4糖蜜与纤维素原料的酒精生产工艺

(3) β-葡萄糖苷酶(EC3.2.1.21)[CB酶]
它能水解纤维二糖和短链的纤维寡糖生 成葡萄糖。对纤维二糖和纤维三糖的水解 很快，随着葡萄糖聚合度的增加，水解速 度ห้องสมุดไป่ตู้降。
该酶的专一性比较差。
酶解纤维素时，对无定形区仅EG即可使 之水解，对于结晶区需要有EG和CBH 的协 同作用。
在纤维素溶解糖化过程中，EG与CBH的比 值会显著地影响纤维素溶解活力，而且在 纤维素糖化过程中CB组分的加入会使这种 协同作用大大加强。但是，CB与EG，CB 与 CBH的协同作用都很弱。CBH使断裂的纤维 素水解为纤维二糖；CB进一步使纤维二糖 水解成葡萄糖，CB亦能水解纤维寡糖为纤 维二糖和葡萄糖。
澄清
静置
(8h)
通风
(1h)
赶走气体 增加溶氧
•2.加热加酸沉淀法（热酸通风处理）
糖蜜 60℃热水 稀释
(55-60Bx)
酸化 (pH4.0-4.5)
澄清
静置
(8-12h)
通风
(0.5h)
3.添加絮凝剂澄清处理法
是一种缩短澄清时间的方法。适宜于稀糖液 的处理。常使用的絮凝剂是聚丙烯酰胺 （PAM），主要程序如下：
缩合作用。
（四）纤维素酶及酶解机理
不是单种酶，是一组酶的总称，一般认为 主要包括三类酶组分:
(1) 内切葡聚糖酶(EG)：
不能单独作用于结晶的纤维素；随机水解 β-1,4-葡聚糖，水解溶解的纤维素衍生物或 者酸膨胀和部分降解的纤维素，主要产物是纤 维糊精。
(2) 外切葡聚糖酶(CBH)
CBH 能从纤维素链的非还原端(如瑞氏木 霉的CBHII) 或者还原端(如瑞氏木霉的CBHI) 一个一个地依次切下纤维二糖单位。
干木薯片1700元/吨，按3吨→ 1吨计，为5100元。 甘蔗比木薯节省1250元。 2、流程简单，加工成本较低： 不需糊化糖化，投资费及动力消耗较省。 3、甘蔗种植经验成熟
（一）糖蜜来源和特点 其特点有：
（1）干物质和糖分含量高（80%+，糖 50%+）。
（2）胶体物含量高（5%-12%）。 （3）灰分含量高（10%-12%）。 （4）产酸细菌多。 （5）富含生物素。
表2-12-1
（二）糖蜜前处理的方法 由糖蜜的特点可知，使用前需要进行预处
理。
主要内容：“澄清和充氧”。 不同产品的生产，糖蜜的处理方法不同。 预处理主要包括：稀释、酸化、灭菌、澄
清等工序。
通常的方法有：
1.加酸通风沉淀法(冷酸通风处理)
糖蜜 冷水
稀释
(50Bx)
酸化 (0.2%-0.3%)
单独作用于天然结晶纤维素时酶活力比较 低。但能同内切葡聚糖酶协同作用，彻底水 解结晶纤维素。
有些真菌还可以产生另一类外切葡聚 糖酶，1,4-β-D-葡聚糖葡萄糖水解酶 ( EC3.2.1.74) ，可从纤维糊精的非还 原端依次释放葡萄糖。葡萄糖水解酶同 内切酶没有协同作用，不能水解结晶纤 维素，而只能水解内切酶作用产生的纤 维寡糖。因而，这类外切酶也被认为属 于Cx 酶。
（2）植物纤维预处理方法：
物理法 化学法 生物法 联合作用
（三）几种预处理方法的比较
1、物理法：需要较多能量，预处理成本高，水解 得率低；
2、化学法：需耗用酸（解掉部分纤维素和半纤维 素）或碱（破坏木质素），时间较长;
3、生物法：主要缺点是白腐菌在除去木质素的同 时分解消耗部分纤维素和半纤维素。
丝、废纸浆等)； 城市废纤维垃圾；
纤维素是细胞壁的主要成份，在纤维素的 周围充填着半纤维素和木质素，阻碍了纤 维素酶同纤维素分子的直接接触。
植物纤维原料含有40%~50%的纤维素、 20%~30%的半纤维素。
化学和生物化学的方法可将纤维素和半纤 维素水解成单糖。
2、结构
纤维素分子是一种葡萄糖苷通过β-1,4-葡萄糖苷 键连接起来的链状聚合物----能被水解。
第四章 糖蜜与纤维原料的酒精生产工艺
一、糖蜜原料的酒精生产工艺 糖蜜 是制糖企业的一种副产物（为加工甘蔗
和甜菜的30%左右），含糖量较高达50%以 上； 有甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜的不同；
有人认为甘蔗是生产燃料乙醇的潜力原料： 1、原料成本低：
榨季甘蔗平均275元／吨（14吨→1吨乙醇），原 料费为3850元；
4、蒸汽爆碎法：半纤维素水解成单糖和寡糖，部 分木质素溶解而使得原料适合于纤维素酶的作用。
蒸汽爆碎预处理的机理目前还不十分清 楚，但在蒸汽爆碎过程中，会发生以下变 化：
细胞结构破环； 纤维素结晶度和聚合度下降； 半纤维素通过自水解作用转变成单糖和寡糖； 纤维素-半纤维素-木质素的结构破坏； 部分木质素的β-芳醚键断裂且木质素发生部分
糖蜜 清液
冷水
稀释 H2SO4
(50-40Bx)
静置
(1h)
酸化 (pH3.0-3.8)
加热(90℃)
加PAM
(8ppm)
（三）工艺过程
糖蜜 处理 糖
发酵
蒸馏
酒精 杂醇油 醛酯 酒糟
（四）发酵工艺（学生讲？） 淀粉酒精的生产特点是边糖化边发酵，工
艺过程复杂。 糖蜜的发酵工艺的多样性和易实现性。
间歇 半连续 连续 酵母回用连续
二、纤维质原料的酒精生产工艺
纤维类物质是可再生资源。 天然纤维原料：由“纤维素+半
纤维素+木质素”三大成分组成， 它们均难被降解。
（一）纤维质原料与结构
1、原料种类 农作物下脚料(稻草、麦草、玉米秆、玉米
芯、花生壳、稻壳、棉籽壳等)； 森林和木材加工下脚料(树枝、木屑等)； 纤维素和半纤维素下脚料(甘蔗渣、废甜菜
（五）纤维素发酵方法
1、二步发酵法
包括：产酶、酶解、发酵三个步骤。
纤维素先由一种微生物生长而产酶-----经纤维 素酶或半纤维素酶的水解产生葡萄糖、木糖等发酵 性糖，再由另外一类微生物(如酵母菌) 发酵产生 乙醇等物质，即二步发酵法；
半纤维素由杂多糖（五碳糖、六碳糖、糖醛酸） 链组成。
半纤维素链上连接着数量不等的甲酰基和乙酰基， 其分支结构使半纤维素无定形化----易被水解成 糖类
木质素是以苯丙基为基本结构单元的高分枝多分 散性高聚物----难被降解；
（二）原料的预处理 （1）植物纤维预处理目的：
破坏细胞壁 (纤维素- 木质素- 半纤维素）； 降低纤维素的结晶度； 除去木质素或半纤维素； 增加纤维素比表面积；