生物质制酒精doc资料
生物质合成气发酵生产乙醇的工艺分析
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。
生物制乙醇
——王靖,安明泉. 木糖发酵菌种研究进展[J]. 化学与生物工程，2007，24（11）：1-4.
五碳糖发酵菌株的改良 基因水平改良
1、引入五碳糖代谢途径 酿酒酵母和运动发酵单胞菌都 能利用六碳糖且能代谢木酮糖产乙 醇，但不能利用木糖，因此可以引 入木糖向木酮糖转化的代谢途径
例如：将来自嗜热细菌 Thermusthermophilus的木糖异构酶( XI)基因 xy lA 和酿酒酵母(自身的木酮糖激酶( XK)基因 XK S1, 插入酿酒酵母工业菌株NAN-27的染色 体中, 得到工程菌株NAN-114。其对木糖、葡萄 糖共发酵摇瓶实验结果表明, 工程菌NAN-114消 耗木糖4. 6g /L, 产生乙醇6. 9g /L, 较出发菌株分 别提高了43. 8% 和9. 5%。
木糖发酵制乙醇及其菌种 研究
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研究背景 研究方向 技术改进
实验展望
研究背景 由于石油等化石能源的大量开采，消耗过快，石 油资源储备已经到了濒临枯竭的地步。因此，寻找一 种化石能源替代品已经是解决人类能源问题的必然途 径。生物质乙醇是良好的化石能源替代品，作为一种 可再生能源，其比化石能源更清洁，能有效减少温室 气体的排放。生物质乙醇的生产原料来源于木质纤维 素、淀粉类和糖类物质，传统的乙醇生产以玉米等粮 食为主要原料。然而，粮食为人类生存所必需，世界 范围内的粮食问题并未彻底解决，而且以粮食为原料 生产乙醇价格高，势必会受到限制。木质纤维素原料 丰富，而且价格低廉，因此，利用木质纤维素类物质 为原料生产乙醇非常有前景。
例如：嗜热厌氧纤维素降解细菌Clostridium sp.EVA4 菌株在最适条件下（最适pH 为7 .5 ～ 8 .0, 最适θ为55 ～ 60 ℃）利用1 %纤维素滤纸培 养120 h 产乙醇浓度为1 123mg/L , 纤维素降解率 为59%
生物燃料——生物乙醇
主讲：由耀辉
乙醇简介
乙醇俗称酒精，是一种传统的基础有机化工原料，广泛应用 于有机化工、日用化工、食品饮料、医药卫生等领域。随着 人类对能源需求的增加，乙醇作为汽车替代燃料越来越受到 重视，全球生物燃料乙醇的发展已经超过任何一种替代燃料。 生物燃料乙醇主要由玉米、小麦、薯类等植物淀粉或糖蜜通 过微生物发酵而来。近年来，用农林废弃物等植物纤维进行 乙醇生产的研究成为全球生物质能研究的热点。燃料乙醇作 为内燃机代用燃料具有独特的优势。
酵母的一般性质
酵母是典型的真核生物，一般具有以下五个特点： • 个体一般以单细胞状态存在； • 多数为出芽繁殖，也有裂殖； • 能发酵糖类； • 细胞壁常含有甘露聚糖； • 喜在含糖量较高、酸度较大的水生环境中生长。
酵母的形状和大小随菌株的不同而异。
酵母的菌落
酵母一般都是单细胞微生物，且细胞都是粗短的形状，在细 胞间充满着毛细管水，故它们在固体培养基表面形成的菌落， 一般具有湿润、较光滑、有一定的透明度、容易挑起、菌落 质地均匀以及正反面和边缘、中央部位颜色都很均一等特点， 且菌落较大、较厚、外观较稠和较不透明。酵母菌落的颜色 比较单调，多数都呈乳白色或矿烛色，少数为红色，个别为 黑色。另外，凡不产生假菌丝的酵母，其菌落更为隆起，边 缘十分圆整，而会产大量假菌丝的酵母，则菌落较平坦，表 面和边缘较粗糙，酵母的菌落一般会散发一股悦人的酒香味。
乙醇生产原理
18世纪末，首次报道了乙醇的生产方法。但乙醇真正的工业 化生产始于19世纪末，至今已有百余年历史。乙醇的工业化 生产方法有两种，即化学合成法和生物发酵法。
化学合成是以乙烯加水合成乙醇，该方法产生的杂质较多， 且乙烯是石油的工业副产品，在石油日益短缺的情况下，该 方法应用受到限制。
第十四章 生物质制取乙醇
第十四章生物醇类燃料技术1生物醇类燃料背景1.1生物醇类燃料及其特性1.2生物醇类燃料发展现状2 生物燃料乙醇制备基础2.1微生物发酵法2.2乙醇发酵的有关微生物3生物燃料乙醇制备工艺3.1糖质原料的乙醇生产3.2淀粉质原料的乙醇生产3.3甜高粱茎秆制取乙醇3.4纤维素原料的乙醇生产3.5燃料乙醇制备新方法4 生物醇类燃料技术的应用与发展4.1糖质原料的乙醇生产案例4.2淀粉质原料的乙醇生产案例4.3甜高粱茎秆制取乙醇生产案例4.4纤维素乙醇生产案例4.5燃料乙醇生产经济性分析4.6其他生物醇类燃料的发展习题·1·1生物质制取乙醇1.1燃料乙醇技术的发展概况1.1.1 燃料乙醇的定义和性质1.1.1.1 燃料乙醇的定义乙醇（ethanol）又称为酒精，是由C、H、O三种元素组成的有机化合物。
中华人民共和国国家标准《变性燃料乙醇》和《车用乙醇汽油》规定，燃料乙醇是未加入变性剂的，可以作为燃料使用的无水乙醇。
1.1.1.2 乙醇的燃料性质乙醇分子由烃基和官能团羟基两部分构成，分子式为C2H5OH，相对分子质量为46.07，常温常压下是无色透明的液体，具有特殊的香味和刺激性，吸湿性很强，易挥发、易燃烧，可与水以任何比例混合并产生热量。
下图为乙醇的主要物理性质。
乙醇的主要物理性质项目数值项目数值冰点/K(℃) 159(-114.1) 混合气热值/(kJ/m3) 3.66常压下沸点/K(℃) 315.42(78.32) 爆炸极限(空气中)/%临界温度/K(℃) 541.2(243.1) 下限 4.3临界压力/kPa 6383.48 上限19.0临界体积/(L/mol) 0.167 自燃点/K(℃) 1066(793)临界压缩因子0.248 闪点/K(℃)密度0.7893 开杯法294.2(21.1)折射率 1.36143 闭皿法287.1(14.0)表面张力(25℃)/(mN/m) 231 热导率(20℃)/[W/(mK)] 0.170粘度(20℃)/(mPa/s) 17 磁化率(20℃) 7.34*10^-7水中溶解度(20℃) 可互溶饱和蒸汽压力(38℃)/kPa 17.33熔化热/(J/g) 104.6 十六烷值8汽化热(在沸点下)/(J/g) 839.31 辛烷值(RON) 111燃烧热(25℃)/(J/g) 29676.69 理论空燃比(质量) 8.98比热容(20℃)/[J/(gK)] 2.72乙醇蒸气与空气混合可以形成爆炸性气体，爆炸极限为4.3%~19.0%(体积分数)。
9.绿色化学工艺——生物质生产乙醇
绿色化学工艺——生物质生产乙醇
生物质（biomass)定义 利用太阳能通过光合作用（
photosynthesis)生成的任何有机物质
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绿色化学工艺——生物质生产乙醇
生物质包括 林产物：树木（灌木、乔木） 草类 农作物：粮食 秸秆——麦草、稻草、玉米秆 海产物：各类海草 城市废弃物：报纸、天然纤维
纤维素水解反应动力学是一级串联反应
纤维素
糖
分解产物
A
B
C
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绿色化学工艺——生物质生产乙醇
C.序列阶段酸水解 采用浓酸和稀酸水解的三阶段： 第一阶段：预水解，水解和萃取木质素中的半纤
维素，用稀酸。 第二阶段：主水解，在浓酸中将纤维素水解成寡
糖和葡萄糖单体。 第三阶段：最后阶段，寡糖水解。
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绿色化学工艺——生物质生产乙醇
l 水解时间和温度 温度对水解速度影响很大，温度愈高，纤
维素酸水解的速度越快，但已生成单糖的分解也 越快。一般采用高温时，应用稀酸短时间水解， 如温度较低时，可采用较浓的酸和较长的时间水 解。
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绿色化学工艺——生物质生产乙醇
2．纤维素酶水解 A.酶水解理论 l 纤维素酶来源
细菌、放线菌、高等霉菌中有不少都可以 在纤维素上生长。
就发酵为酒精，从而解决葡萄糖对水解有反馈和 抑制作用，如果酵母选择合适，纤维二糖也可利 用，水解速度增加，糖产量和酒精收率增加
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绿色化学工艺——生物质生产乙醇
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绿色化学工艺——生物质生产乙醇
2. 森林和木材加工废物 森林采伐时
树枝和树梢约占整个树的4～12％ 树桩占4～5％ 森林中不成材的树木占木材储量的15％ 三者相加达木材储量的23～32％。木材加工中， 边角料和木屑占加工木料的25～30％，其中木屑 占1/3。
生物质燃料乙醇发酵技术
生物质燃料乙醇及其特点 乙醇发酵过程 淀粉质原料制乙醇
乙醇 发酵 机理
4
纤维质原料制乙醇
生物燃料乙醇发酵机理
淀 粉
纤 维
糖 化 糖 发 酵 乙 醇
糖 化
乙醇发酵技术
淀粉
预处理
化 学 性 质
物 理 特 征
来 源
酸解法:
酶解法：液化，糖化
淀粉
预处理
糖化
糖 酸酶结合法：酸酶、酶酸
糖化工艺
................
酸解法:
酶解法：液化，糖化
纤维
预处理
糖化
酸酶结合法：酸酶、酶 糖 糖化工艺
................
生物质燃料乙醇发酵技术
葡萄 糖
发酵
乙醇
生物质燃料乙醇技术
1.酵母乙醇发酵法：利用酿酒酵母、 管囊酵母、卡尔酵母、清酒酵母在 无氧条件下，得到乙醇 2.细菌乙醇发酵法：利用厌氧发酵 单胞菌、棕榈发酵菌、运动发酵单 胞菌发酵
淀 粉
纤 维
糖 化 糖 发 酵 乙 醇
糖 化
• 中南大学能源动力学院新期，
发 酵
三个阶段
2.主发酵期：繁殖基本停止，主 要厌氧乙醇发酵 3.发酵后期：糖浓度降低，发酵作用 减弱，菌种死去。
1.葡萄糖到二磷酸果糖，3步反应。
四步十二个反应
2.磷酸果糖到磷酸甘油醛，2步反应。 3.磷酸甘油醛到丙酮酸，5步反应 4.丙酮酸降解成乙醇，2步反应。
生物质乙醇
生物质乙醇一生物质能源的发展前景随着中国经济的高速增长，以石化能源为主的能源消费量剧增，在过去的20多年里，中国能源消费总量增长了2.6倍，对环境的压力越来越大。
2003年，中国二氧化碳排放量达到8.23亿吨，居世界第二位。
2025年前后，中国二氧化碳排放量可能超过美国而居首位。
2003年，中国二氧化硫的排放量也超过了2000万吨，居世界第一位，酸雨区已经占到国土面积的30%以上。
中国二氧化碳排放量的70%、二氧化硫排放量的90%、氮氧化物排放量的2／3均来自燃煤。
预计到2020年，氧化硫和氮氧化物的排放量将分别超过中国环境容量30%和46%。
根据我国的可持续发展战略，生物质能源的发展具有良好的发展前景。
二生物质能源的介绍2.1生物质生物质( biomass，生态学中常译为生物量)是在讨论生物能源( bioenergy)时常用的一个术语,指地球上所有活的和死的生物物质以及新陈代谢产物的总称。
具体来说,生物质资源( biomass resources)包括:所有动物和植物及其排泄物、农业和林业的废弃物、食品加工和林产品加工的下脚料、餐饮业的残羹、城市固体废弃物(municipal solid waste,MSW) 、生活污水( sewage) 、工业废水( black liquor)等。
据估算,地球上每年生产的生物质总量约1400～1800亿t (干物质)。
生物质是储存太阳能的独特单元,其内部蕴含着巨大的生物质能( biomass power) ,而这些能量最初来源于自养生物的光和作用。
生物质作为唯一可再生碳源,兼具无净碳排放、硫含量低和可生物降解等环境友好以及廉价的特点,这使得生物质能源成为世界各国竞相发展的可再生能源之一。
2.2生物质燃料生物质能源是指能够提供可更新能源供应品——生物燃料的主要构成部分,用以生产热能、动能和电能的那部分生物质资源。
该定义涵盖了两个要点:第一,生物质资源都是潜在的生物质能源,但二者并不等同,只有当生物质资源是用来生产人类所需的热能、动能和电能时才能被称为是生物质能源；第二,生物燃料是人类所要利用的那部分生物质能的载体。
生物乙醇生产工艺
生物乙醇生产工艺
生物乙醇生产工艺是通过微生物（如酵母菌）在发酵过程中将生物质（如玉米、稻谷、甘蔗等）中的糖类转化为乙醇的过程。
以下是一种常见的生物乙醇生产工艺。
1. 生物质预处理：将原料生物质进行粉碎和热处理，以提高酵母菌对糖的转化效率。
预处理可以包括压热处理、碱处理、酸处理等。
2. 糖化：将经过预处理的生物质与酶（如纤维素酶和淀粉酶）混合，并调节适宜的温度和pH值，使酶能够将生物质中的多
糖（如淀粉和纤维素）分解为单糖（如葡萄糖和木糖等）。
糖化过程一般需要持续几小时到几天。
3. 发酵：将糖化产生的碳水化合物溶液与酵母菌混合，继续调节适宜的温度和pH值，使酵母菌能够将糖类发酵产生乙醇。
发酵过程一般需要几天到几周。
4. 分离和纯化：将发酵液进行离心、过滤和蒸馏等操作，以分离和纯化乙醇。
分离和纯化过程可以使用多级蒸馏、萃取、吸附等技术。
5. 脱水：将分离和纯化得到的乙醇进行脱水，以提高乙醇的浓度。
脱水可以采用蒸馏、吸附剂吸附、分子筛吸附等方法。
6. 精馏和精制：对脱水后的乙醇进行精馏和精制处理，以得到符合工业标准的纯乙醇。
7. 储存和运输：将精制的乙醇按照规定的包装和储存条件进行保存，以便运输和使用。
生物乙醇生产工艺是一个较为复杂的过程，需要严格控制各个环节的条件和参数，以保证产量和质量。
同时，该工艺还需要合理利用废弃物和副产物，如利用废液进行污水处理、利用废渣生产饲料等，以降低生产成本和环境影响。
对于生物乙醇工业化生产来说，还需要考虑能源供应、废弃物处理、环境保护等问题，以推动可持续发展。
生物质酶解和发酵制备乙醇工艺流程
生物质酶解和发酵制备乙醇工艺流程下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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开展生物质转化为酒精的研究实现液态燃料可持续供应
４国内纤维素发酵酒糟的研究进展
我国在这方面开展了大量研究工作。例如，（１）术质纤维素降解机理获突破：由山东 大学主持的国家自然科学基金重点项目“微生物降解木质纤维素的机理研究”取得了重要进 展：首次把扫描隧道显微技术用于天然纤维素结构研究，在纳米水平上获得纤维素微细结 构和外切纤维素酶分子的直接图象，为动态地了解纤维素的生物降解过程奠定了基础。在 广泛收集舶纤维分解菌中分离到多种短纤维形成因子，提出了纤维降解的氧化性解聚等新 假说。
（４）将嗜热细菌的木糖异构酶基因ｘ＇ｙ／Ａ克隆于酿酒酵母菌中，首次在酿酒酵母菌中得 到细菌木糖异构酶的活·｝生表达。为了加强对木糖的利用，在含有ｘｙ／Ａ的酿酒酵母转化子中， 又引入磷酸戊糖途径中的转醛酶基因ＴＡＬｌ及转酮酶基困ＴＫＬｌ，以促使木糖代谢流向乙醇 形成的方向。携带ｘｙｌＡ、ＴＡＬｌ、ＴＫＬｌ等基因的酿酒酵母重组菌株Ｈ６１２一ＴＡＬ－ＴＫＬ可咀在 木糖为唯一碳源的平扳上生长。在氧气限量的条件下，该菌株可以发酵术糖形成乙醇，在 酿酒酵母菌中建立了一条新的木糖代谢途径。
妨碍木质纤维素资源生物转化技术实用他的另一个主要障碍，是纤维降解酶的生产效 率低，成本较高，影响了酶的广泛使用。纤维素酶是降解纤维素成为其葡萄糖单体所需的 一组酶的总称，是包括１，４．ｔ３一Ｄ．葡聚糖葡聚糖水解酶（ＥＣ ３．２．１．４）、１，４－Ｂ－Ｄ．葡聚糖纤 维二糖水解酶（ＥＣ ３．２．１．９１）和Ｂ．葡萄糖苷酶（Ｅｃ ３．２．１．２ｔ）等组分在内的起协同作用的多 组分酶系。筛选和培育高产的菌种是生产纤维素酶的关键。用于研究生产纤维素酶的微生 物大多属于真菌，如木霉属（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ）、曲霉属（ａｓｐｅｒｇｉｔｔｕｓ）、青霉属（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ）等。其 中木霉产生的纤维素酶活力往往晟高，酶组分最全。因而，应用也最广泛。目前国内外己 有纤维素酶的生产，但主要用于纺织品处理等效益较高的行业．还不能太规模地广泛用于 植物纤维降解产糖。对纤维素的微生物降解的研究已逾半个多世纪，对半纤维素和木素降 解的深入研究也已有二十多年历史。特别是对丝状真菌的纤维素酶系和白腐菌类的木素酶 系，都已有了系统的研究工作。对不同酶组分间的协同作用、酶系合成的调节控制等同题 也都有了相当的认识。有些酶组分的研究已进入基因工程和蛋白质工程等分子生物学水平。 今后可望通过菌种选育和工艺优化（如酶的循环使用），进一步提高产酶和酶解的效率。
生物质能源燃料乙醇的生物炼制共29页文档
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
谢谢！
利生物质原料发酵法生产乙醇
组员：徐戴龙鲁索彬王大卫蒋军陆裕华武旭冉生物质原料发酵法生产乙醇１材料与方法１.１材料脱胚玉米（水分含量１３.２７％，淀粉含量７１．３６％）酶活为１０×１０４Ｕ的糖化酶，酿酒高活性干酵母１.２试验仪器分样筛，；ＳＣ２０２型电热恒温培养箱；高压灭菌锅，ＭＣ乙醇计。
１.３.１生料发酵生产乙醇工艺流程及操作要点１.３.１.１工艺流程脱胚玉米一粉碎一加酵母糖化酶一加水配料一搅拌一封膜一发酵一粗馏一精馏一成品乙醇１.３.１.２操作要点称取２００ｇ玉米粉置于１０００ｍＬ的大烧杯中，加入一定量的酵母、糖化酶和蒸馏水，置于３０℃的水浴锅里不断搅拌至恒温，密封放人恒温培养箱３０℃进行发酵；每隔２４ｈ在３０℃水浴锅搅拌至恒温，共搅拌３次。
基本无气泡产生，上部为淡黄色清亮液体，酒香突出，底部沉淀用手捏有疏松感，此时发酵一完成。
１.３.２淀粉含量的测定采用盐酸水解法。
淀粉含量为７１．３６％。
１.３.３糖化酶活力测定经测定该糖化酶的实际活力为９．８３×１０４Ｕ。
１.３.４乙醇体积分数的测定取１００ｍＬ成熟发酵醪液于５００ｍＬ圆底蒸馏瓶中，加５０ｍＬ蒸馏水，用容量瓶接１００ｍＬ馏出液，用乙醇比重计测定此溶液的乙醇浓度以及温度，查表校正后得到发酵醪的乙醇体积分数。
１.３.５淀粉利用率的计算淀粉利用率=（乙醇体积分数×发酵醪体积×０.７８９３）/（200*0.7155*0.5682）２结果与分析２.１粉碎粒度对生料发酵的影响脱胚玉米粉２００ｇ，糖化酶１５０Ｕ／ｇ（原料），酵母０.２％，水料比３:１，不同粉碎粒度的试验，结果见图１。
由图１可以看出，淀粉利用率随粉碎粒度目数的增大而升高，物料粉碎的越细越有利于物料的浸润，有利于糖化酶和酵母的溶解和与物料的充分接触，有利于代谢产物的扩散，因此淀粉利用率逐渐增大。
但是粉碎越细，粉碎时耗电量越大。
而且当粉碎粒度目数大于４０目时，发酵醪中乙醇体积分数和淀粉利用率变化不大。
生物质制备生物乙醇实验报告
生物质制备生物乙醇实验报告一、实验目的本次实验旨在研究利用生物质转化为生物乙醇的方法和过程，探索提高乙醇产量和纯度的条件，为生物质能源的开发和利用提供实验依据。
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、水解和发酵等步骤，可以将生物质中的碳水化合物转化为可发酵糖，进而发酵生成乙醇。
预处理阶段通常采用物理、化学或生物方法，破坏生物质的结构，提高后续水解的效率。
水解过程可以使用酸或酶将纤维素和半纤维素分解为葡萄糖和其他单糖。
发酵则是利用微生物（如酵母）将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、化学试剂：硫酸、氢氧化钠、纤维素酶、酵母等3、培养基：YEPD 培养基（酵母提取物、蛋白胨、葡萄糖）1、粉碎机2、高压灭菌锅3、恒温培养箱4、离心机5、气相色谱仪6、 pH 计7、移液器四、实验步骤（一）生物质预处理将玉米秸秆洗净、晾干，用粉碎机粉碎至一定粒度。
称取一定量的粉碎秸秆，加入适量的硫酸溶液，在一定温度和时间下进行预处理，以去除木质素和半纤维素。
预处理后的物料用氢氧化钠溶液中和至中性，然后过滤、洗涤，得到预处理后的生物质。
（二）水解反应将预处理后的生物质放入反应容器中，加入适量的纤维素酶和缓冲溶液，在一定温度和 pH 值下进行水解反应。
反应过程中定期搅拌，并监测葡萄糖浓度的变化。
水解反应结束后，将反应液离心，取上清液用于后续发酵。
将水解得到的上清液转移至发酵罐中，接入适量的酵母种子液，在一定温度和 pH 值下进行发酵。
发酵过程中定期搅拌，并监测乙醇浓度和残糖含量的变化。
发酵结束后，将发酵液离心，取上清液进行乙醇含量的测定。
（四）乙醇含量测定采用气相色谱仪测定发酵液中的乙醇含量。
色谱条件为：色谱柱为DBWAX 柱，柱温为 60℃，进样口温度为 200℃，检测器温度为 250℃，载气为氮气，流速为 10 mL/min。
五、实验结果与分析（一）预处理结果经过硫酸预处理后，生物质的结构明显破坏，木质素和半纤维素的含量降低，纤维素的相对含量提高。
天然生物质制备乙醇的研究
天然生物质制备乙醇的研究————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：成绩课程论文题目：天然生物质中制备乙醇的研究所属系化工与制药工程系专业化学工程与工艺学号 06109113姓名单巧萍任课教师王艳起讫日期 2012。
5地点东南大学成贤学院搜索引擎1：万方数据库搜索词1: [关键词]天然生物质乙醇检索结果：学术论文1 木质纤维素水解液中利用木糖发酵产乙醇的研究［学位论文] 任佳， 2008 - 华东理工大学：化学工艺•利用生物质（秸秆)为原料来生产纤维素燃料乙醇是一项迫切的、具有重要战略意义的任务。
木糖占到了水解液中单糖的30％左右,如果开发出能够把原料中的木糖和葡萄糖都有效地转化为乙醇的酵母，理论上可以使乙醇的总产量在原有。
•关键词：生物质酶水解发酵工艺乙醇2 木质纤维素类生物质制备生物乙醇研究进展（被引用11 次)[期刊论文］《石油与天然气化工》PKU -2007年6期王晓娟王斌冯浩李志义文档为个人收集整理，来源于网络文档为个人收集整理，来源于网络•生物燃料乙醇是可取代石油的可再生新能源.但基于糖和淀粉类原料不能满足生物乙醇生产的巨大需求，各国研究者们越来越关注地球上最丰富的生物资源:木质纤维素类生物质。
近年来，以这类原料制备生物乙醇的研究取得了很大的..。
•关键词：木质纤维素生物乙醇预处理发酵抑制物3 生物质发酵生产乙醇的研究进展（被引用12 次）[期刊论文] 《酿酒科技》PKU -2007年1期阴春梅刘忠齐宏升YIN Chun—meiLIU ZhongQI Hong—sheng 个人收集整理,勿做商业用途文档为个人收集整理，来源于网络•生物质是一种广泛存在的可再生资源,经发酵生产乙醇所用的天然生物质资源原料主要分为3类：糖、淀粉和纤维素物质。
木质纤维原料发酵生产乙醇,要先对原料进行热机械法、自动水解法、酸处理法、碱处理法、有机溶剂处理法、生物法。
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生物质制酒精生物质制酒精Biomass ethanol姓名：陈婷学院：化学化工学院专业：化工专业学号： 1001090303 班级：化工0903班指导老师：孔岩一、题目生物质制酒精二、课题技术背景1、生物质酒精的概况生物质酒精作为可再生能源不会枯竭，并且不会引起温室效应。
微生物发酵糖可以生产酒精。
目前在工业生产中用于发酵产酒精的微生物主要是酿酒酵母和运动发酵单胞菌。
包括秸秆在内的含有糖类物质的生物质都可能作为酒精发酵的原料，大分子物质的利用需先经过酶的降解。
生物酒精作为石油的替代物，其产业链还在继续延伸。
2、生物质酒精发展以及研究意义生物质酒精的应用可以带来巨大的经济、社会和环境效应，世界各国已经有了不同程度的研究和应用。
随着世界生物技术和工程技术的不断发展，高产菌株的获取越来越简单，发酵工艺也得到不断改进，这些都为生物质酒精的大规模生产提供了技术保证。
随着生物质酒精的研究领域和应用范围不断扩大，生物质酒精在可再生燃料市场中将占主要地位。
二、检索过程1 、选择检索词生物质 biomass 酒精alcohol 乙醇 ethanol2 、检索数据库以及检索年代列表三、检索式及检索结果1、中文数据库a、百度搜索引擎检索式：采用百度的高级检索，由于百度只有关键词这一字段，所以选择的检索式为：关键词=生物质生产乙醇，并且是包含以上全部关键词。
检索结果：在“高级搜索”中检索，找到相关网页约1,000,000篇，选择其中1篇：[1] 李东，袁振宏，王忠铭，廖翠萍，吴创之.中国科学院广州能源研究所，中国科学院研究生院.生物质合成气发酵生产乙醇技术的研究进展.[J].可再生能源，2006，（2）：1~12. cnki:ISSN:1671-5292.0.2006-02-019b、万方数据库检索式1：Title:"生物质" KeyWords:酒精检索结果命中19条，选择其中1条如下：[1] 段钢，孙长平.杰能科国际生物工程有限公司,无锡. 酶在生物质转化为燃料酒精中的应用.[J].食品与发酵工业，2005，31（05）：73~77.CNKI:SUN:SPFX.0.2005-05-023检索式2：:KeyWords:生物质 Abstract:酒精检索结果：命中50条，选择其中1条如下：[1] 王倩，张伟，王颉，李长文.河北农业大学食品科学院，河北农业大学食品科学院. 生物质生产酒精的研究进展.[J].酿酒科技，2003，（03）. TS262.2 TS261.4 TS261.2C、中国期刊全文数据库(CNKI)（该数据库均提供原文）检索式1：（篇名=（生物质）and关键词=（酒精or 乙醇）and篇名=（酒精or乙醇）检索结果命中60条，选择其中2条如下：[1] 张宁，蒋剑春，程荷芳，曾凡洲.中国林业科学研究院林产化学工业研究所国家林业局林产化学工程重点开放性实验室. 木质纤维生物质同步糖化发酵(SSF)生产乙醇的研究进展.[J].化工进展，2010，29（02）：238~242.CNKI:SUN:HGJZ.0.2010-02-014[2] 曾凡洲，蒋剑春，卫民，陈育如.中国林业科学研究院林产化学工业研究所，生物质化学利用国家工程实验室，国家林业局林产化学工程重点开放性实验室，南京师范大学生命科学学院. 生物质水解发酵生产燃料乙醇的研究进展.[J].生物质化学工程，2009，43（02）. CNKI:SUN:LCHG.0.2009-02-014检索式2：（篇名=（生物质）and摘要=（酒精or 乙醇）and篇名=（酒精or乙醇）检索结果命中52条，选择其中2条如下：[1] 张维特，时旭，欧杰，李柏林，杨建强，胡翔，房建孟，何培民.上海海洋大学水产与生命学院，上海海洋大学食品学院，国家海洋局北海分局. 酸法水解绿潮藻生物质及发酵制乙醇的效果.[J]. 上海海洋大学学报，2011，（01）.CNKI:SUN:SSDB.0.2011-01-022.[2] 施雪华,余敏,曲有鹏,李冬梅,冯玉杰.上哈尔滨工业大学市政环境工程学院,哈尔滨工业大学生物工程研究中心. 利用木质纤维素类生物质生产燃料酒精.[J]. 酿酒，2008，（06）. CNKI:SUN:NJZZ.0.2008-06-031.（2）外文数据库（CA）检索结果：[1] Nick Nagle，Kelly Ibsen，Edward Jennings. A process economicapproach to develop a dilute-acid cellulose hydrolysis process to produce ethanol from biomass.[J].Applied Biochemistry andBiotechnology ,1999:595～607．ISSN: 0273-2289.[2] Van Draanen,Arlen,Mello,Steven. Production of ethanol and other fermentation products from biomass.[J].CHEMCATCHEM,2011,3:490～511.10.1002/cctc.20100345.[3] Kadam, K. L.,Schmidt, S. L.Evaluation of Candida acidothermophilum in ethanol production from lignocellulosic biomass.[J]. Applied Microbiology and Biotechnology, 48(6), 709-713(English) 1997 Springer-Verlag．ISSN: 0175-7598.四、综述在世界石油资源加速枯竭、国内粮食阶段性过剩、环境污染日益严重的大背景下，十多年来，我国生物质液体燃料产业发展迅速。
进入新的历史时期，国内粮食产销形势发生变化，生物质燃料企业发展面临着原料转型、技术进步、完善价格体系及深入研究等一系列问题。
开发利用生物质能等可再生环保能源对建立可持续发展的能源体系，改变能源生产和消费方式，促进全球经济发展和保护环境具有深远意义。
随着全球经济的高速发展，对于优质燃料的需求日益增加，但是传统能源的利用方式已经难以满足现代经济发展的需求，而生物质能转换利用技术对于加快能源现代化进程，满足对优质能源的迫切需求，实施能源可持续发展战略都具有重要意义。
发展生物质液体燃料替代日益枯竭的石油资源是世界各国共同的责任，世界上很多能源需求国家，多年来都在各自的研究领域取得了一定成果，我国急需加强国际间的交流与合作，实现优势互补，共同开发，加快产业发展速度。
目前，发达国家已从传统方式利用生物质能过渡到用先进技术发展生物柴油、生物质燃料电池等，生物质液化燃料的发展已形成了一定的规模。
然而，在确保粮食作物的前提下，全球有多少土地可以用来种植能源作物？种植某种高产的能源作物是否会产生生物物种的单一性？如何确保生物质能的可持续供应？这些问题还有待于深入研究。
直到粮食危机来临前，人们更加关注的是原油价格和能源危机。
遍布于世界的8亿辆汽车，每天需消耗的油料达到数千万桶。
如果没有原油，这8亿辆汽车毫无疑问将成为8亿堆废铁。
在高油价和能源供求矛盾日益突出的背景下，人们迫切希望找到可持续性替代能源的良方。
生物燃料在这个背景下出现，确实能够迎合人类的诸多幻想，相比之下，石油埋藏于地下，不可再生；提取生物燃料的农作物，生长于地表，人工种植，源源不绝。
一时间，生物燃料被视为填补石油短缺的“魔力工具”。
但当全球最大的汽车燃料消耗国美国开始大规模应用生物燃料，将玉米和谷类用于制造生物燃料，而不再被用于食物时，稳定的全球粮食供应秩序开始失去平衡。
开发利用生物质能等可再生环保能源对建立可持续发展的能源体系，改变能源生产和消费方式，促进全球经济发展和保护环境具有深远意义。
随着全球经济的高速发展，对于优质燃料的需求日益增加，但是传统能源的利用方式已经难以满足现代经济发展的需求，而生物质能转换利用技术对于加快能源现代化进程，满足对优质能源的迫切需求，实施能源可持续发展战略都具有重要意义。
德国的农业专家预测，如果德国所有的柴油汽车都使用菜籽油转化的生物柴油，则德国的油菜种植面积至少需要2/3的国土面积。
英国伦敦帝国大学的伊勒密•伍德的结论是：如果英国仅把交通能源的5%%采用生物质燃料，那么种植油菜需要12%%的全国耕地面积；如果将全部交通能源采用生物质燃料，则英国的全部国土面积也远远达不到要求。
可见，有许多原因使全面推广生物质能变得不太现实，因为人们不仅需要足够的地方居住，而且需要更多的地方种植赖以生存的粮食作物。
开发能源作物必须防止自然界物种多样性遭破坏。
生物质二氧化碳的排放总的来说是能够达到平衡，即消耗能源作物生产液化燃料时释放二氧化碳，而种植能源作物时又吸收二氧化碳，因此对环境的友好特性远超过石油。
但大面积种植单一的能源作物也可能导致严重的负面效应，如土地碱化、动物和昆虫的多样性受到破坏等。
一些国家曾为了种植快速生长的速生林而大面积砍伐原始森林和当地特有的林木，结果造成当地的动物、昆虫等物种明显减少，严重的甚至影响到当地气候。
因此，能源作物种类的选择需要充分考虑当地气候、环境、物种多样性等多种因素。
欧洲农业专家还指出，随着现代生物技术的发展，一些转基因高产能源作物品种也有可能被大面积推广，各国在引入转基因能源作物过程中，也应该对其在生态环境方面的潜在影响进行科学的评估。
生物质燃料目前急需解决的问题是：技术上的不成熟和成本太高。
只要不与民争粮、占用耕地、不破坏环境，其发展不会遭到异议。
因此，我们对生物质燃料一定要有一个客观的认识，认真权衡其利弊。
在规划发展生物质燃料时要有适当的步伐与节奏，将其生态风险因素考虑进去。
为了追求生物质燃料的占有量而快速扩张是不可取的，我们不能在解决环境问题的同时又引来新的环境问题。
其他国家已出现的问题或隐患是我们的前车之鉴。
在规划发展生物能源时，一定要警惕其潜在的生态风险，不可盲目急进。
生物质燃料酒精的大规模开发应用取决于诸多技术的综合集成，但最关键的技术应包括以下几个方面，即：（1）实现木质纤维素有效性和经济性的预处理技术，使更多的生物质碳转变为燃料乙醇；（2）高效、价廉的酶转化半纤维素、纤维素为可发酵性糖；（3）能迅速、完全地转化木质纤维素中各种各样的五碳糖、六碳糖为乙醇的多功能微生物。
这些技术的突破需要多学科的交叉、融合以及从基础研究、应用研究到产业化研究的联合攻关，此外还需要国家政策支持和资金投入，使木质纤维素燃料乙醇的生产技术更加成熟，生产成本能与汽油、天然气相当或更低。