第四章 乙醇发酵(1)
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变质的甜菜来生产酒精。
21
22
甜高粱
甜高粱的茎干单产约5吨/亩。 甜高粱茎含糖量10－12％。 产高粱米约300Kg/亩。
甜高粱是生物能源发展的一 种很有前途的作物。
23
24
纤维质原料
25
纤维质原料
农作物纤维下脚料 森林和木材加工工业下脚料 工业纤维和半纤维素下脚料 城市垃圾中的废纤维
14
谷物原料
世界和我国主要淀粉原料产量（万吨）
品种
玉米a
甘薯b 马铃薯c
中国 世界
16400 78700
11400 13600
7033 31384
木薯d 580 16600
注：a，2009年数据；b，2002年数据；c，2006年数据； d，1999年数据
15
糖质原料
16
糖质原料
糖蜜 甘蔗 甜菜 糖高粱
9
薯类原料
木薯 (Manihot, 或Cassava）
苦味木薯：有毒，茎干红色，产量高，生长期长。 甜味木薯：无毒，茎干绿色或棕色，产量低，生长期短。
优缺点：1.可植于坡地；2.亩产高；3.可四季种植； 4.脂淀木肪粉薯、含干果量成胶高分质，：含碳粘量水质很化少少合；。物5.7含4氢%，氰灰酸分。1.7%，蛋白质、
11
谷物原料
玉米 （Zea mays L.)
玉米的化学组成（％）：水分6～15；蛋白
优缺点：1.产量高；2.淀粉含量高；3.需要占用粮食
质8.5；脂肪5～7；碳水化合物65～73；粗纤维
种植土地种植。
1.3；灰分1.7。
12
谷物原料 高粱
缺点：高含有粱3的%化的单学宁组和成一（定％量）的：色素水，分单12宁；会蛋对白酵母 的质酒8精.2发；酵脂起肪阻2碍.2作；用碳；水红化高合粱物色7素8和；高粗粱纤苞维颖0色.3素； 也灰会分对0发.4酵。产生不利影响。（采用混合原料发酵和用
粟酒裂殖酵母（Saccharamyces pombe），具有耐高渗、 絮凝性、高发酵强度（30－40 g/L）。
2
第二节 乙醇发酵机制
糖酵解
➢ EMP途径： 酵母 ➢ ED途径： 运动发酵单胞菌 ➢ 木糖发酵途径：基因工程菌等
乙醇形成
丙酮酸 丙 酮酸 脱 羧 酶乙醛 乙 醇脱 氢酶乙醇
3
第三节 乙醇发酵原料
8
薯类原料
甘薯 （Ipamcea Batatae Lam.）
别名：地瓜、红薯、山芋、番薯。 甘薯的优甘缺薯点干：的1.单化产学高成；分2（.种均植值面）积：大水；3分.淀粉含 量高12、.9纤%维；少碳、水有化适合量物蛋白7；6.74.%果；胶粗质蛋含白量高6。.1%；
粗脂肪 0.5%；粗纤维 1.4%；无机盐 2.4%。
2.8
稻草 36.9 1.6
0.4
13.0
4.0
稻壳 36.1 3.0
0.1
14.0
2.6
高粱杆 32.5 0.8
0.2
15.0
3.0
小麦草 32.9
0.72
2.16
16.0
2.1
13.8 10.8
15.1 4.3
9.9
12.4
19.4 20.1
26
世界主要农作物及其下脚料年产量
谷物 品种
年生产 年生产 下脚料比 年下脚料
面积 量
例
产量
（106 ha）（106 t） （t/ha） （106t)
相当葡萄糖 产量
（106t）
小麦 大米 玉米 甘蔗 燕麦
22.41 13.74 11.23 1.17 3.23
363.95 3.0 329.34 7.4 311.03 5.6 57.85 1.8 54.37 4.0
17
糖蜜的成分
成分
固形物含量（锤度）Bx 全糖分 （％） 蔗糖（％） 转化糖（％） 胶体（％） pH 硫酸灰分（％） 总氮量（％） 磷酸（P2O5） （％）
甘蔗糖蜜
85 50 30 20 11 6.2 11 0.5 0.6
甜菜糖蜜
80 49 49
10 7.4 7.3 2.0 0.03
18
甘蔗（Saccharum sp.）
淀粉质原料
➢ 薯类 ➢ 谷类
4
第三节 乙醇发酵原料
糖质原料
➢ 糖蜜 ➢ 甘蔗 ➢ 甜菜 ➢ 甜高粱
5
第三节 乙醇发酵原料
纤维质原料
➢ 农作物秸秆 ➢ 林产下脚料 ➢ 工厂纤维和半纤维下脚料 ➢ 生活垃圾
6
第三节 乙醇发酵原料
其他原料来自百度文库
➢ 亚硫酸盐废液 ➢ 乳清 ➢ 淀粉生产渣料
7
淀粉质原料
672.33 1016.7 629.14 21.0 129.0
208-343 325-539 220 9.5-11.6 43.5
27
一些农作物下脚料的组成 （干物质％）
原料 葡萄糖 甘露糖 半乳糖 木糖 阿拉伯糖 木质素 灰分
大麦草 37.5
1.26
1.71
15.0
3.96
玉米秆 35.1 0.25 0.75 13.0
有单宁酶的黑曲作糖化剂等方法可以消除和减轻不利 影响）
13
谷物原料
其他谷物原料
小麦、大麦、燕麦、黑麦、大米、小米等。
在谷物原料中玉米是最佳的酒精生产原料，大米、 小麦主要是用作为粮食，但是如果发生霉变等情况不 能作为食品和饲料原料时，却是酒精生产的好原料。
一般淀粉质野生植物由于产量小不能形成规模， 预处理复杂等原因用于生产酒精一般不太经济。
甘蔗的亩产量：3-12吨/亩，平均6-7 吨/亩。
甘蔗的含糖量：8-15%，平均12%。 适合生长地区北纬37°－ 南纬
31° 。 甘蔗制酒精的能量投入产出比1:22。
19
20
甜菜 （Beta vulgaris）
甜菜的亩产量：2-5吨/亩，平均4吨/亩。 甜菜的含糖量：13-21%，平均15-17%。 甜菜适合种植于温带和寒温带地区 。 甜菜主要用于制糖，但是可用受冻、
第四章 乙醇发酵
第一节 乙醇发酵菌种 第二节 乙醇发酵机制 第三节 乙醇发酵原料 第四节 乙醇发酵工艺
1
第一节 乙醇发酵菌种
酿酒酵母
Saccharamyces cerevisiae
运动发酵单胞菌
Zymomonas mobilis
五碳糖发酵菌种
管囊酵母、树干毕赤酵母、湿热糖梭菌，基因工程菌。
其他菌种
10
薯类原料
马铃薯 （土豆） （Salanum tuberosum）
分食用、饲料用、工业用品种。
优缺点：1.生长期短，可在日照短、无霜期短地区生
长；2.含薯蛋干白化质学较组高成；（3.纤％维）少：，水易分加12工；；碳4.水亩化产合量 物74；粗蛋白7.4；粗脂肪0.4；粗纤维2.3；灰
较低分。3.9。
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甜高粱
甜高粱的茎干单产约5吨/亩。 甜高粱茎含糖量10－12％。 产高粱米约300Kg/亩。
甜高粱是生物能源发展的一 种很有前途的作物。
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24
纤维质原料
25
纤维质原料
农作物纤维下脚料 森林和木材加工工业下脚料 工业纤维和半纤维素下脚料 城市垃圾中的废纤维
14
谷物原料
世界和我国主要淀粉原料产量（万吨）
品种
玉米a
甘薯b 马铃薯c
中国 世界
16400 78700
11400 13600
7033 31384
木薯d 580 16600
注：a，2009年数据；b，2002年数据；c，2006年数据； d，1999年数据
15
糖质原料
16
糖质原料
糖蜜 甘蔗 甜菜 糖高粱
9
薯类原料
木薯 (Manihot, 或Cassava）
苦味木薯：有毒，茎干红色，产量高，生长期长。 甜味木薯：无毒，茎干绿色或棕色，产量低，生长期短。
优缺点：1.可植于坡地；2.亩产高；3.可四季种植； 4.脂淀木肪粉薯、含干果量成胶高分质，：含碳粘量水质很化少少合；。物5.7含4氢%，氰灰酸分。1.7%，蛋白质、
11
谷物原料
玉米 （Zea mays L.)
玉米的化学组成（％）：水分6～15；蛋白
优缺点：1.产量高；2.淀粉含量高；3.需要占用粮食
质8.5；脂肪5～7；碳水化合物65～73；粗纤维
种植土地种植。
1.3；灰分1.7。
12
谷物原料 高粱
缺点：高含有粱3的%化的单学宁组和成一（定％量）的：色素水，分单12宁；会蛋对白酵母 的质酒8精.2发；酵脂起肪阻2碍.2作；用碳；水红化高合粱物色7素8和；高粗粱纤苞维颖0色.3素； 也灰会分对0发.4酵。产生不利影响。（采用混合原料发酵和用
粟酒裂殖酵母（Saccharamyces pombe），具有耐高渗、 絮凝性、高发酵强度（30－40 g/L）。
2
第二节 乙醇发酵机制
糖酵解
➢ EMP途径： 酵母 ➢ ED途径： 运动发酵单胞菌 ➢ 木糖发酵途径：基因工程菌等
乙醇形成
丙酮酸 丙 酮酸 脱 羧 酶乙醛 乙 醇脱 氢酶乙醇
3
第三节 乙醇发酵原料
8
薯类原料
甘薯 （Ipamcea Batatae Lam.）
别名：地瓜、红薯、山芋、番薯。 甘薯的优甘缺薯点干：的1.单化产学高成；分2（.种均植值面）积：大水；3分.淀粉含 量高12、.9纤%维；少碳、水有化适合量物蛋白7；6.74.%果；胶粗质蛋含白量高6。.1%；
粗脂肪 0.5%；粗纤维 1.4%；无机盐 2.4%。
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稻草 36.9 1.6
0.4
13.0
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稻壳 36.1 3.0
0.1
14.0
2.6
高粱杆 32.5 0.8
0.2
15.0
3.0
小麦草 32.9
0.72
2.16
16.0
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13.8 10.8
15.1 4.3
9.9
12.4
19.4 20.1
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世界主要农作物及其下脚料年产量
谷物 品种
年生产 年生产 下脚料比 年下脚料
面积 量
例
产量
（106 ha）（106 t） （t/ha） （106t)
相当葡萄糖 产量
（106t）
小麦 大米 玉米 甘蔗 燕麦
22.41 13.74 11.23 1.17 3.23
363.95 3.0 329.34 7.4 311.03 5.6 57.85 1.8 54.37 4.0
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糖蜜的成分
成分
固形物含量（锤度）Bx 全糖分 （％） 蔗糖（％） 转化糖（％） 胶体（％） pH 硫酸灰分（％） 总氮量（％） 磷酸（P2O5） （％）
甘蔗糖蜜
85 50 30 20 11 6.2 11 0.5 0.6
甜菜糖蜜
80 49 49
10 7.4 7.3 2.0 0.03
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甘蔗（Saccharum sp.）
淀粉质原料
➢ 薯类 ➢ 谷类
4
第三节 乙醇发酵原料
糖质原料
➢ 糖蜜 ➢ 甘蔗 ➢ 甜菜 ➢ 甜高粱
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第三节 乙醇发酵原料
纤维质原料
➢ 农作物秸秆 ➢ 林产下脚料 ➢ 工厂纤维和半纤维下脚料 ➢ 生活垃圾
6
第三节 乙醇发酵原料
其他原料来自百度文库
➢ 亚硫酸盐废液 ➢ 乳清 ➢ 淀粉生产渣料
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淀粉质原料
672.33 1016.7 629.14 21.0 129.0
208-343 325-539 220 9.5-11.6 43.5
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一些农作物下脚料的组成 （干物质％）
原料 葡萄糖 甘露糖 半乳糖 木糖 阿拉伯糖 木质素 灰分
大麦草 37.5
1.26
1.71
15.0
3.96
玉米秆 35.1 0.25 0.75 13.0
有单宁酶的黑曲作糖化剂等方法可以消除和减轻不利 影响）
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谷物原料
其他谷物原料
小麦、大麦、燕麦、黑麦、大米、小米等。
在谷物原料中玉米是最佳的酒精生产原料，大米、 小麦主要是用作为粮食，但是如果发生霉变等情况不 能作为食品和饲料原料时，却是酒精生产的好原料。
一般淀粉质野生植物由于产量小不能形成规模， 预处理复杂等原因用于生产酒精一般不太经济。
甘蔗的亩产量：3-12吨/亩，平均6-7 吨/亩。
甘蔗的含糖量：8-15%，平均12%。 适合生长地区北纬37°－ 南纬
31° 。 甘蔗制酒精的能量投入产出比1:22。
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甜菜 （Beta vulgaris）
甜菜的亩产量：2-5吨/亩，平均4吨/亩。 甜菜的含糖量：13-21%，平均15-17%。 甜菜适合种植于温带和寒温带地区 。 甜菜主要用于制糖，但是可用受冻、
第四章 乙醇发酵
第一节 乙醇发酵菌种 第二节 乙醇发酵机制 第三节 乙醇发酵原料 第四节 乙醇发酵工艺
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第一节 乙醇发酵菌种
酿酒酵母
Saccharamyces cerevisiae
运动发酵单胞菌
Zymomonas mobilis
五碳糖发酵菌种
管囊酵母、树干毕赤酵母、湿热糖梭菌，基因工程菌。
其他菌种
10
薯类原料
马铃薯 （土豆） （Salanum tuberosum）
分食用、饲料用、工业用品种。
优缺点：1.生长期短，可在日照短、无霜期短地区生
长；2.含薯蛋干白化质学较组高成；（3.纤％维）少：，水易分加12工；；碳4.水亩化产合量 物74；粗蛋白7.4；粗脂肪0.4；粗纤维2.3；灰
较低分。3.9。