L１０．２g /L [１８]休哈塔假丝酵母稻草纸浆稀硫酸和纤维素酶Ｇ酸酶双解法Ｇ２６．６g /L[１９]工业酵母马尾藻提取液硫酸处理－０．３８５％(v /v)[２０]面包酵母浒苔酶解液过氧化氢处理２％０．１３２g /g [２１]工业酵母海带蒸煮－２７m L /k g [２２]安琪酵母石莼酸酶双解３０g /L４㊀结㊀论利用绿藻作为生物质原料进行乙醇发酵的效果,探究了不同种类绿藻㊁硫酸水解浓度以及钠离子浓度对乙醇产量的影响.研究结果证明,与浒苔相比,在本文所用的预处理条件下石莼水解产生的葡萄糖含量更丰富,其作为发酵燃料乙醇的原料是十分有潜力的,其最大乙醇浓度可高达３０g /L ,且产乙醇速率可达０．６３g /(L h ),乙醇产量达３７g /k g.其预处理条件为２％硫酸酸解并利用氢氧化钙调节p H 值至５．５.在酶解存在的条件下,加大硫酸浓度进行水解对绿藻中葡萄糖的溶出并没有很大帮助,因此用低酸浓度处理即可.钠离子对发酵产乙醇过程的影响较大,钠离子浓度过高会抑制乙醇产量以及产乙醇速率;而在氯离３６０２１王㊀辉等:绿藻生物质发酵生产燃料乙醇的研究子存在的条件下,低钠离子浓度便可对乙醇发酵产生严重抑制,因而推断这两种离子都对乙醇发酵有抑制作用.参考文献:[１]㊀B a iY i ．G l o b a l d e v e l o pm e n t s t a t u s o f b i o m a s s f u e l [J ]．S i Ｇn o ＧG l o b a l E n e r g y ,２００８,１３(５):２３Ｇ３０．[２]㊀L i uZ h i y u a n ．T h en e wf e a t u r e so f t h ed e v e l o pm e n t o f t h e w o r l db i o f u e l i n d u s t r y a n d t h e c o mm o n p r o b l e m s [J ]．A g Ｇr i c u l t u r a l E n g i n e e r i n g T e c h n o l o g y,２００９,１１:８Ｇ１２．[３]㊀Z h a oG a n g ,L i nY u a n y u a n ,C h e n g J i a n r u n ．D e v e l o pm e n t o f b i o m a s s e n e r g y i n d u s t r y i nb r a z i l [J ]．C h u a n g X i n K e J i ,２０１０,２:３２．[４]㊀M aY u g u o ．F u e lE t h a n o l :S u n r i s eI n d u s t r y [J ]．C h i n e s e P e t r o l e u m E n t e r p r i s e ,２００５,７:３６Ｇ３７．[５]㊀W uF a n g w e i ,S h e nY a f a n g ,Z h a n g J i n h u a ,e t a l ．A n a l y s i s o f t h e i n f l u e n c eo f t h ed e v e l o pm e n to fb i o f u e l e t h a n o l t o C h i n a f o o d s e c u r i t y [J ]．A g r i c u l t u r a l T e c h n o l o g y E c o n o m Ｇi c ,２００９,１:２１Ｇ２９．[６]㊀Z h a n g Y a n g j i a n ,X i a n g W e i d a ,Z h o uT a o ,e t a l ．A n a l ys i s o f t h ec u r r e n t s i t u a t i o na n dt r e n do fd e v e l o pm e n to f f u e l e t h a n o l i nC h i n a [J ]．C h i n aE n e r g y,２００９,３１(１):３１Ｇ３３．[７]㊀Z h uY a q i o n g．T h e s e c o n d g e n e r a t i o nb i o f u e l e t h a n o l t e c h Ｇn o l o g y c o m p e t i t i o n s p e e d [J ]．I n d u s t r y D e v e l o p m e n t ,２００９,２:５１Ｇ５３．[８]㊀D e n g Y o n g ,F a n g J u n m i n ,C h e nF a n g,e t a l ．T h e c u r r e n t d e v e l o p m e n t o f b i o f u e l s [J ]．C h i n aB i o t e c h n o l o g y ,２００８,２８(８):１４２Ｇ１４７．[９]㊀Z h o uZ h i g a n g ,B iY a n h u i ．P e r s p e c t i v e sa n dt h o u gh t so n t h es e a w e e d se x p l o i t e d i nt h eb i o m a s se n e r g yp r o d u c t i o n [J ]．M a r i n eE c o n o m y,２０１１,１(４):２３Ｇ２８．[１０]㊀L iX u e j i n g ,Z h a n g L u y a o ,Q i a o M i n g ,e t a l ．P r o gr e s s i n a l g a eb i o f u e lr e s e a r c h &d e v e l o p m e n t [J ]．S i n o ＧG l o b a l E n e r g y,２００９,１４(４):２３Ｇ２６．[１１]㊀R o s sAB ,J o n e s JM ,K u b a c k iM L ,e t a l ．C l a s s i f i c a t i o no fm i c r o a l ga ea sf u e la n di t st h e r m o c h e m i c a lb e h a v i o r [J ]．B i o r e s o u rc eT e c h n o l o g y,２００８,９９:６４９４Ｇ６５０４．[１２]㊀L i xX i u c h e n ,G uX i a o h u a ,Z h a n g G u o c h e n ,e t a l ．E n v i Ｇr o n m e n t Ｇe n h a n c i n g a n db i o Ｇe n e r g yp r o d u c i n gpo t e n t i a l o f u l v a s p[J ]．F i s h e r i e sS c i e n c e ,２０１１,３０(１２):７８９Ｇ７９３．[１３]㊀T a oG u o x i n ,W a n g J i a n m i n g ．S e c o n da n dt h i r d Ｇg e n e r a Ｇt i o nb i o f u e ld e v e l o p m e n ta ta g l a n c ea n de n l i g h t e n m e n t [J ]．S i n o ＧG l o b a l E n e r g y,２０１０,１５(９):２３Ｇ３７．[１４]㊀T a n g JC ,W a n g M ,e t a l ．I m p r o v e dc o m p o s t i n g of u n Ｇd a r i a p i n n a t i f i d a s e a w e e db y in o c u l a t i o nw i t hh a l o m o n a s a n d g r a c i l i b a c i l l u s s p ．i s o l a t e d f r o m b a r i n ee n v i r o n m e n t s [J ]．B i o r e s o u r c eT e c h n o l o g y ,２０１１,１０２:２９２５Ｇ２９３０．[１５]㊀M i l l e rGL ．U s e o f d i n i t r o s a l i c y l i c a c i d r e a ge n tf o r d e t e r Ｇm i n a t i o no fr e d u c i ng s u g a r s [J ]．A n a l y t i c a lCh e mi s t r y ,１９５９,３１:４２６Ｇ４２８．[１６]㊀P a l m q v i s tE ,H a h n ＧH a g e r d a l B ,S z e n g ye l Z ,e t a l ．S i m Ｇu l t a n e o u s d e t o x if i c a t i o na n de n z ym e p r o d u c t i o no f h e m i Ｇc e l l u l o s eh y d r o l ys a t e so b t a i n e da f t e r s t e a m p r e t r e a t m e n t [J ]．E n z y m eM i c r o b i a lT e c h n o l o g y,１９９７,２０:２８６Ｇ２９３．[１７]㊀Z h u a n g J u n p i n g ,L i nL u ,P a n g C h u n s h e n g,e ta l ．R e Ｇs e a r c ha d v a n c e s i n d e t o x i f i c a t i o n o f l i g n o c e l l u l o s e h yd r o l Ｇy s a te s Ｇm a k i n g [J ]．M o d e r nC h e m i c a l I n d u s t r y ,２００９,２９(２):１９Ｇ２３．S t u d y o n e t h a n o l f e r m e n t a t i o n f r o m g r e e na l ga WA N G H u i １,Z H A OS h a n l i n １,G EL i y i n g １,X U EX i a n g x i n ２,L U G u a n g １,WA NGF e i １(１．L i a o n i n g P e t r o c h e m i c a lU n i v e r s i t y ,S h e n y a n g １１３００１,C h i n a ;２．N o r t h e a s t e r nU n i v e r s i t y ,S h e n y a n g １１０８１９,C h i n a )A b s t r a c t :T h e f e a s i b i l i t y o f u s i n gg r e e n a l g a a s t h e s u b s t r a t e t o f e r m e n t e t h a n o l i s d i s c u s s e d i n t h i s s t u d y b yi n Ｇv e s t i g a t i n g t h e e f f e c t o f a l g a t y p e ,a c i d c o n c e n t r a t i o n a n d i o n c o n c e n t r a t i o n o n e t h a n o l yi e l d ．T h e r e s u l t s d e m o n Ｇs t r a t e d t h a t g r e e na l g aU l v a s p ．w a s r i c ho f gl u c o s ew h i c hh a d g r e a t p o t e n t i a l t ob e t h e s u b s t r a t e o f e t h a n o l f e r Ｇm e n t a t i o n ．T h em a x i m u me t h a n o l c o n c e n t r a t i o nw a s u p t o ３０g /La n de t h a n o l p r o d u c t i o nr a t e r e a c h e d０．６３g /(L h )a n de t h a n o l y i e l dw a s ３７g /k g ,w h i c hw e r e o b t a i n e dw h e n g r e e na l g aw a s h y d r o l yz e dw i t h２％s u l f u r i c a c i d a n d p H w a s a d j u s t e d t o ５．５w i t h c a l c i u mh y d r o x i d e ．I n p r e s e n c e o f e n z y m e ,h i g h e r a c i d c o n c e n t r a t i o n p r a c Ｇt i c a l l y h a d n o h e l p o n d i s s o l u t i o n o f g l u c o s e ,b u t h a d c e r t a i n i m p a c t o n d i s s o l u t i o n o f p e n t o s e ．T h e c o n c e n t r a t i o n o f s o d i u mi o nh a ds i g n i f i c a n t e f f e c to ne t h a n o l f e r m e n t a t i o n ．A h i ghc o n c e n t r a t i o no f s o d i u mi o nc o u l d i n h i b i t e t h a n o l p r o d u c t i o na n d e t h a n o l p r o d u c t i o n r a t e ;l o wc o n c e n t r a t i o no f s o d i u mi o n c o u l d s e r i o u s l yi n h i b i t e t h a n o l pr o d u c t i o nw i t h t h e p r e s e n c e o f c h l o r i o n ．K e y w o r d s :g r e e na l g a ;a c i dh y d r o l y s i s ;b i o e t h a n o l ;yi e l d ;i n h i b i t i o n ４６０２１２０１５年第１２期(４６)卷。
