燃料乙醇的制備課件

1、燃料乙醇的發(fā)酵燃料乙醇是一種被廣泛用于運輸業(yè)的生物燃料。燃料乙醇由富含糖類物質(zhì)的農(nóng)作物釀制產(chǎn)生，可加入汽油中制成混合燃料。燃料乙醇主要供汽車、摩托車等交通工具使用，汽油發(fā)動機無需做過多改動就可以直接使用燃料乙醇。當汽油價格較高時，燃料乙醇具有明顯的成本優(yōu)勢。然而，大規(guī)模使用燃料乙醇會導(dǎo)致玉米、甘蔗等農(nóng)作物供不應(yīng)求、價格上升。前景最近幾年，由于石油價格的波動，燃料乙醇的消費增長也在提速。隨著國內(nèi)石油需求的進一步提高，以乙醇等替代能源為代表的能源供應(yīng)多元化戰(zhàn)略已成為中國能源政策的一個方向。關(guān)于促進玉米深加工業(yè)健康發(fā)展的指導(dǎo)意見燃料乙醇擁有清潔、可再生等特點，可以降低汽車尾氣中一氧化碳和碳氫化合物的

2、排放可作為新的燃料替代品辛烷值高抗爆性能就好乙醇可以按較甲基叔丁基醚（MTBE）(可生物降解性差、能迅速遷移至飲用水中危害人體健康的問題)更少的添加量加入汽油中可再生能源我國現(xiàn)狀我國燃料乙醇的主要原料是陳化糧和以木薯、甜高粱等淀粉質(zhì)或糖質(zhì)非糧作物，今后研發(fā)的重點主要集中在以木質(zhì)纖維素為原料的第二代燃料乙醇技術(shù) 。目前 ，國家發(fā)改委已核準了廣西的木薯燃料乙醇、內(nèi)蒙的甜高粱燃料乙醇和山東的木糖渣燃料乙醇等非糧試點等項目以農(nóng)林廢棄物等木質(zhì)纖維素原料制取乙醇燃料技術(shù)也己進入年產(chǎn)萬噸級規(guī)模的中試階段。生產(chǎn)工藝發(fā)酵法采用各種含糖（雙糖）、淀粉（多糖）、纖維素（多縮己糖）的農(nóng)產(chǎn)品，農(nóng)林業(yè)副產(chǎn)物及野生植物為原

3、料，經(jīng)過水解（即糖化）、發(fā)酵使雙糖、多糖轉(zhuǎn)化為單糖并進一步轉(zhuǎn)化為乙醇。淀粉質(zhì)在微生物作用下，水解為葡萄糖，再進一步發(fā)酵生成乙醇乙醇脫水制得燃料乙醇：化學(xué)反應(yīng)脫水法、恒沸精餾、萃取精餾、吸附、膜分離、真空蒸餾法、離子交換樹脂法等。木薯生淀粉批量發(fā)酵酒精：木薯木薯木薯是世界三大薯類之一，廣泛栽培于熱帶和亞熱帶地區(qū)。在我國南亞熱帶地區(qū)，木薯是僅次于水稻、甘薯、甘蔗和玉米的第五大作物。它在作物布局，飼料生產(chǎn)，工業(yè)應(yīng)用等方面具有重要作用，已成為廣泛種植的主要的加工淀粉和飼料作物。是熱帶濕地低收入農(nóng)戶的主要食用作物。木薯生淀粉批量發(fā)酵酒精：木薯木薯生淀粉批量發(fā)酵酒精：木薯木薯生淀粉批量發(fā)酵酒精：生產(chǎn)工藝a

4、-淀粉酶 糖化酶 薯干粉碎機調(diào)漿罐連續(xù)蒸煮器蒸煮醪糖化鍋 廢槽 酒精分子篩脫水 蒸餾成熟發(fā)酵醪發(fā)酵醪糖化醪雜醇油 酵母種斜面試管搖瓶培養(yǎng)小酒母罐大酒母罐 空氣空壓機過濾器無菌空氣 酒母醪糖化淀粉的糖化：是利用糖化酶將淀粉液化的產(chǎn)物進一步水解成葡萄糖的的過程，并為發(fā)酵提供含糖適量并保持一定酶活力的無菌或極少雜菌的醪液。乙醇酵母的培養(yǎng) 麥芽汁 麥芽汁 麥芽汁 糖化醪瓊脂 酵母斜面試管液體試管三角瓶培養(yǎng)卡氏罐培養(yǎng)小酒母罐培養(yǎng)大酒母罐培養(yǎng)發(fā)酵罐 糖化醪 乙醇發(fā)酵菌種：乙醇酵母； 培養(yǎng)基：薯干糖化醪發(fā)酵醪； pH:4.24.5;（1）前發(fā)酵期：醪液中酵母密度小，酵母進行適應(yīng)，發(fā)酵作用不強。實際生產(chǎn)時，酒

5、母量在10左右，前發(fā)酵期時間為68h，連續(xù)發(fā)酵時，前發(fā)酵期基本不存在。（2）主發(fā)酵期：酵母不再大量繁殖，而主要進行乙醇發(fā)酵，發(fā)酵作用強烈，糖分消耗迅速，乙醇逐漸增加。主發(fā)酵溫度控制在3034 不得高于3435，發(fā)酵時間一般為1215小時。乙醇發(fā)酵（3）后發(fā)酵期：醪液中的糖分已大部分被發(fā)酵，但醪液中殘存的糊精等多糖成分繼續(xù)被轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵性糖，酵母把它轉(zhuǎn)化為乙醇。后糖化作用速度比糖發(fā)酵速度要慢得多，乙醇和CO2生產(chǎn)量減少，表觀看來氣泡不斷產(chǎn)生，但醪液不再翻動。后發(fā)酵期一般需40小時左右才能完成，保持醪液溫度在301 。分離純化工藝流程圖發(fā)酵罐泵醪塔濃縮塔粗酒精分子篩塔A、B冷凝 蒸汽 蒸汽 無水乙

6、醇木質(zhì)纖維素乙醇的新進展 生物質(zhì)原料具有很多優(yōu)點，但由于其韌性會導(dǎo)致工藝過程復(fù)雜并且成本昂貴。通過構(gòu)造新纖維素水解酶體系、 改造戊糖發(fā)酵工業(yè)中耐受抑制劑的酵母菌株以及結(jié)合最優(yōu)一體化過程，顯著改善了發(fā)酵工藝過程。預(yù)處理破壞木質(zhì)纖維素的結(jié)構(gòu)；酶水解通過纖維素酶將纖維素降解為葡萄糖；發(fā)酵將葡萄糖代謝為乙醇， 通常使用酵母菌株；蒸餾-精餾-去水分離純化乙醇以滿足需求。 木質(zhì)纖維素的預(yù)處理將纖維素、半纖維素和木質(zhì)素分離，打破纖維素的晶體結(jié)構(gòu)，使纖維素酶滲透進纖維素內(nèi)部，從而有效降解纖維素蒸汽爆破、液相熱水預(yù)處理(LHW)、氨纖維爆破(AFEX)、酸預(yù)處理、石灰預(yù)處理、有機溶膠蒸汽爆破和烯酸預(yù)處理已經(jīng)應(yīng)用

7、于中試規(guī)模增強纖維素酶的生產(chǎn)能力纖維素酶和半纖維素酶的主要工業(yè)來源是嗜溫軟腐菌 T.richoderma reesei(有性世代 Hypocrea- jecorina)，通過隨機誘變得到的具有高蛋白分泌能力的突變株。 進一步提高這些菌株需要精密的代謝工程，來考慮工藝條件中的基因表達。 同時研究也著力于采用便宜的碳源(如纖維質(zhì))進行酶生產(chǎn)。 木質(zhì)纖維素的乙醇發(fā)酵木質(zhì)纖維素水解產(chǎn)物的乙醇發(fā)酵需要有機酵素中含有葡萄糖、甘露糖、半乳糖和戊糖，木糖和樹膠醛糖，以及抑制劑弱堿、糖醛和酚類化合物。釀酒酵母(Saccharomycescerevisiae)一直是人類歷史上用于生物發(fā)酵乙醇的菌株， 該菌可以耐受木質(zhì)纖維素衍生物代謝的抑制劑。 但 S.cere-visiae 菌缺乏利用戊糖、木糖和阿拉伯糖的能力。在將來， 隨著實驗室和中試規(guī)