·153·可再生能源RenewableEnergyResources第28卷第3期2010年6月Vol.28No.3Jun.2010
1乙醇发酵工艺按照发酵过程中物料所处状态，乙醇发酵方法分为固体发酵法、半固体发酵法和液体发酵法。按照发酵醪注入发酵罐的方式，乙醇发酵的方式分为间歇式、连续式和半连续式。固体发酵法和半固体发酵法主要采取间歇发酵方式；液体发酵法既可以采取间歇发酵方式，也可以采取连续发酵或半连续发酵方式。1.1间歇式发酵间歇式发酵是指全部发酵过程始终在一个发酵罐中进行。由于发酵罐容量和操作工艺的不同，间歇发酵有以下几种方法。（l）一次加满法将糖化醪冷却到27～30℃后，接入大约为糖化醪量10%的酒母混合均匀，经60～72h的发酵即成熟。此法操作简便，易于管理，但酒母用量大，适用于糖化锅与发酵罐容积相等的小型乙醇厂。（2）分次添加法将发酵罐容积1/3左右的糖化醪入罐后，接入10%酵母进行发酵；2～3h后，第2次加入糖化醪；再隔2～3h，第3次加入糖化醪，直至加到发酵罐容积的90％为止。此法适用于糖化锅容量小而发酵罐容量大的工厂。（3）连续添加法先将一定量的酒母打入发酵罐，然后根据生产量，确定流加速度。流加速度与酵母接种量有密切关系。如果流加速度太快，则发酵醪中酵母细胞数太少，不能造成酵母繁殖的优势，易被杂菌所污染；如果流量太慢，会造成后加糖化醪中的支链淀粉不能被彻底利用。一般应在接种酵母6～8h将罐装满。该法适合于采用连续蒸煮、连续糖化的乙醇生产厂。（4）分割主发酵醪法将处于旺盛主发酵阶段的发酵醪分出1/3～1/2至第2罐，然后加新料将两罐补满，继续发酵。待第2罐发酵正常，又处于主发酵阶段时，再分出1/3～1/2发酵醪至第3罐，并加新鲜糖化醪至第2、第3罐。如此连续分割其他各罐，并将前面各罐发酵成熟的醪液送去蒸馏。该过程可以省去了酒母的制作过程，但对无菌操作的要求高。适用于卫生管理较好、无菌要求较高的工厂。1.2半连续发酵半连续发酵是在主发酵阶段采用连续发酵，而后采用间歇发酵的方法。在半连续发酵中，醪液的流加方式有两种。第一种方式，将数个发酵罐连接起来组为一组，使前3个罐保持连续发酵状态。开始投产时，第1只罐接入酒母，使该罐始终处于主发酵状态，连续流加糖化醪。待第1罐加满后，流入第2罐，此时可分别向第1，2两罐流加糖化醪，并保持两罐始终处于主发酵状态；待第2罐加满后，自然流入第3罐；第3罐加满后，流入第4罐；第4罐加满后，则由第3罐改流至第5罐；第5罐加满后，改流至第6罐，依次类推。第4，5罐发酵结束后，送去蒸馏。洗刷罐体后再重复以上操作。第二种方式，由7～8个罐串联组成一组，用管道将前罐的上部接通下罐的底部。投产时，先制备1/3体积的酒母，加入第1只发酵罐；在保持主发酵状态下，流加糖化醪至满罐，流入第2罐。待第2罐醪液加至罐容1/3时，糖化醪转流加至第2罐；第2罐加满后，流入第3罐。重复下一罐操作，直至末罐。1.3连续发酵连续发酵工艺方法分为如下3种。（1）循环连续发酵法将9～10个罐串联组成连续发酵罐组，其流程是从前罐的上部流入下罐的底部。投产时，先将酒母打入第1只罐，同时加入糖化醪，在保持该罐处于主发酵状态下，流加糖化醪至满，自然流入第2罐，再依次流入下一罐，直至末罐。待醪液流至末罐并加满后，发酵醪即成熟。将末罐成熟的发酵醪送去蒸馏，洗刷末罐并杀菌，重新接种发酵，然后以末罐为首罐，以相反方向重复以上操作，进行循环连续发酵。（2）多级连续发酵法多级连续发酵法也称连续流动发酵法。与循环法类似，该法也是用9~10个发酵罐串连组成发酵系统，各罐的连接也是由前一罐上部接至下一罐底部。投产时，先将酒母接入第1罐，然后在保持主发酵状态燃料乙醇技术讲座（三）燃料乙醇发酵技术
国内燃料乙醇生产技术水平
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1、
玉米燃料乙醇生产技术水平
玉米燃料乙醇按照生产工艺可分为“湿法”与“干法” 。对于专业的乙醇生产企业,采用技术手段分离出胚芽生产玉米油是必要的,并且工业生产乙醇时, 只要求玉米淀粉脂肪含量低于110 %即可
。因此“, 半干法”工艺或“改良湿法”工艺均为可选方案。表1
为几种玉米燃料乙醇生产工艺的优劣比较。
表1 玉米燃料乙醇生产工艺的综合比较
由于玉米燃料乙醇技术首先在美国实现工业化生产并迅速得到发展,其经济效益仅次于巴西的甘蔗燃料乙醇。所以有必要介绍一下美国玉米燃料乙醇技术的特点及优势所在。1.1
美国玉米燃料乙醇技术
1.1.1
生产工艺的选择
美国“湿法”工艺用于燃料乙醇的生产源于淀粉企业的产品延伸,其中以ADM 公司为典型代表,采用纯糖浆发酵和酵母回用技术,工艺流程如图1 所示。
图1 美国ADM公司玉米燃料乙醇“湿法”生产工艺
2000 年前美国共有48 个生产厂家,生产约670万吨燃料乙醇。其中产能的60 %由湿法生产,40 %由干法生产。2005 年又新建36 个厂,总数达到84家,产能较2000 年增加约一倍达到1 200万吨。2006年生产厂增至125 家,产量为1 460 万吨,产量跃居世界第一,目前还有在建装置23 家
。新建的专业燃料乙醇生产企业均采用“干法”新工艺。工艺流程如图2 所示(虽然膜分离脱水技术在能耗方面仅为传统共沸蒸馏脱水工艺能耗的10 % —30 % ,然而由于膜使用寿命和成本等问题,美国大部分装置仍然没有采用,但它是以后的重点发展方向) 。
图2 美国玉米燃料乙醇“干法”新工艺
1. 1. 2 技术进步所显现的特点
随着燃料乙醇生产实践经验的积累,现在美国大型燃料生产企业尤其是2000 —2006 年新建厂具有如下特点:
(1) 多数采用大颗粒玉米粉(3mm ,有利于饲料回收) ;
燃料乙醇技术讲座(二)燃料乙醇的生产方法
燃料乙醇是一种常见的可再生能源，对于减少碳排放和保护环境具有重要意义。在本文中，我们将为大家介绍燃料乙醇的生产方法。
燃料乙醇通常是由生物质或石油化工原料制成。目前，生物质燃料乙醇的生产方法是最为成熟和广泛应用的。
生物质燃料乙醇主要由玉米、木薯、甜菜、红甜菜和其他淀粉质和糖类植物材料制成。其制备方法可分为两种基本类型：一是糖类发酵法，包括口腔清洗(玉米、木薯)、硫酸水解(木薯、搽鼻、红甜菜)、酶解(甜菜)等方法；二是纤维素生物质制乙醇，通过热水预处理、酸碱处理及发酵来提取纤维素中的乙醇。
其中，口腔清洗法是一种最常见的生产方法。其生产过程包括清洗、磨碎、酸化、发酵和蒸馏。首先，将玉米或木薯粉末清洗干净，然后磨成细粉。接下来，将粉末的PH值酸化至4-4.5，使其中的淀粉质和糖类顺利发酵，并在恰当的温度范围内进行发酵反应。发酵结束后，需要进行蒸馏，以去除杂质和纯化乙醇。
相对于口腔清洗法，硫酸水解法更常用于处理木薯、搽鼻、红甜菜等杂能源原料。其原理是使用硫酸将木薯中的淀粉水解成葡萄糖，成为发酵过程的葡萄糖溶液。
纤维素生物质制乙醇则是通过三步方法获得乙醇。第一步是用热水预处理纤维素生物质，使其晶格结构松散，易于生物酶降解。之后，加入硫酸等酸成分，使木质素溶解，并将纤维素降解。第三步，进行发酵，利用酵母对糖类成分进行发酵，最终得到乙醇产物。此方法具有非常重要的应用价值，既能有效利用大量的秸秆、木片等废弃物，同时也为多种产业提供了新的发展方向。
总之，燃料乙醇的生产方法众多，但都可以分为这些基本的类型。这些技术的持续发展和优化，是燃料乙醇领域不断推进的重要环节。燃料乙醇作为一种可再生能源，在现代社会中的应用越来越广泛。在这个过程中，我们需要遵循一些原则和规则，以确保燃料乙醇的生产和使用是可持续和环保的。在本文中，我们将分析燃料乙醇的相关数据，以了解其市场前景和生产技术性能的基本情况。
燃料乙醇技术讲座(五)燃料乙醇的储运
燃料乙醇是一种环保、清洁的能源，其生产和使用已经逐渐得到了全球范围内的重视。燃料乙醇是可再生的，不仅可以降低化石能源的使用量，还可以减轻能源消耗对环境的影响。在大量应用燃料乙醇之前，我们需要了解一些储运相关的知识，以确保其在运输和应用过程中的安全和可靠性。
一、储存
燃料乙醇的储存需要考虑到其极易燃的特点。在储存区域内，必须保持低温、无火源等安全措施，以防止其发生爆炸、火灾等危险事故。储存仓库的建设、管理及检测过程中应遵循相关法规标准，确保储存条件合规并且有高效的安全监管体系。同时，需要注意储存区域内的插座电源线及加热设备维护工作，避免出现漏电或缺陷等安全隐患。
二、运输
燃料乙醇的运输方式有多种，包括管道运输、罐车运输和集装箱运输等。不管使用哪一种运输方式，都需要注意以下事项：
1、安全措施。运输车辆和运输器材必须符合规定要求，加油站和沿途油库必须设有专人专职负责，保证运输安全。
2、装载与卸载。装载和卸载过程中需要特别注意操作人员的安全，设有专业人员负责现场指挥。
3、车辆维护。定期对运输车辆的机械系统进行检查，以确保车辆运行的正常。
三、应用
燃料乙醇的应用主要是在混合燃料中使用。混合比例通常为
E5 至 E10，也有一些国家正在推广 E15 至 E20 的使用。在使用燃料乙醇时，需要做好下列几方面的工作：
1、加注站布局。建立燃料乙醇加注站时，需要考虑周围环境、设施配套等因素。要求加注站建设规范，安全措施完备。
2、加注站管理。对于建设好的加注站，加注站运营商必须按照相关要求设立专人负责燃料乙醇的分布管道维护、供应、检测等工作。加注站应开展有效的培训课程，提高操作人员的技能水平和应急处理能力。
3、车辆适应性。新的混合燃料需要车辆具备一定的适应性，因此，需要通过科技手段将乙醇与汽油混合，从而提高混合燃料的设备适应性。
四、未来展望
随着燃料乙醇技术的发展，燃料乙醇的储存和运输将更加安全和可靠，可用性和可扩展性也将得到更大的提高。未来，随着燃料乙醇应用的推广，市场竞争和政策影响将成为关键的因素。我们需要做好政策储备，加大对燃料乙醇应用的支持和投资，推动其在全球范围内的广泛应用。
