燃料乙醇的的生产工艺及流程

燃料乙醇的的生产工艺及流程内容摘要：

72 h 以后 ,乙醇产率开始降低。 分析造成这种现象的原因 :在发酵初期 ,酵母以发酵醪中的糖分为碳源 ,酵母不断代谢糖分发酵成乙醇。 发酵一段时间后 ,发酵醪中 的糖分含量减少 ,酵母可能开始利用自身的代谢产物乙醇为碳源来维持自身的生长和繁殖。 所以 ,在利用该 菌株生产乙醇过程中 ,应该尽量控制好发酵时间 ,当发酵达到 72 h 时 ,就可终止发酵 [18 19]。 2. 5 转速对乙醇产率的影响 纤维素酶解需要与底物充分接触。 一定的转速能保证纤维素底物与纤维素酶充分接触。 此外 ,由于菌株热带假丝酵母一般在“限氧”条件下发酵 ,这是由酵母本身的代谢方式所决定的。 酵母对木糖的代谢分别依赖于 :木糖还原酶将木糖转化为木糖醇。 木糖醇脱氢酶将木糖醇转化为木酮糖。 木糖激酶将木酮糖转化为 52磷酸木酮糖 ,后者再经 32磷酸甘油醛进入糖酵解途径 ,在木糖醇转化成木糖酮的过程中 ,需要有氧的参与。 一定的转速可提供该酵母发酵所需要的溶解氧 ,转速过高 ,可能会使发酵生成的一部分乙醇挥发掉 ,而且转速过高 ,发酵液中的溶解氧增加 ,还可能导致生成的乙醇氧化成醋酸等其他产物。 从图 4可以看出 ,该试验的适宜转速约为 120 r/ min[20 21]。 2. 6 纤维素酶用量对乙醇产率的影响 预处理的玉米秸秆经纤维素酶酶解成葡萄糖及纤维二糖 ,纤维素酶的用量直接决定着预处理玉米秸秆纤维素的最终水解情况及乙醇产率。 据资料介绍 ,纤维素酶最适作用条件为温度 50 ℃ ,pH = 4. 8 , 纤维素酶最适用量 25 IU/ g。 从图 5 可以看出 ,乙醇产率随着纤维素酶量的增加而增加 ,当酶活力达到 45 IU/ g 时 ,乙醇产率最高。 分析原因可能是 50 ℃时 ,温度太高 ,不适于酵母的生长代谢所致。 因此 ,该试验中发酵温度较低为 31 ℃。 这个温度对于纤维素酶解所需最适温度要低 ,会使纤维素酶解速率降低 ,所以纤维素酶的用量要高一些 ,以提高纤维素酶解速率 ,最优量为 45 IU/ g。 尽管 45 IU/ g 是最优的酶量 ,但是使用如此高活力的纤维素酶 ,在经济上是不合算的。 当纤维素酶活力从 35 IU/ g 增加到 45 IU/ g 时 ,乙醇产率增加甚微。 因此 ,选用 35 IU/ g 纤维素酶浓度较为合适 [17]。 2. 7 酵母菌接种量对乙醇产率的影响 酵母菌接种量对乙醇产率有一定的影响 ,接种量过低 ,菌体产生的生物量较少 ,发酵过程不充分 ,乙醇产率较低。 接种量过高 ,增加了细胞的维持能需要 ,乙醇产率也无法积累到较高水平。 从图 6 可以看出 ,接种量在 10 %时 ,乙醇产率最高 [17]。 2. 8 酵母菌接种比例对乙醇产率的影响 采用混合菌种发酵生产乙醇 ,2 种菌的比例对乙醇产率有着一定的影响 ,热带假丝酵母既能发酵葡萄糖又能发酵木糖生产乙醇 ,但其发酵葡萄糖产乙醇 能力较差 ,发酵木糖产乙醇能力较强 ,而酿酒酵母一般不能发酵木糖 ,但它能快速有效地发酵葡萄糖生产乙醇。 采用混合菌种发酵就很好地解决了预处理玉米秸秆酶解生产乙醇的技术问题 ,同时由于纤维素酶解玉米秸秆是一个复杂的酶解过程 ,而预处理玉米秸秆水解液中木糖的含量很高 ,所以采用混合菌种发酵时具有较强发酵木糖能力的热带假丝酵母比例要高一些。 从图 7 可以看出 ,热带假丝酵母与酿酒酵母的接种比为 2 :1 时 ,乙醇产率最高 [19 20]。 __ 第三部分 :未来及展望 1． 1 发展概况 乙醇，俗称酒精，它以玉米、小麦、薯类、糖蜜等为原料，经发酵、蒸馏而制成，除大量应用于化工、医疗、制酒业外，还能作为能源工业的基础原料 —— 燃料 (燃烧低热值为 269ookJ／ kg)。 将乙醇进一步脱水再加上适量汽油后形成变性燃料乙醇。 所谓车用乙醇汽油，就是把变性燃料乙醇和汽油以一定比例混配形成的一种汽车燃料，在国外被视为替代和节约汽油的最佳燃料，具有价廉、清洁、环保、安全、可再生等优点。 这项技术在国外已十分成熟。 目前国外使用车用乙醇汽油的国家主要是美国和巴西，欧共体自 90年代初也开始生产使用车用乙醇汽油 20世纪 70年代．在石油危机的背景下．美国为减少对进口原油的依赖，联邦政府制定了“乙醇发展计划”，开始大力推广车用乙醇汽油。 作为重要能源战略．美国还制定了相关的法律和扶持政策．对车用乙醇汽油的生产和使用给予财政补贴。 美国主要以 收稿日期：2∞ 1— 05— 09玉米为原料生产燃料乙醇，所耗玉米占全美玉米产量的 7～ 8。 l 990年，全美燃料乙醇销售量为 26,5万吨，到 2020年．，已达 559万吨．年均增长率为 20。 美国于 l 992年开始鼓励使用乙醇作为新配方汽油的添加剂，这大大促进了美国燃料乙醇的生产。 1996年．美国 国家地质综合考察部的一篇研究报告指出 作为汽油增氧剂的 MTBE，在喊少空气污染的同时却增加了水质污染。 为此． 1999年美国环保局与国会合作，针对汽油增氧剂 MTBE(甲基叔丁基醚 )对水资源的污染，研究制定了 20O2—— 2020年期间新的国家“清洁燃料替代计划”，一些州已明 令禁止使用 MTBE。 如：美国加州政府于 1999年 3月下令：在 2020年前彻底取消 MTBE的使用。 2020年 3月 21日，美联邦政府也发表了取消使用 MTBE的声明。 如果 2020年美国在全国范围内全面禁止使用 MTBE，将极大地刺激车用乙醇汽油的 需求增长 这是由于含 10 乙醇的汽油不要求改变汽车发动机，可减少空气污染．并有和 MTBE相同的效果，所以各酒精生产公司对燃料乙醇的发展持乐观态度。 美国推广使用车用乙醇汽油．不但在一定程度上缓解了石油供求矛盾，同时扩大了玉米消费市场．从而刺激了农业生产，增加 r农民收入：另外，还有效降低了汽车尾气中有害气体排放，改善了环境和空气质量，经济效益和社会效益显著。 巴西政府于 l975年推行车用乙醇汽油计划，并在税收、补贴和优惠贷款等方面对燃料乙醇产业发展配套实施了完整的支持政策。 与美国不同的是．巴西是以甘蔗、糖蜜、砂 糖为主要原料生产燃料乙醇。 2020年该国燃料乙醇总产量达 793万吨，约占该国 汽油消耗总量的 l／ 3。 目前巴西是世界上最大的燃 2020革纂 2期 广 曲 轻工业 G． X． LightInd料乙醇生产和消费国，也是唯一不使用纯汽油作为 汽车燃料的国家。 这一计划的实施为巴西平衡外贸逆差、促进汽车工业的发展、振兴种植业、扩大社会 就业、缩小地区经济差别、改善城市环境质量均作出了积极贡献 巴西通过“乙醇替代计划”已使温室气体的排放减少了 20。 日本从 1983年开始实施燃料乙醇的开发计划．重点开发用农、林产废物等未利用资源直 接发酵生产乙醇的技术。 2993年，敢洲共同体建议提高欧洲的燃料乙醇产量，要求汽油掺含 5 的乙醇，并将用生物物质生产的乙醇货物税降低到相当于矿物燃料货物税 10 的水平 欧共体积极发展车用乙醇汽油最直接的原因是解决农产品过剩问题。 目前，在税收优惠政策的支持下，车用乙醇汽油在欧共体的使用呈上升趋势。 9O年代末，用可再生资谭 (生物源 )替代石油资源，用生物技术路线取代化学技术路线进行生物燃料及化学品生产已成为世界上各大化学公司发展战略的热点。 美国参议员 Lugar和美国中央情报局前局长 Woo]sty于 1999年在《外交 事物》杂志上发表题为“新的石油”长篇文章，详细论述了由生物法生产燃料乙醇作为生物能源的战略意义及现实意义。 美国国家研究委员会。