玉米秸秆发酵生产乙醇的研究进展
玉米秸秆发酵生产酒精的研究
玉米秸秆发酵生产酒精的研究玉米是一种重要的经济作物，世界各地都有大量的玉米生产，而玉米秸秆是玉米产量的一个重要副产品。
如何有效利用玉米秸秆，降低环境污染，提高生产效率，是当前亟待解决的问题之一。
本文将探讨玉米秸秆发酵生产酒精的研究。
传统的酒精生产主要是以粮食、蔗糖等为原料，通过发酵和蒸馏制得酒精。
但这些原料一般用于食品生产，而且价格较高，使得酒精生产成本较高。
玉米秸秆作为废弃物料，被广泛利用于发酵生产酒精已经成为一种可能。
秸秆是一种生物质，含有丰富的碳水化合物，易于通过发酵转化为酒精。
秸秆的全球生产已达到10亿吨，这些秸秆如能改变废品的状态，利用其丰富的能源和素材，势必有很大的价值和意义。
玉米秸秆作为原料制成酒精有多种方式，包括干燥后直接发酵、湿法发酵等。
其中，最流行的方法是湿法发酵。
湿法发酵的步骤如下：首先将玉米秸秆切碎成小块，再与水混合，加入适量的含糖物质和酵母，混合均匀后进行发酵。
发酵完成后，将发酵液加热至酒精沸点，收集产生的酒精。
进行酒精生产的过程中，如何选择适当的酵母也是一项重要的研究。
常用的酵母有干酵母和液态酵母。
干酵母的保质期较长，储存方便，但价格较高。
液态酵母可以自我复制，价格较便宜，但不利于储存。
为了取得更好的生产效果，科学家们还在研究中寻找更为适合秸秆发酵的酵母菌株。
除了选择合适的酵母，还需要在发酵过程中注意控制一些关键步骤。
比如，在发酵前要先将碎秸秆进行消毒，以去除细菌等有害物质；在发酵过程中要控制发酵的温度和pH值，以确保发酵过程的顺利进行；在酒精的分离和提纯过程中也需要注意一些细节，如定期清理设备、控制酒精的浓度等。
玉米秸秆发酵生产酒精不仅能有效地利用废弃物料，降低环境污染，还能减少对粮食等价值更高的原材料的使用。
此外，这种新型酒精生产方式不仅可以生产普通酒精，还可以制造生物柴油和高级助燃剂，具有广阔的应用前景。
相信随着科技的不断进步和研究的深入，将会有越来越多的方法被开发出来，将秸秆等废弃物料转化为高价值产品。
玉米秸秆酸解及发酵制乙醇过程研究
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玉 米 秸 秆 酸 解 及 发 酵制 乙醇 过 程 研 究
王 承 学 曾庆 梅 ， 赵 旭 东 ，
（ 春 工业 大 学 化 学 工 程 学 院 ， 林 长 春 １ ０ １ ） 长 吉 ３ ０ ２
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生物质制备生物乙醇醇实验报告
生物质制备生物乙醇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探究利用生物质制备生物乙醇的可行性和最佳工艺条件，为开发可持续的生物能源提供实验依据。
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、酶解和发酵等步骤，可以将生物质中的碳水化合物转化为可发酵糖，进而发酵生成生物乙醇。
预处理过程旨在破坏生物质的结构，提高后续酶解的效率。
酶解则是利用纤维素酶和半纤维素酶将纤维素和半纤维素分解为葡萄糖和木糖等单糖。
发酵阶段，微生物（通常为酿酒酵母）在适宜的条件下将单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、酶制剂：纤维素酶、半纤维素酶3、微生物：酿酒酵母4、化学试剂：硫酸、氢氧化钠、葡萄糖标准品等（二）实验设备1、粉碎机2、高压灭菌锅3、恒温培养箱4、摇床5、气相色谱仪6、分光光度计四、实验方法（一）生物质预处理将玉米秸秆粉碎至一定粒度，用稀硫酸在一定温度和时间下进行预处理，然后用氢氧化钠中和至中性。
（二）酶解将预处理后的生物质加入适量的纤维素酶和半纤维素酶，在一定温度和 pH 值下进行酶解反应。
（三）发酵将酶解液过滤，调整糖浓度，接入酿酒酵母，在一定温度和通气条件下进行发酵。
（四）分析检测1、采用 DNS 法测定酶解液中的还原糖含量。
2、使用气相色谱仪测定发酵液中的乙醇浓度。
五、实验结果与分析（一）预处理条件对生物质结构的影响不同的预处理温度、时间和硫酸浓度对玉米秸秆的结构破坏程度不同。
经过优化，发现预处理温度为_____℃，时间为_____小时，硫酸浓度为_____%时，能够较好地破坏生物质的结构，提高后续酶解效率。
（二）酶解条件的优化研究了酶用量、温度、pH 值和反应时间对酶解效果的影响。
结果表明，在酶用量为_____g/L，温度为_____℃，pH 值为_____，反应时间为_____小时的条件下，酶解液中的还原糖含量最高。
玉米秸秆发酵生产乙醇的工艺研究
玉米秸秆发酵生产乙醇的工艺研究袁丽婷【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2009(037)003【摘要】[目的]研究玉米秸秆被稀硫酸预处理后,经纤维素酶转化,并利用混合菌发酵生产乙醇的工艺条件.[方法]以唐山丰润当年产玉米秸秆为研究对象,用1.0%的稀硫酸预处理,用里氏木霉生产纤维素酶,在纤维素酶、热带假丝酵母、酿酒酵母共同作用下采用同步糖化共发酵法生产乙醇.[结果]结果表明,纤维素酶生产的最适条件为:玉米秸秆由稀硫酸处理后,滤渣中添加适量营养,接入1.8×107～1.9×107个/g 底物Trichoderma reesei TJK-108孢子悬浮液,于30 ℃固态培养7 d.最适发酵条件为:发酵温度31 ℃,发酵周期72 h,转速120 r/min,纤维素酶用量35 IU/g(对底物),热带假丝酵母与酿酒酵母的接种比2∶1,酵母菌接种量为10%.在最适发酵条件下,乙醇产率为0.150 g/g(乙醇/玉米秸秆),比其他试验组产率都高.[结论]玉米秸秆是价廉易得和来源丰富的可再生资源和能源,被纤维素酶转化后可以生产乙醇部分替代石油,这不仅有利于环境保护和资源再利用,而且可减少温室气体的排放和缓解化石能源的危机.【总页数】4页(P922-925)【作者】袁丽婷【作者单位】河北省唐山职业技术学院,河北唐山,063004【正文语种】中文【中图分类】TS262.2【相关文献】1.碱性过氧化氢预处理后汽爆玉米秸秆半同步糖化发酵生产乙醇 [J], 刘建权;赵晓琴;张裴洋;张喆;周豪;岳春;孙付保2.玉米秸秆真菌降解液生产燃料乙醇的发酵条件优化 [J], 姜庆宏;姜月;张铁军;胡庆凯3.碱预处理后的玉米秸秆发酵生产燃料乙醇 [J], 余传波;邓建梅4.高浓玉米秸秆碱法预处理及半同步糖化发酵生产乙醇的工艺研究 [J], 连战;吕志飞;刘彬;刘欣;李乔丹;田冰;庄倩倩;刘同军5.玉米秸秆生产燃料乙醇的SHF发酵工艺优化 [J], 陈胜杰; 高翔; 袁戎宇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
玉米秸秆为原料燃料乙醇制备的关键问题研究
玉米秸秆为原料燃料乙醇制备的关键问题研究一、本文概述Overview of this article随着全球能源需求的日益增长和化石燃料的日益枯竭，寻找可再生、环保的替代能源已成为科研和工业领域的重点。
乙醇作为一种清洁、高效的能源，具有广泛的应用前景，尤其在生物燃料领域。
玉米秸秆，作为一种农业废弃物，具有来源广泛、可再生、可降解等优点，因此，以其为原料制备燃料乙醇具有重要的实践意义和理论价值。
With the increasing global energy demand and the depletion of fossil fuels, finding renewable and environmentally friendly alternative energy sources has become a focus in scientific research and industrial fields. Ethanol, as a clean and efficient energy source, has broad application prospects, especially in the field of biofuels. Corn stover, as an agricultural waste, has advantages such as wide sources, renewability, and biodegradability. Therefore, using it as a raw material to prepare fuel ethanol has important practical significance and theoretical value.本文旨在探讨以玉米秸秆为原料制备燃料乙醇的关键问题，包括原料的预处理、酶解过程优化、乙醇发酵工艺改进以及产物的提纯和精制等。
玉米秸秆发酵生产燃料酒精研究现状及前景
玉米秸秆发酵生产燃料酒精研究现状及前景摘要玉米秸秆是一种丰富的再生资源，主要由纤维素、半纤维素、木质素组成。
经过预处理、水解、发酵可生产酒精。
预处理方法主要有物理法、化学法、物理化学法及生物处理法；水解主要有酸水解法和酶水解法；发酵主要有直接发酵法、间接发酵法、同步糖化发酵法等。
介绍了玉米秸秆生产乙醇的关键技术进展情况。
关键词秸秆；酒精；预处理；研究进展酒精是一种重要的工业原料，广泛应用于食品，化工、医药等领域，而且可以部分或全部替代汽油，具有安全、清洁、可再生等优点。
传统的酒精生产主要以糖蜜、薯类、谷物为原料发酵而成。
近年来，随着人口增长和经济的发展以及可利用耕地面积的减少使得酒精生产成本日趋增高，利用丰富、廉价的玉米秸秆为原料生产酒精已成为必然趋势。
我国是一个农业大国，各种纤维素原料资源非常丰富，仅玉米秸秆年产量大约2亿吨。
目前，玉米秸秆除了少部分被利用外，大部分以堆积、焚烧等形式直接倾入环境，极大地污染了环境，也是一种资源浪费。
如果将玉米秸秆经过预处理后水解，其所含的纤维素和半纤维素可分解成糖，经发酵可转化为酒精，转热效率可达30％以上。
这样不但缓解人类所面临的食物短缺，环境污染、资源危机等一系列问题，而且还能实现人类的可持续发展，因而近年来玉米秸秆成为生物能源领域的研究热点。
1玉米秸秆简介玉米秸秆主要由植物细胞壁组成，基本成分为纤维素、半纤维素和木质素等。
木质素将纤维素和半纤维素层层包围。
纤维素是一种直链多糖，多个分子平行排列成丝状不溶性微小纤维，半纤维素主要由木糖、少量阿拉伯糖、半乳糖、甘露糖组成，木质素是以苯丙烷及衍生物为基本单位组成的高分子芳香族化合物。
其中，木质素是一种燃料，半纤维素可水解为五碳糖，而纤维素水解为六碳糖比较困难。
2玉米秸秆预处理由于玉米秸秆结构复杂，不仅纤维素、半纤维素被木质素包裹，而且半纤维素部分共价和木质素结合，同时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。
玉米秸秆发酵生产酒精的
通过离子交换剂将发酵液中的离子去除，再经过蒸馏等处理，得到 较高纯度的酒精。
产物检测与评估
酒精含量检测
采用化学分析方法对酒精含量进行检测，如酒精 含量过低则需重新进行发酵或纯化。
杂质检测
通过气相色谱、液相色谱等方法对酒精中的杂质 进行检测，确保产品质量符合标准。
能耗与成本评估
对生产过程中的能耗、原材料消耗、人工成本等 进行统计与评估，为提高生产效益提供参考。
政策法规影响及应对策略
环保法规
随着环保法规的日益严格，企业需要采取措施降低玉米秸 秆发酵生产酒精过程中的环境污染，如废弃物处理、废水 排放等。
能源政策
政府对可再生能源的支持政策有利于玉米秸秆发酵生产酒 精的市场拓展，企业应关注相关政策动向，及时调整战略 。
税收优惠
申请相关税收优惠政策，降低企业的生产成本，提高产品 的市场竞争力。
技术创新与突破方向
高效生物催化剂
寻找和优化适合玉米秸秆发酵生产酒精的生物催化剂，提高转化效 率和产物质量。
联合生物加工
将玉米秸秆的生物质和玉米芯等其他农业废弃物进行联合生物加工 ，实现资源的高效利用。
系统工程技术
应用系统工程技术，从整体角度优化玉米秸秆发酵生产酒精的全过程 ，提高系统的稳定性和效率。
05
经济效益与社会效益分析
经本低
玉米秸秆作为废弃物，收集和运输成本低，为企 业提供了一个具有竞争力的生产成本。
市场需求大
随着生物能源的发展，对可再生能源的需求越来 越大，玉米秸秆发酵生产酒精的市场前景广阔。
3
副产品收益高
玉米秸秆发酵过程中产生的副产品，如沼气、饲 料等，能够为企业带来额外的收益。
市场拓展与合作机会
玉米秸秆发酵生产酒精的研究
实验结果表明，适当的磷酸缓冲液和葡萄糖浓度可以提高酒精含量。当磷酸缓冲液和葡萄 糖浓度过高时，会导致发酵时间延长且酒精含量下降。因此，优化磷酸缓冲液和葡萄糖的 浓度是提高酒精产量的关键因素之一。
数据分析与讨论
01
通过对比不同实验条件下的酒精含量和发酵时间数据，发现实验组之间的差异 较大，这可能与实验操作、环境因素等有关。需要对实验数据进行进一步处理 和分析，以得出更准确的结论。
随着环保要求的提高和能源需求的增加，玉米秸秆发酵生产酒精的技术面临 以下挑战：如何提高酒精产率、降低成本、优化发酵条件，同时减少环境污 染和资源浪费。
03
研究方法与实验设计
研究目标
探究玉米秸秆发酵 生产酒精的可行性 。
优化发酵工艺，提 高酒精产量和品质 。
确定影响发酵过程 的关键因素。
研究内容
农业工程学报, 29(10), 20-26.
THANKS
收集不同品种、不同生长条件下玉米秸秆，研究其发 酵性能。
分析发酵过程中温度、pH、转速等参数对酒精生产的 影响。
探讨发酵菌种的选择及其接种量对酒精生产的影响。
研究添加不同营养物质对玉米秸秆发酵生产酒精的影 响。
实验材料与方法
• 实验材料：不同品种的玉米秸秆、酒精发酵菌种、营养物质等。 • 实验设备：发酵罐、搅拌器、温度计、pH计、天平等。 • 实验方法 • 将玉米秸秆粉碎至一定粒度，加入适量的水浸泡。 • 将浸泡后的玉米秸秆加入发酵罐中，加入适量的发酵菌种。 • 控制发酵温度、pH和转速等参数，进行发酵。 • 定期检测酒精浓度和产量，分析不同因素对发酵的影响。
国内研究现状
国内对于玉米秸秆发酵生产酒精的研究起步较晚，但发展迅 速。研究者主要关注的是提高酒精产率、降低能耗以及优化 发酵条件等方面。
试分析玉米秸秆处理方法对其发酵生产乙醇的影响
试分析玉米秸秆处理方法对其发酵生产乙醇的影响郭奕杉乙醇具有易溶于水的特点，并且现阶段的用途较广,在各种生产活动中被广泛应用,具有较高的经济价值。
玉米秸秆处理方法对其发酵生产乙醇中有着重要作用。
因此，有必要对其方式进行深入探讨。
一、玉米秸秆发酵生产乙醇的优势玉米秸秆处理方法是一种相对简单、速递快的层析方式。
由于乙醇不易于吸收，并且具有化学性质稳定的特点，所以其应用范围日益广泛。
例如，在20摄氏度的条件下能够保存多年，而在酸性溶液中的稳定性也是相关产品中最好的“能够保证在很长一段时间中不发生改变。
同时,乙醇属于蔗糖衍生物，有着较高的安全性。
在进行制备的实际操作过程中，由于其酯化反应复杂,并且产物繁多，在很多化学方法的使用上都产生了阻碍,而玉米秸秆处理方法能够有效的避免此问题，在乙醇的制备使用该方法不需要准备特别的器材，并且能够以更低的成本进行实际操作操作,在实际运用中更具有现实性意义，可以将乙醇的各个反应物以更加直观、简便的方式呈现。
二、玉米秸秆处理方法对发酵生产乙醇的影响1、水洗对玉米秸秆发酵生产乙醇的影响在化学实际操作中，水洗方式的选择对于玉米秸秆发酵生产乙醇的试验至关重要,甚至影响着实际操作的成败,而多数化合物都能够通过酵母以及研磨所得细粉的吸附薄层上实现分离。
因此，在进行该类实际操作时,大多情况下会先考虑这样的方式。
酵母与研磨所得细粉的差异性体现在其拥有更高的酸性,在实际中更加适合进行酸性物质与中性物质的分离实际操作,而碱性物质可能会在此过程中与酵母发生反应，导致其难以正常展开或是形成酶解。
而研磨所得细粉是由明矶以及氢氧化钠反应而成,因此其本身带有一定的碱性,能够适用于碱性相关物质的分离实际操作，但是如果用于酸性物质的分离，同样会导致其与研磨所得细粉发生化学反应,使实际操作失败,并破坏吸附薄层，造成损失。
通过实际操作分析发现,乙醇的制备过程包含的反应一般呈酸性，根据酵母与研磨所得细粉薄层吸附的特性,应当选择酵母实现制备中的吸附。
利用玉米秸秆发酵生产燃料乙醇的研究
Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｅｔｒｅａｔｅｄ ｃｏｒｎ ｓｔａｌｋ ｗｉｔｈ ｃｅｌｌｕｌａｓｅ ｗｅｒｅ ｍａｄｅ：ｔｈｅ ｃｅｌｌｕｌａｓｅ ｗｅｉｇｈｔ ｉｓ ２５ＩＵ／ｇ ｃｏｍ ｓｔａｌｋ，ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉＳ ５０℃．ｔｈｅ ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ ｔｉｍｅ ｉＳ ２４ｈ ａｎｄ ｔｈｅ ｐＨ ｖａｌＨｅ ｉＳ ４．６．
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农作物秸秆发酵生产燃料乙醇的研究进展及展望
素 主要 是 由木糖 以及 少量 阿拉 伯糖 、 乳 糖 、 半 甘 露糖 组成 ， 而木 质 素是 以苯丙 烷及 其衍 生物 为基 本单 位构 成 的高分 子芳 香族 化合 物 ， 解 纤维 对水 素起 到屏 障作 用 。到 目前 为 止 还 未 发现 能利 用 木质 素 的单 聚体 来 生 产 乙醇 的微 生 物 。半 纤 维 素较 易 水 解 为 五 碳 糖 ， 维 素 较难 水 解 为 六 碳 纤 糖 ， 木质 素一 般作 为燃 料 。 而
物秸 秆是 丰 富 易得 的植 物纤 维素 资 源 ， 主要 由纤维素 、 纤维 素和木 质素 组成 。秸 秆 经过预 半 处理 、 解和发 酵 可生成 乙醇。秸 秆 生产 乙醇 的工 艺主要 包括预 处理 、 解和 发 酵。发 酵方 水 水
法有 直接 发 酵法 、 间接发 酵 法、 同时糖化 发 酵法 和非等 温 同时糖 化发 酵 法以及 固定 化 细胞 发
基本 组成 是纤维 素 、 半纤 维素 、 木质 素 ， 纤维 素和
一
４ 一 ２
中国饲料添加剂
２１ ０ ０年第 ９期（ 总第 ９ ９期 ）
糖 。纤维 素水 解 只有 在 催 化 剂 存 在下 才 能 显 著 地进 行 。常用 的 催 化剂 是 无 机 酸 和 复合 纤 维 素 酶， 由此分 别形 成 了酸水解 工 艺和 酶水解 工艺 。
眭培林 ： 农作 物秸 秆发酵生产燃料 乙醇 的研究进展及展望
一 ４ 一 ｌ
农作物秸秆发酵生产燃料乙 醇的研究进展及展望
眭培 林
（ 广东 溢 多利生 物科 技有 限公 司 ） 摘 要 ： 物 纤 维素是地 球储 存 太 阳能的 主要 形 式 ， 取之 不尽 的 可再 生资 源 ， 植 是 而农 作
玉米秸秆发酵生产燃料乙醇的研究进展
２２ 物理化学预处理法 ． 蒸汽爆破是木质纤维原料预处理较常用的方法。 这种方法
伯聚糖 、 葡聚糖和甘露聚糖 （ 乙酰取代基 ） ｎ 带 ａ 上糖 醛酸组成 ， 是易于水解的带分支的不均一短链多糖 ， Ｄ一木糖和 Ｌ 一阿拉伯
糖是主要的戊糖 （ 聚木糖 ）Ｄ ， 一葡 萄糖 、 一半乳糖和 Ｄ一甘露 Ｄ 糖是主要的 己糖 （ 甘露聚糖 ） 木质素是 以苯丙烷及其衍生物为 。
２１ 物理 预 处 理 法 ．
注 ： 自 美 国再 生 能 源 实验 室 来
机械 粉碎 是纤维原料预处理 的常用方法 ， 通过切 、 和磨 碾 等工艺使纤维原料 的粒度变小 ，增加底物和酶接触 的表面积 ， 降低纤维素的结晶度。 机械粉碎包括干法粉碎、 湿法粉碎 、 振动 球磨碾磨 以及压缩碾磨粉碎。 预处理的物理方法还包括高温处理、 微波辐射和超 声波预
是 将 木 质 纤 维 原 料 用 １０ ２ Ｏ ６ — ６ ℃水 蒸 汽 处 理 适 当 时 间
（０一 ０ ｉ） ， ３ ｓ２ ｍｎ后 突然减压 ， 蒸汽从反应釜中迅速喷出 ， 使原料
爆破 。蒸汽爆 破预处理 可有效 促进纤维原料 的酶解糖化 ， 其不
足之处是对设备的要求较高 ， 能耗 较大 ， 高温条件下部分 木 在 糖会进一步降解生成糠醛等有害物质。
当前全 世 界 正 面 临 日益 严 重 的石 油 能 源 危 机 。 源瓶 颈 一 能
【 文章编号 】 １ ３２７（ １） — ４ ０ ０ —６３ ００ ２ １ — ２ ０ ２ １
预处 理 。
直制约着经济发展由于石油等化石燃 料 日趋枯竭 ， 酒精 已成为 最具潜力的替代品 ， 因此燃料酒精 的生产越来越受到人们 的重 视， 已成为世界上许多国家研究的重要领域 之一 。 我 国是农业大 国， 生物质资 源相当丰 富 ， 仅农作 物皮壳一 项， 每年 产量可 达 ７亿多 吨 ， 中玉 米秸秆 ０５ 、 麦秸 秆 其 ％）小 （１ 和稻草（９ 是我国三大秸秆 【林业副产 品、 市垃圾和 ２ ％） １ ％） ｌ １ ， 城 工业废物数量也很可观。玉米秸秆是一种丰富可再生的资源 ， 目前 ， 了少部分被利用外 ， 除 大部分以堆积、 荒烧等形式直接倾
论高浓玉米秸秆碱法预处理及半同步糖化发酵生产乙醇
论高浓玉米秸秆碱法预处理及半同步糖化发酵生产乙醇随着人类对于石化资源的日益需求，对于可替代能源的寻求越来越迫切。
其中生物燃料作为一种可再生的替代能源受到越来越多的关注。
而乙醇作为一种生物燃料具有明显的优势：乙醇具有无毒、低污染、易获得原料等特点。
生产乙醇的原料有纯糖、淀粉、木材等，但这些原料的来源不够稳定和价格较高，故寻求新的原料取得生产乙醇的方法就显得尤其必要了。
高浓玉米秸秆碱法预处理及半同步糖化发酵生产乙醇的方法是一种新兴的生产乙醇的工艺。
下面将对这种工艺进行一系列阐述和分析。
一、高浓玉米秸秆碱法预处理高浓玉米秸秆碱法预处理是本工艺的最重要的一步，也是一种提高生物质利用率和改善生物质可发酵性的方法。
高浓碱液预处理法的基本操作步骤分为两步：先用30%NaOH浸泡10d，然后用15%NaOH浸泡3d。
由于胶囊层的存在，玉米秸秆的接触面积比较小，难以被微生物降解，加之胶囊层具有一定的酸性，降解的后果就更加严重。
在玉米秸秆的预处理过程中，首先用30%的浓碱液将秸秆浸泡10d，去除秸秆的胶囊层和木质素，将秸秆中的木聚糖和木质素提高水解效率。
随后又用15%浓碱液浸泡3d，以去除残留的的细胞壁和其他难降解的物质，提高秸秆中的糖水解率。
玉米秸秆碱法预处理有以下几个优点：首先，碱液法对不同种类的秸秆都适用，不同的碱液浓度也可以根据不同的秸秆进行调整；其次，经碱液处理的秸秆糖化率大幅提高，糖聚化物更容易转化为单糖，糖解效率很高；最后，碱液处理后的秸秆不仅能够被微生物更好的利用，而且也符合绿色环保、可持续发展的要求。
二、半同步糖化发酵半同步糖化发酵是高浓玉米秸秆碱法预处理后的下一步，是本工艺的核心部分。
该工艺采用的是传统的糖化和发酵两阶段联合的方式，采用酵母菌、酸杆菌和梭菌的混合发酵方式。
首先在温度、PH值等条件下，将酵母菌进行糖化。
酵母菌糖化后的糖液含有大量的乳酸以及在糖化过程中所生产的乙醇。
随后添加酸杆菌和梭菌，用于将乳酸转化为更多的乙醇。
玉米秸秆发酵生产酒精的研究
玉米秸秆发酵生产酒精的研究一、引言在当前环境保护和可再生能源的重要性日益凸显的背景下，利用农业废弃物进行生物发酵生产酒精成为一种具有潜力的技术。
玉米秸秆是一种常见的农业废弃物，其丰富的碳水化合物成分让其成为一种理想的原料来生产酒精。
本文将探讨玉米秸秆发酵生产酒精的研究现状、方法、优势以及未来发展方向。
二、玉米秸秆发酵生产酒精的方法1. 原料准备玉米秸秆作为主要原料，需要经过破碎、水浸泡等处理，以提高其表面秸秆秸外的表面秸秆秸曝露面积，有利于后续的酶解和发酵过程。
2. 酶解过程将处理好的玉米秸秆进行酶解，主要通过添加纤维降解酶来分解玉米秸秆中的纤维素和半纤维素等多糖物质，释放出葡萄糖等单糖。
3. 发酵生产酒精在酶解后，将释放出的单糖溶液用酿酒酵母等微生物菌种进行发酵，产生酒精和二氧化碳。
发酵过程中需要控制好温度、pH值等参数。
三、玉米秸秆发酵生产酒精的优势1.环保：利用玉米秸秆等农业废弃物进行生产，能减少焚烧等对环境的污染。
2.资源综合利用：将废弃物转化为有价值的产品，实现资源的循环利用。
3.降低生产成本：玉米秸秆等废弃物作为原料成本低廉，有助于降低生产成本。
4.可持续发展：利用农业废弃物生产酒精符合可持续发展的理念，有助于实现能源的可持续供应。
四、未来发展方向1.工艺优化：不断优化酶解和发酵工艺，提高生产效率和产量。
2.副产物利用：研究开发玉米秸秆发酵过程中的副产物的综合利用价值。
3.工业化规模化：进一步探索工业化规模化生产的可行性和优化方案。
4.技术创新：结合生物技术等新技术手段，推动玉米秸秆发酵生产酒精技术的创新发展。
五、结论玉米秸秆发酵生产酒精是一种有潜力的技术路线，具有环保、资源综合利用、降低生产成本等优势，未来的发展潜力广阔。
通过持续的研究和创新，玉米秸秆生产酒精技术将在可再生能源领域发挥更加重要的作用。
以上是关于玉米秸秆发酵生产酒精的研究文档，希望对您有所帮助。
玉米秸秆发酵生产燃料乙醇的研究综述
作者简介张亮（１９８５－），男，陕西西安人，本科，专业：生物工程。
收稿日期２００６!１２!１９１玉米秸秆主要成分玉米秸秆主要由植物细胞壁组成，细胞壁基本组成是纤维素、半纤维素和木质素，纤维素和半纤维素被木质素层层包裹。
纤维素是一种由吡喃型葡萄糖单体以糖苷键连接的直链多糖；半纤维素主要是由木糖以及少量阿拉伯糖、半乳糖、甘露糖组成；而木质素是以苯丙烷及其衍生物为基本单位构成的高分子芳香族化合物。
半纤维素较易水解为五碳糖，纤维素水解为六碳糖较困难，木质素一般作为燃料。
２玉米秸秆生产乙醇总工艺流程（图１）３玉米秸秆预处理工艺玉米秸秆化学结构复杂，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。
目前玉米秸秆的前处理方法很多，包括球磨、高温水汽爆破法，低温氨爆破法，常温二氧化碳爆破法，电子射线、γ射线、稀酸处理法等［５］。
这里主要介绍酸处理法、蒸汽爆破法和湿氧化法。
３．１酸处理法酸处理法处理纤维质原料历史很悠久，可追溯到１９８０年，而在德国可能更早。
首先将捆状或碎片状的原料粉碎成微小颗粒后送到预处理反应器中，高压蒸汽和硫酸对原料进行处理，蒸汽温度在２００～２５０℃，硫酸浓度为０．５％～１％。
原料在这种环境下维持时间少于１ｍｉｎ，然后快速释放压力。
在主要成分中，半纤维素是第一个参与反应的，木聚糖部分解聚和溶解，然后水解成木糖，外源硫酸的存在对于木糖单体的形成尤为重要，若缺乏外源酸，就会形成木糖低聚物。
更进一步，酸的增加可提高工艺的一致性，因为天然酸水平变化范围相当大，若预处理更进一步进行，木糖会脱水产生糠醛，糠醛是不需要的。
木聚糖的解聚反应：Ｃ６Ｈ１２Ｏ６→２Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋２ＣＯ２木糖脱水形成糠醛：２Ｃ５Ｈ１０Ｏ５→３Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋４ＣＯ２［６］只有少量的纤维素发生水解反应生成葡萄糖，而木质素经历了解聚作用，在水或酸中维持不溶解状态。
玉米秸秆发酵生产乙醇的工艺研究
玉米秸秆发酵生产乙醇的工艺研究袁丽婷(河北省唐山职业技术学院,河北唐山063004)摘要 [目的]研究玉米秸秆被稀硫酸预处理后,经纤维素酶转化,并利用混合菌发酵生产乙醇的工艺条件。
[方法]以唐山丰润当年产玉米秸秆为研究对象,用1.0%的稀硫酸预处理,用里氏木霉生产纤维素酶,在纤维素酶、热带假丝酵母、酿酒酵母共同作用下采用同步糖化共发酵法生产乙醇。
[结果]结果表明,纤维素酶生产的最适条件为:玉米秸秆由稀硫酸处理后,滤渣中添加适量营养,接入1.8@107~1.9@107个/g 底物T rich o derm a rees ei TJ K 2108孢子悬浮液,于30e 固态培养7d 。
最适发酵条件为:发酵温度31e ,发酵周期72h,转速120r/min,纤维素酶用量35IU/g (对底物),热带假丝酵母与酿酒酵母的接种比2B 1,酵母菌接种量为10%。
在最适发酵条件下,乙醇产率为0.150g/g(乙醇/玉米秸秆),比其他试验组产率都高。
[结论]玉米秸秆是价廉易得和来源丰富的可再生资源和能源,被纤维素酶转化后可以生产乙醇部分替代石油,这不仅有利于环境保护和资源再利用,而且可减少温室气体的排放和缓解化石能源的危机。
关键词 玉米秸秆;纤维素酶;热带假丝酵母;酿酒酵母;乙醇中图分类号 T S262.2 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2009)03-00922-04Research on Ethano l Production thr o ugh Fermented Corn Stalk Y UA N Li 2ting (T an gs han Pro fessi on al T ech nol og y In sti tu te o f Hebei Pro vi nce,T ang shan,Heb ei 063004)Abstract [O bjecti ve]The research ai med to study the techno lo gical con diti ons o f ethanol prod uctio n thro ug h cellulase transfo rmati on and mix ed bacteria ferm en tatio n after co rn stalk bei ng pre 2processed b y th e d il uted sulp huric aci d.[Metho d]T aki ng the co rn stalk plan ted the same y ear in Feng ren of T ang 2s han as the research o bject,ethano l w as prod uced b y sy nchro nizin g gly cos ylatio n fermen tatio n u nder the mutual fu ncti on o f cellulase,Candida tro picalis and Saccharo m yces cerev isiae SQ Y 2002after the corn stalk being pre 2p ro cessed and the cellulase bein g prod uced by T richo dera ree sei TJ K 2108.[Result]T he test in dicated that the mo st suitable condi tio n o f cellulo se prod uctio n w as to add s ui table nu triti on i nto the filter .s residue after the co rn s talk bein g pre 2processed by diluted sulp huric acid and take 1.8@107~1.9@107/g sub strate T rich o derm a rees ei T JK 2108spo re s uspensio n i nto 30e solid m edi um 7d.The m os t sui table co nditi on of fermentatio n w as as fo llo w s:T he temperatu re w as 31e ,the perio d of fermen tatio n w as 72h,the ro tatio n speed w as 120r/mi n,the do sage of cell ulase w as 35I U/g,the ratio b etw een C and ida tro pica 1is and Saccharo m ycete cere vis iae w as 2B 1an d the quantity o f y east in ocula 2tio n w as 10%.The the yield o f eth an ol w as 0.150g /g(ethanol/co rn s talk)u nder the mo st s uitable co nditio n,hig her than the o ther test g ro up s.[Co ncl u 2sio n]C o rn stalk i s a kind o f cheap,rich and renew able reso urces.It can be easil y o btained to p ro duce ethanol w hich can partiall y replace oil,so as to h elp im pro v e env iron ment and relax chemical and oil crisis.Key w ords C o rn s talk;Cellulase;Can dida t ro picalis;Saccharo m yces cere v is iae;E thanol作者简介 袁丽婷(1970-),女,河北唐山人,副教授,从事化学教学与化学实验教学方面的研究。
纤维素酶降解玉米秸秆以及发酵生产酒精的研究的开题报告
纤维素酶降解玉米秸秆以及发酵生产酒精的研究的开题报告题目：纤维素酶降解玉米秸秆以及发酵生产酒精的研究一、研究背景目前，化石能源日益枯竭，而生物质能作为一种可再生、环保的新能源得到了世界各国的广泛关注和研究。
其中，利用废弃农作物秸秆生产酒精可谓是一种十分新颖的生物质燃料制备方法。
而玉米秸秆作为全国重要的农作物废弃物之一，其充分利用也受到了广泛关注。
而纤维素酶作为一种可以降解玉米秸秆中纤维素的酶类，可以帮助有效提高废弃物利用的效率，从而减少对环境造成负担，这也是本次研究的关键。
二、研究前景随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，能源问题逐渐受到人们关注。
然而，目前主流的能源还是化石能源，而其将面临储量枯竭、环境污染等问题。
因此，利用生物质资源开发新能源是解决能源危机的有效途径之一。
本研究将探索利用废弃农作物秸秆生产酒精的新方法，其中纤维素酶降解玉米秸秆的技术难点是本研究最需要解决的问题。
未来，此项研究的成功将为生物质燃料的开发和利用提供新思路和方法，对于推动能源产业的可持续发展将有着重要的意义。
三、研究内容和方法（1）玉米秸秆的纤维素酶预处理技术研究采用不同类型纤维素酶对玉米秸秆进行预处理，并以酶活力、纤维素含量降低率、纤维形态为评价指标，筛选出最佳酶种和处理方案。
（2）玉米秸秆酒精发酵技术研究将经过预处理的玉米秸秆与酿酒酵母进行混合发酵，控制发酵温度、PH值、废弃物与酵母比例等参数，调节酒精发酵过程，实现高效率、高产酒精的战略目标。
四、研究意义本研究将找到一种废弃农作物秸秆高效利用的新方法，降低废弃物对环境的不良影响，提高其经济价值。
同时，将为生物质能研究提供新思路，在能源危机背景下，推动生物质燃料产业的可持续发展，实现绿色发展的目标。
玉米秸秆发酵生产乙醇的研究进展
第 ４ 卷（ ３ 总第 １５ ） ３期
孙春宝
等： 玉米秸秆发酵生产乙醇的研究进展
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类所面临的资源危机 ， 食物短缺 ， 环境污染等一系列 问题 ， 也为人类持续发展提供了保证 。
ｌ 玉米 秸 秆简 介 玉 米秸 秆 主要 由植 物 细 胞 壁 组 成 ， 胞 壁 基本 细
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摘
要： 秸秆是丰富的可再生资源， 由纤 雏素 、 主要 半纤雏素和木 质素组成 。秸秆 经过预 处理， 水解和发 酵可生成 乙
醇。秸秆生产 乙醇的工艺包括预 处理， 水解和发酵 。发 酵方法有 直接发酵 法、 阊接 发酵法、 混合菌种发酵法 、 同时糖
化发酵法和非等温 同时糖 化发 酵法以及 固定化 细胞发酵 法。介绍 了秸秆 生产乙醇几 个关键工艺的最新进展 。
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发。作为农业废弃物的玉米秸秆多 以燃料烧掉 ， 其 烟雾中含大量 的１ 和Ｓ ２ 趼 ｏ， 造成大气严重污染【 １ 】 。近 年来生物质能 的研究 已经成 为一个热 门的研 究课
堆积 、 荒烧等形式直接倾 入环境 ， 成极 大污染和 造 浪费 ， 而且这 种直接 燃烧 的方法热效率很低 ， 只有
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玉米秸秆发酵生产酒精的研究
此外，还需要考虑如何合理配置资源，降低生产成本，以及如何将产生的二氧 化碳进行再利用等问题。
六、前景展望
随着科技的不断进步和创新，我们可以预期到未来在利用玉米秸秆发酵生产酒 精方面将会取得更大的突破。例如，通过基因工程技术改良酵母菌和糖化酶的 效率，可以进一步提高酒精的生产能力；新的提取和精炼技术的开发也将有助 于提高酒精的质量和纯度。此外，随着电动汽车的普及，对电池充电的需求将 会增加，而利用生物燃料电池技术将酒精转化为电能也是一个具有潜力的研究 方向。
三、发酵过程
将添加了酵母菌和糖化酶的玉米秸秆放入发酵罐中进行发酵。发酵时间通常需 要几天到几周不等，具体时间取决于各种因素，如原料的质量、发酵温度和酵 母菌种等。在此期间，必须定期检查发酵情况，确保酒精度达到预期水平。
四、提取和精炼酒精
发酵完成后，通过蒸馏方法从发酵液中提取酒精。蒸馏过程需要使用专门的设 备，如蒸馏塔和冷凝器。提取的酒精需要通过精炼过程，以去除其中的水分和 其他杂质，提高酒精的纯度和浓度。
玉米秸秆发酵生产酒精的研究
目录
01 一、玉米秸秆的预处 理
03 三、发酵过程02Fra bibliotek二、添加酵母菌和糖 化酶
04 四、提取和精炼酒精
05 五、结论
07 参考内容
目录
06 六、前景展望
随着全球对可再生能源需求的增加，利用玉米秸秆进行发酵生产酒精的研究变 得越来越重要。酒精不仅可以作为燃料，还可以在医疗、工业、农业等领域中 发挥多种作用。本次演示将探讨利用玉米秸秆进行发酵生产酒精的工艺流程和 技术要点。
将活化后的酵母菌与生料淀粉混合，加入适量的磷酸缓冲液和水，调节pH值至 适宜范围，然后在一定的温度和时间条件下进行发酵。发酵过程中，定期检测 酒精的产量和纯度，并记录数据。
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玉米秸秆发酵生产乙醇的研究进展摘要:秸秆是丰富的可再生资源,主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。
秸秆经过预处理,水解和发酵可生成乙醇。
秸秆生产乙醇的工艺包括预处理,水解和发酵。
发酵方法有直接发酵法、间接发酵法、混合菌种发酵法、同时糖化发酵法和非等温同时糖化发酵法以及固定化细胞发酵法。
介绍了秸秆生产乙醇几个关键工艺的最新进展。
关键词:秸秆,酒精,木质纤维素我国是一个农业大国,各类农作物纤维资源十分丰富,仅秸秆一项就达7亿t吨以上,其中玉米秸秆约2.2亿t吨,这些资源长期没有得到合理的开发。
作为农业废弃物的玉米秸秆多以燃料烧掉,其烟雾中含大量的TSP 和SO2 ,造成大气严重污染。
近年来生物质能的研究已经成为一个热门的研究课题，利用农业废弃物发酵生产燃料酒精正逐步成为人们研究的热点,玉米秸秆作为一种重要的农业废弃物,受到了广泛的关注。
在我国，玉米秸秆除了少部分被利用外，大部分以堆积、荒烧等形式直接倾入环境，造成极大污染和浪费，而且这种直接燃烧的方法热效率很低，只有10%左右。
如果将它们转化成气体或液体燃料（酒精、氢气、柴油等）热效率可达30%以上。
这样不但缓解人类所面临的资源危机，食物短缺，环境污染等一系列问题，也为人类持续发展提供了保证。
1 玉米秸秆简介玉米秸秆主要由植物细胞壁组成，细胞壁基本组成是纤维素、半纤维素、木质素，纤维素和半纤维素被木质素层层包裹，纤维素是一种有1000-10000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，多个分子平行排列成丝状不溶性微小纤维，其基本组成单位是纤维二糖,它是地球上最丰富的聚合体。
而半纤维素主要是木糖以及少量阿拉伯糖，半乳糖，甘露糖组成，而木质素是以苯丙烷及其衍生物为基本单位构成的高分子芳香族化合物，对水解纤维素起到屏障作用。
到目前为止,还未发现能利用木质素的单聚体来生产乙醇的微生物。
半纤维素较易水解为五碳糖，纤维素较困难水解为六碳糖，而木质素一般作为燃料。
2 玉米秸秆预处理玉米秸秆结构复杂，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。
3 水解工艺秸秆预处理后,需对其进行水解,使其转化成可发酵性糖。
水解是破坏纤维素和半纤维素中的氢键,将其降解成可发酵性糖:戊糖和己糖。
纤维素水解只有在催化剂存在下才能显著地进行。
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工艺和酶水解工艺。
3.1 酸水解酸、碱水解再经酵母发酵生成法在热酸作用下,纤维素被降解主要转化成葡萄糖;半纤维素则生成多种单糖(木糖、阿拉伯糖、甘露糖等)。
木质素则降解成多种单环芳香族化合物。
另外还有一些如甲酸、乙酸、糠醛、羟甲基糠醛、糖醛酸、己糖酸等不稳定生成物。
在发酵工业上,把这些物质分为两大类:可发酵性糖,主要有葡萄糖、木糖、阿拉伯糖以及甘露糖等;酒精发酵工业上所谓的“有毒物质”,主要包括各种有机酸、醛类、醇类化合物以及一些无机离子等。
纤维素的酒精发酵传统上以酸法水解工艺为主。
稀酸水解要求在高温和高压下进行,反应时间几秒或几分钟,在连续生产中应用较多;浓酸水解相应地要在较低的温度和压力下进行,反应时间比稀酸水解长得多。
由于浓酸水解中的酸难以回收,目前主要用的是前者。
杨斌等研究了硫酸和磷酸水解蔗渣的动力学,并建立了模型。
目前生产中存在的主要问题就是酸解条件苛刻,对设备有腐蚀作用,需要耐酸耐压设备和解决水解产物对发酵微生物的“毒性问题”。
碱水解也存在着与酸水解同样的问题。
近年来,对于纤维素酸解产物毒性问题的研究取得了一定的进展。
现在,基本上明确了这种毒性是来源于酸解过程中产生的一些有机酸、醛类化合物。
对于它们的作用机理也进行了深入研究,并在此基础上研究了相应的各种解毒方案。
但是,更加经济适用的解毒方案还有待于进一步研究。
3. 2 酶水解由于酶解反应条件温和,设备简单,能耗低,污染小,因此纤维素酶解条件的研究得到广泛的重视。
从现有的水平来看,采用温和的酶水解技术可能更为合适,酶水解是生化反应,与酸水解相比,它可在常压下进行,这样减少了能量的消耗,并且由于酶具有较高选择性,可形成单一产物,产率较高( > 95 %) 。
匈牙利Eniko 等人采用NovoYm188 等水解经湿氧化处理的玉米秸秆酶解纤维素转化率(ECC) 高达85 %左右。
尽管研究很多年,纤维素酶的成本仍然很高,丹麦诺维信(Novozymes) 公司曾经宣布其纤维素酶生产成本已比当初降低了12 倍,生产1 加仑燃料级乙醇所需纤维素酶的成本已从最初的超过5 美元的水平大幅减少到50 美分,极大地推进了燃料乙醇的商业化进程。
现在该公司又取得了重大进展,纤维素酶生产成本已比最初降低了20 倍,生产1 加仑燃料级乙醇所需纤维素酶的成本已低于30美分。
4 发酵工艺从葡萄糖转化成乙醇的生化过程是简单的,通过传统的酒精酵母,使反应在30 ℃条件下进行。
但半纤维素构成了农作物秸秆的相当部分,其水解产物为以木糖为主的五碳糖,还有相当量的阿拉伯糖生成(可占五碳糖的10 %～20 %) ,故五碳糖的发酵效率是决定过程经济性的重要因素。
木糖的存在对纤维素酶水解抑制作用,将木糖及时转化为乙醇对农作物秸秆的高效率酒精发酵是非常重要的。
目前人们研究最多且最有工业应用前景的木糖发酵产乙醇的微生物有3种酵母菌种即管囊酵母(Pachysolen tannophilus) 、树干毕赤酵母(Pichia stipits) 和体哈塔假丝酵母(Candida shechatae)。
目前主要的发酵方法有以下几种。
4. 1 直接发酵法本方法的特点是基于纤维分解细菌直接发酵纤维素生产乙醇,不需要经过酸水解或酶解前处理过程。
该方法一般利用混合菌直接发酵,例如热纤梭菌(Clostridium thermocellum) 能分解纤维素,但乙醇产率较低(50%),热硫化氢梭菌(Colstridium thermohydrosulphaircum) 不能利用纤维素,但乙醇产率相当高,进行混合发酵,产率可达70%。
吕福英介绍了热纤梭菌的生理生化特性及发酵生产的研究进展,并对热纤梭菌发酵生产乙醇的因素以及乙醇等发酵产物对热纤梭菌的抑制作用作了概述。
此外分离出能直接发酵纤维素生产乙醇的高纯富集物。
目前,从发酵工艺看,此类工艺方法设备简单,成本低廉。
但热纤梭菌产生乙醇也存在以下问题: ①碳水化合物发酵不完全,乙酸、乳酸、氢的形成导致乙醇产率低; ②纤维素发酵速度慢,容积生产力低; ③终产物乙醇和有机酸对细胞有相当大的毒性。
4. 2 间接发酵法间接法即糖化、发酵二段发酵法,它是用纤维素酶水解纤维素,收集酶解后的糖液作为酵母发酵的碳源,也是目前研究最多的一种方法。
先用纤维素酶水解纤维素,酶解后的糖液作为发酵碳源。
由于乙醇产量受以下限制:末端产物抑制,低细胞浓度以及底物基质抑制。
为克服乙醇产物的抑制,可采取的方法有:减压发酵法和阿尔法—拉伐公司的Biotile 法。
另外筛选在高糖浓度下存活并能利用高糖的微生物突变菌株,可以克服基质抑制。
纤维素酶法糖化中,目前常用的菌种多来自木霉属、曲霉属和青霉属。
纤维素的降解需要一系列酶的共同作用才能完成,这些酶包括:内切葡聚糖酶,外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶,这3种酶协同作用,缺一不可。
纤维二糖的积累会抑制内切和外切葡聚糖酶的催化作用,将其水解成葡萄糖,会减少这种抑制作用。
葡萄糖的积累对于β-葡萄糖苷酶的催化也有一定的抑制作用。
4. 3 混和菌种发酵法秸秆糖化液中都是葡萄糖、木糖、阿拉伯糖等单糖和寡糖混合物,现在的趋势是利用多种乙醇发酵菌混合发酵,利用期间的优势,使得效率更高,尽管进行了大量的研究,还没有找到哪一种微生物能将所有的糖快速有效的全部转化为乙醇,近年来,基因工程菌的应用部分解决了这个问题。
利用混合菌直接发酵,能解决酒精产率不高和有机酸等副产物的存在问题。
大多数的研究是与另一种不分解纤维素的嗜热厌氧菌进行共培养,该菌能利用热纤梭菌分解纤维素时所产生的游离单糖产生乙醇。
已研究过的能在共培养体系中增加乙醇产量的微生物有嗜热厌氧杆菌( Thermoanaerobacter ethanolicus) 、嗜热硫化氢梭菌( Clost ridium thermohydrosulf uricum) 、嗜热解糖梭菌( Clost ridium thermosaccharolyticum)。
Hogsett 等[14]利用嗜热解糖梭菌和热纤梭菌直接转化纤维性物质为乙醇方面作了研究,能提高乙醇产量。
4. 4 同步糖化发酵法(SSF 法)与间接发酵法原理相同,为了克服反馈抑制作用,Gauss[15]等提出在同一个反应罐中进行纤维素水解(糖化)和乙醇发酵的同步糖化发酵法。
(Simultaneous Saccharificationand fermentation)。
这样纤维素酶对纤维素的酶水解和发酵糖化过程在同一装置内连续进行,水解产物葡萄糖由菌体的不断发酵而被利用,消除了葡萄糖因基质浓度对纤维素酶的反馈抑制作用。
在工艺上采用一步发酵法,简化了设备,节约了总生产时间,提高了生产效率。
但也存在一些抑制因素,如木糖的抑制作用,糖化和发酵温度不协调等。
张继泉等作了有关玉米秸杆同时糖化发酵生产燃料乙醇的研究,利用正交试验对玉米秸秆发酵生产燃料乙醇的条件进行了摇瓶试验,但具体应用到工业中尚需时日。
张德强等以汽爆毛白杨木粉为原料,采用正交实验法进行同时糖化发酵(SSF) 来生产乙醇。
通过考察反应温度、pH 值、酶浓度和酵母用量来寻找绿色木霉纤维素酶和酿酒酵母同时糖化发酵转化汽爆毛白杨木粉成乙醇的最佳条件。
4. 5 非等温同时糖化发酵法(NSSF 法)在纤维素酶水解过程中,纤维素酶的最适温度为50 ℃左右,而酵母发酵的控制温度是31～38 ℃。
Zhangwen Wu采用非等温同时糖化发酵法(Nonisothermal Simultaneous Saccharification and Fermentation , NSSF) 生产乙醇的工艺流程,它包含一个水解塔和一个发酵罐,不含酵母细胞的流体在两者之间循环。
该工艺使水解和发酵可在各自最佳的温度下进行,也可消除水解产物对酶水解的抑制作用,但显然也使工艺流程复杂化了。
4. 6 固定化细胞发酵固定化细胞发酵具有能使发酵罐内细胞浓度提高,细胞可连续使用,使最终发酵液乙醇浓度得以提高。
常用的载体有海藻酸钠、卡拉胶、多孔玻璃等。
固定化细胞的新动向是混合固定细胞发酵,如酵母与纤维二糖酶一起固定化,将纤维二糖基质转化成乙醇,此法引人注目,被看作是秸秆生产乙醇的重要方法。