工业乙醇的制备

工业乙醇的制备

工业乙醇是制造化学品、食品、医药等领域中广泛使用的一种重要有机化学品。乙醇的制备方法有很多，其中最常见的是利用玉米、甘蔗、木材等作物的糖分或淀粉为原料通过葡萄糖发酵法制备工业乙醇。本文将详细介绍工业乙醇的制备过程。

一、乙醇的化学性质

乙醇分子式为C2H5OH，具有两个主要的化学性质：发酵性和氧化性。

1. 发酵性：乙醇是一种可发酵的物质，可以通过酵母菌等微生物糖发酵产生。发酵反应中，乙醇和二氧化碳是主要生成物，同时有少量的醋酸等副产物。

2. 氧化性：乙醇可以通过氧化反应转化为醛、酸等物质，如乙醇和空气暴露，可以生成乙醛和乙酸。

二、基于玉米淀粉生产乙醇的工艺流程

在工业生产中，常用的原料包括玉米、红薯、木材、甘蔗等含糖量较高的植物。

1. 原料处理

工业乙醇一般采用玉米淀粉为主要原料，生产前需要将玉米经过清洗、脱壳、磨碎等步骤处理成玉米粉或玉米浆。在这个过程中，需要将玉米粉或玉米浆加入热水中，使之溶解或大量搅动，形成悬浮液。

2. 糖化

糖化是将玉米淀粉变成可发酵的糖的过程。通常采用迈克及糖化法，将玉米浆或玉米粉与水混合，加入一定的酸性物质（如磷酸），并加热至90℃左右，然后加入糖化酶。这种酶会催化淀粉分解成糖分子（如葡萄糖、麦芽糖），同时生成大量糖醇。在这个过程中，需要控制温度和酸性等因素，以确保糖解反应的效率，得到尽可能高的糖浓度。

3. 发酵

发酵是将糖转化为乙醇的过程。糖分子在微生物（如酵母）的作用下发酵，产生乙醇和二氧化碳。在这个过程中，需要控制温度和酵母菌数量、麦芽糖浓度等因素，以提高发酵效率。

4. 蒸馏

蒸馏是将发酵液中的乙醇和其它物质分离的过程。在常压下，乙醇和水的沸点接近，很难通过沸腾蒸发的方式实现分离。因此，通常采用蒸馏的方式，利用蒸馏塔分离乙醇和水等物质，获得高纯度的乙醇。

5. 琼脂过滤

琼脂过滤是一种分离乙醇和杂质的方法。将蒸馏所得的糖化液用浅灰琼脂加工处理，可把色素、脂肪、杂质、氯化物等混杂物质过滤掉，使乙醇更加纯净。

6. 加水调节

加水调节是将乙醇的浓度调整到所需的水平。在这个过程中，需要控制加水的量和速度，以获得所需的乙醇浓度。在纯度要求不高的情况下，可将水与乙醇混合，以获得所需的醇度。

7. 气相色谱法检验纯度

检测产生的乙醇纯度是否符合要求可以通过气相色谱法进行检验。此外，还可用密度计、折射计、红外光谱仪等仪器检测其它性质。

三、总结

综上所述，工业乙醇的制备主要通过玉米发酵法来完成，具体过程包括原料处理、糖化、发酵、蒸馏、琼脂过滤、加水调节和检验纯度等步骤。在生产过程中，需要对温度、酸性、酵母数量、糖分浓度、蒸馏塔结构等因素进行严格的控制，以确保乙醇质量的稳定和高纯度。