利用作物秸秆发酵生产工业乙醇
棉花秸秆生产燃料乙醇的预处理技术研究概述
棉花秸秆生产燃料乙醇的预处理技术研究概述摘要乙醇是一种很有希望替代有限石油的燃料。
我国目前燃料乙醇生产的主要原料是陈化粮，但我国陈化粮可用于燃料乙醇生产的量十分有限。
棉花秸秆主要由纤维素、半纤维素和木质素和其它灰分等组成，经过预处理、发酵和脱水可生成燃料乙醇，在能源急剧短缺的今天，丰富而又可再生的棉花秸秆已经备受关注。
纤维质材料的预处理是转化乙醇过程中的关键步骤，该步骤的优化可明显提高纤维素的水解率，进而降低乙醇的生产成本。
本文总结了纤维质材料预处理的各种方法，对各种方法的优缺点进行了综述和分析，并对生物质预处理技术发展的前景进行了展望。
关键词：棉花秸秆；预处理；生物乙醇RESEARCH ON PRETREATMENT OF COTTON STALK FORBIOETHANOL PRODUCTIONABSTRACTEthanol is promising alternative energy source for the limited crude oil. Ethanol mainly comes from aged grain in our country.However, the aged grain which is used to produce ethanol is lim-ited. Cotton stalk is composed of cellulose, hemicellulose, lignin and solvent extractives. Ethanol can be obtained by pretreatment, fermentation and dehydration of cotton stra-w. In the current circumstances of energy shortage, abundant and renewable cotton str-aw has caused widespread concern.Petreatment, the critical technology for transformation of lignocellulosic materials to ethanol, can significantly enhance the hydrolysis of cellulose, and then reduce the cost of ethanol production. Progress in research and development of pretreatment is re-viewed in this paper, and the advantages and disadvantages of different methods of pretreatment a-re summarized and analyzed in detail. The prospect of pretreatment is also discussed.KEY WORDS: Cotton stalk; Pretreatment; Bioethanol第一章文献综述1.1 前言能源是当今社会赖以生存和发展的基础。
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。
以玉米秸秆为原料同步糖化发酵生产燃料乙醇
系为 ： 培养温度 ３ ℃ 、 酵 ｐ ４ 发 Ｈ值 ５ ５ 发 酵的液 固比 ８ ：１ 当发 酵 １ ８ ， ．、 、 ０ ｈ后 乙醇浓度可达 ８ ３ Ｌ ． ３ 。该 实验 为纤维
质燃料 乙醇的产业化生产提供技术依据 。 关键词 ： 玉米秸秆 ； 同步糖化发酵 ； 燃料 乙醇
中 图分 类号 ：２ ６２ ￥ １ ． 文 献 标 识 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：０ ５—１３ （０ １ ０ ２９ ７ ６ ２ １ ）５—０９ ０ ０ １— ３
以玉 米 秸 秆 为 原 料 同步 糖 化 发 酵 生产 燃 料 乙醇
谢 慧 耿 ， 涛 王风芹 任天宝 宋 安东 ， ， ，
（．河南农业大学 生命科 学学院， １ 郑州 ４ ００ ； ５０２ ２ ．河南科技 学院， 乡 ４３０ ） 新 ５０ ３
摘 要： 以玉米秸秆为原料 ， 经酸法预 处理后 ， 采用 同步糖化 发酵 Ｓ Ｆ工 艺生产燃料 乙醇。正交试验 获得 的最佳体 Ｓ
Ａｂｔａｔ Ｆ ｅ ｅ ａｏ ｗ ｓ ｒｄ ｃｄｂ ｙｃ ｒ ｉ ｔ ｎｓｃｈ ｒ ｃｔ ｎａｄｆ ｍｅｔ ｉ ＳＦ ．Ｔ ｅｃｒ ｔ ｋｗ ｓ ａｅ ｓ ａ ａ ｓｒｃ ： ｕｌ ｔ ｎｌ ａ ｏｕ ｅ ｙｓｎｈｏ ｚ ｉ ａｃａｉ ａ ｏ ｎ ｒ ｎａｏ ｈ ｐ ｎ ａｏ ｉ ｆ ｉ ｅ ｔ ｎ（ Ｓ ） ｈ ｏ ｓ ｌ ａ ｋｎａ ｗｍ — ｎ ａ ｔ ｒ
ＸＩ Ｈｕ ，ＧＥＮＧ ｏ Ｅ ｉ Ｔａ ，Ｗ ＡＮＧ ｎ — ｉ ，ＲＥＮ ｉ ｎ ａ ，Ｓ Ｆｅ ｇ ｑ ｎ Ｔａ ｂ ｏ ＯＮＧ ． ｏ ｇ Ａｎ ｄ ｎ
（．Ｃ ｌ ｇ ｆ ｉ ｃ ｎｅ Ｈ ｎｎＡ ｒ ｕｔ ａ Ｕ ｉ ｒ ｔ，ｈｎ ｚｏ ５ ０２； １ ｏｅｅｏ Ｌｆ Ｓｉ ｃ ， ｅ ａ ｇ ｃｌ ｒｌ ｎ ｅ ｉ Ｚ ｅｇｈｕ４ ０ ０ ｌ ｅ ｅ ｉ ｕ ｖ ｓｙ ２ Ｈ ｎ ｎＩｓｔｔ ｏ Ｓｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ， ｉ ｉ ｇ ５ ０３ Ｃ ｉ ． ｅａ ｔｕｅ ｆ ｃ ｎ ｅ ｄＴ ｃｎｌ ｙ Ｘ ｎ ａ ３０ ， ｈｎ ｎｉ ｅ ａ ｏ ｘｎ４ ａ）
玉米发酵生产酒精工艺
玉米发酵生产酒精工艺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。
玉米生产酒精的工艺流程如图。
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。
常见预处理方法有物理法、化学法、物理化学法和微生物法等。
2.1挤压膨化法该方法属于物理处理法,是将原料粉碎后调节至一定水分,加入挤压机内,物料在螺杆的旋转推动下向前运动,同时被剪切、挤压。
并且在摩擦热的作用下温度可接近140℃;然后从挤压机中喷出,物料的压力突然降低、体积迅速膨胀,纤维素晶体结构被破坏,从而为纤维素的酶解处理创造条件。
秸秆发酵产酒精
秸秆发酵生产酒精的基本步骤：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。
常见预处理方法有物理法、化学法、物理化学法和微生物法等。
水解工艺玉米秸秆进行预处理后,纤维素水解只有在催化剂存在的情况下才能显著进行。
常用催化剂是无机酸和酶,由此分别形成了酸水解工艺和酶水解工艺,酸水解工艺又分为稀酸水解和浓酸水解。
水解主要是破坏纤维素、半纤维素的氢键,使之转化为发酵的单糖。
发酵工艺由于农作物秸秆的相当部分由半纤维素构成,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起抑制作用,将木糖及时转化为酒精对玉米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、树干毕赤酵母和体哈塔假丝酵母,主要的发酵方法有以下几种。
蒸馏提纯:发酵液内，除含有酒精和大量水分外，还含许多杂质。
蒸馏是把发酵醪液中含有的酒精提纯出来，通过粗馏和精馏，最后取得合乎规格的酒精，同时得到副产物杂醇油、酒糟等。
在纤维素稀酸水解发酵制乙醇的过程中，由于弱酸、呋喃衍生物和苯系化合物对微生物的影响,乙醇的产量和产率都不高。
好氧发酵罐和厌氧发酵罐的区别：好氧发酵设备通常采用通气和搅拌来增加氧的溶解，以满足其代谢需要。
根据搅拌方式的不同，好氧发酵设备又可分为机械搅拌式发酵罐和通风搅拌式发酵罐。
机械搅拌式发酵罐：利用机械搅拌器的作用，使空气和发酵液充分混合，促进氧的溶解，以保证供给微生物生长繁殖和代谢所需的溶解氧。
通风搅拌式发酵罐：通风的目的不仅是供给微生物所需要的氧，同时还利用空气代替搅拌器使发酵液均匀混合。
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。
秸秆做乙醇面临三大挑战
秸秆做乙醇面临三大挑战目前，国内由于玉米价格上涨而导致肉、蛋等食品价格过度上涨的严峻现实，使人们对要限制粮食乙醇盲目发展这一点有了进一步的认识。
针对有人把发展生物质乙醇的原料寄希望于秸秆等纤维素原料的说法，近日出席北京科博会中国能源战略高层论坛的一些专家表示了不同的看法。
中国工程院院士、清华大学教授倪维斗和国家发改委能源研究所可再生能源发展中心主任王仲颖等专家认为，现在有一种说法，是想用秸秆及其他纤维素来制造乙醇。
但这还是有问题。
一是技术问题。
这一技术还没有成功，能不能搞成还很难说。
去年美国总统说要凭借美国的技术实力，在6年之内攻克纤维素制乙醇技术。
但据最近我们与美国研究能源的人士了解，20年来美国政界人士至少已说过四五次这样的豪言壮语了，但纤维素制乙醇技术还是一直没有攻克，这次恐怕也悬。
二是污染问题。
纤维素制乙醇是通过水解、生物发酵来进行的，生产过程中要产生大量的废水。
纤维素乙醇生产过程中产生的污染，比目前造纸的污染要严重。
造纸是1吨纤维素可以造1吨纸，而生产1吨乙醇却要消耗四五吨纤维素，多消耗就要多排放。
现在国内搞纤维素乙醇，切不能重蹈过去发展造纸导致环境污染的覆辙。
三是成本问题。
即使纤维素制乙醇技术过关了，也难过成本关。
还是与造纸产业比较，1吨秸秆可以造1吨纸，四五吨秸秆才能制1吨乙醇，而1吨纸与1吨乙醇的销价大体差不多，原料成本却差了四五倍。
现在国内造纸产业都不愿用秸秆为原料，主要是因为原料的大规模收集与运输的费用过高，难道燃料乙醇用秸秆为原料能过成本关？专家们认为，比较科学和经济的办法是提倡秸秆还田，增加土地的有机质，减少氮肥的使用，改善耕地质量。
农业专家的研究表明，我国耕地增碳减氮的问题亟待解决。
多余的秸秆，应该就地加工，生产沼气、颗粒燃料等，这类燃料燃尽率高，使用方便，污染小，是解决广大农村燃料问题的有效途径。
这样，可以把目前农村普遍低效使用的煤替换出来，用于高效、低污染的大型电力、化工企业作原料和燃料。
玉米秸秆提取酒精
高油价催生燃料乙醇秸秆能源化效益巨大面对能源的紧缺，石油的涨价，世界上很多国家都在探索解决之道。
2000年，安徽丰原集团有限公司（以下简称丰原集团）就着手在高回收、低成本的发酵工艺方面成功探索利用玉米、薯类等生物质进行深加工，以替代石油产品的生产技术。
现在，我国很多地方都已经开始将玉米生产的燃料乙醇，以10%的比例直接混合到汽油中使用。
丰原集团在燃料乙醇生产中，与大连理工大学一起研制出世界最先进的自絮凝沉降颗粒酵母发酵生产工艺，使生产成本大大降低。
国家发展和改革委员会决定用燃料乙醇替代石油百万吨试点项目开始后，丰原集团占据40%份额。
去年，丰原集团燃料乙醇的产能已达44万吨。
新技术的重大突破走进丰原集团发酵技术国家工程研究中心，记者看到技术人员正在紧张地忙碌着，农作物的秸秆经粉碎、发酵，再经分离、提纯后就成了乙醇。
该中心副主任、丰原集团副总工程师宋家林告诉记者，丰原集团以玉米、薯类等生物质为原料生产的燃料乙醇、乙烯等产品均已进入市场并获得良好效益，利用农产品精深加工全面替代石油产品的许多关键技术已取得重大突破，并已经建成产业化项目，效益可观。
据介绍，目前利用秸秆生产乙醇的中试装置已投产，年产乙醇300吨。
石油是应用最为广泛的能源。
我国2004年进口原油1.2亿吨，比上年增加4.8%。
2010年石油需求量将达4亿吨，而国内供给能力最大为1.7亿吨。
用玉米、薯类等加工石油产品替代品，即用生物化工开发可再生的生物能源和生物化工产品，是各国应对能源危机的一条重要思路。
丰原集团经过长期研究和市场跟踪，认为如果原油价格不低于35美元／桶、玉米价格不高于1400元人民币／吨，用玉米加工转化替代石油产品就有利可图。
现在，我国玉米年产量近1.2亿吨，其中8000万吨没有加工转化直接用作饲料，所以，完全可以扩大替代石油的加工转化力度。
用3000万吨玉米生产的乙醇，可替代1000万吨汽油；用3000万吨玉米可生产550万吨乙烯，相当于目前中石化、中石油两个公司年生产能力的总和。
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。
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
作物秸秆实验室条件发酵制乙醇研究覃勉
覃勉，翁海波，李萍萍，等．作物秸秆实验室条件发酵制乙醇研究［J ］．江苏农业科学，2013，41（1）：245－246．作物秸秆实验室条件发酵制乙醇研究覃勉，翁海波，李萍萍，孙武举，晋果果（郑州大学生物工程系，河南郑州450001）摘要：利用具有高效产酶的菌株土曲霉M11，对作为底物的3种秸秆进行固体发酵研究，探讨秸秆种类、颗粒度、湿度、生长时间4个条件对产酶发酵过程的影响。
结果表明，产酶发酵最适合的工艺是颗粒度为0.8mm 的芝麻秸秆，湿度80%，产酶生产时间是7d ，最适反应条件下乙醇产量为23.56mg /g 。
关键词：秸秆；固体发酵；纤维素乙醇；土曲霉M11；工艺条件中图分类号：TQ923文献标志码：A文章编号：1002－1302（2013）01－0245－02收稿日期：2012－04－09基金项目：河南省重点科技攻关项目（编号：072102220002）。
作者简介：覃勉（1987—），女，河南郑州人，硕士研究生，从事微生物与发酵研究。
E －mail ：qinnmian@ 。
通信作者：翁海波，博士，副教授，从事微生物与发酵研究。
E －mail ：hbweng@gmail．com 。
我国是个农业大国，农作物资源十分丰富。
作为粮食的副产物，秸秆的处理方式通常是焚烧。
每年处理秸秆时产生的气体，不仅污染了环境，还对农村生态环境造成了破坏［1］。
秸秆的主要成分是纤维素。
纤维素是植物通过光合作用转化能量的主要载体，是重要的生物能资源，也是地球上资源量最丰富的可再生资源。
若仅将秸秆作为燃料，对其能源的利用率仅在10%左右，近89%的能量被白白损失［2］。
用秸秆生产燃料乙醇，可以大大提高其能源利用率，为解决能源危机提供了更为理想的方法。
采用生物技术生产秸秆纤维素乙醇，首先是利用纤维素酶将秸秆中的纤维素降解成还原糖，然后进行生物发酵生产乙醇。
用以处理秸秆的纤维素酶，也是广泛应用于食品、饲料、造纸、纺织工业的一种重要的生物制剂［3－4］。
秸秆发酵生产乙醇及副产物的利用
以上 ２个 品种 的糟 渣都 是 牛 羊 的优 质 饲 料， 粗 蛋 白的含 量 高 于 一般 青 贮 玉 米 （粗 蛋 白含 量 为 ４％ ～ ５％ ）。从 实 际 喂饲 情况 看 ，牛 羊 特别 喜 欢选 饲 秸 秆 糟渣 。 ３ 小结
院
第 一 是 利 用 农 作 物 籽 实 如
玉 米 、大 米 （陈化 粮 ）等 为原 料 ，
但 是其 成 本甚 至高 于 汽 油 价 格 ，
难 以满 足 社会 的需 要 ，同时 也会
造 成全 球 粮食 供 应 紧 张 ，粮 价 大
幅攀 升 ，引发 粮食 安全 。
第 二 是 利 用 农 作 物 秸 秆 如
河 南
油 中替 代 部 分 石 油 是 目前 一 个
工 很 好 的选择 。
业 大
１秸 秆发酵 生产 乙醇
学 １．１ 秸 秆 生 产 乙醇 的前 景
生
物
燃 料 乙醇 是 生 物 能 源 的 主
工 要 内容之 一 。目前 燃料 乙醇 生产
程
学 类 型按 照原料来 分 为 ２类 。
用 秸 秆发 酵 生 产燃 料 乙 醇 的生 产工 艺 ，分 为 液 态 发酵 法 和 固态 发 酵 法 。液 态 发 酵法 工 艺 以甜 高 粱 为 例 ：秸 秆 压汁一 液 体发 酵一 出池 一蒸 馏一 乙醇 。
固态 发 酵又 分 为甜 高 梁秸 秆 发 酵工 艺和 玉 米秸 秆 发酵 工艺 。前 者 为 ：秸 秆一 粉碎 称 重一 蒸 料一 冷 热 料 混 匀一 接 种一 混 匀一 人 池 一保 温一 发 酵一 温 度 监控 一 出池一 蒸 馏一 乙醇 。
利用秸秆生产乙醇可行性分析
秸杆生产乙醇的可行性分析秸杆是一种可再生的自然能源资源，也是可以“合理永续地利用自然资源”，它不仅能缓解商品能源的短缺和供给高效饲料，而且有利于农业科技的全面推行和生物质的综合利用，对农村经济可持续进展和生态环境的保护起到乐观的作用。
秸杆能源化工程，可以提高综合利用率，大幅度地提高能源的干净质量，解决了秸杆过剩造成的任凭燃烧问题，是实现经济、社会、能源、生态、环境协调进展的有效途径。
秸杆的主要成分是木质纤维素。
是纤维素、半纤维素和木质素混合在一起的材料。
用木质纤维素作为糖源生产燃料酒精，目前糖的利用和转化率还很低，通常只有百分之十几。
在秸秆中纤维素、半纤维素和木质素通过共价键或非共价键严密结合而成的木质纤维，占秸杆总重量的约70-90％左右。
植物中三者各占的比例随不同来源的植物或植物的不同局部而有所区分，或许的比例数字为：纤维素 30-50%;半纤维素 20-35%;木质素 20-30%; 灰份 0-15%。
其实纤维素的非结晶构造是很简洁被打破的，它可以完全降解成葡萄糖，后者是发酵乙醇的原料。
目前患病的主要问题是，纤维素的结晶构造难以被破坏，致使人们无法完成后续处理。
纤维素和半纤维素被难以降解的木质素包裹，使得纤维素酶和半纤维素酶无法接触底物，这构成了木质纤维素利用的重大障碍。
只有经过有效的预处理方法，破坏了木质纤维素的高级构造，实现纤维素酶和半纤维素酶对纤维素的可及性，才能使木质纤维素作为自然界里最大宗的资源，像淀粉一样被人和动物完全利用。
纤维素被纤维素酶水解的反响通常又称为糖化反响，水解的主要产物是单糖。
植物细胞壁中，纤维素被半纤维素和木质素通过物理和化学作用所包裹，不利于纤维素酶对纤维素的进攻。
木质素是由苯基丙烷聚合而成的一种非多糖物质。
由芳香烃的衍生物以-C-C-键、-O-键纵横交联在一起，其侧链又与半纤维素以共价键结合，形成一个格外致密的网络构造，将纤维素紧紧包裹在里面。
所以，要彻底降解纤维素，必需首先降解木质素。
玉米秸秆发酵制备燃料乙醇生产工艺
玉米秸秆发酵制备燃料乙醇生产工艺摘要：玉米秸秆属于再生资源的一种，并且具有原材料廉价和资源数量丰富的特点，主要由纤维素和木质素构成，秸秆在经过一定加工工艺后，如预处理、水解处理、发酵处理会分解产生乙醇，这种乙醇极其适合应用在工业燃料制作中。
为此，本文分析了玉米秸秆的成分，以及其预处理、水解、发酵等相关加工工艺，旨在为玉米秸秆制备燃料乙醇提供技术参考。
现阶段，全世界正在面临较大的能源危机，而石油资源的日渐枯竭让化工燃料生产行业陷入了瓶颈期，此时，酒精成为了潜力最大的替代品，为此，各大化工燃料生产企业开始将发展眼光投射在了燃料乙醇的制备上。
而玉米秸秆则是制备燃料乙醇的良好原材料，应用秸秆制备燃料乙醇，不但能够缓解能源危机，还能提高对秸秆的利用率，符合科学发展观的要求。
1玉米秸秆成分分析玉米秸秆的构成成分主要包括：纤维素、木质素、浸提物质、半纤维素、灰等。
纤维素中含量最高的化学分子是脱水葡萄糖，可以判定纤维素为纤维二糖的化学单元重复体。
半纤维素主要包括木聚糖、葡聚糖、甘露聚糖，其中的短链多糖成分属于易溶解于水的化学分子。
木质素以苯丙烷为基本计量单位，属于高分子方向化合物的一种，可以对水解纤维素形成良好的屏障。
2玉米秸秆的预处理操作在玉米秸秆的细胞壁中，纤维素分子被包裹在半纤维素和木质素之间，并以网状结构存在，并且纤维素本身具有质地密集的特征，将半纤维素和木质素当成保护层，此时，直接进行水解操作的成功率较低，因此，需要对玉米秸秆进行预处理，为接下来水解工艺的应用奠定基础。
下面将对玉米秸秆的预处理方式及其工艺进行进一步分析。
（1）物理预处理方式。
物理预处理方式即对玉米秸秆进行机械性粉碎，也是最为原始和常见的预处理工艺，操作人员可以通过切、割、碾、磨等方式减少玉米秸秆原有的粒度，并增加秸秆颗粒底部和酶的接触面积，进而降低纤维素的结晶程度。
物理粉碎秸秆的方式有干粉粉碎、湿法粉碎、振动粉碎、压缩粉碎几种常见的处理方式。
以秸秆为原料发酵生产丙酮、乙醇的方法
中国果菜中国科学院成都生物研究所“一种以秸秆为原料发酵生产丙酮、乙醇、丁醇的方法”获国家知识产权局发明专利（专利号：ZL201210259521.X）。
丙酮、乙醇、丁醇（acetone-ethanol-butanol，以下简称ABE ）发酵是一项传统的大宗发酵工业，然而，利用粮食作物生产ABE 引起人们对粮食安全与环境影响的忧虑，但秸秆ABE 的最大优势在于避免了“道德风险”，一旦产业化生产，秸秆ABE 可以解决“与人争粮”的问题，还可以变废为宝。
我国可利用的秸秆每年在7×108t 左右，这些农业废弃物是ABE 生产的丰富来源。
秸秆类生物质在发酵前需要进行预处理，预处理后会生成葡萄糖、木糖等可发酵性糖，同时会产生大量盐类物质、酸类物质、醛类物质和酚类物质等抑制物。
ABE 生产菌对葡萄糖和木糖都有较高的利用效率，但对酚类、醛类等抑制物比较敏感，因此以秸秆水解物为底物发酵时需要进行复杂脱毒处理。
目前常用的脱毒方法有物理法、化学法和生物法，但在实际应用中单一方法难以满足发酵需求，通常是各种方法综合利用。
这些脱毒方法明显增加了生产成本，限制了利用秸秆生产ABE 的产业化。
因此，只有针对性地开发廉价、操作性高的生产工艺，避开脱毒工艺，才能真正实现以秸秆为原料生产ABE。
成都生物所发明一种以秸秆为原料发酵生产丙酮、乙醇、丁醇的方法，该方法包括秸秆的预处理、秸秆的酶水解、发酵培养基的配制、ABE 生产微生物种子液的制备、ABE 发酵、溶剂蒸馏工艺单元，通过在ABE 发酵单元单添加FeSO4·7H 2O 促进发酵，提高溶剂产量和生产效率，从而降低了生产成本，生产工艺简单。
消息来源：中国油脂网以秸秆为原料发酵生产丙酮、乙醇的方法产业发展农民富，集体强。
“一村一品”首先受益的是农民，但随着产业的扩张，必然会促使集体经济不断发展壮大。
因为发展“一村一品”一个关键的因素是要有组织，要提高农民的组织化程度。
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
３ ｌ
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
Ｄ Ｕ Ｋ ｕ Ｕ ｈ ｎ ｂｏ Ｏ 叫 ｎ Ｓ ＮＣ ｕ － ａ
（ ｌ ｇ Ｃｖ ＆Ｅ ｖ ｏ ｍ ｎ 西 黜 Ｃ ｌ ｅｏ ｉ ｌ ｎ ｉ ｎ ｅ ｔ ｏｅ ｆ ｉ ｒ ￡面ｅ ｉｒ Ｓ ｉ ｃ ｎ ｅｈｏ ｇ ， ｑｎ ０ ０ ３ ， 句 ｏ ｃ ｎｅ ｄＴｃ ｎｌ ｙ Ｂ ｉ ， ｆ ｅ ａ ｏ ｅ ￣１ ０ ８ Ｊ
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 。
我 国玉 米秸 秆 除 了少部 分 被 利 用 外 ， 部 分 以 大
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
Ａｂ ｌ ａ ｔ ｈ ｔｖ ｒｗａ ｂ ｎ ａ ｔａ ｄ ｒ ｎ ｗａ ｌ ｅ ｏ ｒ ｅ ａ ｄ ｍａｎ ｙ ｃ ｎ ｉ ｅ ｆｃ ｌ ｌｓ ｓ ｒ ｃ ：Ｔ ｅ ｓ ｅ ｓ ａ ｕ ｄ ｎ ｎ ｅ ｅ ｂｅ ｒ ｓ ｕ ｃ ｎ ｉ ｌ ｏ ｓｓ ｄ ｏ ｅ ｌ ｏ ｅ，ｈ ｍｉｅ ｌｌ ｓ ｎ ｇ ｉ ． ｔ ｏ ｔ ｕ ｅ ｃ ｌ ｏ ｅ ａ ｄ ｆ ｎ ｎ ｕ ｉ Ｅ ｈ ｎ ｌｃ ｕ ｄ ｂ ｂａ ｎ ｄ ｂ ｒｔｅ ｔ ｇ ａ ｄ ｈ ｄ ｌｚｎ ｎ ｅ ｍｅ ｔ ｇ ｗｉ ｔｖ ｒ Ｔ ｅ ｆｒ ｎａ ｉ ｎ ｍｅｈ ｄ ｎ ｌ ｄ ｄ ｔ ａ ｏ ｏ ｌ ｅ ｏ ｔ ｉｅ ｙ ｐ ｅｒ ａｉ ｎ ｙ ｍ ｙ ｉｇ ａ ｄ ｆ ｒ ｎ ｉ ｔ ｓ ｅ ． ｈ ｅ ｍｅ ｔ ｔ ｔ ｏ ｓ ｉ ｃｕ ｅ ｎ ｎ ｈ ｏ ｏ ｄｒ ｃ ｒ ｎａ ｉ ｎ， ｎ ｉｅ ｔ ｅｍｅ ｔ ｔ ｎ，ｍｉｅ ｃ ｏ ｅ ｒ ｎａ ｉ ｎ， ｉ ｌ ｎ ｏ ｓｓ ｃ ｈ ｒ ｉａ ｉｎ ａ ｄ ｆｒ ｎａ ｉｎ ， ｉ ｔｆ ｍｅ ｔ ｔ ｅ ｅ ｏ ｉ ｄ ｒ ｃ ｒ ｎ ａｉ ｆ ｏ ｘ ｄ ｍｉ ｒ ｂ ｓｆ ｍｅ ｔｔ ｅ ｏ ｓｍｕ ｔ ｅ ｕ ａ ｃ ａ ｉ ｃ ｔ ｎ ｍｅ ｔ ｔ ａ ｆ ｏ ｅ ｏ ｎ ｎ ｓ ｔ ｅ ｍａ ｉ ｌ ｎ ｏ ｓ ｓ ｃ ｈ ｒ ｉａ ｉｎ ａ ｄ ｆｒ ｎａ ｉｎ ， ｍｍｏ ｉ ｚ ｄ ｃ ｌ ｆ ｒ ｎ ａ ｉｎ ｅｃ Ｔ ｉ ａ ｔ ｌ ｏ ｕ ｅ ｎ ｏ ｉ ｈ ｒ ｌｓｍｕ ｔ ｅ ｕ ａ ｃ ａ ｉ ｃ ｔ ｎ ｅ ｍｅ ｔ ｔ ｏ ａ ｆ ｏ ｏ ｉ ｂｌ ｅ ｅｌ ｅ ｍｅ ｔｔ ｔ ． ｈ ｓ ｒｉ ｅ ｆｃ ｓ ｄ ｏ ｉ ｏ ｃ ｉ ｔ ｄ ｃｎ ｈ ｅ ｐ ｏ ｒ ｓ ｆ ｅ ｅ ｈ ｉｓ ｏ ａ ｃ ｈ ｌ ｅ ｍｅ ｔ ｔ ｎ ｎ ｒ ｕ ｉ ｇｔ ｅ ｎ ｗ ｒ ｇ ｅ ｓ ｏ ｋ ｙｔｃ ｎ ｃ ｆ ｌ ｏ ｏｉ ｒ ｎａ ｉ ． ｏ ｃｆ ｏ Ｋｅ ｏ ｄ ｙ Ｗ ｒ ｓ：ｓｏ ｅ ｅｈ ｎ ｌ； ｉｎ ｃ ｌ ｌ ｓ ； ｅ ｍｅ ｔｔ ｎ ｔｖ ｒ； ｔ ａ ｏ ｌ ｏ ｅｌ ｏ ｅ ｆ ｒ ｎ ａ ｉ ｇ ｕ ｏ
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细菌由于其生长条件温和，pH高于5.0，易染 菌，细菌还易感染噬菌体，一旦感染了噬菌体 将带来重大经济损失。
所以迄今为止，生产中大规模使用的仍是酵母。
酵母的生长条件
（1） 温度。其正常的生活和繁殖温度是29—30℃。在很高或很低
有机酸
污染的结果。乙酸菌可以利用乙醇生成乙 酸，乙酸的生成往往会增加挥发酸的含量。
詹美荣. 电子受体对超高浓度乙醇发酵副产物形成的影响[D]. 华侨大学，2013
每吨无水乙醇生产成本估算表
项目 主要原辅材料 木糖渣 纤维素酶液 燃料及动力 汽 电 15.1吨 292 kwh 92.92 0.54 3.92吨 3.38吨 52.00 391.44 单耗 单价（元） 金额（元） 1730 204 1323 1591 1399 161
ALICO有限公司
投资：3300万美元
厂址：佛罗里达州LaBelle（贝儿）郡
原料：770吨木材、植物废弃物等/天 计划年产：1390万加仑乙醇（约4.2万吨），6255千瓦电力，以及每 天生产8.8吨氢和50吨氨
（3） 溶氧。酿酒酵母是兼性厌氧菌。在有氧时靠呼吸产能，
无氧时借发酵或无氧呼吸产能。所以乙醇酵母在菌种生长起始通
风培养，等长至对数期快结束时停止通风，进行厌氧培养，从而 使细胞进行发酵产乙醇。
发酵产生乙醇的其它细菌和真菌
微生物种类 细菌 热纤梭菌（Clostridium thermocellum） 热硫化氢梭菌(C.thermoh ydrosul furicum) 产物
乙醇
乙醇，乙酸，乳 酸 乙醇，乙酸，乳 酸
乙醇，乙酸，乳 酸
乙醇 乙醇
乙醇生产对酵母要求
能应用于生产酵母菌株必须基本符合以下要求： 1. 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。
2. 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
一、木质纤维素预处理的作用 天然纤维素的高度结晶性和木质化，阻碍了酶与纤维素 的接触使其难以直接被降解。必须通过预处理，以降低 纤维素的结晶度，增加纤维原料的多孔性，脱除木质素 的保护作用，增加酶与底物的接触面积，从而提高酶解 的效率。
二、预处理方法
物理法、物理化学法、 化学法和生物法。
李海涛, 姚开, 贾冬英等. 秸秆纤维素生物转化预处理方法研究进展[J]. 农业技术与装备, 2010, 14: 56-58
利用作物秸秆发酵生产工业乙醇
姓名：高飞 学号：MG1430073
化石资源是现代工业和现代农业的物质基础
石油、煤炭、天然气不仅提供了 基本的能源，而且提供了99%的 有机工业原料。
中国的石油生产和需求： -----现状和预测
Environmental problem
化石经济，付出了巨大的环境代价（空气污染和温室效应等）
廉价石油时代终结了 ---人类必须戒除“油瘾”
生物质资源开发是人类继续生存的必然选择
面对日益严峻的能源 和环境问题，开发利 用风能、太阳能、生 物质能等可再生能源 已成为世界各国的共 同选择。
孙凤莲, 杜巍. 生物质能源开发利用中的产业体系建设进展与评述[J]. 安徽农业科学, 2014, 42(24): 8323-8326
生物质是仅次于煤炭、石油和天然气的第四大能源， 也是我国可再生能源发展的重点。
生 物 质
柳枝稷 芒草
秸秆发酵机理
01
秸秆预处理
物理法、物理化学法、化学法和生物法
糖化 02 将纤维素酶解为多糖或单糖。 03 微生物发酵和蒸馏提取乙醇 糖酵解阶段、丙酮酸转化为乙醇以及乙醇的提取的阶段
Prachand Shrestha, Mary Rasmussen. Solid-substrate fermentation of corn fiber by phanerochaete chrysosporium and subsequent fermentation of hydrolysate into ethanol [J]. J. Agric. Food. Chem, 2008, 56, 3918-3924
纤维素的分子结构
纤维素的结构
木质纤维 素结构
分层网格的微纤 维植物细胞壁
纤维素分子 结晶纤维素
次结晶纤维素 植物细胞壁含 有
多糖和木质素
木质纤维素组成
纤维素约45%（主要由葡萄糖聚合而成）、半纤维素约30%（主要由木糖
聚合组成）、木质素约25%（主要由复杂酚类聚合而成）。
（作物秸秆）木质纤维素预处理工艺
多维色谱/质谱技术
二维电泳/质谱技术
分子微生物学
DNA芯片技术
组学 Discovery-driven
转录组学 蛋白质组学 代谢组学 通量组学 计算生物学
秸秆发酵乙醇的主要难题
原料分散---集运增加成本 组分复杂---必先预加处理 多酶体系---效率急待提高
戊糖难用---酵母先要改造
中期目标
后，突然减压，蒸汽从反应釜中迅速喷出，使原料爆破。该预处理加剧了纤 维素内部氢键的破坏和有序结构的变化，游离出新的羟基，增加了纤维素的
吸附能力，也促进了半纤维素的水解和木质素的转化。
氨纤维爆破(ammonia fiber explosion, AFEX)法：和蒸汽爆破预处理类似，但是 避免了高温条件下糖的降解以及有害物质的产生。
生物质定义
生物质是指利用大气、水、土地等通
过光合作用而产生的各种有机体，即 一切有生命的可以生长的有机物质通
称为生物质。它包括植物、动物和微
生物。
生物质
广义概念：生物质包括所有的植物、微生物以及以植 物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物。有代表
性的生物质如农作物、农作物废弃物、木材、木材废
弃物和动物粪便。
4. 生物法
生物法预处理条件温和，能耗低，无污染，但通常处理的时间较长，而
且许多白腐真菌在分解木质素的同时也消耗部分纤维素和半纤维素。
纤维素酶水解工艺
1. 纤维素酶的定义
能水解植物纤维或经物理、化学方法处理过的纤维素（如CMC）的β-1, 4糖苷 键的酶。 作用方式 纤维素酶水解纤 纤维素酶的分类 维素是各组酶 （C1 、Cx 、Cb） （一）内切β-1, 4葡聚糖水解酶－Cx 协同作用的结果： 1. 首先Cx 酶在纤维 （二）外切β-1, 4葡聚糖水解酶－C1 素内部随机的切 割，使其露出许 （三） β-1, 4葡萄糖苷酶－Cb 多供外切酶作用 的末端。 C1 2. 然后在C1酶的作 CX 用下生成大量纤 Cb 维二糖和纤维寡 糖。 3. 最后Cb酶将他们 进一步分解成葡 萄糖。
100m3纤维素酶发酵罐
鉴定委员会一致认为：“万吨级秸秆 酶解发酵丁醇和乙醇产业化技术创新
强，具有自主知识产权，达到国际领
先水平”
乙醇发酵吸附耦合塔
中国的燃料乙醇企业
美国的燃料乙醇企业
Broin公司
投资：8000万美元
厂址：爱荷华州的埃米茨堡
原料：842吨玉米纤维、芯、秸秆等 /天 计划年产：1.25亿加仑的乙醇，其中大约25%是纤维质乙醇 （约10 万吨） 参与者：du Pont 、 Novozymes 以及能源部国家可再生能源实验室 （National Renewable Energy Laboratory）
乙醇，乙酸，乳 酸
乙醇
热解糖梭菌(C.thermosacchaol yticum)
产乙醇热厌氧杆菌(Thermoanaerobacter ethanolicus) 布氏热厌氧杆菌(Thermoanaerobacter brockii ) 乙酰乙基热厌氧杆菌(Themobacteroides acetoethylicus) 真菌 粗糙脉孢霉(Neurospora crassa) 具柄毕赤氏酵母(Pichia stipitis)
其它费用
直接生产成本
432
3753
涉及的技术途径
微生物生理学 代谢工程 蛋白质工程 蛋白质结晶及 晶体衍射技术 实验生物科学 Hypothesis-driven 酶的定向 进化技术 反向代谢 工程技术
高通量 筛选技术
从基因组 到产品
基因组模型化技术
结构生物学 重组DNA 技术 分子遗传学
同位素-核磁共振技术
酒精发酵的副产物
正常发酵条件下，发酵醪中只有少量的甘
甘油
油生成，其含量为发酵醪量的0.3%—0.5%。 但在一些条件下，酵母可以转化糖分为甘
油
在乙醇发酵过程中，由于原料蛋白质分解
杂醇油
产生了氨基酸，氨基酸的氨基被酵母菌同 化，用作氮源，余下的部分脱羧生成相应 的醇类，这些醇类就是杂醇油。
除琥珀酸之外，其他有机酸均是由于杂菌
2.
纤维二糖
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
两种途径
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
1.发酵前期：发酵菌种繁殖时期
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。
发酵微生物学
生产中能够发酵生产乙醇的微生物主要有酵母
菌和细菌。
目前工业上生产乙醇应用的菌株主要是酿酒酵