第七章 生物质燃料乙醇技术
生物质制取燃料乙醇的研究_傅致远
不必要的步骤，研究出更多新型生物质制备乙醇的工艺流 程，以便提高乙醇生产率；（2）培育出高产纤维素酶、木质 素酶菌种，可以大大地降低生产成本和提高乙醇生产率。总 而言之，科学利用生物质制取燃料乙醇必将造福环境和经济 发展。
参考文献
[1] 翁凌云. 国外生物乙醇燃料生产见状和发展趋势分析 [J]. 世界农业, 2010(5): 42-45.
[8] 王欧. 中国生物质能源开发利用现状及发展政策与未 来趋势[J]. 中国农村经济, 2007(7): 10-15.
[9] 陈辉, 陆善祥. 生物质制燃料乙醇[J]. 石油化工, 2007, 36(2): 107-117.
2013 年 第 12 期
42
Chemical Engineering & Equipment
2013 年 12 月
生物质制取燃料乙醇的研究
傅致远
（浙江燃料乙醇有限公司，浙江 舟山 316100）
摘 要：随着许多地方出现严重的环境污染，使得许多人转向乙醇这一清洁能源，乙醇燃烧只产生水和二 氧化碳同时放出大量热。生物质制燃料乙醇具有重要的环保意义，是一种极具前景的石油可替代资源生产 工艺。本文主要介绍了生物质制燃料乙醇的优势以及乙醇生产工艺，并阐述了生物质制取燃料乙醇的应用 情况。这些工艺的研究，为生物质制取燃料乙醇奠定了坚实的基础，相信燃料乙醇在未来将得到更大的推 广。 关键词：清洁能源；生物质；乙醇燃料；优势；应用
（1）生物质燃料具有很好的发热量，发热量约为 4500 千卡/kg。
（2）由于生物质燃料不含硫磷，对空气和环境基本无 影响。
（3）生物质燃料比较纯净，基本不含耗热杂质[3]，且 生物质燃料不含硫磷，不腐蚀锅炉，可延长锅炉的使用寿命，
将直接为企业降低成本。 （4）生物质燃料清洁卫生，投料方便，减少用于劳动
燃料乙醇技术讲座(二)燃料乙醇的生产方法
燃料乙醇技术讲座(二)燃料乙醇的生产方法燃料乙醇是一种常见的可再生能源，对于减少碳排放和保护环境具有重要意义。
在本文中，我们将为大家介绍燃料乙醇的生产方法。
燃料乙醇通常是由生物质或石油化工原料制成。
目前，生物质燃料乙醇的生产方法是最为成熟和广泛应用的。
生物质燃料乙醇主要由玉米、木薯、甜菜、红甜菜和其他淀粉质和糖类植物材料制成。
其制备方法可分为两种基本类型：一是糖类发酵法，包括口腔清洗(玉米、木薯)、硫酸水解(木薯、搽鼻、红甜菜)、酶解(甜菜)等方法；二是纤维素生物质制乙醇，通过热水预处理、酸碱处理及发酵来提取纤维素中的乙醇。
其中，口腔清洗法是一种最常见的生产方法。
其生产过程包括清洗、磨碎、酸化、发酵和蒸馏。
首先，将玉米或木薯粉末清洗干净，然后磨成细粉。
接下来，将粉末的PH值酸化至4-4.5，使其中的淀粉质和糖类顺利发酵，并在恰当的温度范围内进行发酵反应。
发酵结束后，需要进行蒸馏，以去除杂质和纯化乙醇。
相对于口腔清洗法，硫酸水解法更常用于处理木薯、搽鼻、红甜菜等杂能源原料。
其原理是使用硫酸将木薯中的淀粉水解成葡萄糖，成为发酵过程的葡萄糖溶液。
纤维素生物质制乙醇则是通过三步方法获得乙醇。
第一步是用热水预处理纤维素生物质，使其晶格结构松散，易于生物酶降解。
之后，加入硫酸等酸成分，使木质素溶解，并将纤维素降解。
第三步，进行发酵，利用酵母对糖类成分进行发酵，最终得到乙醇产物。
此方法具有非常重要的应用价值，既能有效利用大量的秸秆、木片等废弃物，同时也为多种产业提供了新的发展方向。
总之，燃料乙醇的生产方法众多，但都可以分为这些基本的类型。
这些技术的持续发展和优化，是燃料乙醇领域不断推进的重要环节。
燃料乙醇作为一种可再生能源，在现代社会中的应用越来越广泛。
在这个过程中，我们需要遵循一些原则和规则，以确保燃料乙醇的生产和使用是可持续和环保的。
在本文中，我们将分析燃料乙醇的相关数据，以了解其市场前景和生产技术性能的基本情况。
生物质燃料乙醇
(2)糖质原料主要原料有甘蔗、甜菜 、糖蜜等 。糖蜜是制糖工业的副产品 ，甜菜制糖 加工过程中糖蜜下脚料将占甜菜质量的3．5％～5．oZ ，甘蔗糖蜜则是甘蔗加工制糖 工业过程中的副产品 ， 占甘蔗质量的3．0％左右。
汽油 。
• 前景展望： 燃料乙醇的发展应立足于中国国情 ， 走以非粮作物如木薯 和纤维素为原料的生产路线 。 以木薯为原料生产燃料乙醇 ，技术成熟 ， 经济效益良好 。 以纤维素为原料生产燃料乙醇 ， 具有广阔的发展前景， 是未来燃料乙醇的发展趋势 ，但目前技术不成熟 ， 生产燃料乙醇成本 较高。
思考题 1． 乙醇汽油与MTBE汽油比较有哪些优点? 2． 发酵法生产乙醇的主要原料有哪些?相对应的发酵
2.2
植物纤维质原料发酵生产乙醇工艺
• 据估计 ，通过光合作用每年合成的纤维素达到1011 ~1012t ， 可谓当今人类所拥有的最丰富的可再生能源 物质 。能够用以制取乙醇的纤维素原料主要包括： 作 物秸秆 、森林采伐和木材加工剩余物 、龙须草等 。其 中作物秸秆是最多 、最廉价的乙醇生产原料 。 由植物 纤维质原料生产乙醇的工艺虽然开发较晚 ，但因其在 世界范围内拥有巨大的资源优势 ，近年来规模化生产 技术研究已较为完善 ， 下面予以简单说明 。 采用作物 秸秆 ， 即纤维素质原料降解产物转化为乙醇的过程主 要分为3步： 将纤维质原料经预处理转化为可发酵的原 料； 纤维质降解产物发酵为乙醇； 分离提取乙醇及其 副产品。
乙醇浓度高于75％ ，作用效果反而降低 。其主要原因是高浓度乙醇会使细胞表面的 蛋白质变性沉积 ，迅速凝固并形成一层薄膜 ，进而阻止乙醇向内部渗透 。因此 ， 临床上 常用v5％的乙醇碘溶液作消毒剂 。乙醇易被人体肠胃吸收 ， 吸收后迅速氧化分解放出热 量 。少量乙醇对于大脑有兴奋作用 ，过量乙醇则具有麻醉作用，长期大量的乙醇对肝脏 和神经系统有毒害作用。
生物质乙醇技术以及发展前景
生物质乙醇技术随着全球变暖、化石能源日渐消耗等，引发了人们对新型、可再生能源的深刻思考。
如巴西、美国、中国等国正积极开发、利用生物质燃料乙醇生产技术。
但如果一如既往以大量粮食生产燃料乙醇势必和人“争食”、“争地”，造成人类生存隐患，走“非粮”路线是大势所趋。
其中，纤维素地球贮量丰富，其能量来自太阳，通过光合作用固定下来，取之不尽，用之不竭，各国正如火如荼地进行着相关研究。
乙醇的结构简式为C2H5OH，俗称酒精，它在常温、常压下是一种易燃、易挥发的无色透明液体，它的水溶液具有特殊的、令人愉快的香味，并略带刺激性。
乙醇的用途很广，可用乙醇来制造醋酸、饮料、香精、染料、燃料等。
医疗上也常用体积分数为70%——75%的乙醇作消毒剂等。
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。
生物质燃料乙醇的生产与利用技术
生物质燃料乙醇的生产与利用技术摘要：随着工业的发展以及汽车的普及，许多国家多面临着严重的石油危机，同时石油燃烧所产生的废气，也使许多地方产生严重的环境污染。
这使许多人转向乙醇，这一清洁能源，乙醇燃烧只产生水和二氧化碳同时放出大量热。
如今，许多国家都在致力于研究乙醇的生产与以乙醇为燃料的汽车的开发和推广，我国也对此展开了大量研究。
目前，乙醇的生产主要是生物质发酵工艺。
随着技术的进步，生产以及提纯乙醇将更加容易，相信乙醇燃料将得到更大的推广。
关键词：能源；生物质燃料；乙醇；优势；生产；应用Production and use of the biomass fuel ethanolAbstract:With the development of industry and the popularization of cars, more and more countries faced with serious oil crisis. At the same times, from the burning of oil gas, also make serious environmental pollution in many places. This makes many people turned to ethanol, the clean energy. Ethanol combustion only produce water and carbon dioxide and release a lot of heat. Nowadays, many countries are engaged in research and production of ethanol. Our country also launched a large number of this research. At present, ethanol production is mainly biomass fermentation process. With the development of technology, production, and the purification of ethanol will be more easily and e thanol fuel will get more promotion.Key words: energy; biomass fuel; ethanol; advantage; production; use一、能源简介：能源的基本分类一次能源又叫天然能源，是指从自然界取得后未经加工的能源，一次能源可以直接使用，也可以用来转换成二次能源。
Z生物质能源燃料乙醇省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件
HH || H-C-C-OH || HH
基因工程酵母成功旳要素
• 基因源 ▪从腐生微生物，白蚁、消化道微生物
• 基因或菌株组合 ▪酶旳构成 ▪酶旳百分比
• 重组基因 ▪优化起动子到达最佳体现调控 ▪产物到位 ▪酶性能优化
乙醇燃料电池
日本东芝企业研 制出甲醇燃料电 池，可使笔记本 电脑连续工作5 小时。美国研制 出乙醇燃料电池， 效率高出其32倍。
CHO
H
OCH3
OH
CHO
CHO
H
OCH3
OH
H
OCH3
OH
纤维素
Cellulose
半纤维素 Hemicellulose
半纤维素酶酵母
纤维素
Cellulose
CHO
H
OCH3
OH
半纤维素
Hemi-
cellulose
CHO
CHO
内切木聚糖酶 endoxylanase
木糖苷酶 Xylosidase
乙酰木聚糖酯酶 Acetylxylan esterase
• 无环境污染 • 建厂投资和技术要求低，适合离秸杆
源近旳农村建厂，处理‘三农’问题
木质素水解酶酵母
木质素
纤维素
Lignin Cellulose
半纤维素 Hemicellulose
木质素过氧化物酶
锰过氧化物酶
Lignin perioxidase
Manganese
peroxidase 乙二醛氧化酶 Glyoxal oxidase 漆酶 Laccase
CO=1.0下列； CH=0.1下列； NOx=0.08下列。
新世纪朝阳工业
燃料乙醇旳生产过程
生产乙醇燃料旳原料
生物质燃料乙醇
2
燃料乙醇的生产主要途径与工艺
• 燃料乙醇(fuel ethanod是指向汽油或柴油中加入一定 比例的无水乙醇所构成的新型燃料。燃料乙醇的生产与 前述乙醇生产原理及工艺有许多相似之处，与乙醇发酵 工业的主要不同点在于添加了后期的脱水设备和工艺， 最终将得到的无水乙醇在变性过程中，与汽油或柴油按 照一定比例混合而成。 • 现代化的发酵方法生产燃料乙醇，由于原料的不同， 工艺流程也不完全相同，即使用相同的原料，不同企业 使甩的设备及自动化程度也不同。本节将按照发酵乙醇 生产的生物质类型分别进行讨论，并重点讨论淀粉质原 料乙醇发酵途径和工艺。淀粉质原料发酵法生产乙醇的 主要工艺流程如图10-5所示。
1.3
乙醇发酵生产的主要原料
• 按照所用原料的不同，可将发酵法生产乙醇分为以下 几种：淀粉原料生产乙醇，糖质原料生产乙醇，纤维素 原料生产乙醇，工厂废液生产乙醇等。相比较而言，用 糖质原料生产乙醇要比使用淀粉质原料和纤维素原料简 单而直接，因为用淀粉和纤维素制取乙醇需要经过水解 糖化：而纤维素水解比淀粉难度大。
2.1
谷物发酵途径与工艺
植物纤维质原料发酵生产乙醇工艺
2.2
•
据估计，通过光合作用每年合成的纤维素达到1011 ~1012t，可谓当今人类所拥有的最丰富的可再生能源 物质。能够用以制取乙醇的纤维素原料主要包括：作 物秸秆、森林采伐和木材加工剩余物、龙须草等。其 中作物秸秆是最多、最廉价的乙醇生产原料。由植物 纤维质原料生产乙醇的工艺虽然开发较晚，但因其在 世界范围内拥有巨大的资源优势，近年来规模化生产 技术研究已较为完善，下面予以简单说明。 采用作物 秸秆，即纤维素质原料降解产物转化为乙醇的过程主 要分为3步：将纤维质原料经预处理转化为可发酵的原 料；纤维质降解产物发酵为乙醇；分离提取乙醇及其 副产品。
生物质纤维素乙醇燃料生产技术开发与应用方案(二)
生物质纤维素乙醇燃料生产技术开发与应用方案一、实施背景：随着全球能源需求的不断增长和对传统化石燃料的限制，生物质纤维素乙醇作为一种可再生、清洁的燃料逐渐受到关注。
然而，目前生物质纤维素乙醇生产技术仍面临着诸多挑战，如原料成本高、生产效率低等问题。
因此，开发一种高效、低成本的生物质纤维素乙醇生产技术，具有重要的现实意义和广阔的市场前景。
二、工作原理：生物质纤维素乙醇燃料生产技术的工作原理主要包括生物质预处理、纤维素降解、糖化、发酵和乙醇分离等环节。
首先，通过物理、化学或生物方法对生物质进行预处理，去除其中的非纤维素成分，以提高纤维素降解效率。
然后，利用酶或酸碱等方法将纤维素降解为可发酵的糖类物质。
接下来，将糖化产物进行发酵，利用适当的微生物将糖转化为乙醇。
最后，通过蒸馏等分离技术将乙醇从发酵液中分离出来，得到纯度较高的乙醇产品。
三、实施计划步骤：1. 研究生物质纤维素乙醇生产技术的最新进展和研究成果，明确技术瓶颈和改进方向。
2. 设计并建立生物质预处理、纤维素降解、糖化、发酵和乙醇分离等关键环节的实验室规模试验装置。
3. 优化各环节的操作条件和工艺参数，提高生物质纤维素乙醇生产效率。
4. 进行中试规模的生产实验，验证技术的可行性和稳定性。
5. 在实际工业生产中应用该技术，进行规模化生产，并进行经济效益评估。
四、适用范围：生物质纤维素乙醇生产技术适用于利用各类植物纤维素作为原料，如农作物秸秆、木材废弃物、蔗渣等。
同时，该技术也适用于不同规模的生产，从实验室规模到工业化规模均可实施。
五、创新要点：1. 针对生物质纤维素乙醇生产过程中的瓶颈问题，采用先进的预处理技术，提高纤维素降解效率。
2. 优化发酵过程中的微生物菌种选择和培养条件，提高乙醇产量和发酵效率。
3. 引入高效的分离技术，提高乙醇的纯度和回收率。
六、预期效果：1. 提高生物质纤维素乙醇的生产效率，降低生产成本。
2. 减少对传统化石燃料的依赖，推动可持续发展。
生物质燃料乙醇概述
— — 能源植物开发与利用(课程报告)
班级：11级应生B班 姓名：和盛 学号：114120271 日期：2014.5.21
人类有史以来利用能源、开发能源，并逐渐认识到大自然所赐予的可利用非再 生能源资源是相当有限的。随社会的发展和科学技术的进步，寻找可替代的生物可再 生能源已成为人们共同努力的目标。相关专家对世界未来能源结构分析结果见图1020。在21世纪，生物质能源将是人类能源利用的主体之一。对发酵生产与管理的全 过程国家已经制定出洁净生产技术行业规范化标准及相关激励措施。这些对于解决能 源补充问题、保护生态环境、拉动农业及相关产业的发展，无疑将起到重要作用
2.1
谷物发酵途径与工艺
植物纤维质原料发酵生产乙醇工艺
2.2
•
据估计，通过光合作用每年合成的纤维素达到1011 ~1012t，可谓当今人类所拥有的最丰富的可再生能源 物质。能够用以制取乙醇的纤维素原料主要包括：作 物秸秆、森林采伐和木材加工剩余物、龙须草等。其 中作物秸秆是最多、最廉价的乙醇生产原料。由植物 纤维质原料生产乙醇的工艺虽然开发较晚，但因其在 世界范围内拥有巨大的资源优势，近年来规模化生产 技术研究已较为完善，下面予以简单说明。 采用作物 秸秆，即纤维素质原料降解产物转化为乙醇的过程主 要分为3步：将纤维质原料经预处理转化为可发酵的原 料；纤维质降解产物发酵为乙醇；分离提取乙醇及其 副产品。
(3)纤维素纤维素原料是地球上最具潜办、最丰富的乙醇生产原料来源。主要有农作 物秸秆、森林采伐和木材加工剩余物、柴草、造纸厂和制糖厂富含纤维素的下脚料、城 市生活垃圾的一部分等。发酵生产中生物质原料不同，乙醇产量不同，产出比与经济效 益也不相同。
2
燃料乙醇的生产主要途径与工艺
生物质纤维素乙醇燃料生产技术开发与应用方案(一)
生物质纤维素乙醇燃料生产技术开发与应用方案一、实施背景生物质纤维素乙醇燃料是一种可再生、低碳的替代传统石油燃料的新型能源。
随着全球能源需求的增长和环境问题的日益突出，发展生物质纤维素乙醇燃料生产技术具有重要的战略意义。
然而，目前生物质纤维素乙醇燃料生产技术仍面临着工艺复杂、成本高、产量低等问题，亟需进行技术开发与应用方案的研究。
二、工作原理生物质纤维素乙醇燃料的生产技术主要包括生物质预处理、酶解、发酵和乙醇提取等步骤。
首先，通过生物质预处理，将生物质中的纤维素和半纤维素转化为可溶性糖，提高生物质的可降解性。
然后，利用酶解技术将可溶性糖转化为葡萄糖，进一步提高糖化效率。
接下来，通过发酵过程，利用适当的微生物将葡萄糖转化为乙醇。
最后，采用适当的乙醇提取技术，将乙醇从发酵液中分离出来，得到纯度较高的生物质纤维素乙醇燃料。
三、实施计划步骤1. 研究生物质纤维素乙醇燃料生产技术的前沿进展，分析现有技术的优缺点。
2. 设计生物质预处理的工艺流程，优化预处理条件，提高生物质的可降解性。
3. 选择适当的酶解剂和酶解条件，提高酶解效率。
4. 筛选适合的发酵微生物，优化发酵条件，提高乙醇产率。
5. 选择适当的乙醇提取技术，提高乙醇的纯度和提取率。
6. 进行实验室规模的试验，验证技术的可行性。
7. 进行中试和工业化试验，验证技术的可扩展性和经济性。
四、适用范围生物质纤维素乙醇燃料生产技术适用于各种生物质资源，如秸秆、木材废料、农作物残渣等。
同时，该技术还适用于不同规模的生产，可以在小型、中型和大型生产中应用。
五、创新要点1. 优化生物质预处理工艺，提高生物质的可降解性。
2. 选择高效的酶解剂和酶解条件，提高酶解效率。
3. 筛选高产乙醇的发酵微生物，优化发酵条件，提高乙醇产率。
4. 选择高效的乙醇提取技术，提高乙醇的纯度和提取率。
六、预期效果通过生物质纤维素乙醇燃料生产技术的开发与应用，预期可以实现以下效果：1. 提高生物质纤维素乙醇的产量和纯度。
生物质生产燃料乙醇技术进展
生物质生产燃料乙醇技术进展摘要：生物燃料乙醇可以制造可再生生物质作为原料的乙醇，代表它的生物能源是国家在农业、能源、环境和区域经济方面的战略性新兴产业。
2017年9月，国家发展改革委员会、国家能源局等15个部门共同发布了“扩大生物燃料乙醇生产和促进车辆用乙醇汽油使用的方案”，表明我国生物燃料乙醇在示范工作中正式推进，进入了正式推进的新阶段。
我国发展生物燃料乙醇产业面临前所未有的历史发展机遇和各方面的严峻挑战。
考虑到这一点，本文对生物质生产燃料乙醇技术的进步进行了参考分析。
关键词：燃料乙醇；生料发酵；生淀粉酶；葡萄糖淀粉酶中图分类号：TS262 文献标识码：A引言玉米片乙醇技术利用玉米纤维的优势，最大限度地发挥与纤维相关的优势，提高淀粉和乙醇的利用率，提高质量。
玉米乙醇和乙醇技术比纤维乙醇技术具有明显优势。
(1)原料已经是乙醇厂直接生产的中间体，无需购买额外原料即可收集，以避免原料回收、储存和运输方面的问题。
(2)干净，污染少，对加工的影响少。
(3)生产比用谷物和木材生产乙醇简单而困难。
(4)可嵌入谷物乙醇中的主要工艺具有插件和模块性，对原工艺影响不大，易于使用和营销，投资不足。
1玉米纤维的组成、结构及酶解特点玉米纤维含有大约70%的碳水化合物，包括残留的淀粉、纤维素和半纤维素。
玉米纤维的组成因品种、产地和储存时间而异。
根据预处理工艺，与玉米纤维结合的淀粉含量也会发生变化。
2玉米纤维预处理技术2.1研磨将玉米粒子粉碎成浆料后，使用胶磨机、盘磨机等高速剪切装置，利用托架与转子之间的剪切力，以高速、高速线速进一步剪切材料粒子，研磨后，在高速流动流体中出现的强烈微乱流、高频压力波作用和高速机械冲击剪切作用下，玉米纤维崩溃，结合的淀粉释放，大颗粒玉米淀粉颗粒大小减小，最终实现材料的均质性、分散性和乳化，颗粒大小达到100只，在淀粉过程中显着提高材料颗粒的破碎纤度是处理的关键。
2.2高压热水蒸煮用高温高压热水烹饪原料，半纤维素脱离乙酰，部分连接断裂，结构松弛，部分产生单糖。
生物燃料——生物乙醇 ppt课件
乙醇产生途径
在微生物体内，葡萄糖转化的途径主要是酵解途径。酵解途 径是将葡萄糖降解成丙酮酸并伴随生成能量形式ATP的过程。
在好氧有机体中，酵解生成的丙酮酸进入线粒体，经三羧酸 循环被彻底氧化成CO2和H2O。
在厌氧有机体中，则把酵解产生的丙酮酸脱羧生成乙醛，乙 醛得到由酵解生成的NADH中的氢，就转化成乙醇。这个过 程就叫乙醇发酵。这个过程中涉及的酶被统称为酒化酶。在 此也可看出乙醇发酵是在厌氧条件下进行的。
由葡萄糖到乙醇的过程主要分成两个阶段，即糖酵解阶段和 丙酮酸转化为乙醇的阶段。在糖酵解阶段葡萄糖经过转化形 成丙酮酸。
酵母菌在无氧条件下，丙酮酸继续降解，生成乙醇，其反应
过程为，丙酮酸在Mg2+存在情况下，经脱羧酶的催化，脱羧
生成乙醛。乙醛在乙醇脱氢酶及NADH的催化下，还原成乙
醇。
CO2 丙酮酸脱羧酶 焦磷酸硫胺素, Mg2+ 丙酮酸
为了消化有机氮，许多酵母需要维生素（生物素、泛酸、硫 胺素等）。酵母不能同化蛋白质、甜菜碱、嘌呤和乙胺型胺 类等有机氮。肽是氨基酸链，介于氨基酸和蛋白质间，随着
乙醇生产对酵母要求
酵母的种类很多，能发酵产乙醇的菌株也很多，但是能应用 于生产的酵母菌株必须基本符合以下要求，即能快速并完全 将糖分转化为乙醇，有高的比生长速度，有高的耐乙醇能力， 抵抗杂菌能力强，对培养基适应性强，不易变异。对于糖蜜 发酵用酵母，除了以上特性外，还要具备以下性能，即要耐 渗透压能力强，耐酸耐温能力强，对金属特别是Cu2+的耐受 性强，并且产生泡沫要少。
酵母的生长条件
（1） 温度。酵母生存和繁殖的温度范围很宽，但是，其正 常的生活和繁殖温度是29—30℃。在很高或很低的温度下， 酵母的生命活动消弱或停止。酵母发育的最高温度是38℃， 最低为-5℃；在50℃时酵母死亡。
生物质生产燃料乙醇技术的研究
Ｋｅ ｗ ｒ ｓ ｂｏ ｓ ；ｃｌｕｏ ｅ ｕ ｌｅｈ ｎ ｌ ｙ ｏｄ ： ｉｍａ ｓ ｅｌｌｓ ｆ ｅ ｔ ａ ｏ
前 育
最早大规模使 用乙醇作为替代燃料的国家 。巴西从
１７ ９ ５年就开始实施 “ 燃料 乙醇 计划” 以甘蔗 为原 ， 料生产燃料乙醇替代车用汽油，经过 多年的努力 ，
米 为原 料 生产 燃料 乙醇 。８ 代后 期 ， Ｏ年 受石 油价 格
足。 故对以纤维素为主的生物 质废物为原料生产燃 料乙醇的技术十分重视。原料方面 日本全 国每年产
有 １ｏ ｏ万 ｔ 木屑 ，技 术 开 发方 面政 府 采取通 过 Ｏ 废
较低 的影响， 美国燃料乙醇的生产和销 售曾受到抑
未来 生物质 燃料 乙醇 生产 的发展 方 向。
关键词 ： 生物质； 纤维素 ； 燃料 乙醇
Ｒｅ ｅ ｒｈ ｏ ｕ Ｉ ａ ｏ ｒ ｍ ｉｍａ ｓ ｓ ａ ｃ ｎｆ ｅ ￣ｈ ｎ ｌ ａ ｏｇｉ ｅ
Ａｂ ｔ ｃ： ｈ ｃｕ ｌｙ ａ ｄｄ ｖ ｌｐ ｎ ｎｆ ｅ ｔａ ｏ ｏ ｂｏ ｓ ｓｉｔ ｄ ｃ ｄ Ｔ ｅ ｓｒ ｔ Ｔ ｅａ ｔａｉ ｎ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｌｅｈ ｎ ｌ ｒｍ ｉｍａ ｓｗａ ｎｒ ｕ ｅ ． ａ ｔ ｉ ｕ ｆ ｏ ｈ
平， 促进 了 燃 料 乙醇 产量 的上升 。农 业 丰收 形 成 的
为巴西保障能源安全 、 促进经济发 展 、 增加就业的
支柱 产业 。
Ｓｎａ ｎ ｙ。ｅ日ｎ。・・ 蕾 ｈｇｉ ｅ ｎｎｌ 。Ｎ６ 衄 ａｈ Ｅ叼 ｃｓ『 ２６。 ｉ 。 Ｅ
１’ ７
维普资讯
美 国是从 上世纪 ９ Ｏ年 代 开始 发展 燃料 乙醇 的， 主要是利用其耕地多 、 玉米产量大的优势 ， 以玉
PPT汇报 生物燃料乙醇研究进展简介
01 生物燃料乙醇简介
生物燃料乙醇的优点
从环境保护角度来讲，
用生物燃料替代传统车用燃料，对大气环境而言，首当其冲的贡献就是降低了温室气体 的净排放量。其次，生物燃料使汽车尾气排放的CO、SOx、悬浮颗粒等空气污染物的数 量减少，有利于改善空气质量。生物燃料也可以通过生物降解而消除毒性，因此对土壤 和地下水造成的污染较小。
汇报结束
谢谢观看参考资料： [1]百科、搜狗百科（生物燃料乙醇、甜高粱、糖田宜水,秦世平.中国生物质能产业发展现状及趋势分析[J].农业工程学报,2007(09):276-282. [2]刘瑾,邬建国.生物燃料的发展现状与前景[J].生态学报,2008(04):1339-1353. [3]袁博,冯福应.生物燃料乙醇产业化研究进展[J].河北农业科学,2009,13(04):139-141. [4]张文彬,蔡葆,徐艳丽.我国生物燃料乙醇产业的发展[J].中国糖料,2010(03):58-62+67. [5]俞建良,熊强,张永新,刘劲松,林海龙.燃料乙醇生料发酵技术现状[J].酿酒科技,2019(10):84-90. [6]岳国君,武国庆,郝小明.我国燃料乙醇生产技术的现状与展望[J].化学进展,2007(Z2):1084-1090. [7]刘晓峰,李莉.甘蔗燃料乙醇生产技术研究进展[J].山东食品发酵,2015(04):25-27. [8]韦必钿,何惠欢.糖料作物生产乙醇及糖酒联产的进展[J].甘蔗糖业,2011(03):63-66. [9]柳树海,刘晓峰.木薯非粮燃料乙醇生产技术进展[J].酿酒,2010,37(02):9-11. [10]董平,邵伟,马同庆,齐泮仑.纤维素乙醇生产技术及产业化现状[J].石油化工,2011,40(10):1127-1132.
02 生物燃料乙醇生产流程
生物质制燃料乙醇工艺流程
生物质制燃料乙醇工艺流程英文回答：The process of biomass-to-ethanol production involves several steps. Here is a general overview of the process:1. Feedstock Preparation: The first step is to prepare the biomass feedstock, which can include agricultural residues, energy crops, or forestry residues. The feedstock is usually dried and ground to a suitable size for further processing.2. Pretreatment: The pretreatment step aims to break down the complex structure of biomass and make it more accessible to enzymatic hydrolysis. Common pretreatment methods include steam explosion, acid hydrolysis, and ammonia fiber expansion.3. Enzymatic Hydrolysis: In this step, enzymes are added to the pretreated biomass to convert the complexcarbohydrates into simple sugars. These enzymes break down cellulose and hemicellulose into glucose and other sugars.4. Fermentation: The hydrolyzed sugars are then fermented by adding yeast or bacteria. Yeast is commonly used for ethanol production. During fermentation, thesugars are converted into ethanol and carbon dioxide.5. Distillation: The fermented mixture is thensubjected to distillation to separate and concentrate the ethanol. Distillation involves heating the mixture to vaporize the ethanol, which is then condensed and collected.6. Dehydration: The concentrated ethanol obtained from distillation usually contains some water. Dehydration is carried out to remove the remaining water and increase the ethanol concentration. Common methods of dehydrationinclude molecular sieves or azeotropic distillation.7. Purification: The final step is to purify theethanol to meet the required quality standards. This can be done through processes like rectification or molecularsieve adsorption.The production of ethanol from biomass offers several advantages, including reducing greenhouse gas emissions and dependence on fossil fuels. However, it also faces challenges such as high production costs and competitionfor feedstock with other industries.中文回答：生物质制燃料乙醇的工艺流程包括以下几个步骤：1. 原料准备，首先需要准备生物质原料，包括农业废弃物、能源作物或林业废弃物。
第七章生物质燃料乙醇技术
合结构
络合结构
高度结晶 容易老化
无定形 不容易老化
7.3 淀粉质原料制乙醇
淀粉水解的过程是由大 分子逐渐变小，最后生成 葡萄糖。
与碘成色： 蓝色→蓝紫色→紫红色→红色→橙色
淀粉-碘复合物
7.3 淀粉质原料制乙醇——淀粉原料的预处理
淀粉原料
除杂
粉碎
7.3 淀粉质原料制乙醇——水热处理
粉末状原料
制备粉浆
7.4 纤维质原料制乙醇
单子叶植物
树木
纸张 废纤维 玉米芯
草 麦秸 城市固体纤维垃圾
植物纤维原料成分/%
名称 茎 叶
纤维 硬木 软木 新闻纸 废纸
半纤维素 25-50 80-85 5-20 24-40 25-35 25-40 10-20 20-30 35 35-50 50 9
纤维素 25-40 15-20 80-90 40-55 45-55 40-55 60-70 60-80
淀粉水解糖 （葡萄糖）
7.3 淀粉质原料制乙醇——发酵
2种 途径
1.酵母乙醇发酵法（EMP途径/糖酵解途径） ：
利用酿酒酵母、管囊酵母、卡尔酵母 、2.清细酒菌酵乙母醇在发无酵氧法条（件ED下途，径得）到：乙醇
利用厌氧发酵单胞菌、棕榈发酵菌 、运动发酵单胞菌发酵
1.发酵前期：适宜温度，10h左右。
7.4.3 纤维质原料制乙醇——发酵
1.酵母乙醇发酵法（EMP途径/糖酵解途径）
C6H12O6 + 2NAD + 2H3PO4 → 2CH3CH2OH + 2CO2 + 2ATP
2.细菌乙醇发酵法（ED途径）
C6H12O6 + ADP + H3PO4 → 2CH3CH2OH + 2CO2 + ATP
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
7.6 乙醇发酵工艺类型
分步糖化发酵（SHF） 同步糖化发酵（SSF） 固定化细胞发酵法 综合生物工艺（CBP）
7.6 .1 分步糖化发酵（SHF）
分步糖化发酵即糖化、发酵二段发酵法，也称水解发酵 二段法，该法是目前研究最多的一种方法。 首先利用化学方法或细菌进行水解，生成己糖（纤维素水
解产物）或木糖（半纤维素水解产物）； 然后再将水解得到的糖作为发酵碳源，利用酵母或细菌发
蛋白饲料
浓缩
7.2.1 一代燃料乙醇生产技术
淀粉类原料的乙醇生产技术
原 料 预 处 理
水 热 处 理
水 解 糖 化
乙 醇 发 酵
蒸 馏
产 品
7.2.2 二代燃料乙醇生产技术
原料种类
➢农业废弃物 ➢林业废弃物 ➢工业废弃物 ➢城市生活垃圾
木质纤维素原料的特性
主要成分
纤维素 半纤维素
木质素
7.2.2 二代燃料乙醇生产技术
酵生产乙醇。
7.6 .2 同步糖化发酵（SSF）
指用一种可产生纤维素酶的微生物和酵母在同一容器内 连续进行纤维素的糖化和发酵。
SHF与SSF的优缺点对比？
7.6 .3 固定化细胞发酵法
固定化细胞就是被限制自由移动的细胞，即细胞受到物 理化学等因素约束或限制在一定的空间界限内，但细胞仍保 留催化活性并具备能被反复或连续使用的活力。
浓酸水解 稀酸水解 酶水解
7.3 淀粉质原料制乙醇
英文： Starch
分子式： (C6H10O5)n
结构式：
O
CH2OH O
OH
OH
O
7.3 淀粉质原料制乙醇
淀粉的性质 显色反应：遇碘变色 糊化 “退减”作用（老化）
在酶或酸等作用下分解 发生酯化、醚化、接枝共聚等化学反应 水解反应（糖化反应）
生物质生化转化技术
第七章 生物质燃料乙醇技术
燃料乙醇
乙醇，ethanol, 俗称酒精
燃料乙醇，fuel bioethanol 是指体积浓度达到99.5%以上的 无水乙醇。
燃料乙醇经变性后与汽油按一定比例 混合可制车用乙醇汽油、乙醇柴油、 乙醇润滑油等。
燃料乙醇
乙醇的燃料性质
项目
数值
密度（20℃）/（kg/L）
植物纤维素的水解包括酸水解、酶水解、微生物水解，经 过预处理的纤维素通过通过酸水解或酶水解来糖化。
[C6H10O5]n + nH2O → nC6H12O6
7.4 .2.1 纤维质原料制乙醇——酸水解
CH2OH
O
O OH
O
OH
CH2OH
CH2OH
O
O
OH
O OH
O
OH
OH
CH2OH
O
OH
O
OH
β-1,4-苷键
7.3 淀粉质原料制乙醇
7.3 淀粉质原料制乙醇
直链淀粉与支链淀粉的比较
项目 分子形状 聚合度
尾端基
碘着色反应 吸附碘量/% 凝沉性质
络合结构
X射线衍射分析 老化性质
直链淀粉 直链分子 100～6000
支链淀粉 支链分子 1000～3000000
一端为非还原尾端基，另一 分子具有一个还原尾端基和
7.4 纤维质原料制乙醇
单子叶植物
树木
纸张 废纤维 玉米芯
草 麦秸 城市固体纤维垃圾
植物纤维原料成分/%
名称 茎 叶 纤维 硬木 软木 新闻纸 废纸
半纤维素 25-50 80-85 5-20 24-40 25-35 25-40 10-20 20-30 35 35-50 50 9
纤维素 25-40 15-20 80-90 40-55 45-55 40-55 60-70 60-80
45 25-40
30 50
木质素 10-30
18-25 25-35 18-30 5-10 2-10
15 10-30
15 17
7.4 .1 纤维质原料制乙醇——纤维质原料预处理
物理法
机械粉碎 蒸汽爆破 微波处理 高能辐射
……
化学法
酸处理 碱处理 溶剂处理 SO2处理
……
物理-化学法 生物法
7.4 .2 纤维质原料制乙醇——纤维质原料的糖化
利用厌氧发酵单胞菌、棕榈发酵菌、 运动发酵单胞菌发酵
1.发酵前期：适宜温度，10h左右。
发 酵
3个 阶段
2.主发酵期：30～34℃，12h左右。
3.发酵后期：30～32℃ ，30～40h。
4步12个 反应
1.葡萄糖到二磷酸果糖，3步反应。 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。
C6H12O6 + 2NAD + 2H3PO4 → 2CH3CH2OH + 2CO2 + 2ATP
2.细菌乙醇发酵法（ED途径）
C6H12O6 + ADP + H3PO4 → 2CH3CH2OH + 2CO2 + ATP
7.5 乙醇的蒸馏与脱水
乙醇的蒸馏与脱水
发酵成熟醪组成 ➢ 挥发性杂质：甲醇、乙醛、杂醇油 ➢ 不挥发性杂质：甘油、琥珀酸、乳酸、无机盐类 、脂肪酸、酵母以及不发酵性糖等。
0.7839
馏程/℃
78
辛烷值
100-112
闪点/℃
13
热值/(kJ/L)
21.26
汽化潜热/(kJ/kg)
854
车用汽油添加一定量的
乙醇E10的检测结果
项目
含量/%
CO
减少20-50
烃类化合物
减少15-40
CO2
基本无区别
SO2
无
NOx
减少0-15
7.1 燃料乙醇的发展现状
稳步发展期
快速发展期
缓慢发展期
7.2.1 一代燃料乙醇生产技术
原料
糖类：甘蔗、甜高粱、甜菜等，无需经过水解工序即 可直接酒精发酵。
淀粉：玉米、小麦、薯类等，需要经过水解和糖化为 单糖或多糖后才能进行乙醇发酵。
7.2.1 一代燃料乙醇生产技术
糖类原料的乙醇生产工艺过程
发酵前处理 酵母培养 乙醇发酵
稀释 酸化 灭菌 澄清 添加营养盐
该法是在酶固定化基础上发展起来的一项技术。
发展新动向：混合固定细胞发酵
7.6 .4 综合生物工艺（CBP）
又称直接微生物转化（DMC），即将纤维素酶生产、水 解和发酵组合在一步里完成。这就要求纤维素酶生成和酒精 发酵都由一种微生物或一个微生物群体来实行。
常用微生物：热纤维梭。能够分解纤维素，并使产生的 纤维二糖、葡萄糖、果糖等发酵，水解和发酵的最佳温度为 56~64℃，最佳pH值为6.4~7.4。
7.4.2.1 纤维质原料制乙醇——酸水解
稀酸水解
多相水解 高温高压条件
纤维素 水解纤维素 可溶性多糖
葡萄糖
7.4.2.2 纤维质原料制乙醇——酶水解
催化剂：纤维素酶
普遍认可的酶水解机理： 首先由内切葡聚糖酶作用于纤维素的非结晶区，使其露出
许多末端供外切葡聚糖酶作用，纤维二糖酶从非还原性末端依 次分解，产生纤维二糖，然后部分降解的纤维素进一步由内切 葡聚糖酶和纤维二糖酶协同，分解生成纤维二糖、纤维一糖等
糖
酶 液化(糊化→老化) α-淀粉酶 糊精、低聚糖
化 方 法
解 法 糖化
糖化酶
葡萄糖
酸酶结合 水解法
酸酶水解法 酶酸水解法
淀粉水解糖 （葡萄糖）
7.3 淀粉质原料制乙醇——发酵
2种 途径
1.酵母乙醇发酵法（EMP途径/糖酵解途径）： 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（ED途径）：
蒸馏与脱水
7.2.1 一代燃料乙醇生产技术
糖类原料的乙醇生产工艺过程
发酵前处理 酵母培养 乙醇发酵
酵母扩大培养 酒母扩大培养
蒸馏与脱水
7.2.1 一代燃料乙醇生产技术
糖类原料的乙醇生产技术
甘蔗 压榨 蔗渣
复合絮凝剂
混合汁
絮凝过滤
滤泥
有机肥
燃料乙醇
酒精脱水
清汁
浓缩
发酵
蒸馏
废醪液
发电或生产纸浆
能源甘蔗清汁发酵燃料乙醇新工艺
OH
CH2 O HO
OH
O
CH2
OHO OH
OH
O
CH2
OHO OH
OH
O
CH2
OHO OH
O O
OH
温度：温度增加10℃，水解速度提高1.2倍。 催化剂：有机酸、氢溴酸、氢碘酸、硫酸、盐酸。
7.4 .2.1 纤维质原料制乙醇——酸水解
浓酸水解
均相水解 葡萄糖的回聚
纤维素 酸复合物 低聚糖 葡萄糖
发酵法生产乙醇
原料
➢ 淀粉原料：薯类、谷物等 ➢ 糖类原料：甘蔗、甜高粱等 ➢ 纤维质原料：芦苇、苎麻秆、秸秆和稻壳等
乙醇发酵的生化反应过程
水解
糖酵解
还原
乙醇发酵的基本工艺流程
原料
前处理
乙醇发酵
糖类原料 淀粉原料
压榨、制浆、 提取汁液
水解糖化
纤维原料
蒸汽爆破、酸 碱处理、酶水
解
后处理
乙醇
蒸馏 脱水
世界前五位乙醇生产国家
生产产量/106L
18000 16000 14000 12000 10000
8000 6000 4000 2000
0
美国
巴西
中国
欧盟
印度
国外发展现状
1、巴西
3、加拿大
2、美国