秸秆生产乙醇

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秸秆生产乙醇的化学方程式

秸秆生产乙醇的化学方程式

秸秆生产乙醇的化学方程式【实用版】目录1.秸秆生产乙醇的背景和意义2.秸秆生产乙醇的化学方程式3.秸秆生产乙醇的优缺点4.我国秸秆生产乙醇的发展现状和前景正文1.秸秆生产乙醇的背景和意义随着我国经济的快速发展,能源问题日益突出,而乙醇作为一种可再生能源,在我国的应用前景十分广阔。

秸秆作为农业生产的废弃物,具有广泛的来源和低成本的优势,将其转化为乙醇不仅可以解决能源问题,还能减少农业废弃物的污染,提高农业资源利用率。

2.秸秆生产乙醇的化学方程式秸秆生产乙醇的主要过程是生物发酵法,其化学方程式如下:纤维素 (C6H10O5)n →葡萄糖 (C6H12O6) →乙醇 (C2H5OH) + CO2其中,纤维素是秸秆的主要成分,通过生物发酵过程中的酶解作用,转化为葡萄糖,再经过酵母发酵,最终生成乙醇和二氧化碳。

3.秸秆生产乙醇的优缺点优点:- 秸秆作为农业废弃物,来源广泛,成本低廉,具有可持续性。

- 乙醇作为可再生能源,对减少石油资源消耗,缓解能源危机具有积极意义。

- 乙醇具有较好的环保性能,可降低汽车尾气排放,减少空气污染。

缺点:- 秸秆中含有的杂质较多,需要经过多道工序处理,生产成本较高。

- 乙醇的热值较低,作为燃料使用时,其行驶里程较短。

- 乙醇的生产和储存技术要求较高,对设备和条件有一定要求。

4.我国秸秆生产乙醇的发展现状和前景我国是农业大国,秸秆资源丰富,近年来,政府加大了对秸秆资源化利用的支持力度,秸秆生产乙醇产业得到了快速发展。

然而,由于技术、资金等多方面原因,我国秸秆生产乙醇产业仍处于初级阶段,距离大规模商业化应用还有一定距离。

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

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。

秸秆生产乙醇的化学方程式

秸秆生产乙醇的化学方程式

秸秆生产乙醇的化学方程式秸秆是农作物的废弃物,如玉米秸秆、稻秆、小麦秸秆等。

利用秸秆来生产乙醇可以解决农作物废弃物污染环境的问题,并且乙醇是一种可再生的能源,能够替代化石燃料,对减少二氧化碳排放和改善环境有积极的影响。

秸秆生产乙醇的化学方程式可以分为两个步骤:预处理和发酵。

首先从预处理开始。

1.初步处理:将秸秆粉碎,并将其与水混合,调节pH值并加入酶解剂,使其溶解。

C6H10O5(纤维素)+ H2O → C6H12O6(葡萄糖)2.酸处理:在适当的温度和压力下,加入强酸(如硫酸)进行酸处理,破坏纤维素的结构,使其更容易被发酵。

C6H12O6(葡萄糖)+ H2SO4 → 3C2H5OH(乙醇)+ 3CO2(二氧化碳)接下来是发酵过程。

3.酵母发酵:将酸处理后的混合物进行发酵,加入酵母菌,酵母菌通过呼吸作用将葡萄糖转化成乙醇和二氧化碳。

C6H12O6(葡萄糖)→ 2C2H5OH(乙醇)+ 2CO2(二氧化碳)综上所述,秸秆生产乙醇的化学方程式为:C6H10O5(纤维素)+ H2O → C6H12O6(葡萄糖)C6H12O6(葡萄糖)+ H2SO4 → 3C2H5OH(乙醇)+ 3CO2(二氧化碳)C6H12O6(葡萄糖)→ 2C2H5OH(乙醇)+ 2CO2(二氧化碳)以上是乙醇生产的主要化学方程式,其中涉及到纤维素的水解和酸处理以及葡萄糖的发酵。

这个过程中主要产物是乙醇和二氧化碳,乙醇可以用作生物燃料和工业原料,而二氧化碳则可以收集并进行回收利用,以减少环境污染。

然而,生产乙醇的过程涉及多个步骤,具体环境条件和使用的酵母菌种类等因素会影响到乙醇的产率和纯度,所以上述化学方程式只是简单的示意,实际生产过程中还需要考虑更多的因素,并进行优化和改进。

玉米秸秆发酵生产酒精的

玉米秸秆发酵生产酒精的
离子交换法
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

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

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。

秸秆生产乙醇的化学方程式

秸秆生产乙醇的化学方程式

秸秆生产乙醇的化学方程式
乙醇是一种广泛应用于化工、医药和饮料等领域的有机化合物。

近年来,随着对可再生能源的需求不断增加,利用秸秆等农业废弃物生产乙醇引起了人们的广泛关注。

本文将介绍秸秆生产乙醇的化学方程式及反应过程。

首先,我们需要了解秸秆生产乙醇的化学方程式。

秸秆主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。

通过水解、发酵等化学反应,可以将其转化为乙醇。

化学方程式如下:
(1) 水解反应:纤维素+ 3H2O → 葡萄糖
(2) 葡萄糖发酵反应:葡萄糖→ 乙醇+ CO2
接下来,我们来详细了解一下这两个反应过程。

首先是水解反应。

在酸性条件下,纤维素与水发生水解反应,生成葡萄糖。

这是一个多步反应过程,通常需要添加催化剂,如酸、酶等,以提高反应速率和转化率。

然后是葡萄糖发酵反应。

在无氧条件下,葡萄糖经过发酵过程,转化为乙醇和二氧化碳。

这一过程主要依赖于微生物的作用,如酵母菌等。

通过控制发酵条件,如温度、pH 值、营养物质等,可以优化乙醇的产量和纯度。

最后,我们来看一下乙醇的应用。

乙醇在化工、医药和饮料等领域具有广泛的应用前景。

在化工领域,乙醇可用于生产乙醛、乙酸、乙烯等化学品;在医药领域,乙醇可作为溶剂、消毒剂等;在饮料领域,乙醇是酒精饮料的主要成分。

总之,利用秸秆生产乙醇是一种具有前景的可再生能源生产方式。

通过水解、发酵等化学反应,可以将秸秆转化为乙醇。

秸秆制乙醇的工艺设备

秸秆制乙醇的工艺设备

秸秆制乙醇的工艺设备秸秆是农作物生产中产生的一种生物质资源,利用秸秆制造乙醇是一种可持续的能源生产方式。

本文将介绍秸秆制乙醇的工艺设备,以及相关的工艺流程。

一、秸秆制乙醇的工艺设备秸秆制乙醇的工艺设备主要包括秸秆处理设备、发酵设备和蒸馏设备。

1. 秸秆处理设备秸秆处理设备主要用于将秸秆进行粉碎、破碎和预处理,使得秸秆能够更好地进行发酵。

常见的秸秆处理设备有秸秆粉碎机、秸秆破碎机和秸秆预处理设备。

2. 发酵设备发酵设备主要用于将预处理后的秸秆与发酵菌种进行混合发酵,产生乙醇。

常见的发酵设备有发酵罐、发酵桶和发酵釜。

3. 蒸馏设备蒸馏设备主要用于将发酵产生的乙醇与水进行分离,获得纯度较高的乙醇。

常见的蒸馏设备有蒸馏塔、蒸馏柱和蒸馏装置。

二、秸秆制乙醇的工艺流程秸秆制乙醇的工艺流程主要包括秸秆处理、发酵和蒸馏三个步骤。

1. 秸秆处理将采集到的秸秆进行粉碎、破碎和预处理,以增加秸秆的表面积,便于发酵菌种的附着和生长。

2. 发酵将预处理好的秸秆与发酵菌种进行混合,放入发酵设备中进行发酵。

在适宜的温度和湿度条件下,发酵菌种会分解秸秆中的纤维素和半纤维素,产生乙醇和二氧化碳。

3. 蒸馏发酵产生的乙醇与水混合在一起,需要通过蒸馏设备进行分离。

蒸馏过程中,乙醇的沸点较低,可以利用乙醇和水之间的沸点差异将乙醇蒸馏出来,得到纯度较高的乙醇。

三、秸秆制乙醇的优势和挑战秸秆制乙醇相比传统的能源生产方式具有以下优势:1. 利用农作物秸秆等废弃物资源,减少了对传统能源的依赖。

2. 乙醇是一种可再生能源,对环境影响较小。

3. 秸秆制乙醇可以有效解决农作物秸秆的处理问题,减少了农田的污染。

然而,秸秆制乙醇也面临一些挑战:1. 秸秆的收集和运输成本较高,限制了规模化生产的实施。

2. 秸秆的成分复杂,对发酵菌种的选择和控制提出了较高的要求。

3. 秸秆制乙醇的工艺还需要不断改进和优化,以提高乙醇的产量和纯度。

秸秆制乙醇是一种可持续的能源生产方式,利用秸秆处理设备、发酵设备和蒸馏设备可以将秸秆转化为乙醇。

论高浓玉米秸秆碱法预处理及半同步糖化发酵生产乙醇

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。

秸秆制生物乙醇

秸秆制生物乙醇

论生物乙醇的可行性1.传统能源问题目前世界主要能源是石油,而石油产品在其生产和使用过程中对人类本身以及整个全球环境的危害是巨大的,包括对全球气候的影响。

以石油产品之一的汽油为例来说,其在燃烧过程中释放的大量汽车尾气中含有150~200种不同的化合物,主要有害成分为:未燃烧或燃烧不完全的CH、NOx、CO、CO2、SO2、H2 S以及微量的醛、酚、过氧化物、有机酸和含铅、磷汽油所形成的铅、磷污染物等。

其中: CH、NOx 是产生光化学烟雾的污染源。

发生在20世纪60年代,令世人注目的洛杉矶烟雾正是汽车尾气所造成的空气污染的典型实例。

酸性气体SO2、NOx 经过云内成雨过程还会导致酸雨的形成,而CO2是最重要的温室气体,对地球环境造成了一系列的连锁反应。

有调查表明:中国城市中10. 45%的儿童血铅水平超标,而儿童通过呼吸从大气中摄入的铅有50%是来自于汽车尾气。

与此同时,明显上升的呼吸系统疾病发病率及不断增加的肺心病和肺癌患者死亡率与严重的大气污染密不可分。

这正是石化燃料在其生产使用过程中所引起的空气污染向人类自身健康亮出的黄牌警示。

因此近年来,全球各国出于加强能源安全、减少温室气体排放和促进农业发展等多方面的考虑,积极鼓励生物液体燃料发展。

随着生物乙醇发展规模的迅速扩大,其发展对农产品价格、粮食安全与环境等方面的影响开始凸显,并引起了各国政府和学术界的广泛关注。

2.秸秆的结构及可现状综合我国国情,作为一个农业生产大国,农作物秸秆是一种宝贵的可再生资源。

农作物秸秆是籽实收获后剩留下的含纤维成分很高的作物残留物,包括禾谷类、豆类、薯类、油料类、麻类、以及棉花、甘蔗、烟草、瓜果等多种作物的秸秆,是农作物的主要副产品, 是自然界中数量极大且具有多种用途的可再生生物质资源。

秸秆蛋白质含量约为5%,纤维素含量在30%左右,还含有一定量的钙、磷等矿物质。

据联合国环境规划署报道,世界上种植的农作物每年可提供各类秸秆约20 亿t, 我国农作物秸秆年产量为7 亿t左右,列世界之首,折合标准煤量3. 53 亿t,占全世界秸秆总量的30% 左右。

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

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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秸秆发酵生产乙醇工艺介绍-----------------------叶金鑫(安徽水利水电职业技术学院资源与环境工程系安徽合肥 231603)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。

木质纤维原料作为一种可转化为液体燃料的可再生资源,其转化利用已成为必然趋势。

木质纤维是廉价易得、来源丰富的可再生资源和能源。

通过相关的生物转化手段可以生产乙醇部分代替石油,不仅有利于环境保护和资源再利用,而且还可以减少温室气体的排放和缓解化石能源的危机,这也是世界整个能源发展的方向。

本文综述了植物秸秆通过生物生产的方法制得乙醇的生产工艺。

关键词:秸秆;木质纤维;生物发酵;乙醇Straw fermentation to produce ethanol technology is introducedYangZhenWei, YeJinXin, XuJinMei(anhui water conservancy and hydropower institute of technology of profession of resources and environmental engineering anhui hefei 231603)Summary:Straw is rich in renewable resources, mainly fromcellulose and a half of cellulose and lignin。

Wooden fiber raw materials as a can be converted into the liquid fuel renewable resource, the transformation use has become an inevitable trend。

Wooden fiber is easy cheap renewable resource rich source and energy through the related biological transformation method can produce ethanol instead of oil, is not only beneficial to the part of the protection of the environment and resources, and can reuse the emission of greenhouse gases and ease the crisis of fossil energy。

And it is also the whole energy development direction was reviewed in this paper, through biological production plant straw stalk the party to ethanol production technology of legal system。

Key words:straw; lignocelluloses; biological fermentation process; ethanol一、原料资源现状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7亿吨以上。

由于农业生产水平低、秸秆除少量用于垫圈、喂养牲畜,大部分都作燃料烧掉了。

其烟雾中含有大量的TSP和二氧化硫,造成大气的严重污染。

据统计,目前的秸秆利用率33%,但经过一定技术处理后利用的仅占2.6%,开发前景非常广阔。

[1]因此,在煤,石油,天然气等不可再生资源日益减少的今天,如何使纤维素得到更有效地利用,是各国新资源战略的重点。

燃料乙醇主要原料是玉米和小麦,随着燃料乙醇的快速的发展,原料问题日益突出,成为制约燃料乙醇的发展的瓶颈,并且有可能引发国家粮食安全问题。

所以,纤维素乙醇是未来发展的必然方向。

而且近年来纤维素乙醇的研究文献也是逐年增长,为纤维素乙醇的工艺更新有着积极的意义。

如图所示:二、木质纤维素原料组成及性质木质纤维素是由纤维素、半纤维素、木质素和少量的可溶性固形物组成。

纤维素大分子是由葡萄糖脱水,通过β-1,4葡萄糖苷键连接而成的直链聚合体。

由于来源的不同,纤维素分子中葡萄糖残基的数目,即聚合度(DP)在很宽的范围。

分子式可写作(C6H10O5)n。

[2]在常温下不发生水解,高温下水解也很缓慢。

只有在催化剂的作用下,纤维素的水解反应才显著进行。

常用的催化剂是无机酸或纤维素酶,由此分别形成了酸水解和酶水解工艺。

半纤维素是由不同的多聚糖构成的混合物,这些多聚糖由不同单糖聚合而成,有直链也有支链,上面连接有不同数量的乙酰基和甲基。

半纤维素的水解产物主要有己糖、葡萄糖、半乳糖、甘露糖、戊糖和阿拉伯糖等几种不同的糖。

半纤维素的聚合度较低,相对比较容易降解成单糖。

二者的水解机理可以用下列方程式简单地表示:乙醇结构模型(C6H10O5)n + nH2O→nC6H10O6(C5H804) n + nH2O→nC5H10OH三、发酵生产工艺1、生物处理生物处理是利用分解木质素的微生物除去木质素以解除其对纤维素的包裹作用。

常用的降解木质素的微生物有Pharerochacte chry2sos p ri um , Coriol us versicolor 等白腐菌,降解条件温和,常温常压,ph值接近7,把木质素降解为以水和二氧化碳形式存在的最终产物,耗能低,反应要求低,污染小的优点。

但是白腐菌在分解木质素的同时也消耗部分纤维素和半纤维素,所以需要严格控制反应的条件或者对白腐菌进行基因改良。

此方法法预处理具有条件温和、专一性强、能耗低、不会对环境产生污染等优点。

但是, 目前存在木质素降解微生物种类少、木质素分解酶类的酶活力低、处理时间长等问题,还有待进一步研究。

[3]极端嗜热菌(65℃)和嗜热菌(40~65℃)是可以直接利用纤维素生产乙醇的菌种, 不需要经过预处理过程,因此降低了转化的周期,降低了生产设备的要求,从而降低了生产成本,提高了生产的经济利益,使大规模的工业化生产提供了条件。

目前研究最多的是用热纤梭菌(Clostridiumthermocellum), 它是嗜热产芽孢的严格厌氧菌, 它能分解纤维素, 并能使纤维素和半纤维素解离得到的低聚糖和单糖发酵,减少了提取目的产物的步骤。

嗜热菌多为从垃圾场和新鲜牛粪中分离得到。

就目前研究情况来看,此方法在降低污染,提高效率方面具有一定的优势,但上述的提取菌种方法显然不能用于大型工业化生产,如何得到足量的嗜热菌是研究的关键。

[4]3、乙醇发酵工艺按照发酵过程中物料所处状态生物乙醇发酵方法分为固体发酵法、半固体发酵法和液体发酵法。

按照发酵醪注入发酵罐的方式,乙醇发酵的方式分为间歇式、连续式和半连续式。

固体发酵法和半固体发酵法主要采取间歇发酵方式;液体发酵法既可以采取间歇发酵方式,也可以采取连续发酵或半连续发酵方式。

3.1 间歇式发酵间歇式发酵是指全部发酵过程始终在一个发酵罐中进行。

由于发酵罐容量和操作工艺的不同,间歇发酵有以下几种方法。

(1)一次加满法将糖化醪冷却到 27~30℃后接入大约为糖化醪量10%的酒母混合均匀,经60~70h 的发酵即成熟。

此法操作简便,易于管理,但酒母用量大,适用于糖化锅与发酵罐容积相等的小型乙醇厂。

(2)分次添加法将发酵罐容积1/3 左右的糖化醪入罐后,接入10%酵母进行发酵;2~3h 后,第2 次加入糖化醪;再隔2~3h,第3 次加入糖化醪,直至加到发酵罐容积90%为止。

此法适用于糖化锅容量小而发酵罐容量大的工厂。

(3)连续添加法先将一定量的酒母打入发酵罐,然后根据生产量,确定流加速度。

流加速度与酵母接种量有密切关系。

如果流加速度太快,则发酵醪中酵母细胞数太少,不能造成酵母繁殖的优势,易被杂菌所污染;如果流量太慢,会造成后加糖化醪中的支链淀粉不能被彻底利用。

一般应在接种酵母6~8h 将罐装满。

该法适合于采用连续蒸煮、连续糖化的乙醇生产厂。

(4)分割主发酵醪法将处于旺盛主发酵阶段的发酵醪分出1/3 至第 2 罐,然后加新料将两罐补满,继续发酵。

待第2 罐发酵正常,又处于主发酵阶段时,再分出1/3~1/2发酵醪至第3 罐,并加新鲜糖化醪至2、第3罐。

如此连续分割其他各罐,并将前面各罐发酵成熟的醪液送去蒸馏。

该过程可以省去了酒母的制作过程,但对无菌操作的要求高。

适用于卫生管理较好、无菌要求较高的工厂。

3.2 半连续发酵半连续发酵是在主发酵阶段采用连续发酵,而后采用间歇发酵的方法。

在半连续发酵中,醪液的流加方式有两种。

第一种方式,将数个发酵罐连接起来组为一组,使前3个罐保持连续发酵状态。

开始投产时,第1 只罐接入酒母,使该罐始终处于主发酵状态,连续流加糖化醪。

待第1 罐加满后,流入2 罐,此时可分别向1,2 两罐流加糖化醪,并保持两罐始终处于主发酵状态;待第2 罐加满后,自然流入3 罐;第3 罐加满后,流入4 罐;第4 罐加满后,则由3 罐改流至第5 罐;第 5罐加满后,改流至6罐,依次类推。

第4,5 罐发酵结束后,送去蒸馏。

洗刷罐体后再重复以上操作。

第二种方式,由 7~8个罐串联组成一组, 用管道将前罐的上部接通下罐的底部。

投产时,先制备1/3体积的酒母,加入第1 只发酵罐 ;在保持主发酵状态下,流加糖化醪至满罐,流入第2 罐。

待第2 罐醪液加至罐容1/3 时,糖化醪转流加至2 罐;第2 罐加满后,流入第3罐。

重复下一罐操作,直至末罐。

3.3连续发酵连续发酵工艺方法分为如下3 种。

(1)循环连续发酵法将9~10 个罐串联组成连续发酵罐组,其流程是从前罐的上部流入下罐的底部。

投产时,先将酒母打入第 1只罐,同时加入糖化醪,在保持该罐处于主发酵状态下,流加糖化醪至满,自然流入第 2罐,再依次流入下一罐,直至末罐。

待醪液流至末罐并加满后,发酵醪即成熟。

将末罐成熟的发酵醪送去蒸馏,洗刷末罐并杀菌,重新接种发酵,然后以末罐为首罐,以相反方向重复以上操作,进行循环连续发酵。

(2)多级连续发酵法多级连续发酵法也称连续流动发酵法。

与循环法类似,该法也是用 9~10个发酵罐串连组成发酵系统,各罐的连接也是由前一罐上部接至下一罐底部。

投产时,先将酒母接入第1 罐,然后在保持主发酵状态下流加糖化醪,满罐后流入第 2罐;在保持两罐均处于主发酵状态下,同时向第2 罐与第 1只罐流加糖化醪;第2罐加满后,流入第3只发酵罐;在保持3 只罐均处于主发酵状态下,同时向3只罐流加糖化醪;第 3只罐加满后,自然流入4 罐;如此依次进行,直至流满末罐。

这样,只在前3 只发酵罐中流加糖化醪,并使其处于主发酵状态,从而保证酵母菌生长繁殖的绝对优势,抑制杂菌的生长。

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