燃料乙醇生产中低聚糖及有机酸的HPLC分析及应用效果

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纤维素制取乙醇技术

纤维素制取乙醇技术

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]。

利用木质纤维素生产燃料乙醇

利用木质纤维素生产燃料乙醇

利用木质纤维素生产燃料乙醇前言经济社会的发展以能源为重要动力,经济越发展,能源消耗越多。

到2059年,也就是世界上第一口油井开钻200周年之际,世界石油资源大概所剩无几。

而生物质能是由植物的光合作用固定于地球上的太阳能,最有可能成为21世纪主要的新能源之一。

据估计,植物每年贮存的能量约相当于世界主要燃料消耗的10倍;而作为能源的利用量还不到其总量的1%。

专家预测,生物质能源将成为未来持续能源重要部分,到2015年,全球总能耗将有40%来自生物质能源。

然而燃料乙醇的生产如均以糖类或粮食为原料,其产量受到粮食资源的限制,难以长期满足能源需求。

从长远考虑必须进行科技创新,扩大原料来源。

含木质纤维素的生物质废弃物是生产燃料乙醇的另一原料来源,它包括农作物秸秆、林业加工废料、甘蔗渣及城市垃圾中所含的废弃生物质等。

国内外专家对木质纤维素原料转化为乙醇燃料进行了大量的研究。

一.木质纤维素发酵生产乙醇的原理木质纤维素转化为乙醇的步骤主要分为两步:纤维素水解成糖,糖发酵成醇。

由于木质纤维素结构复杂,纤维素、半纤维素不但被木质素包裹,而且半纤维素部分共价和木质素结合,纤维素具有高度有序晶体结构.因此必须经过预处理,使得纤维素、半纤维素、木质素分离开,切断它们的氢键,破坏晶体结构,降低聚合度,以提高水解效率。

表2列出了几种木质纤维素中纤维素、半纤维素和木质素的含量。

表 2 几种典型木质纤维素原料的组成质量分数/%原料纤维素半纤维素木质素玉米秸秆36 28 29小麦秸秆36 28 22稻草37 19 10稻壳36 20 19高粱秸秆32 19 14云杉43 26 29松木44 26 29桦木40 39 21柳木51 29 16杨木51 29 16新闻纸62 16 21图1 植物细胞壁构成示意图所有植物来源的木质纤维素均含有丰富的纤维素、半纤维素和木质素,纤维素和半纤维素可作为乙醇发酵的原料。

图2 木质纤维素发酵生产乙醇的路线纤维素是一种有100--1000个β-D-吡喃型葡萄糖单体以β-1,4-糖苷键连接的直链多糖,多个分子平行紧密排列成丝状不溶性微小纤维。

木薯生产乙醇

木薯生产乙醇

题目:木薯生产乙醇题目:Cassava for ethanol production作者:张博材料化学4班学号:33090415一:立项依据与研究内容(一)美国、巴西燃料乙醇产量高居世界榜首早在20世纪30年代,燃料乙醇就被开发作为车用燃料。

20世纪70年代的两次石油危机,促使巴西和美国率先推行燃料乙醇发展计划,加拿大、法国、西班牙和瑞典随之效仿,形成了一定规模的生产和应用市场。

近年来不断攀升的高油价进一步促进各国政府积极推动燃料乙醇的发展,美国、欧盟和亚洲等国的生物燃料政策发生重大变化,大幅提高生物燃料的发展目标,同时加大政策支持力度,推动燃料乙醇产能扩大,产量迅速增长。

2006年世界燃料乙醇产量达到380亿升(按1加仑=3.79升换算,以下同),相当于全球汽油消费量的2.5%,比2000年产量增长95.9%。

预计2007年世界燃料乙醇产量可达440亿升。

世界燃料乙醇的生产主要集中在美国和巴西,两国燃料乙醇产量占世界总产量的90.5%。

美国现已超越巴西成为世界最大燃料乙醇生产国,2006年乙醇产量为183.8亿升,巴西乙醇产量为160亿升。

美国2007年底通过的新能源法规定,乙醇年使用量到2012年将达到75亿加仑(284亿升),2022年将进一步增至360亿加仑(1363亿升),其中以玉米为原料的乙醇最多不超过150亿加仑,而纤维素乙醇产量必须达到160亿加仑。

巴西燃料乙醇生产成本最低,是世界上目前乙醇和汽油混配比例最高的国家,也是世界最大的燃料乙醇出口国。

巴西2013年乙醇产量预计将达到350亿升。

截至2007年9月,欧盟生物乙醇产能已达到32.76亿升。

预计2010年生物燃料在其运输燃料中所占比重将达到5.75%,2020年进一步增至10%。

在亚洲,中国、日本、印度、印尼和菲律宾等也纷纷制定推广燃料乙醇发展规划,其中中国和印度的燃料乙醇生产已初具规模。

(二)上世纪末我国实行改革开放后,农业生产快速发展,粮食生产相对过剩,国家在粮食生产和储备方面的负担日益加重,农民收入增幅趋缓。

纤维素制取乙醇技术

纤维素制取乙醇技术

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]。

生物质资源转化与利用 第八章 生物质燃料乙醇技术

生物质资源转化与利用 第八章 生物质燃料乙醇技术

物理法
化学法 纤维素的预处理方法
物理-化学法 生物法
物理法
物理法包括机械粉碎、蒸汽爆破、辐射、微波处理、冷冻、 挤压热解等,这些处理的目的在于降低纤维素结晶度,破坏 木质素、半纤维素结合层。 机械粉碎是传统方法,经过粉碎,物料的结构发生变化,结 晶度下降,表面积增大,有利于酶对纤维素的进攻。缺点是 能耗大。 蒸汽爆破法被认为是最有效的预处理方法之一,原理是水蒸 气在高温高压下,渗入细胞壁内部,发生水解作用,使α-和 β-烯丙醚键断裂,破坏了结合层结构,然后突然降压,由此 产生强大的爆破力,使物料破碎。经过蒸汽爆破后,再用碱 性过氧化氢处理,纤维素的聚合度和结晶度显著降低。
纤维素原料 纤维素原料是地球上最有潜力的乙醇 生产原料,主要有农作物秸秆、森林 采伐和木材加工剩余物、柴草等。
燃料乙醇的优点
可再生能源,资源丰富 减少排放 提高汽油的辛烷值和抗爆性 积碳减少 增加含氧量,使汽油充分燃烧
燃料乙醇的缺点
保质期短(一个月)
分层,打不着火
蒸发潜热大 热值低
淀粉质原料 主要有甘薯、木薯、玉米、马 铃薯、大麦、大米、高粱等。
生物乙醇应用状况 :燃料乙醇的 糖质原料 主 生产工艺已经比较成熟,目前巴 要是甘蔗、 西、美国等国家的燃料乙醇生产 甜菜等。 已经实现规模化、产业化。
燃料乙醇 主要原料
其它原料 如造纸厂的硫酸 盐纸浆废液、淀 粉厂的甘薯淀粉 渣和马铃薯淀粉 渣等。
8.2.5 发酵
乙醇发酵是不需要氧气的过程,所以要求发酵在密闭条件 下进行,如果有空气存在,酵母就不完全进行乙醇发酵, 而是部分进行呼吸作用,使乙醇量减少。 乙醇发酵主要经历4个阶段和12个反应 第一阶段:葡萄糖到1,6-二磷酸果糖 第二阶段:1,6-二磷酸果糖降解为3-磷酸甘油醛 第三阶段: 3-磷酸甘油醛经5步反应生成丙酮酸 第四阶段:乙醇的生成

农作物秸秆生产燃料乙醇项目可行性研究报告

农作物秸秆生产燃料乙醇项目可行性研究报告

目录一、项目概述 (1)二、技术的可行性分析 (3)1、秸杆燃料乙醇生产技术现状 (3)2、生产技术概述 (6)(1)原料 (7)(2)预处理 (7)(3)纤维素酶及酶水解 (9)(4)发酵 (10)(5)蒸馏、脱水和变性 (11)(6)污水处理 (11)三、我场秸杆资源分析 (12)四、项目建设的技术方案 (14)五、项目的经济分析 (16)六、存在的问题 (19)七、项目建议 (20)一、项目概述能源是人类生存和发展的基本需求.随着社会经济的持续高速发展,用以支撑社会进步的一次能源的代表——石油,已成为现代文明赖以生存的“血液"。

然而,地球上的一次能源是有限的、不可再生的,并且已呈逐渐枯竭之势。

据联合国能源组织多次评估,再过50年左右,地球上的石油储量大工业化开采将趋结束。

能源短缺已是现代社会面临的一个重大问题.为了寻求替代能源,几十年来,人们做出了不懈努力,通过大量的研究、对比和实践,来寻找可方便制取、使用的可再生能源。

近些年来,世界将目光集中到生物燃料乙醇上来。

我国对生物燃料乙醇发展特别谨慎。

在2008年6月召开的全球粮食安全高级别会议上,我国表示:将坚持走有中国特色的生物能源发展道路,坚持“不与人争粮、不与粮争地”的原则,严格控制用玉米、油料等粮油产品生产生物燃料,坚持充分利用秸秆、畜禽粪便等农业农村废弃物发展生物质能源。

农村废弃物如稻草、玉米秸秆、麦秸、蔗渣及森林工业副产品等具有来源丰富,品种多,再生时间短等优点.目前没有得到充分利用,而且常常造成环境污染。

据统计,全世界每年可生产生物质2200×108t,相当于目前世界能源消耗的8~10倍。

我国纤维素类可再生资源非常丰富,仅农作物的秸秆就有7×108 t。

因此,如何成功地开发这一资源作为液体燃料,已成为世界各国普遍重视的研究课题。

乙醇是来自可再生资源的最有发展前景的液体燃料,但目前生物法生产的乙醇还主要来自糖类和淀粉发酵,面对世界人口的急剧膨胀和粮食短缺,用粮食生产酒精的发展将受到限制。

基于logistic模型的乙醇发酵过程分析

基于logistic模型的乙醇发酵过程分析

基于 logistic模型的乙醇发酵过程分析摘要:随着化石燃料的长期消耗走向枯竭,近年来展开了许多利用废弃食品如废弃蛋糕等生产乙醇的研究,本文基于化学含氧量(COD)、还原糖(RS)及α-淀粉酶浓度对酒精生成的影响,对乙醇生产量优化问题进行了研究。

关键词:最小二乘法 logistic 酒精生成动力学模型差分进化算法一、背景介绍在经济全球化的浪潮中,作为经济引擎,石油这种不可再生能源日渐走向枯竭,而对乙醇等生物能源的研究和生产,已成为新时期亟需解决的关键性难题之一。

[1]根据调查发现,面包废物,如废蛋糕,是食品废物的最大部分之一,在中国其范围为 8%-17%[2]。

利用食品废弃物作为生物燃料生产基质,不仅可以解决固体废物问题,而且可以生产可再生能源,因此研究废弃蛋糕用于生产生物乙醇具有重要意义。

碳水化合物是废蛋糕的主要成分,可以水解成单体,然后用作生物燃料(乙醇)生产的原料。

其生产过程主要分两步:酶解得还原糖和发酵生成酒精,具体步骤如下图 1所示(忽略杀菌、调整pH值等环节):图1. 废弃蛋糕生产乙醇步骤图二、问题的提出及分析建立合适的模型刻画 RS 浓度随时间变化的规律,求出达到最高值的时间以及浓度值;同时分析α-淀粉酶的加入量对 RS 浓度值产生的影响,并进行灵敏度分析。

讨论 RS 浓度随时间变化的关系,RS 的产生,即还原物的生成,与α-淀粉酶有关。

而淀粉酶水解过程可看作酶促反应,其运作机理主要涉及酶催化的反应速率以及影响反应速度的各种因素。

从 RS 的生成角度出发,依据其化学反应方程式建立酶催化的反应速率与时间之间的关系,而酶催化的反应速率又与酶的加入量有关,由此即可得出 RS 浓度与时间变化之间的关系模型,通过模型的求解即可得到 RS 浓度可达到的最高值和所需要的时间。

再通过调整模型中的参数,即可分析α-淀粉酶的加入量对 RS 浓度值的影响,最后根据该模型进行误差分析。

三、模型的假设① 假设本文中所做实验中的废蛋糕水解液是生产乙醇的唯一原料。

燃料乙醇的制备

燃料乙醇的制备
• 乙醇脱水制得燃料乙醇: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。
木薯生淀粉批量发酵酒精:木薯
• 木薯——木薯是世界三大薯类之一,广泛栽培于 热带和亚热带地区。在我国南亚热带地区,木薯 是仅次于水稻、甘薯、甘蔗和玉米的第五大作物。
• 它在作物布局,饲料生产,工业应用等方面具有 重要作用,已成为广泛种植的主要的加工淀粉和 饲料作物。 • 是热带湿地低收入农户的主要食用作物。
• 在 S.cerevisiae 菌中导入木糖异构酶途径 可以获得高乙醇产量, 同样也可导入阿拉 伯糖异构酶途径。 • 戊糖的氧化还原代谢一直是众多工程途径 中的热点。
• 在将来, 随着实验室和中试规模研究的不 断提高, 人们会最大程度的利用木质纤维 素原料中的每个成分,将其转化成不同的 成品,实现原料的充分利用并使产品价值 达到最大化, 达到商业化生产要求。
分离纯化工艺流程图
发酵罐→泵→醪塔→浓缩塔→粗酒精→分子
筛塔A、B→冷凝 ↖ ↗ ↑ 蒸汽 蒸汽
↓ 无水乙醇
木质纤维素乙醇的新进展
• 生物质原料具有很多优点,但由于其韧性 会导致工艺过程复杂并且成本昂贵。通过 构造新纤维素水解酶体系、 改造戊糖发酵 工业中耐受抑制剂的酵母菌株以及结合最 优一体化过程,显著改善了发酵工艺过程。
燃料乙醇的发酵
燃料乙醇
• 是一种被广泛用于运输业的生物燃料。燃料乙醇 由富含糖类物质的农作物酿制产生,可加入汽油 中制成混合燃料。
• 燃料乙醇主要供汽车、摩托车等交通工具使用, 汽油发动机无需做过多改动就可以直接使用燃料 乙醇。当汽油价格较高时,燃料乙醇具有明显的 成本优势。然而,大规模使用燃料乙醇会导致玉 源自、甘蔗等农作物供不应求、价格上升。

乙醇酸(PGA)生产工艺介绍及下游应用

乙醇酸(PGA)生产工艺介绍及下游应用

乙醇酸(PGA)生产工艺介绍及下游应用聚乙醇酸(PGA)介绍聚乙醇酸(PGA),又称聚羟基乙酸,是一种单元碳数最少、具有可完全分解的酯结构、降解速度最快的脂肪族聚酯类高分子材料。

PGA也是一种热塑性脂肪族聚酯,玻璃化转变温度温度为40℃,熔融温度约为225℃。

PGA对比与目前市场主流推广的PBAT、PLA等降解塑料而言,PGA目前价格相对比较高昂,其市场供应量较小。

PGA的主要性能特点以及应用1、全降解性以及良好的生物相容PGA为全生物降解材料,其降解条件温和,在水和微生物作用下,在自然环境中能实现快速降解,最终降解产物为二氧化碳和水。

除此之外,PGA还能在海水中进行降解,其降解产物对人体和环境皆是无害的。

因其降解性好,降解产物无害,PGA可以用于工业或家庭堆肥,PGA工业堆肥的降解速率与纤维素类似,120天后即可完全降解。

另外,PGA的海水降解性能优异,在28天时降解率与纤维素相当,达75.3%。

此外,PGA还是理想的生物降解诱发剂,通常将PGA与其他材料配合使用,以获得优异的综合性能。

比如利用PGA与PLA共混改性材料制备的一次吸管,不但具有耐水,耐油脂,耐高温的特点,其降解性能比纯的PLA产品更优异。

对于PGA具备良好的生物相容性,它在人体内可降解成水和二氧化碳,因此被广泛应用于医疗外科手术缝合线、骨折内固定、组织工程修复材料及药物控制释放体系等,是当前生物医药高分子的一个重要分支。

2、高机械强度PGA具有极高的机械强度,它的机械性能优于常见的通用塑料和其他的降解塑料,与工程塑料相当。

PGA具有较高的结晶度(45%~55%),其力学性能接近ABS等工程塑料,优于一些其他的可降解塑料。

据此,PGA可配合多种其它高分子材料用于挤出和注射成型,可同其它树脂共混制备聚合物合金材料,优良的机械性能有助于减量化。

3、高阻隔性PGA材料具有很好的汽/氧阻隔性能,是综合阻隔性最好的材料之一,其对水汽的阻隔性能较PLA高100倍,这与PE材料类似。

降低乙醇生产过程中挥发酸的方法

降低乙醇生产过程中挥发酸的方法

降低乙醇生产过程中挥发酸的方法摘要:乙醇生产过程中产生的挥发酸主要是由酵母菌、乳酸菌以及醋酸菌代谢生成。

挥发酸的含量是衡量乙醇生产与管理水平好坏的重要标准之一。

因此,生产过程中应尽可能控制乙醇中挥发酸的含量。

本课题研究了几种降酸的方法。

关键词:乙醇挥发酸降酸1 绪论燃料乙醇是20 世纪初面市的传统产品,是一种很好的汽车替代燃料,是可持续的绿色能源之一。

它可以增加汽油的含氧量,使其燃烧更充分,降低燃料的CO2净排放。

由于石油资源的减少及国际原油价格的居高不下,以谷物为原料的燃料乙醇的产量正在迅速增长。

由于乙醇发酵过程中存在的各种竞争性抑制作用,有必要对发酵过程进行优化,降低乙醇生产过程中挥发酸的产生,以促进乙醇高效率高质量的工业化生产.2 正文挥发酸主要是由醋酸及其衍生物构成,这些衍生物包括醋酸乙酯和少量的丙酸、丁酸以及它们的酯。

为了改进燃烧乙醇存储过程中的稳定性,在乙醇的发酵过程中,需对酸度太高的乙醇进行降酸。

主要的方法有化学降酸法、物理降酸法、生物降酸法和联合降酸法。

2.1 化学降酸法化学降酸法是指在乙醇生产中加入强碱弱酸盐以中和过量的有机酸.从而降低酸度。

化学降酸方法的反应快,降酸时间短,效果明显。

但在使用化学方法降酸时要注意控制使用化学试剂的用量。

现在的酒精主要还是通过发酵制备的。

酒精制备的原料主要有淀粉质和纤维质为主,通过各种酶的作用而产生酒精的,酒精生产也带来了很多副产品,比如说杂醇油等。

下面主要讲解以发酵发制备酒精的工艺:现在的淀粉质原料主要有玉米、木薯、糖蜜等。

木薯经过热预处理后加入a-淀粉酶让淀粉分子从原料细胞中游离出来以后,先膨胀,糊化,通过酶的作用使之分解为小分子的糊精和低聚糖,再利用糖化酶将液化产物进一步水解成葡萄糖的过程。

利用酒精酵母将葡萄糖转化成为酒精,最后通过蒸馏工艺将酒精浓缩为大约为95.57%的酒精溶液。

在其发酵过程中我们适当加入二氧化硫,通过调节发酵温度、起始酸度等方法减少挥发酸的含量,这对确定最佳的二氧化硫添加量和挥发酸控制量很重要。

利用秸秆生产乙醇可行性分析

利用秸秆生产乙醇可行性分析

秸杆生产乙醇的可行性分析秸杆是一种可再生的自然能源资源,也是可以“合理永续地利用自然资源”,它不仅能缓解商品能源的短缺和供给高效饲料,而且有利于农业科技的全面推行和生物质的综合利用,对农村经济可持续进展和生态环境的保护起到乐观的作用。

秸杆能源化工程,可以提高综合利用率,大幅度地提高能源的干净质量,解决了秸杆过剩造成的任凭燃烧问题,是实现经济、社会、能源、生态、环境协调进展的有效途径。

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严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局部而有所区分,或许的比例数字为: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构造是很简洁被打破的,它可以完全降解成葡萄糖,后者是发酵乙醇的原料。

目前患病的主要问题是,纤维素的结晶构造难以被破坏,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构造,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响通常又称为糖化反响,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,形成一个格外致密的网络构造,将纤维素紧紧包裹在里面。

所以,要彻底降解纤维素,必需首先降解木质素。

利用玉米发酵生产乙醇的设计年产万吨修订稿

利用玉米发酵生产乙醇的设计年产万吨修订稿

利用玉米发酵生产乙醇的设计年产万吨公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]1绪论引言随着社会的发展,社会对燃料能源(石油、天然气、煤矿等)的需求越来越大,而燃料能源储量越来越少,价格越来越低,人们迫切需要找到一种新的可再生能源代替现有的燃料能源。

其中,最受欢迎的是燃料酒精。

今年以来,世界各地积极要求发展生物燃料乙醇产业,建设燃料乙醇项目的热情空前高涨,主要原料是玉米。

利用生物质原料发酵法生产乙醇是全世界目前解决“能源危机”和“石油危机”最有效的途径之一。

燃料乙醇燃料乙醇,一般是指体积浓度达到%以上的。

燃料乙醇是一种取之不尽用之不竭的可再生能源,是目前唯一进入市场、应用最广泛、具有较为成熟的技术、可替代石油燃料的大宗可再生生物能源,它能够立竿见影地大幅度节省石油的消耗。

燃料乙醇是燃烧清洁的燃料,可在专用的乙醇发动机中使用,又可按一定的比例与混合,在不对原做任何改动的前提下直接使用。

使用含醇的汽油可减少汽油消耗量,增加燃料的含氧量,使燃烧更充分,降低燃烧中的CO等污染物的排放。

燃料乙醇的优势燃料酒精最明显的一些优势是:一、来源广,可再生。

可以以谷物淀粉为原料生产燃料酒精,以植物秸秆等纤维素为原料生产燃料酒精,以甘蔗作为原料生产燃料酒精,以蜜生产燃料酒精等等。

二、无污染。

石油、天然气、煤矿等燃料能源的使用产生了很多环境问题。

例如:酸雨等环境污染,而燃料酒精产生的是二氧化碳和水,对环境无污染。

大致流程玉米—→粉碎—→加酵母糖化酶—→加水配料—→搅拌—→封膜—→发酵—→粗馏—→精馏—→成品乙醇发酵方式连续发酵:是指以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基,同时以相同速度流出培养液,从而使发酵罐内的液量维持恒定的发酵过程。

间歇发酵:间歇式发酵法就是指全部发酵过程始终在一个发酵罐中进行。

由半连续发酵:是指在主发酵阶段采用连续发酵,而后发酵则采用间歇发酵的方式。

由此可见,发酵的方式有多种选择,连续发酵有诸多优点,却有一个缺点,那就是一旦首罐发生染菌,就会连续多罐染菌。

NREL法测定木质纤维素原料组分的含量

NREL法测定木质纤维素原料组分的含量

万方数据
一17—
第29卷第1I期 2010年1 1月
分析试验室 Chinese Journal of Analysis Laboratory
Tab.1
表l回归分析和检测限(11=9) Regression equation and detection limit(n=9)
V01.29.No.II 2010—1 1
法的测定结果基本一致。
参考文献
[1]北京造纸研究所.造纸工业化学分析.北京:中国 轻工业出版社,1979:44
[2]陈启钊,朱衡.GB/T 2677.9—1994
[3]陈启钊,朱茜,张桂兰.GB/T 2677.8—1994
[4]Sluiter A,Hames B,Ruiz R,et aL.NREL Lsbomtory
nrel提出了系统测定木质纤维素原料中三组分含量的方法4j该法无需使用硝酸乙醇等试剂酸解后直接用hplc测定单糖操作简单且可进行大批量同时测定被国际上各相关研究机构广泛采用
第29卷第ll期 2010年1 1月
分析试验室 Chinese Journal of Analysis Laboratory
V01.29.No.1l 2010一11
2.1.2 4%酸解时间对测定结果的影响4%稀硫 酸可将浓酸处理液中的低聚寡糖进一步水解形成 单糖,用HPLC测定单糖含量,进而换算成纤维 素和半纤维素的含量。处理时间不够,寡糖未充 分解聚成单糖会使实验结果偏低;处理时间过长, 则单糖会进一步降解,生成糠醛、羟甲基糠醛等 副产物,亦会使测定结果偏低。实验以1 g/L的 葡萄糖、木糖和阿拉伯糖为例,考察单糖在4% 稀酸、121℃处理条件下的降解情况(图2)。图 中可见,三种糖都有一定程度的降解,为消除其 误差,采用单糖的标准溶液做回收率,用于校正 单糖含量(见1.4节的结果计算)。随着处理时间 的增加,葡萄糖含量相对稳定。45 min以后木糖

功能性低聚糖和糖醇对酒类营养价值提升研究

功能性低聚糖和糖醇对酒类营养价值提升研究
中国食物与营养 2023ꎬ29(8):17 ̄21

8期
孔凡华等: 功能性低聚糖和糖醇对酒类营养价值提升研究
Food
and Nutrition in China
17
功能性低聚糖和糖醇对酒类营养价值提升研究
孔凡华1 ꎬ 乔宗伟2 ꎬ 李明阳3 ꎬ 张淏惟1 ꎬ 白沙沙1 ꎬ 徐佳佳1 ꎬ 乔子纯1 ꎬ 田荣荣3∗ ꎬ 崔亚娟1∗
型白酒中异麦芽糖含量比较高ꎬ 分别为 318、 155 μg / Lꎬ 4
检测到麦芽糖醇ꎮ 4 个酱香型白酒中甘露糖醇含量较高ꎬ
中甘露糖醇含量差别较大ꎮ 整体而言ꎬ 浓香型白酒中山梨
个酒精度 50% vol 的浓香型白酒中异麦芽糖含量在 16 ~ 32
糖醇含量较高ꎬ 酱香型、 浓酱兼香型、 凤香型和董香型白
[1] JIN G Yꎬ ZHU Yꎬ XU Y Mystery behind Chinese liquor
fermentation [J]. Trend Food SciTechnolꎬ 2017ꎬ63:18 ̄28
[2] ZHANG Rꎬ WU Qꎬ XU Yꎬ et al Isolationꎬ identificationꎬ
最高ꎬ 浓酱兼香型、 凤香型和董香型白酒中甘露糖醇次之ꎬ 清香型白酒中甘露糖醇含量最低ꎮ 浓香型白酒中山梨糖
醇含量较高ꎬ 酱香型、 浓酱兼香型、 凤香型和董香型白酒中山梨糖醇含量次之ꎬ 清香型白酒中山梨糖醇含量最低ꎮ
露酒和配制酒中含有的糖醇主要是甘露糖醇、 山梨糖醇和木糖醇ꎮ 果酒中低聚异麦芽糖和糖醇含量均较低ꎮ 黄酒样
small peptides in Chinese Baijiu [ J ]. Functional Foodsꎬ

乙醇提取法对植物药材活性成分的提纯效果评价

乙醇提取法对植物药材活性成分的提纯效果评价

乙醇提取法对植物药材活性成分的提纯效果评价植物药材作为一种重要的中药资源,含有丰富的活性成分,具有广泛的药用价值。

乙醇提取法是常见的植物药材活性成分提取方法之一,在中药研究中得到了广泛应用。

本文将探讨乙醇提取法对植物药材活性成分提纯效果进行评价。

一、乙醇提取法的原理及优势乙醇提取法以乙醇为溶剂,通过温和条件下溶解目标成分,从而实现对植物药材中活性成分的有效提取。

相比其他常见的提取方法,如水浸法、正己烷萃取等,乙醇提取法具有以下优势:1. 选择性较好:乙醇作为有机溶剂,能够选择性地溶解植物药材中的脂溶性和部分水溶性活性成分。

2. 操作简单:乙醇提取法操作流程简单、操作便捷,适用于大规模生产和实验室条件下的小样品处理。

3. 提取效果稳定:乙醇提取法适用于多种植物药材,提取效果相对稳定,并能保留草药本身的化学成分。

4. 成本较低:乙醇作为一种常见溶剂,价格相对较低,能够降低生产成本。

二、评价乙醇提取法的依据及方法评价乙醇提取法对植物药材活性成分的提纯效果需要根据以下几个指标进行:1. 提取率:是衡量乙醇提取法效果的重要指标之一。

通过测定目标成分在溶液中的浓度变化,计算出目标成分从植物药材到溶液中的转移率。

通常使用紫外-可见吸收光谱法、高效液相色谱等检测技术进行定量测定。

2. 物质组成:通过色谱技术(高效液相色谱、气相色谱等)和质谱技术(质谱联用仪)来分析植物药材中目标成分的种类和含量。

3. 活性评价:除了考虑到活性成分的含量外,还需要进行活性评价,以了解提取物的药理活性。

常用的活性评价方法有体外抗氧化活性测定、细胞毒性实验等。

三、乙醇提取法在植物药材活性成分提纯中的应用案例乙醇提取法已广泛应用于植物药材中各类活性成分的提纯工作。

以下是几个典型的应用案例:1. 抗炎活性成分的提纯:对于具有抗炎活性的植物药材,通过乙醇提取法可以有效地富集和纯化相关成分。

以黄芩为例,采用乙醇提取法可以得到高含量的黄芩苷等抗炎成分。

hplc在酒精发酵醪液检测中的应用

hplc在酒精发酵醪液检测中的应用

hplc在酒精发酵醪液检测中的应用酒精发酵醪液是一种常见的酒类饮料。

而随着酒类行业的发展,对于检测酒类的品质及其成分的需求也日益增长。

酒精发酵醪液检测是一项比较复杂的检测任务,主要包括检测醪液的浓度、酒精的浓度、pH值及其他化学组分。

而高效液相色谱(High Performance Liquid Chromatography,HPLC)是一种常用的检测技术,可以有效地检测酒类中的化合物,并且准确地检测酒精发酵醪液中的成分。

本文主要分析了HPLC在酒精发酵醪液检测中的应用。

本文首先介绍了HPLC的原理和原理,以及在检测酒类的品质和成分方面的优势。

随后介绍了HPLC在酒精发酵醪液检测中的具体应用,包括检测醪液的浓度、pH 值、酒精的浓度以及其他成分。

最后,总结了HPLC在酒精发酵醪液检测中的应用,介绍了它在今后酒类饮料行业中的发展趋势。

关键词:酒类饮料;高效液相色谱;酒精发酵醪液;检测1.言随着社会发展,各种酒类饮料的销售量和消费量都有所增加,消费者对酒类品质的要求也越来越高。

而酒精发酵醪液是一种常见的酒类饮料,在酒类产业中具有重要地位,是一种特殊的原料。

因此,准确准确检测酒精发酵醪液的品质和成分对于保证酒类饮料的质量有着重要意义。

高效液相色谱(High Performance Liquid Chromatography,HPLC)是一种常用的检测技术,可以有效地检测酒类中的化合物,并且准确地检测酒精发酵醪液中的成分,例如降低酒类的浓度和pH值,检测其中的酒精浓度以及其他化学成分。

本文旨在分析HPLC技术在检测酒精发酵醪液中的应用情况。

2. HPLC技术简介HPLC是高性能液相色谱的缩写,是一种用于测定有机物(包括药物物质、植物提取物、食品添加剂、果汁重金属等)构成组成的方法。

它利用压力将样品分离和分析,通过检测峰高来测定样品的浓度和组成,具有准确度高、灵敏度高、分离效率高的优点,常用于有机化学分析中,广泛应用于医疗、农业、药物等方面 [1]。

低聚糖在生物能源领域中的应用研究

低聚糖在生物能源领域中的应用研究

低聚糖在生物能源领域中的应用研究随着全球能源需求不断增长和传统化石能源资源日益稀缺,寻找替代能源和可持续能源的方法变得尤为重要。

在这一背景下,生物能源作为一种环境友好且可再生的能源形式,备受关注。

低聚糖作为一种新型的生物能源原料,在生物能源领域中发挥着重要作用。

本文将重点探讨低聚糖在生物能源领域中的应用研究。

首先,低聚糖作为生物质资源的一部分,被广泛应用于生物质能源的生产和利用中。

生物质能源,即利用植物和其他有机物质的化学能作为燃料或电力的能源形式。

低聚糖在生物质能源中扮演着重要角色,例如在生物质的发酵过程中,低聚糖可以被一些发酵微生物降解为单糖,然后再被转化成乙醇、丁醇等可作为燃料的有机物。

此外,低聚糖还可以通过生物质转化技术制备出生物柴油等可替代传统石油燃料的生物质燃料。

这些应用使得低聚糖成为生物质能源领域中不可或缺的原料。

其次,低聚糖在生物发酵产氢领域的应用也备受研究者们的关注。

生物发酵产氢是一种利用微生物代谢产生氢气的技术,具有环境友好和高效利用废弃物的特点。

低聚糖在生物发酵产氢过程中作为底物被广泛使用,因为它可被一些具有产氢潜力的微生物迅速降解为氢气。

一些研究发现,利用低聚糖作为底物进行生物发酵产氢不仅提高了氢气的产量,还减少了废弃物的排放,有助于改善环境污染问题。

因此,研究低聚糖在生物发酵产氢领域的应用,对于推动可再生能源的发展具有积极的意义。

此外,低聚糖还在生物燃料电池中发挥着重要作用。

生物燃料电池是一种将生物转化过程中产生的废弃物或可再生资源转化为电能的设备。

低聚糖可以作为底物被降解产生电子,并通过电子传导体转移到阳极,从而产生电能。

研究显示,低聚糖的富集和利用可以显著提高生物燃料电池的电能输出效率。

这为生物燃料电池的可持续发展提供了重要的技术支持。

除了上述具体的应用领域,低聚糖在生物能源领域还具有其他潜在的应用价值。

例如,低聚糖可以作为生物基材料的组成部分,用于制备生物基聚合物,这些聚合物可用于制备生物降解塑料和生物医用材料等。

降低乙醇生产过程中挥发酸的方法

降低乙醇生产过程中挥发酸的方法

化学工业1 引言燃料乙醇是20世纪初面市的传统产品,是一种很好的汽车替代燃料,是可持续的绿色能源之一。

它可以增加汽油的含氧量,使其燃烧更充分,降低燃料的CO2净排放。

由于石油资源的减少及国际原油价格的居高不下,以谷物为原料的燃料乙醇的产量正在迅速增长。

由于乙醇发酵过程中存在的各种竞争性抑制作用,有必要对发酵过程进行优化,降低乙醇生产过程中挥发酸的产生,以促进乙醇高效率高质量的工业化生产。

2 方法挥发酸主要是由醋酸及其衍生物构成,这些衍生物包括醋酸乙酯和少量的丙酸、丁酸以及它们的酯。

为了改进燃烧乙醇存储过程中的稳定性,在乙醇的发酵过程中,需对酸度太高的乙醇进行降酸。

主要的方法有化学降酸法、物理降酸法、生物降酸法和联合降酸法。

2.1化学降酸法化学降酸法是指在乙醇生产中加入强碱弱酸盐以中和过量的有机酸。

从而降低酸度。

化学降酸方法的反应快,降酸时间短,效果明显。

但在使用化学方法降酸时要注意控制使用化学试剂的用量。

现在的酒精主要还是通过发酵制备的。

酒精制备的原料主要有淀粉质和纤维质为主,通过各种酶的作用而产生酒精的,酒精生产也带来了很多副产品,比如说杂醇油等。

下面主要讲解以发酵发制备酒精的工艺:现在的淀粉质原料主要有玉米、木薯、糖蜜等。

木薯经过热预处理后加入a-淀粉酶让淀粉分子从原料细胞中游离出来以后,先膨胀,糊化,通过酶的作用使之分解为小分子的糊精和低聚糖,再利用糖化酶将液化产物进一步水解成葡萄糖的过程。

利用酒精酵母将葡萄糖转化成为酒精,最后通过蒸馏工艺将酒精浓缩为大约为95.57%的酒精溶液。

在其发酵过程中我们适当加入二氧化硫,通过调节发酵温度、起始酸度等方法减少挥发酸的含量,这对确定最佳的二氧化硫添加量和挥发酸控制量很重要。

发酵温度是影响酵母繁殖和发酵的重要因素,同时也是影响代谢产物的重要因素,酿造高质量的酒精一般采用低温发酵,因为低温发酵可以防止或者抑制细菌的污染。

且二氧化碳溢出较缓慢。

在发酵过程中,应该选择合适的温度。

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三醇 、 醋酸) 、 发 酵 目标 产 物 ( 乙醇 ) 等含 量 , 可非 常直 观 地 表达 工艺 中 各 罐 的发 酵 状 况 , 最终 确定工艺参 数。 这些 精 细化 指标 对 工艺 的运 行条 件更 为具 体 、 实用 , 这
1 . 2 方 法
1 . 2 . 1 低 聚糖 及有 机 酸标准 样 品浓度 分别 准确 称 取 8种 标 准 品 置 于 1 0 0 mL 容 量 瓶 中, 用 流 动相 ( O . 0 0 2 5 mo l ・L ~ H S O ) 溶解并定容, 配制 成标 准 品系列 溶 液 及 混 合标 准 品溶 液 ; 混 合 标 准 品溶 液浓 度见 表 1 。
性 作用 。 在 燃料 乙醇 的生 产 上 , 国 内仍 沿 续 着 常 规 的 化学
1 实 验
1 . 1 试 剂 及 仪 器
麦芽 三 糖 、 麦芽糖、 葡 萄糖 、 乳 酸锂 、 丙三醇 、 醋 酸 钠、 无水 硫 酸 钠 、 乙醇 , 均 为色 谱 纯 , S i g ma Al d r i c h化
8 “m )。
及 R e n e w E n e r g y燃 料 乙 醇 公 司 ) 已采 用 高 效 液 相 色 谱( HP L C ) 法分析 , 是 对 发 酵 过 程 更 为 精 细 化 和 最 为 直 接 的分 析 方法 ; 通过 测定 低 聚糖 [ DP ( 低 聚糖 4 — 1 o 糖) 、 麦芽 三 糖 、 麦 芽糖 、 葡 萄糖 ] 、 有机 酸 、 醇( 乳 酸 和丙
郑 伟, 杨 维旭 , 李 冬梅 , 谭 洪波 。 刘 春景 , 孔令 新
( 吉林 燃料 乙醇 有 限责任 公 司 , 吉林 吉林 1 3 2 1 0 1 )
摘 要 : 在 燃 料 乙醇 生产 过 程 中 , 采 用 高效 液 相 色谱 ( HP I c ) 对低 聚糖及 有机 酸进行监 测 ; 探 讨 了 HP I C 法 的 跟 踪 效果 , 并 对 有 问题 的 发 酵结 果进 行 了 分 析 。 结 果 表 明 : 对 发 酵 液 开 展 HP I C检 测 , 在 生 产 工 艺 的 优 化 及 决 策 上 效 果 理
学 公 司 ] 。
F l e x a r L C1 0系统, P e r k i n E l me r公 司 , 软 件
Chr o me r a M a na g e r Ve r 4 .1 . 0 .6 3 8 6.ph e n ome n e x
方 法监 测工 艺 过程 , 对 发酵 工艺 指标 还局 限在还 原糖 、
想, 可满足过程监控的 需求。
关键词 : 燃料 ; 酵母 ; 染菌
中图分类号 : T Q 9 2 3 O 6 5 7 . 7 2 文献标识码 : A 文章 编 号 : 1 6 7 2 — 5 4 2 5 ( 2 O 1 5 ) 0 7 — 0 0 6 7 — 0 4
工艺 的优 化及 决策 提供 了更 为科 学 的数据 依据 。
合理 选取 和 有效 监测 。其 中低 聚糖及 有机 酸 的监 测是 掌握 生 产 中通过 酵母 的发酵将 糖 转化 为 乙醇 的必 备手 段; 组分 能 够被 及 时 、 准 确 的 检测 , 可 充 分 表达 发 酵 工 序 运行 状 态 , 对 避免 染 菌 、 使 乙醇收 率最 大化 起到 指 导
挥发酸、 残总糖 的层面上 , 而 国外 ( 如美 国 C o r n P l u s
R E Z E X RO A Or g a n i c Ac i d色 谱 柱 ( 3 0 0 mm×7 . 8
mm, 8 m) , AJ O 一 4 4 9 0预 处 理 柱 ( 5 0 mm × 7 . 8 mm ,
在燃 料 乙醇 的生 产 中 , 成熟 的 发酵 技 术 就 是 严 格 的过 程控 制 , 体 现 的是 从 低 聚 糖 到 发 酵产 物 并 形 成 有
机 酸 的过程 , 而 过 程 控 制 的实 现 , 需 要 对 过 程 参 数 进 行
菌对 酵母 产生 的竞 争性 抑制 上 , 效果较 为 理想 , 为生 产
为避 免 酶解及 发 酵 的持 续 进行 , 需 检测 发 酵 醪 液 的初 始 p H 值 。用 6 5 H。 S O 将 醪液 p H 值 调至 l _ 0

检 测方 法 , 对 发 酵 醪 液 开 展 了 HP L C的全程监测 , 在
1 . 5 , 4 0 0 0 r ・mi n 离心 5 ai r n 。取 上清 液 5 0 mL,
1 . 2 . 2 样 品 预 处 理
不仅 仅 是检 测仪 器 或分 析 方法 的提 升 , 更 是 对 生 产 工
艺 管理 的促 进l _ 】 ] 。
吉 林 燃料 乙醇 有 限责 任 公 司质 检 中心 自 2 0 0 4年
起, 参照 C e r e s t a r 、 C o r n P l u s 及 R e n e w E n e r g y公 司 的
亿 亏 与 生 物 互程 2 0 1 5 , V o I . 3 2 N o , 0 7 W W W. h x y s w g c . c o m
Ch e mi s t r y & Bi o en g i n e e r i n g
燃 料 乙醇 生产 中低 聚 糖 及 有 机 酸 的 HP L C 分 析 及 应 用 效 果
合 理控 制糖 化 酶用 量 、 发酵 温度 , 避 免酵母 抑 制 以及染
收 稿 日期 : 2 0 1 5 - 0 3 — 0 5
定 容到 1 0 0 mL, 0 . 2 2 p . m 水 系 滤头过 滤 至色谱 样 品瓶
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