燃料乙醇的制備

燃料乙醇的發(fā)酵燃料乙醇是一種被廣泛用于運輸業(yè)的生物燃料。燃料乙醇由富含糖類物質的農(nóng)作物釀制產(chǎn)生，可加入汽油中制成混合燃料。燃料乙醇主要供汽車、摩托車等交通工具使用，汽油發(fā)動機無需做過多改動就可以直接使用燃料乙醇。當汽油價格較高時，燃料乙醇具有明顯的成本優(yōu)勢。然而，大規(guī)模使用燃料乙醇會導致玉米、甘蔗等農(nóng)作物供不應求、價格上升。前景最近幾年，由于石油價格的波動，燃料乙醇的消費增長也在提速。隨著國內(nèi)石油需求的進一步提高，以乙醇等替代能源為代表的能源供應多元化戰(zhàn)略已成為中國能源政策的一個方向。《關于促進玉米深加工業(yè)健康發(fā)展的指導意見》燃料乙醇擁有清潔、可再生等特點，可以降低汽車尾氣中一氧化碳和碳氫化合物的排放可作為新的燃料替代品辛烷值高抗爆性能就好乙醇可以按較甲基叔丁基醚（MTBE）(可生物降解性差、能迅速遷移至飲用水中危害人體健康的問題)更少的添加量加入汽油中可再生能源我國現(xiàn)狀我國燃料乙醇的主要原料是陳化糧和以木薯、甜高粱等淀粉質或糖質非糧作物，今后研發(fā)的重點主要集中在以木質纖維素為原料的第二代燃料乙醇技術。目前，國家發(fā)改委已核準了廣西的木薯燃料乙醇、內(nèi)蒙的甜高粱燃料乙醇和山東的木糖渣燃料乙醇等非糧試點等項目以農(nóng)林廢棄物等木質纖維素原料制取乙醇燃料技術也己進入年產(chǎn)萬噸級規(guī)模的中試階段。生產(chǎn)技術一、第一代燃料乙醇技術是以糖質和淀粉質作物為原料生產(chǎn)乙醇。其工藝流程一般分為五個階段，即液化、糖化、發(fā)酵、蒸餾、脫水。二、是以木質纖維素質為原料生產(chǎn)乙醇。乙醇技術首先要進行預處理，即脫去木質素，增加原料的疏松性以增加各種酶與纖維素的接觸，提高酶效率。待原料分解為可發(fā)酵糖類后，再進入發(fā)酵、蒸餾和脫水。生產(chǎn)工藝發(fā)酵法采用各種含糖（雙糖）、淀粉（多糖）、纖維素（多縮己糖）的農(nóng)產(chǎn)品，農(nóng)林業(yè)副產(chǎn)物及野生植物為原料，經(jīng)過水解（即糖化）、發(fā)酵使雙糖、多糖轉化為單糖并進一步轉化為乙醇。淀粉質在微生物作用下，水解為葡萄糖，再進一步發(fā)酵生成乙醇乙醇脫水制得燃料乙醇：化學反應脫水法、恒沸精餾、萃取精餾、吸附、膜分離、真空蒸餾法、離子交換樹脂法等。木薯生淀粉批量發(fā)酵酒精：木薯木薯——木薯是世界三大薯類之一，廣泛栽培于熱帶和亞熱帶地區(qū)。在我國南亞熱帶地區(qū)，木薯是僅次于水稻、甘薯、甘蔗和玉米的第五大作物。它在作物布局，飼料生產(chǎn)，工業(yè)應用等方面具有重要作用，已成為廣泛種植的主要的加工淀粉和飼料作物。是熱帶濕地低收入農(nóng)戶的主要食用作物。木薯生淀粉批量發(fā)酵酒精：木薯原產(chǎn)于美洲熱帶，全世界熱帶地區(qū)廣為栽培。其塊根可食，可磨木薯粉、做面包、提供木薯淀粉和漿洗用淀粉乃至酒精飲料。木薯可能為墨西哥猶加敦的瑪雅人首先栽培。大多數(shù)品種含有能產(chǎn)生氰化物的糖類衍生物，原始民族會用摩擦、壓榨及加熱等復雜的工序去毒。木薯極易發(fā)生變異，所以本身可能就是一個雜交種。木薯生淀粉批量發(fā)酵酒精：木薯木薯生淀粉批量發(fā)酵酒精：木薯木薯生淀粉批量發(fā)酵酒精：生產(chǎn)工藝

a-淀粉酶糖化酶↓↓薯干→粉碎機→調(diào)漿罐→連續(xù)蒸煮器→蒸煮醪→糖化鍋廢槽↖↓酒精←分子篩脫水←蒸餾←成熟發(fā)酵醪←發(fā)酵醪←糖化醪雜醇油↙↙↓↙↓酵母種→斜面試管→搖瓶培養(yǎng)→小酒母罐→大酒母罐↑↗↓空氣→空壓機→過濾器→無菌空氣酒母醪木薯生淀粉批量發(fā)酵酒精:薯干預處理薯干預處理示意圖原料薯干→篩選→浮選→磁選→破碎→制漿→液化（糊化）↓↓↘↓纖維、泥沙石塊、磚塊鐵雜糖化←冷卻↑糖化酶淀粉的液化：是利用淀粉液化酶使糊化的淀粉黏度降低，并水解成糊精和低聚糖的過程。糖化淀粉的糖化：是利用糖化酶將淀粉液化的產(chǎn)物進一步水解成葡萄糖的的過程，并為發(fā)酵提供含糖適量并保持一定酶活力的無菌或極少雜菌的醪液。乙醇酵母的培養(yǎng)麥芽汁麥芽汁麥芽汁糖化醪瓊脂→↓↓↓↓酵母→斜面試管→液體試管→三角瓶培養(yǎng)→卡氏罐培養(yǎng)→小酒母罐培養(yǎng)→大酒母罐培養(yǎng)→發(fā)酵罐↖↗糖化醪乙醇酵母的培養(yǎng)（酒母1：10擴大培養(yǎng)）（1）原菌種斜面培養(yǎng)：麥芽汁瓊脂，25~30℃培養(yǎng)3~5天（冰箱4℃保存?zhèn)溆茫?。?）液體試管：10°Bx麥芽汁，滅菌冷卻至25~30℃，無菌接種置25~30℃培養(yǎng)20h。（3）三角瓶培養(yǎng)：1/3麥芽汁和2/3糖化醪，25~30℃培養(yǎng)12~14h，pH4~6（4）卡式罐培養(yǎng)：糖化醪，25~30℃培養(yǎng)12~14h，pH4~6（5）小酒母罐、大酒母罐培養(yǎng)：糖化醪，25~30℃培養(yǎng)12~14h，pH4~6乙醇發(fā)酵——菌種：乙醇酵母；培養(yǎng)基：薯干糖化醪→發(fā)酵醪；pH:4.2~4.5;（1）前發(fā)酵期：醪液中酵母密度小，酵母進行適應，發(fā)酵作用不強。實際生產(chǎn)時，酒母量在10％左右，前發(fā)酵期時間為6~8h，連續(xù)發(fā)酵時，前發(fā)酵期基本不存在。（2）主發(fā)酵期：酵母不再大量繁殖，而主要進行乙醇發(fā)酵，發(fā)酵作用強烈，糖分消耗迅速，乙醇逐漸增加。主發(fā)酵溫度控制在30~34℃不得高于34~35℃，發(fā)酵時間一般為12~15小時。乙醇發(fā)酵（3）后發(fā)酵期：醪液中的糖分已大部分被發(fā)酵，但醪液中殘存的糊精等多糖成分繼續(xù)被轉化為可發(fā)酵性糖，酵母把它轉化為乙醇。后糖化作用速度比糖發(fā)酵速度要慢得多，乙醇和CO2生產(chǎn)量減少，表觀看來氣泡不斷產(chǎn)生，但醪液不再翻動