纤维素生产酒精

第一篇：纤维素生产酒精

天然纤维素生产酒精的研究进展

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紧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部分而有所区别，大概的比例数字为：

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结构是很容易被打破的，它可以完全降解成葡萄糖，后者是发酵乙醇的原料。

目前遭遇的主要问题是，纤维素的结晶结构难以被破坏，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结构，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应通常又称为糖化反应，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，形成一个十分致密的网络结构，将纤维素紧紧包裹在里面。所以，要彻底降解纤维素，必须首先降解木质素。未经预处理的植物纤维原料的天然结构存在许多物理和化学的屏障作用，纤维素酶水解得率低，仅为10%～20%。

禾本科植物秸秆含有的半纤维素一般为木聚糖，占干重的25－30％。半纤维素能被木聚糖酶(xylanase，EC3．2．1．8)——半纤维素酶，降解成木糖。

天然半纤维素水解产物的85-90%是木糖。以植物纤维素原料中的木糖发酵生产酒精，能使纤维素原料的酒精发酵的产量在原有的基础上增加25%。因此，木糖发酵生产酒精是决定植物纤维资源生产酒精经济可行的关键因素。酵母木糖代谢的途径比葡萄糖代谢的途径复杂得多。在代谢的过程中部分木糖转化为其它副产物。因此，酵母木糖代谢产生酒精的理论得率为0.46克酒精/克木糖，低于葡萄糖酒精发酵的理论得率为0.51克酒精/克葡萄糖。

代谢葡萄糖和木糖产生乙醇的总反应式如下： Glucose ADP Pi->2Ethnanol 2Co2 ATP 3Xylose 3ADP 3Pi->5Ethnanol 5Co2 3ATP 理论上1吨葡萄糖可生产539公斤的酒精（180份C6H10O6在酶的作用下生成88份CO2和92份C2H5OH）

许多细菌、丝状真菌和酵母菌均可产生半纤维素酶。由于丝状真菌产生的胞外半纤维素酶便于分离和提取，产酶能力比一般酵母菌和细菌都高，并可以同时产生降解半纤维素支链所必需的多种辅助酶等优点，便于工业化推广应用。因此人们对丝状真菌的产酶研究较多，尤其是对木霉属和曲霉属的研究。同时，对这两种菌属产生的木聚糖酶的基本性质和降解产物特点也研究得较为透彻。里氏木霉（Trichoderma reesei）和黑曲霉（Aspergillus niger）具有稳定的生物学性状和高产半纤维素酶的能力，但由于同时含有纤维素酶基因，生长在含有纤维素的培养基中会同时产生较多的纤维素酶。

木糖一直被认为不能被微生物发酵转化成酒精。直到1980年科学家发现，一些微生物可通过发酵木糖产生酒精。如细菌、丝状真菌和酵母菌。至今已发现一百多种微生物能代谢木糖。细菌能发酵的糖类物质较多，除了单糖外还能发酵纤维素、生物高聚糖等，但细菌发酵的缺点是副产物多，酒精得率低，同时，高pH条件下的细菌发酵容易引起杂菌污染。与细菌一样，真菌不仅能发酵单糖，还能发酵二糖、纤维素和木聚糖等，真菌的这种特性特别适合于植物纤维原料的同步糖化发酵。有6个种的酵母菌能通过发酵木糖产生大量的酒精（嗜鞣管囊酵母 Pachysolen tannophilus、休哈塔假丝酵母 Candida shehatae、树干毕赤酵母 Pichia stipitis、季也蒙毕赤酵母、酒香酵母和产朊假丝酵母）。

与细菌的酒精发酵相比，酵母菌具有酒精耐受能力高，副产物少等优点。同时，经酵母菌发酵过的木质纤维素原料能直接用于饲料而不会产生毒性。酵母菌酒精发酵不易被细菌和病毒污染。

酿酒酵母是工业上生产酒精的优良菌种。但酿酒酵母不能发酵木糖，只能发酵木糖的异构体——木酮糖。因此，人们正在设法构建能共发酵木糖-葡萄糖产生酒精的工程菌。

瑞典科学家对酿酒酵母菌进行了基因工程重组，把参与木糖代谢的全套酶基因从不生产酒精的真菌中克隆出来，整合到酿酒酵母菌的染色体中，从而使它能够把木糖转化为酒精。

运动发酵单孢菌（Zymomonas mobilis）的研究较为引人注目。这种菌虽是原核生物，是厌氧菌。但它的功能与酿酒酵母一样，它的酶系统能将己糖高效转化为酒精。酒精产率、得率高(1 mol葡萄糖可生成1.9 mol酒精)，耐酒精能力、抗纤维素原料水解液中的抑制物能力强。菌体生成少，代谢产物少，发酵温度高，不必定期供氧，酒精生产强度高（能够在相同原料条件下，产出的乙醇比酿酒酵

母菌高出8倍多）等优点。但就是不能发酵木糖。美国的一个研究小组（Zhang.M)把大肠杆菌的戊糖代谢途径的基因组克隆到运动发酵单孢菌中，使之能将含25％一40％木糖的生物质发酵制成乙醇。正是由于这点差异，用运动发酵单胞菌来制取酒精能使生产成本降低。

工程微生物是利用基因移植技术构建的有特殊功能的微生物，也称其为转基因微生物。用这一方法生产酒精，不仅酒精纯度可达100％，而且生产效率也比酵母发酵法高出30％。美国佛罗里达大学构建的工程克氏杆菌，在将废纸转化为酒精时，产量达到了理论极限值的80％。

半纤维素发酵制酒精:我国半纤维素水解，不论酸法和酶法水解，均有成熟经验。半纤维素水解液制木糖、木糖醇，均有一定工业规模，但是没有半纤维素发酵制酒精。国外有报道，利用特殊的酿酒酵母菌可使木糖发酵成酒精，也可以使木糖转换成木酮糖再用普通酿酒酵母发酵成酒精。美国Purdue大学可再生能源实验室利用基因工程发现了可将五碳糖转化为乙醇的转基因酶,使技术难度极大的“五碳糖发酵制乙醇技术”获得重大突破, 为燃料乙醇生产成本的降低提供了技术上的保证。

据1996年报道，稻草半纤维素水解液，用假丝酵母发酵，每克水解液中的还原物，可获得0.37～0.45克的酒精，即对糖得率37％～45％。植物废料半纤维素水解得率一般为20％～25％，玉米心达35％，即每吨植物纤维废料半纤维素水解后，可获得对原料10％～15％的酒精。

植物纤维原料制取酒精包括4个过程：木质纤维素原料的预处理脱除木质素、纤维素和半纤维素糖化、糖液发酵和酒精蒸馏。由于戊聚糖占植物纤维原料干重的10%～40%，植物纤维原料水解液中含有戊糖和己糖，其中戊糖（主要是木糖）占30%左右。因此，戊糖、己糖同步转化成酒精是决定植物纤维原料制取酒精经济可行的关键。

利用可再生的植物纤维资源制取酒精目前存在的主要问题是成本偏高。选择性能优良的纤维素酶生产菌种和戊糖发酵菌种，以及进一步完善工艺达到降低生产成本的目的是未来该领域努力的方向。

目前国内外利用秸杆物质生产酒精的技术水平还是停留在先用纤维素酶产生菌株（或其产生的纤维素酶）分解秸杆物质产生戊糖和己糖，再由乙醇发酵菌把单糖转化为乙醇。不管是分步发酵还是混合发酵，人们都必须提供两种菌生长所需要的时间、原料和设备，其生产成本必定高于传统的淀粉发酵。因此，有必要使乙醇发酵菌获得分解秸杆物质的能力。人们多年来一直设法把一系列编码纤维素酶和半纤维素酶的基因重组进能利用单糖发酵生产酒精的工程菌中，使之能直接将秸秆分解成单糖，进而转化成酒精。近年来美国能源部鼓励采用具有分解纤维素、半纤维素的整套酶类、能发酵戊糖产生有机酸的某些极端嗜热细菌，设法引入乙醇发酵途径的基因，同时敲除细菌中的有机酸发酵途径，构建利用秸杆发酵乙醇代谢工程菌，这方面的前景非常诱人。

纤维素酶是降解纤维素生成葡萄糖的一类酶的总称。它不是单一组分的酶，而是多组分的复合酶系。纤维素酶主要包括3种组分：内切型葡萄聚糖酶（EC 3.2.1.4，EG），外切型葡萄聚糖酶（EC 3.2.1.91，CBH），纤维素二糖酶（EC 3.2.1.21，CB，或称β－葡萄糖苷酶，β－G），每一组分又由若干亚组分组成。纤维素水解生成葡萄糖的过程必须依靠这3种组分的协同作用才能完成。许多细菌、放线菌和真菌都能产生纤维素酶。目前应用于纤维素酶生产的菌种主要是木霉属（Trichoderma）、曲霉属（Aspergillus）、青霉属（Penicillium）、镰孢菌属（Fusarium）的菌种，其中最重要的是木霉属中的里氏木霉（Trichoderma reesei）。近几年来，采用原生质体融合技术来改良纤维素酶生产菌株的研究日益增多。美国Cetus公司用基因工程技术构建产纤维素酶的“工程酵母菌”获得了成功，该公司将里氏木霉的产酶基因移入酿酒酵母细胞中，通过这种“工程酵母”可由纤维素直接发酵获得乙醇和甘油。

用纤维素作原料时，酿酒酵母菌很难施展它的发酵本领。但是，微生物中的球菌、杆菌和一些真菌、放线菌等，能分泌出能分解纤维素的酶——纤维素酶。用纤维酶先把纤维素分解成单个葡萄糖分子，然后酿酒酵母菌再把单糖发酵成乙醇。日本和韩国等国微生物学家，利用木霉和酿酒酵母菌的联合作用，也成功地用纤维素生产出了乙醇。有一种叫嗜热梭菌的微生物，它能够直接以纤维素作碳源生产乙醇。日本曾从温泉中分离出1株高温型产酒精细菌，它能利用稻草和废木材的纤维生产乙醇，也能把半纤维素，木糖等五碳糖发酵为乙醇。

1996年，美国可再生资源实验室（NREL）研究开发出利用纤维素废料生产酒精的技术，由美国哈斯科尔工业集团公司建立了一个1MW稻壳发电示范工程：年处理稻壳12，000吨，年发电量800万度，年产酒精2，500吨，具有明显的经济效益。

加拿大的Iogen公司，利用从遗传工程真菌所制成的纤维素酶有效地使纤维素水解为葡萄糖和其它糖类。同时，采用常规的酿酒酵母使葡萄糖发酵为乙醇。专用的菌种还可使酵母发酵困难的其它糖类如戊糖进行发酵转化。Iogen能源公司拥有一套市值2230万美元的示范设备，用于以生物质原料生产乙醇的装置，该装置被认为是目前世界上同类装置中规模最大的。验证装置可使1.2万“1.5万吨/年麦秸转化为300万”400万升/年燃料级乙醇。采用这一新技术，可使生产费用减少到约0.23美分/公升。这是世界上第一个纤维素酒精示范设备（pre-commercial demonstration scale facility），日处理麦秸40吨（用酶来自于邻近的本公司的产酶厂）。该厂操控了涉及纤维素酒精生产的所有工序，包括接受和预处理每日达40吨的麦秸原料, 将纤维素转化成葡萄糖,发酵和蒸馏。雇员20人。燃料使用加工中的副产品--木质素。

迄今为止，全世界已有几十套植物纤维原料经纤维素酶水解成单糖的中试生产线或试生产线，大部分是以酒精为最终主产品。这些试验或试生产机构包括美国陆军Natick研究发展中心，美国加州大学劳伦斯伯克莱实验室，美国阿肯色大学生物量研究中心，美国宾夕法尼亚大学，加拿大Iogen公司，加拿大Forintek公司，法国石油研究院，日本石油替代品发展研究协会，瑞典林产品研究实验室，瑞典隆德大学，奥地利格拉兹大学，芬兰技术研究中心，印度理工学院等。

根据荷兰政府2003年5月生物酒精研发概况的报告

2002年全世界生产了211Mhl(450PJ)生物酒精（bioethanol），巴西59%,美国36%,欧洲2%,中国，加拿大和澳大利亚各1%。这些生物酒精都来自于传统原料（甘蔗，玉米，甘蔗，甜菜，小麦）。成本价是0.34欧圆/l（=16.2欧圆/GJ），是汽油的两倍（7.3欧圆/GJ）。原料价格占总成本的50%以上。并且由于传统原料获取有限造成大规模实现以酒精作为运输燃料的障碍。用木质纤维素作原料生产酒精在技术上目前遵循着用甜菜和富含淀粉的原料相同的途径。两者主要的区别是1.原料的预处理，2.木糖发酵酒精。用木质纤维素作原料生产酒精当前技术应用的障碍是产生大量的无机废物（石膏，硫酸钙）和高成本（0.35欧圆/l）。主要是酶解成本过高，占总纯生产成本的40-55%。另一个大障碍是缺乏经济可行的木糖发酵技术。虽然在运动发酵单孢菌(Z.mobilis)和E.coli研究上取得实质进展，但仍然还没有得到足够皮实的适合发酵五碳糖的微生物。上述过程改进后，预期将来的成本能降至0.23欧圆/l（=11欧圆/GJ）。预计用成熟技术从木质纤维素原料中制取酒精的商业化运作得到2010-2015年。

虽然生物酒精的原料和利用成本大大低于淀粉制备的酒精，低原料的成本被劳动成本，供应成本（包括水消耗）和投资减值所抵消。所以木质纤维素酒精的成本要超过淀粉制备的酒精达75-80%。这里有两个主要不同的因素，一是木质纤维素预处理成本高，二是以稀酸水解预处理木质纤维素技术水解和发酵的滞留时间要花7天时间，而淀粉制备的酒精只需2-3天。目前纤维素酶的价格是每吨6000欧圆。是纤维素酒精成本的大头。纤维素酒精成本是0.4美圆/l，淀粉酒精成本是0.23美圆/l。只有在酶的成本降低至1/10，投资成本降低30%，纤维素酒精才能与淀粉酒精竞争。

第二篇：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。这种预处理方法生产过程连续,不需要消耗蒸汽,而且具有灭菌效果。2.2湿氧化法

湿氧化法属于化学处理法,是指在加温加压条件下,水和氧气共同参加的反应。湿氧化法对玉米秸秆处理效果很好,纤维素遇碱,只引起纤维素膨胀,形成了碱化纤维素,但能保持原来骨架,加入Na2CO3后起缓和作用,能防止纤维素被破坏,使木质素和半纤维素溶解于碱液中而与纤维素分离。这样得到的纤维素纯度较高,且副产物很少。匈牙利Eniko等人采用湿氧化法在195℃,15min,1200千帕O2,Na2CO32g/L条件下,对60g/L玉米秸秆进行预处理。其中60%半纤维素、30%木质素被溶解,90%纤维素呈固态分离出来,纤维素酶解转化率(ECC)达85%左右。

2.3酸处理法

酸处理法也是一种化学处理法,这种方法可追溯到1980年,而在德国可能更早。该法是采用硫酸、硝酸、盐酸、磷酸等对纤维素原料进行预处理,其中以硫酸研究和应用的最多。处理后,半纤维素首先水解得到无碳糖,纤维素的结晶结构被破坏,原料疏松,可发酵性强。但水解前必须将pH值调整到中性,还应该注意反应器的耐酸性。2.4蒸汽爆破法

蒸汽爆破法属于物理处理化学法,是用蒸汽将原料加热至180～200℃,维持5～30min,也可加热到245℃,维持0.5～2.0min。高温高压造成木质素的软化,然后迅速使原料减压,造成纤维素晶体和纤维束的爆裂,使木质素和纤维素分离。该法成本较高,在我国可采用北京林业大学赖文衡教授研究的间歇蒸汽汽爆器对玉米秸秆进行爆破处理,经这种爆破器爆破的玉米秸秆,纤维素水解转化率(ECC)可达70%以上。2.5生物方法

生物处理方法具有节约化工原料、能源和减轻环境污染等方面的优点。有许多微生物能产生木质素分解酶,如白腐菌,其分解木质素的能力较强,但活性较低,而且微生物处理周期长、菌体会破坏部分纤维素和半纤维素,降低纤维素的水解率,因此难以得到利用。瑞典等北欧国家则利用无纤维素酶的担子菌突变株对纤维素材料进行脱木质素处理,取得了一定的效果。3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。3.1浓酸水解

用70%的硫酸50℃下在反应器中反应2～6h,半纤维素首先被降解,溶解在水里的物质经过几次浓缩沥干后得到糖,半纤维素水解后的固体残渣经过脱水后,在30%～40%的硫酸中浸泡1～4h。溶液再经脱水和干燥后,在70%的硫酸下反应1～4h,回收的糖和酸溶液经过离子交换,分离出的酸在高效蒸发器中重新浓缩,剩余的固体残渣则再循环利用到下一次的水解中。浓酸水解过程的主要优点是糖的回收率高,大约有90%的半纤维素和纤维素转化的糖被回收。但浓硫酸腐蚀性强,而且从经济方面考虑必须回收浓硫酸,增加了工艺的复杂程度。3.2稀酸水解

为了解决浓酸水解法存在的问题,一般采用稀硫酸(0.2%～0.5%),在较温和条件下进行。此时水解一般分2个阶段:第1阶段为低温操作,从半纤维素获得最大糖产量;第2阶段采用高温操作使纤维素水解为六碳糖,糖的转化率一般为50%左右。但稀酸水解容易产生大量副产物。

3.3酶水解

酶水解是利用产纤维素酶的微生物或者纤维素酶制品,直接将半纤维素、纤维素水解成可发酵糖。与酸水解相比,它可在常压下进行,反应条件温和、效率高、能耗低、选择性强、环保效果好,显示出良好的应用价值和前景。水解后可形成单一产物,产率较高(>95%)。匈牙利Eniko等人采用NovoYm188等水解经湿氧化处理的玉米秸秆,酶解纤维素转化率(ECC)高达85%。该法的关键在于纤维素酶的获得和利用,同时要考虑纤维素酶的成本。丹麦诺维信公司曾经宣布其纤维素酶生产成本已比当初降低了12倍,现在该公司又取得了重大进展,纤维素酶生产成本已比最初降低了20倍,生产lL燃料级乙醇所需纤维素酶的成本已低于6.6美分。这极大地推进了燃料乙醇的商业化进程。4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。

4.1直接发酵法

直接发酵法是基于纤维分解细菌直接发酵纤维素生产乙醇,不需要经过酸水解或酶水解前处理过程。一般利用混合菌直接发酵,例如热纤梭菌(ClostridiumthermoceUum)能分解纤维素,但乙醇产率较低(50%),热硫化氢梭菌(Col-stridiumthermohydz)不能利用纤维素,但乙醇产率相当高,如果进行混合发酵,产率可达70%。吕福英介绍了热纤梭菌的生理生化特性及发酵生产的研究进展,并对热纤梭菌发酵生产乙醇的因素以及乙醇等发酵产物对热纤梭菌的抑制作用作了概述。但热纤梭菌产生乙醇也存在以下问题:发酵不完全、发酵速度慢、终产物乙醇和有机酸对细胞有相当大的毒性,需要进一步改进。4.2间接发酵法

间接发酵是目前研究最多的一种方法。使用纤维素酶水解纤维素,收集酶解后的糖液作为酵母发酵的碳源,先用纤维素酶水解纤维素,酶解后的糖液作为发酵碳源。但是受末端产物抑制,低细胞浓度以及底物基质抑制作用影响乙醇产量。因此可采取的方法有:减压发酵法和阿尔法-拉伐公司的Bi-otile法,还可以通过筛选在高糖浓度下存活并能利用高糖的微生物突变菌株来克服基质抑制。4.3同步糖化发酵法(SSF法)

这种方法的原理和间接发酵法相同,是为了克服反馈抑制作用,由Gauss等提出的在同一反应器中糖化和发酵同步进行。这样纤维素酶对纤维素的酶水解和发酵糖化过程在同一装置内连续进行。水解产物葡萄糖由于菌体的不断发酵而被利用,消除了葡萄糖因基质浓度对纤维素酶的反馈抑制作用。在工艺上采用一步发酵法,简化了设备,节约了总生产时间,提高了生产效率。当然也存在一些抑制因素,如木糖的抑制作用,糖化和发酵温度不协调。张继泉在这方面进行了大量的实验研究,并取得了一定的进展。4.4固定化细胞发酵

固定化细胞发酵能使发酵罐内细胞浓度提高,细胞可连续使用,使最终发酵液酒精浓度得以提高。常用的固定化载体有海藻酸钠、卡拉胶、多孔玻璃等。固定化细胞的新动向是混合固定细胞发酵,如酵母与纤维二糖酶一起固定化。将纤维二糖基质转化成乙醇,被看作是玉米秸秆生产乙醇的重要方法。5结论与展望

今后,玉米秸秆生产酒精的研究方向将主要集中在以下几个方面。5.1预处理方法

单纯的物理法和化学法不足以破坏纤维素晶体结构以及去除半纤维素和木质素,应综合运用物理法与化学法,一步完成预处理和水解2个阶段,有效提高纤维素的水解率。5.2糖化工艺

发酵过程的酒精产率受许多因素影响,其中主要是水解效率和单糖产量。比较而言,酶水解较酸水解有较大的优越性,将成为今后糖化工艺的主要发展方向。

第三篇：酒精生产技术

酒精生产技术

名词解释：

1酒精饮料：凡酒精含量超过0.5%的饮品和饮料均称作酒精饮料

2发酵酒：使用酵母进行酒精发酵后所得的发酵液，可直接饮用或过滤后可饮用的酒 3蒸馏酒：将发酵酒进行蒸馏所制得的酒。

4配制酒：以发酵原酒、蒸馏酒、食用酒精或纯化果汁为酒基调配以一定量的花香、果香、药香和其他呈色呈味物质和食用添加剂经特定工艺和方法进行加工、调配而成的一种新酒。5汽油醇：无水酒精与汽油形成的稳定混合物。

6、淀粉的膨胀：淀粉分子遇水后，水分子在渗透压的作用下，渗入淀粉颗粒内部使淀粉分子的体积和质量增加。

7、淀粉的糊化：在适当温度下，淀粉粒在水中吸水膨胀，彼此接触，形成均匀半透明的淀粉糊，这个过程称为糊化。（吸热过程）

8、淀粉“反生”（老化）：糊化后放室温甚至更低，变得不透明甚至凝结。

9、淀粉液化：是在淀粉酶作用下完成的。淀粉酶能水解淀粉分子内部的1-4葡萄糖苷键，生成糊精及低聚糖。链越短，黏性越高，流动性越高

10、淀粉糖化：利用糖化酶将淀粉液化产物糊精及低聚糖进一步水解成葡萄糖的过程。

11、液化力：1g曲在30度每小时能液化淀粉的克数，单位：g淀粉|g曲*h

12、糖化力：1g曲在30度每小时能糖化淀粉生成葡萄糖的毫克数，单位：mg淀粉|g曲*h

13、深层通风培养：将曲霉菌在液体培养基中进行通风培养使它长菌体和产酶的过程；含酶培养液称为液体曲

14、填充系数，指发酵罐填装糖化醪和酵母菌菌种的总体积与发酵罐容积之比，一般为0.8左右。

15、接种量，酵母菌菌种数量与发酵用糖化醪（包括其他营养源）数量之比，一般为1:10

16、发酵周期，从发酵罐开始加入酵母菌至发酵完毕，开始排放发酵成熟醪的时间，一般为3天

17、发酵间隔时间，指发酵罐开始排放发酵成熟醪至排空的时间、发酵罐清洗时间、加糖化醪时间、灭菌时间和降温时间总和。

1、酒精生物学性质 1杀菌剂

2对人的生化作用

3、葡萄酒有抗氧化作用，对身体有益。

2、酒精的主要用途

（一）燃料酒精

（二）配制蒸馏酒

（三）医药化工方面的应用

（四）酒精工业的副产品

3、酒精生产原料选择原则

1资源丰富；2便于收集与运输；3少含杂质，富含糖、蛋白质、采用非粮食原料（成本低）

4、常用原料

1淀粉质原料2糖制原料3纤维质原料4其他原料

5、辅助原料

1酵母培养和糖化剂制备所需的营养盐 2无水酒精制备用的脱水剂 3酸类

4消毒和洗涤剂 5消泡剂

6、淀粉质原料生产酒精的特点 1原料要粉碎使淀粉游离 2高压蒸煮，进行糊化，液化 3生产和使用淀粉糖化剂

7、流程

水

蒸汽 糖化剂 酒母 蒸汽

（杂 醇 酒）

↓

↓

↓

↓

↓

（成品酒精）原料→预处理→蒸煮→糖化→发酵→蒸馏→（醛酯馏分）

↓

（酒

精）CO2(优质的，食用级的)

8、原料的清选目的 杂物破损机器，降低原料的粉碎度和过筛效果；

在液化糖化工序中，导致淀粉不易被转化为可发酵性的糖，发酵中易产生泡沫，升酸幅度大，发酵不能正常进行。

2杂质在蒸馏塔中沉积，易使塔板和溢流管堵塞，还会使醪泵、管路阀门等堵塞或损坏。3缩短管道的使用寿命，对连续发酵产生不利影响，易堵塞管道，影响发酵醪的冷却

9、原料请选的工艺 1流程一：

吸风除尘 吸风除尘

↓ ↓

玉米→地井→提升机→振动筛→埋刮板机→提升机→粮仓→提升机→振动筛→吸风除尘

↓

净化后入粮仓←埋刮板机←比重去石机←比重去石机

（1）该工艺的主要优点

① 旋风出尘效果好，比较干净； ② 除尘机会多，杂质去除效果好；（2）缺点

① 埋刮板输送机输送物料时易断，维修困难，对生产影响大； ② 玉米有干净粮仓和未除杂粮仓，建设费用大；

2流程二

玉米→提升机→贮箱→自动秤→分离→杂物

↓

磁力分离→贮藏→粉碎机

↓ 铁块、铁钉 优点:①流程简单，除杂较彻底；

便于自动控制和自动操作； 3流程三

玉米→皮带输送机→旋转分离筛→皮带输送机→永久磁铁→斗式提升机→粮仓→皮带输送机→提升机→比重去石机→比重去石机→皮带输送机→斗式提升机→永久磁铁→风选风送→粉碎机

优点：

1、除杂机会多，分工细，且除杂彻底；

2、二次除铁装置，不但可以出去原料中带进来的铁块、铁钉等，还可以出去运行设备脱落的螺丝，螺帽等；

3、二次比重去石机虽然去除杂质比较彻底，但仍有同玉米颗粒大小相当的石子、土块未去除，经过风选风送时容易去除

4、采用皮带运输机运输物料，维修简单

10、液化程度的控制目的：①淀粉经过液化，长链变短，大分子量的淀粉逐渐减少，黏性下降，流动性增强，经糖化酶作用提供有利条件 ③ 消耗能量糖化酶难以作用，葡萄糖产率下降； ④ 经验值，控制葡萄糖在10-20间较好

液化温度降低，程度高；高温，程度低

液化到终点，需要对液化液进行灭酶处理，一般升温至100度，十分钟即可，再降温。

11、淀粉液化方法

升温液化法（操作简单，液化效果差）、高温液化法（调好PH，Ca2+，加酶；缺点：受热时间不同，液化后，尚需热处理）、喷射液化法（）、分段液化法

12、液化、糖化的主要工艺特点

1设备简单，占地面积小，便于连续操作； 2节约了拌料用水，还节约了了大量蒸汽。。。

3可减少液化糖化工序前半部分的设备投资（酒精离心液及部分工艺水的加入）4减少了污染的可能性

5使原料浆中的可发酵唐得以充分利用 6保证进入发酵工序中的糖化醪的质量

7螺旋板换热器的使用，节约了大量冷却水，同时减少了占地面面积，也减少了糖化罐的死角，使刷罐彻底、方便

13、酒精离心液回流优点：

1节约拌料用清水还节约加热用蒸汽（离心液温度变化为80度）2减少了DDGS生产设备的投资,改善DDGS外观质量 3降低了干燥器进料的粘度，减少了干燥器内结垢机会 4稳定和平衡了生产

14、开机停机操作及故障排除

（一）开机前的准备操作

1检查蒸汽系统阀门的开启状况 2检查工艺水系统阀门

3检查冷却水系统的开启及供应能否正常

4检查电动仪表或气动仪表的电源或气源能否正常 5按工艺要求检查各电器、仪表、机械

（二）开机操作

1拌料水+CaO水溶液+耐高温淀粉酶（计量泵加）+NaCl（调整PH）2启动液化部分，打开加热蒸汽，使之循环到工艺需求的热度； 3加入适量H2SO4，调整醪液的PH,使PH由6.5降到4.5； 4冷却酸化后的醪液，由80度降到58—60度； 5加糖化酶；

6抑制糖化醪的液位，保证糖化时间；

7开启螺旋换热器，使液化醪温度由58度降到30度，将糖化醪送入发酵液

15、液化、糖化常见问题

1醪液黏，液化醪液位升高，输送困难；

解决方法:a醪液的配水比是否正常

b检查液化酶质量及计量泵的工作情况； c检查醪液的PH;d检查CaO计量泵工作情况； e检查醪液温度；

f检查醪液位置控制器及相应的仪表的工作情况； g检查送料泵的打液量是否正常； 2真空闪蒸罐的真空度达不到要求

解决方法：a检查醪液液化质量；

b检查闪蒸罐冷凝器的工作情况； c检查真空泵的工作状态 3糖化醪质量如温度、工艺指标达不到要求

解决方法：a检查醪液PH；

b检查螺旋板换热器的工作是否正常（有无结垢或两端垫片是

否腐蚀）；

c检查糖化醪质量，细菌数是否超标；

d糖化酶质量，糖化酶计量泵的工作情况，糖化酶加入量是否正

常；

16、液化糖化工序的停机操作

1首先停止向液化糖化工序提供原料；

停止供应液化酶（二步法液化应该先停前段），同时停止供应NaOH或氨水，停止供应CaO溶液；

3使该工段的仪表处于手动状态，醪液罐从前到后排空； 4停止供应糖化酶和H2SO4等辅料； 5停止蒸汽的供应；

6排空各设备后用工艺水清理； 7用5%NaOH清洗设备；（包括罐、加热器、螺旋板换热器和盘等）8用清水清洗该工段各设备地面； 9处理好该工段所有工作

17、酒精酵母对酵母的要求

1高的发酵能力，能快速将糖转化为酒精； 2繁殖速度快；

3据有高的耐酒精能力，浓醪发酵、糖化醪发酵浓度控制在15---18%，生成酒

精8—9%（体积分数）

4抵抗杂菌能力强，耐有机碳能力强 5对培养基适应性强，耐温、耐盐、耐干；

18、成熟酒母质量指标：1酵母细胞数 2出芽率3酵母死亡率4耗糖率，5酸度 影响酒母质量的主要因素

（一）接种量与成熟酒母细胞数的关系

酵母菌总数取决于培养基的成分，不是接种量，一般接种量10%左右；

（二）接种量与培养时间的关系

接种量大，培养时间缩短，接种量在10%左右的话，培养时间在10小时左右

（三）接种时间

生长繁殖旺盛期接种

（四）酒母培养温度

适宜温度范围内，高温》低温，繁殖，发酵快，衰老也快。培养温度：28—30度，发酵温度：30---34度

（五）通风培养酵母

通风培养：呼吸型酵母；嫌气酵母：发酵型酵母

19、酒精发酵作用：酵母菌把可发酵性糖，经过细胞内酒化酶的作用生成酒精与CO2，再通过细胞膜将产物排出

20、酒精发酵中酵母体内的酶： 1水解酶2酒化酶：

21、酒精发酵机理

（1）葡萄糖磷酸化，生成1,6-二磷酸果糖

葡萄糖→6-磷酸葡萄糖→6-磷酸果糖→1,6-二磷酸果糖（2）1,6-二磷酸果糖分裂为两分子的磷酸丙醛

1,6-二磷酸果糖→磷酸二羟丙酮+3-磷酸甘油醛（4%--5%）

磷酸二羟丙酮（95%--96%）→3-磷酸甘油醛（3）

3-磷酸甘油醛→1,3-二磷酸甘油酸→3-磷酸甘油酸→2,3-二磷酸甘油酸→2-磷酸甘油酸→2-磷酸烯酮式丙酮酸（+ADP）→烯醇式丙酮酸→丙酮酸（4）酵母菌无氧条件下

丙酮酸→乙醛+CO

2乙醛→乙醇

总反应：C6H12O6+2ADP+2H3PO4→CH3CH2OH+2CO2+2ATP 22、决定甘油产量的主要因素a菌种；b酵母细胞；c发酵液性质；d特殊物质；e发酵条件

23、生成醋酸原因：1乙酸胺的水解；2氨基醋酸被还原；3醛类氧化；4酒精氧化（醪液被醋酸菌污染）

24、连续发酵的优点：a提高了设备利用率；b提高了淀粉利用率（无菌要求高）；c省去了酒母阶段；d便于实现自动化

25、影响酒精发酵的因素：a稀释速度，稀释速度太快，营养条件好，繁殖快，但是易被冲走，不积累；b发酵醪PH；c发酵温度 酵母生长27—32度，预发酵罐30—32度,主发酵罐32—35度；d发酵醪的滞留和滑漏（间歇的不存在该问题）f连续发酵中罐的数量；g醪液的浓度，稀，利于酵母的代谢活动，提高出酒率；稠，提高设备利用率，降低成本，但浓度不能任意提高；g缩短发酵时间，选用优良酶，水解1,6-糖苷键，提高糖化醪DE值，通入无菌空气、营养盐等； h螺旋板换热器的应用：特点：传热系数高，不易堵塞，结构紧凑，加工简单等；优点:a无死角，便于清洗，杀菌；b节水明显；c便于自动化操作控制；d便于维修检查，易操作；e增加罐的有效容积，提高设备利用率；

26、固定化酵母工艺流程

玉米或薯干

↓

酵母菌种 粉碎

↓ ↓

菌悬液 蒸煮 PVA复合液→↓ ↓

包埋 糖化

↓ ↓

固定化细胞→固定化细胞发酵→蒸馏

27、方法

（1）固定化酵母细胞制备；（2）增殖；（3）发酵

28、杂质的分离

1蒸馏---挥发杂质与不挥发杂质分离 2精馏---乙醇与挥发性杂质的分离

29、酒精蒸馏基本原理

一 拉乌尔定律---酒精蒸馏基础 二酒精的挥发系数

30、挥发性质的分类

头级杂质—挥发性强，沸点低；

尾级杂质—挥发性弱，沸点高；

中级杂质—与酒精相近；

31、杂质挥发系数

A/a=KA就是酒精的挥发系数

三个规律：。。。。。杂质精馏系数

k《1杂质不易挥发

单塔蒸馏（适合对成品质量和浓度要求不高的工厂）两塔蒸馏

（1）气相进料两塔蒸馏，费用低，一般淀粉质原料酒精厂使用（2）液相进料两塔蒸馏，成品质量好，适用于糖蜜原料酒精厂 三塔蒸馏（直接式、半直接式、间接式）

32、酒精蒸馏中的问题

1醪塔顶部温度迅速升高，来醪部畅；

2醪塔进不了料，顶部温度低，底部压力大、温度高； 3醪塔溢塔；

4醪塔顶温度超过正常； 5醪塔顶温度过低 6醪塔底部逃酒； 7精馏塔残液逃酒；

8精馏塔中部温度过高； 9精馏塔中部温度过低； 10排醛塔逃酒；

11精馏塔顶排醛不好，酒精中醛含量不合格；

12酒精成品浓度不合格，氧化时间短，有时醛酒多，有酒汽带出； 13酒精中浓度过高；

14酒精中酸、醛、甲醇含量高； 15杂醇油分离不好； 16蒸馏效率完不成；

33、糖蜜酒精发酵的特点：

1工艺过程和设备都比较简单，周期较短； 2糖蜜必须稀释才能进行酒精发酵； 3糖蜜需经过灭菌或酸化处理；

4调整至微酸性PH4-4.5进行酒精发酵；

5糖蜜中含5-12%的胶体物质，是酒精发酵时产生大量泡沫的主要原因，因而降低发酵罐的利用率；

6糖蜜中灰分含量很大；

7糖蜜中重金属离子能使酵母受到抑制；

8选育和驯养强壮且耐高温，耐高酸，耐高浓度的菌种； 9糖蜜酒精发酵中应适当添加营养成分；

10糖蜜酒精发酵产生酯醛头级杂质及杂醇油较多，含醛类多，蒸馏泡沫多，易产生积垢；

34、稀释的方法：间接稀释法、连续稀释法

35、糖蜜连续发酵酒精生产工艺流程：

水酸 防腐剂 营养盐 酒母CO

2↓↓ ↓ ↙ ↙ ↙

原糖蜜→稀糖液制备→稀糖液发酵→蒸馏→（成品酒精、头级杂质、杂醇油、酒糟）可分为四个工序：1糖蜜发酵原处理；2酒母醪的制备；3稀糖液的发酵；4成熟醪的蒸馏与精馏；

36、甘蔗糖蜜和甜菜甜蜜的区别：

甜菜糖蜜 甘蔗糖蜜 转化糖含量 极少 较多

酸碱性 PH7.4，微碱性 PH6.2，微酸性 氮含量 1.68-2.3% 0.5%

37、酸化的目的：防止杂菌繁殖，加速糖蜜中灰分与明胶物质的沉淀，调整酸度，适于酵母的生长；

38、澄清的方法：1加酸通风沉淀法（冷酸通风）；2热酸处理法；3机械分离法

39、糖蜜发酵方法：分为间接法与连续法；

第四篇：酒精销售

营销总监：姜丽燕

市场营销本科在读，现任激扬辩论社社长，思路清晰，创意较多，能够冷静的看待和分析问题，有良好的沟通能力，工作认真。有很好的团队精神，符合营销工作的需求。

第五篇：医用酒精管理制度

东庄医院医用酒精管理制度

第一条 仓库管理人员必须树立为临床服务、为患者服务的思想，忠于职守，热爱本职工作，不断提高自己的业务水平和工作水平，遵守各项规章制度。

•• 第二条 仓管员要凭计算机打印出来的领料单准确地发放酒精，核对规格、数量。

•• 第三条 加强管理，精确计量和记录，定期进行查核。

•• 第四条 仓库进货必须由仓管员严格按发票的内容进行验收，认真核对进库医用酒精的数量、规格型号，检查质量是否完好，完全相符后在发票上填入相应的物品代码并在发票上签名，以示认可，然后将发票交给微机操作员入账。入账后及时将物品入库上架，如有差异或残损，立即通知供货商处理。

•• 第五条 领用医用酒精时，由领取人写领取申请，由分管院长签字同意。药库主管负责人根据领取申请核发，使用单位必须两人一起到仓库领取。对医用酒精使用过程应进行严格控制和监督，医用酒精的空容器、过期、破损品应妥善处理，严禁随意抛弃。

•• 第六条 仓库每年必须进行2次全面盘点；帐、物逐相符；凡发生盘盈盘亏情况，有关仓管员要写出书面报告，说明原因，经批准后方可进行帐务处理。

•• 第七条 放置医用酒精的仓库必须经常做好安全防患工作，防止危险品泄漏、失窃、火灾等事故发生。

第八条 医院保卫部门应经常予以检查指导。