玉米发酵生产酒精工艺

第一篇：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。

第二篇：玉米酒精项目建议书

篇一：“十三五”规划重点-年产10万吨玉米提取国标酒精项目建议书(立项报告)“十三五”规划重点-年产10万吨玉米提取国标酒精项目建议书（立项报 告）

编制单位：北京智博睿投资咨询有限公司 定义及作用

定义：项目建议书又称立项报告，是由项目投资方向其主管部门上报的文件，从宏观上论述项目设立的必要性和可能性，建议书内容包括项目的战略、市场和销售、规模、选址、物料供应、工艺、组织和定员、投资、效益、风险等，把项目投资的设想变为概略的投资建议。目前广泛应用于项目的国家立项审批工作中。

项目建议书通常是在项目早期使用，由于项目条件还不够成熟，仅有规划意见书，对项目的具体建设方案还不明晰，市政、环保、交通等专业咨询意见尚未办理。项目建议书主要论证项目建设的必要性，建设方案和投资估算也比较粗，投资误差为±30%左右。对于大中型项目，有的工艺技术复杂，涉及面广，协调量大的项目，还要编制预可行性研究报告，作为项目建议书的主要附件之一。

作用：项目建议书是项目发展周期的初始阶段，是国家选择项目的依据，也是可行性研究的依据。

项目建议书是项目发展周期的初始阶段基本情况的汇总，可以减少项目选择的盲目性，是国家选择和审批项目的依据，也是制作可行性研究报告的依据。涉及利用外资的项目，只有在项目建议书批准后，才可以开展对外工作。

项目建议书批准后，可以着手成立相关项目法人。民营企业（私人投资）项目一般不再需要编写项目建议书，只有在土地一级开发等少数领域，由于行政审批机关习惯沿袭老的审批模式，有时还要求项目方编写项目建议书。外资项目目前主要采用核准方式，项目方委托智博睿等有资格的机构编写项目建议书即可。项目建议书和可行性研究报告的区别

项目建议书和可行性研究是项目前期两个不同的阶段，其内容、深度、作用都是不一样的。项目建议书往往是在项目早期，由于项目条件还不够成熟，仅有规划意见书，对项目的具体建设方案还不明晰，市政、环保、交通等专业咨询意见尚未办理。项目建议书主要论证项目建设的必要性，建设方案和投资估算也比较粗，投资误差为±30%左右。

一般地说，项目建议书的批复是可行性研究的依据之一。此外，在可行性研究阶段，项目至少有方案设计，市政、交通和环境等专业咨询意见也必不可少了。对于房地产项目，一般还要有详规或修建性详规的批复。此阶段投资估算要求较细，原则上误差在±10%；相应地，融资方案也要详细，每年的建设投资要落到实处，有银行贷款的项目，要有银行出具的资信证明。

很多项目在报立项时，条件已比较成熟，土地、规划、环评、专业咨询意见等基本具备，特别是项目资金来源完全是项目法人自筹，没有财政资金并且不享受什么特殊政策，这类项目常常是项目建议书（代可行性研究报告），两个阶段合为一阶段。

以上基本是在传统的项目审批制环境下，项目建议书和可行性研究的大致要求和区别。随着我国投资体制的改革深入，特别是随着《国务院关于投资体制改革的决定》的出台和落实，除政府投资项目延续上述审批要求外，非政府投资类项目一律取消审批制，改为核准制和备案制。像房地产等非政府投资的经营类项目基本上都属于备案制之列，房地产开发商只需依法办理环境保护、土地使用、资源利用、安全生产、城市规划等许可手续和减免税确认手续，项目建议书和可行性研究报告可以合并，甚至不是必经流程。房地产开发商按照属地原则向地方政府投资主管部门（一般是当地发改委）进行项目备案即可。项目建议书的审批权限 目前，项目建议书要按现行的管理体制、隶属关系，分级审批。原则上，按隶属关系，经主管部门提出意见，再由主管部门上报，或与综合部门联合上报，或分别上报。

1、大中型基本建设项目、限额以上更新改造项目

委托有资格的工程咨询、设计单位初评后，经省、自治区、直辖市、计划单列市发改委及行业归口主管部门初审后，报国家发改委审批，其中特大型项目（总投资4亿元以上的交通、能源、原材料项目，2亿元以上的其他项目），由国家发改委审核后报国务院审批。总投资在限额以上的外商投资项目，项目建议书分别由省发改委、行业主管部门初审后，报国家发改委会同外经贸部等有关部门审批；超过1亿美元的重大项目，上报国务院审批。

2、小型基本建设项目，限额以下更新改造项目由地方或国务院有关部门审批 a、小型项目中总投资1000万元以上的内资项目、总投资500万美元以上的生产性外资项目、300万美元以上的非生产性利用外资项目，项目建议书由地方或国务院有关部门审批。篇二：“十三五”重点项目-年产10万吨玉米提取国标酒精项目申请报告

“十三五”重点项目-年产10万吨玉米提取国标酒精项目申请报告

编制单位：

根据国家发改委规定，凡是被纳入《政府核准的投资项目目录》项目投资申报时必须编写项目申请报告。项目申请报告是针对企业固定资产投资核准制而规定的一个文体，拟建项目从规划布局、资源利用、征地移民、生态环境、经济和社会影响等方面进行综合论证，为政府审批部门对企业投资项目进行核准提供依据。

项目申请报告主要内容包括：申报单位及项目概况；战略规划、产业政策及行业准入；项目选址及土地利用；资源开发及综合利用；征地拆迁及移民安置；环境和生态影响分析；经济影响分析；社会影响分析。

编写项目申请报告流程：我们将根据不同的行业、专业、地区对项目申请报告的不同要求，编写符合要求的的项目申请报告。首先确定任务的方案和侧重点，根据不同的需要，提出不同的研究提纲、确定各部内容的深度要求，经与委托方协商后，组成由相关专业技术人员参加的项目组，确定项目经理，进行现场考察、搜集资料、尽职调查、研究论证，在此基础上提交规范的研究成果。同时，我们也配合项目单位完成发改委立项、核准、融资等后续深度服务。

关联报告：

年产10万吨玉米提取国标酒精项目建议书

年产10万吨玉米提取国标酒精项目可行性研究报告 年产10万吨玉米提取国标酒精项目资金申请报告 年产10万吨玉米提取国标酒精项目节能评估报告 年产10万吨玉米提取国标酒精项目市场研究报告 年产10万吨玉米提取国标酒精项目商业计划书

年产10万吨玉米提取国标酒精项目投资价值分析报告 年产10万吨玉米提取国标酒精项目投资风险分析报告 年产10万吨玉米提取国标酒精项目行业发展预测分析报告

国家规定的项目申请报告格式 第一章 申报单位及项目概况

1.1年产10万吨玉米提取国标酒精项目申报单位概况 1.1.1年产10万吨玉米提取国标酒精项目申报单位名称

1.1.2申报项目名称1.1.3年产10万吨玉米提取国标酒精项目申报单位法定代表人 1.1.4年产10万吨玉米提取国标酒精项目申报单位简介 1.2年产10万吨玉米提取国标酒精项目概况 1.2.1年产10万吨玉米提取国标酒精项目名称 1.2.2年产10万吨玉米提取国标酒精项目性质

1.2.3年产10万吨玉米提取国标酒精项目的建设背景 1.2.4年产10万吨玉米提取国标酒精项目建设地点

1.2.5年产10万吨玉米提取国标酒精项目主要建设内容和规模 1.2.6原辅材料及用量

1.2.7产品和工程技术方案 1.2.8主要设备选型和配套工程 1.2.9组织机构及劳动定员

1.2.10投资规模和资金筹措方案

1.2.11年产10万吨玉米提取国标酒精项目施工进度及招投标 1.2.12年产10万吨玉米提取国标酒精项目财务和经济评论 第二章 发展规划、产业政策和行业准入分析 2.1发展规划分析

2.2产业政策分析2.3行业准入分析

第三章 资源开发及综合利用分析 3.1资源开发方案 3.2资源利用方案 3.3资源节约措施

第四章 节能方案分析 4.1用能标准和节能规范

4.1.1相关法律、法规、规划和指导文件 4.1.2国家行业相关标准及规范 4.2能耗状况和能耗指标分析

4.2.1年产10万吨玉米提取国标酒精项目所在地的能源供应状况 4.2.2年产10万吨玉米提取国标酒精项目的能源消耗种类和数量 年产10万吨玉米提取国标酒精项目能源消耗表 篇三：宜宾酒精厂项目建议书 年产10万吨酒精可行性研究报告

1、概述

1.1项目名称及主办单位情况

项目名称：年产10万吨酒精生产线 立项单位：某酒业有限责任公司

地址：四川省宜宾江北经济开发区 邮编：644000 注册资金：500万元

1.2可行性研究报告编制依据及原则 1.2.1编制的依据

⑴、食用酒精及酒精类产品的发展前景。随着人民生活水平的不断提高，酒类消费品居高不下，呈旺盛的上升势头，食用酒精作为酒类产品的重要原料，其市场需求量也日益增长，有着较为可观的市场需求空间。

⑵、酒精及延伸产品如无水酒精、医用酒精也有着广阔的市场前景。以10%的无水乙醇加入汽油作为汽油醇，是目前国家重点推广的生物代用能源，受国家政策的重点保护。医用酒精在制药、医药行业有着不可缺少的作用，有极大的市场需求。

⑶、酒精工业是直接以农产品作为原料组织生产的，是对创建高效农业的极大支持。同时，其副产品也直接应用于养殖业，回馈于农业。

⑷、酒精工业有成熟的生产技术和完备的生产设备，能达到国家规定的质量标准。

⑸、地方政府对发展酒精项目有较高的积极性，有一系列的优惠政策和组织保证，对发展地方经济有一定的贡献。

⑹、该酒业有限公司地处宜宾市郊区，公司毗连高速公路和铁路，且地处长江上游，水路也比较发达，适合酒精行业的大物流运输需要。

⑺、该酒业有限公司还拥有国家颁发的食用酒精生产许可证，具备生产食用酒精及无水乙醇的技术条件。1.2.2编制原则

⑴、有食用酒精生产许可证（全国工业产品生产许可证号：xk16-1180055），能按照国家规定组织生产。⑵、有基本的生产及技术力量保证。⑶、严格执行国家规定的环保相关法规，符合环保要求，“三废”治理与项目建设“三同时”。⑷、严格执行国家有关“劳动安全卫生”规定，确保安全生产。

2、项目产品的市场情况2.1项目产品的市场应用

本项目产品为食用酒精，是酒类产品的重要原料，可作为各种白酒、配制酒、果酒、药酒等的原料，具有非常广阔的市场。还是制药企业重要的原料，广泛应用于制药行业。酒精产品的深加工产品——无水酒精（无水乙醇），其用途较为广泛，可用于医药行业、化妆品行业、溶剂及化学试剂等。在全世界能源日益匮乏的今天，将无水乙醇按一定比例（1：9的何种比）混合到汽油中替代部分汽油作燃料，就是现在常用的汽油醇，已广泛应用于各种车辆中。使无水乙醇的用途更为广泛，市场需求量大大增加。

酒精产品还是其他工业上的基础原料，广泛应用于化工、食品、制药、染料、化妆品、军工等行业。

酒精的副产品酒糟，是一种很好的饲料。杂醇油可用来制造香料、油漆和增塑剂，也可作为溶剂。二氧化碳可应用于饮料业。酒废液进行厌氧发酵，其产生的沼气可作为锅炉和家庭生活的能源。

2.2项目产品的市场的容量

本项目产品食用酒精及酒精延伸产品的市场需求量极大，目前仅宜宾本市市场需求而言，年需食用酒精量在五至八万吨左右，医用及化工企业用量在三至四万吨，无水酒精用量在二万吨左右。由宜宾向其他地方辐射，一酒精为产物的企业几乎没有。且很多酒厂是以酒精为原料，这就为我厂的发展提供了更广阔的空间。2.3项目产品的竞争力与市场风险分析

本项目主产品是食用酒精和无水酒精，食用酒精是国家许可经营项目，由于本公司有国家颁发的食用酒精生产许可证，因此具备生产食用酒精的必备条件。经过几年的原料燃料价格的波动后，酒精生产所需的原料及燃料的供应有了极大的改善，越南、泰国及广西等地的木薯价格和质量都有保证，而酒精市场的需求量却在逐年上升。加之汽油醇的推广应用，使酒精的市场有了非常大的发展，市场风险进一步减小。本项目规模较大，就酒精产品而言，其规模效益形成的产品成本比万吨以下酒精企业的成本要来得低，使得产品听市场竞争力大大加强。

3、资源情况

酒精生产占用的原料资源主要是农产品，含淀粉类的农产品都可作为生产酒精的原料，如玉米、红薯、木薯、陈化粮、碎米、土豆、马铃薯及糖蜜类原料和含糖的桔杆类物质，都可用作酒精原料。目前国家正大力发展新农村建设，农村和农业的发展，必将使酒精生产的原料来源更为充足。随着盐城本地铁路、高速公路、国道及港口开发建设，原料燃料的运输转运更为方便快捷。海运、水运和陆运都较为发达。就本省也大量的种植玉米和水稻，可以节约一定的运输成本。

4、建设规模与产品方案 4.1建设规模

拟建设年产十万吨的酒精生产线，根据市场及投资融资情况再上一条十万吨的生产线，最终形成二十万吨的企业规模。4.2产品方案

以生产食用酒精为主，积极开拓无水酒精市场，力争得到国家的批准，纳入汽油醇生产国家计划，形成以食用酒精、无水酒精、特级酒精、白酒(本公司还有国家颁发的白酒生产许可证)系列产品。

5、厂址选择方案

5.1工厂应接近原料的产地或转运地

酒精生产的主要原料是淀粉质农产品，应选择在靠近原料产地或转运港口的周边，便于组织原料。

5.2水源和水质必须有保证

酒精厂的用水量是较大的，每吨酒精的用水量在40吨左右应有充足和水源保证。5.3交通运输方便

酒精厂的运输较重，原材料、燃料及产成品的运输量很大，应选择陆路和水路交通都较便利的地方，尤其是厂区要有能停泊较大吨位船只的码头，便于原料和燃料的进厂。5.4必须有充足的电力保证

酒精生产中发酵生产，其特点是连续生产，要求供电不能停止，否则会影响生产，造成不必要的损失。

5.5地质条件必须符合要求

酒精生产有许多的大设备如发酵罐蒸馏塔等，对厂区的地耐力有一定的要求。5.6有较好的废糟处理条件

酒精厂每天要排放大量的废糟，应用环保治理措施后，还要准备处理后的糟液的去向。本项目厂址选择在宜宾江北经济开发区内，面积200亩。厂址所处地段

前临公路，后临长江，3000吨货船可直接进入厂区码头。开发区内已实现六通一平(电、水、通讯、下水道、宽带，道路)。项目布局可完全达到现代工业生产要求。

6、原材料与燃料供应方案

6.1原材料情况酒精生产所需原材料主要是木薯、地瓜干、玉米及含淀粉类的物质。木薯国产的产区在广西及华南地区，进口木薯主要产地在越南、印尼、泰国等南亚国家，国内进口量较大，其淀粉含量较高，出酒率高，是酒精行业的重要原料。玉米有本地产的，也可从东北大量购入，地瓜干产地亦在周围。这些原料都是农产品而可广泛获得。国家每年还有大量的陈化粮用于转化生产酒精，应用陈化粮作原料，还可享受到国家的有关优惠政策。应用玉米作为原料，虽然玉米的淀粉含量不是非常的高，吨酒精用粮在3.1—3.2吨左右，但因玉米含蛋白质量大，其副产品玉米酒糟，可生产ddgs，具有极高的市场价值。应用木薯作为原料，因其淀粉含量在70％左右，酒精出率高，吨酒精用料在2．6-2．7吨，副产品也可以生产饲料出售。本地地处沿海地区，有大面积的人工鱼场和生猪饲养场，饲料需求量很大。6．2燃料及电力情况

煤炭是主要的燃料，宜宾及周边各县等地都是产煤区，有足够的煤炭资源保证。公司所处地有大型发电厂福溪电厂，电力供应及热能供应都有保证。厂区公配电到位，本地政府对大工业用电还有优惠政策，电价每kwh在0．52元。所选厂址与热电厂相距5公里左右，如本公司不选择自备锅炉，可直接采用热电厂的热能供应。7、平面布置图及公用工程 7.1厂区平面布置图

第三篇：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。

第四篇：发酵工艺小结

一、发酵概念

工业上的发酵：泛指利用微生物在发酵罐或者特定反应容器中在特定的条件下生产某些产品的过程。产品有细胞代谢产物，菌体细胞，酒精，乳酸，抗生素，氨基酸，酶制剂等。发酵过程：

菌种选育：自然界筛选、诱变育种、基因工程、细胞工程 ↓

培养基配制：根据培养基的配制原则制备，实践中需多次试验配方 ↓

灭菌：杀灭杂菌 ↓

扩大培养和接种 ↓

发酵过程（中心阶段）：检测进程，满足碳源、氮源、无机盐等营养需要；严格控制温度、pH、溶氧、转速等 ↓

分离纯化：菌体：过滤、沉淀

代谢产物：蒸馏、萃取、离子交换

二、微生物工业产品的类型

1．微生物菌体的发酵：以获得具有某种用途的菌体为目的的发酵工业。传统的菌体发酵工业：①面包酵母发酵②微生物菌体蛋白（单细胞蛋白）现代的菌体发酵工业：药用真菌（如冬虫夏草，灵芝与天麻共生的密环菌）农业上——生防治剂：苏云金杆菌（Ｂt）,蜡状芽孢杆菌，细胞中的伴孢晶体可以杀灭。鳞翅目和双翅目害虫；丝状真菌的白僵菌，绿僵菌可以防治松毛虫；木霉菌可以防治生物病害。另外，活性乳酸菌制剂，用以改善人体肠道微环境，也是一种菌体的直接利用。还有人畜防治疾病用的疫苗等。

2.微生物酶发酵

酶普遍存在于动物，植物和微生物中。如在食品工业中，用微生物生产的淀粉酶和糖化酶用于生产葡萄糖，氨基酰化酶用于拆分ＤＬ氨基酸。3.微生物代谢产物发酵：

(1)初级代谢产物(primary metabolite)菌体生长繁殖所必需的，在对数生长期产生的物质，如氨基酸、核苷酸、蛋白质等。

(2)次级代谢产物(secondary metabolite)与菌体生长繁殖无明显关系，是在菌体生长的稳定期（静止期）合成的具有特定功能的产物。如抗生素、生物碱、细菌毒素、植物生长因子、色素维生素，柠檬酸，谷氨酸等。

4.微生物的生物转化

利用微生物细胞的一种或多种酶，把一种化合物转变成结构相关的更有价值的产物。最古老的生物转化：利用菌体将乙醇转化成乙酸的醋酸发酵。另外还有： 异丙醇→丙醇 葡萄糖→葡萄糖酸 山梨醇→Ｌ－山梨糖

5.微生物特殊机能的利用 ①利用微生物消除环境污染

②保持生态平衡等

③湿法冶金（金属的浸沥回收）

④利用基因工程菌株开拓发酵工业新领域

三、微生物发酵的方式

一、分批培养（batch culture or fermentation）又称分批发酵，常用的培养方法。在一个密闭系统内投入有限数量的营养物质后，接入少量的微生物菌种进行培养，在特定的条件下只完成一个生长周期的微生物培养方法。

分

二、连续培养（continuous culture）

1.概念： 微生物培养到对数生长期时，在发酵罐中不断添加新鲜的培养基，同时不断放出代谢物，使微生物细胞在近似恒定状态下生长的培养方式。

2.特点：微生物细胞的生长速率，产物的代谢均处于恒定状态，有效地延长对数期到稳定期的阶段，可达到稳定，高速培养微生物细胞或产生大量代谢产物的目的，菌的浓度，产物浓度，限制性基质浓度均处于恒定状态。

3.连续培养的优缺点

优点: 控制稀释速率可以使发酵过程最优化。发酵周期长，产量高。

缺点: 长期连续培养会引起菌种退化，降低产量。染菌机会增加。

与分批培养比较：

优点：①连续运行，生产周期短，提高了设备利用率和生产效率。

②便于自动化控制，产品质量稳定。

缺点：①连续操作，设备复杂，易受杂菌污染。

②收率和产物浓度低，不利于提取。

③营养物质利用率低，增加了生产成本。

④需要复杂的检测，控制系统。

⑤易受菌种退化的影响。

应用：废水处理、葡萄糖酸发酵、酒精发酵等工业中。

因此，连续培养在工业生产上并不多见，只局限于酒精，单细胞蛋白，丙酮，丁

醇等少数几个产品。在生产实践中，完全封闭式的分批培养或者纯粹的连续培养较少见，更多见的是两者的折中形式：补料分批培养。

三、补料分批培养（fed-batch culture）： 介于分批培养和连续培养之间的操作方法。

1.概念：根据菌体生长和初始培养基的特点，在分批培养的某些阶段适当补加培养基，使菌体或其代谢产物的生产时间延长。(克服营养不足，体积有所变化（增大）)。

2.补料分批培养的优缺点

优点：与分批培养相比：

(1)解除底物抑制、产物的反馈抑制和葡萄糖的分解阻遏效应。

(2)延长次级代谢产物的生产时间。

(3)可避免在分批培养过程中因一次性投糖过多造成细胞大量生长，耗氧过多的状况。

(4)达到高浓度细胞培养。

(5)稀释有毒代谢产物。

与连续培养相比：

(1)降低了染菌，避免了遗传不稳定性（退化和变异）。（因为操作时间有限）

(2)最终产物浓度较高，有利于产物的分离。

(3)使用范围广。在生产次级代谢产物和细胞高浓度培养中普遍采用。是发酵技术上的一个划时代的进步。

缺点：

(1)由于没有物料取出，产物的积累最终导致比生产速率的下降。

(2)由于物料的加入增加了染菌机会。

应用：面包酵母、氨基酸、抗生素等工业。

3.几个实例：

一、温度对发酵的影响

1.影响反应速率：发酵过程中的反应速率实际上是酶反应速率。酶反应有一个最适温度。2.影响发酵方向：如利用金色链霉菌发酵生产四环素的同时能生产金霉素。在低于30℃下，合成金霉素的能力较强，而在35℃时只产生四环素。

另外，还影响发酵液的粘度、溶氧和传递速率。

二、最适温度的选择

最适发酵温度是既适合菌体的生长又适合代谢产物合成的温度。但最适生长温度与最适生产浓度往往是不一致的。如谷氨酸产生菌的最适生长温度为30～34℃，产谷氨酸的温度为36～37℃。因此在发酵前期的长菌阶段和种子培养阶段应满足菌体的生长最适温度。在发酵的中后期要适当提高温度。

培养条件：通气条件差，可适当降温，使菌呼吸速率降低，溶氧可提高些。

三、发酵过程引起温度变化的因素——发酵热

Q发酵＝Q生物＋Q搅拌－Q蒸发－Q辐射

四、温度的控制

一般不需加热，因释放了大量的发酵热，需要冷却的情况多。用夹套或蛇形管，通冷却水。南方夏季，冷却水温度高，用冷冻盐水降温（循环式）,需建冷冻站。pH变化及其控制

一、pH变化的原因。

微生物本身具有一定的调节pH的能力。所以pH变化有一定的规律性。

菌体生长阶段，相对于接种后的起始pH来说，有上升或下降的趋势。

生产阶段，pH趋于稳定，维持在最适产物形成pH范围。

菌体自溶阶段，培养液中氨基氮增加，pH上升。

1.基质代谢

（1）糖代谢 糖分解成小分子酸、醇，使pH下降。糖缺乏，pH上升，是补料的标志之一。

（2）氮代谢 氨基酸中的-NH2被利用，pH下降；尿素被分解成NH3，pH上升。

（3）生理酸碱性物质利用后，pH上升或下降。

2.产物形成

3.菌体自溶 ：pH上升

二、pH对发酵的影响

1.影响酶的活性。

2.影响微生物细胞的结构。（影响细胞膜所带电荷的状态，改变细胞膜的通透性。影响营养物质的吸收和代谢产物的排泄，影响新陈代谢的进行）

3.影响微生物对基质的利用速率。（影响培养基中某些组分的解离）

4.影响代谢方向。如黑曲霉pH2～3时产柠檬酸，pH中，产草酸。谷氨酸：中性或微碱产谷氨酸/酸性产谷氨酰胺。

三、pH值的确定和控制

1.pH的确定

微生物发酵的最适pH范围一般在5~8之间，同一菌种，生长最适pH可能与产物合成最适pH不同。最适pH是根据实验来确定的，即配制不同初始pH的培养基，摇瓶考察发酵情况。

生长的最适pH值与发酵的最适pH值可能不同：

举例：Aspergillus niger在pH2~2.5范围时有利于合成柠檬酸，当在pH2.5~6.5范围内时以菌体生长为主，而在pH7.0时，则以合成草酸为主。谷氨酸：中性或微碱产谷氨酸/酸性产谷氨酰胺。

2.pH的控制

(1)首先从基础培养基的配方考虑。

a.调节培养基的原始pH。

若控制消后SO4pH在6.0，消前pH往往要调到6.5~6.8。

若达不到要求，则：

b.加入缓冲溶液（如磷酸盐）或加入维持pH的物质如CaCO3。

c.使盐类和碳源的配比平衡。

(2)通过加酸碱和中间补料来控制。

a.过去直接加酸（H2SO4）或碱（NaOH），现常用：

生理酸性物质：(NH4)2SO4，NH4+被细胞利用后，SO42-引起pH下降。

生理碱性物质：氨水。既补充氨，氮，又调pH。但氨水作用快，pH波动大，要采用少量多次流加的方法。

b.补料既调节了pH值，又补充了营养，还可减少阻遏作用。

如：味精厂普遍采用流加尿素，有两个作用：

调节pH值

补充氮源

第四节 溶解氧及其控制

一、溶解氧（dissolved oxygen,DO）对发酵的影响

要考察每一种发酵产物的临界氧浓度和最适氧浓度，使发酵过程保持在最适浓度。如青霉素发酵的临界氧浓度为5%-10%之间，低于此值就会对青霉素合成造成损失。

溶氧要适量，大小与产物的生物合成途径有关。

如：初级代谢的氨基酸发酵，需氧量的大小与氨基酸的合成途径有关。

①谷氨酸，谷氨酰胺，精氨酸和脯氨酸等谷氨酸系氨基酸，在菌体呼吸充足的条件下，产量最大。若供氧不足，氨基酸合成就会受到强烈抑制。（乙醛酸循环磷酸烯醇式丙酮酸产生的NADH量多）

②异亮氨酸，赖氨酸，苏氨酸，天冬氨酸等天冬氨酸系氨基酸，供氧充足可得最高产量，但供氧受限，产量受影响不明显。(产生的NADH量不多)

③亮氨酸，缬氨酸，苯丙氨酸仅在供氧受限，细胞呼吸受抑制时，才能获得对大量的氨基酸。若供氧充足，产物形成反而受抑制。（不经TCA循环，NADH产量很少，过量供氧，反而抑制）

（1）最适氧浓度（optimal oxygen concentration）：

——菌体生长或产物合成最适浓度范围。

（2）临界氧浓度（critical value of dissolved oxygen concentration）：

——满足微生物呼吸的最低氧浓度。

二、溶氧浓度的控制

溶氧浓度决定因素：供氧和需氧两方面。

（一）供氧方面：

1.调节搅拌转速

2.调节通气速率

（二）需氧方面：

1.菌体浓度和菌龄（呼吸旺盛，耗氧大）

2.基质种类和浓度 ：营养丰富，浓度高，菌体生长快，耗氧量大。以菌浓影响最明显。

3.培养条件：在最适条件下发酵，耗氧量大。

控制方法：通过控制基质浓度。

大型发酵罐搅拌装置（搅拌装置，温度传感器，耐高温pH和溶氧（DO）传感器）

第五节 泡沫的形成与控制

一、泡沫产生的原因

1.通风搅拌程度及菌体新陈代谢产生的CO2。

2.培养基性质：蛋白质含量多（玉米浆，蛋白胨，黄豆粉，酵母粉），糊精含量多易发泡。

二、泡沫的危害

1.降低生产能力（装料系数减少）

2.造成大量逃液 引起原料浪费，产物流失，增加了染菌的机会。

3.严重时，影响通气搅拌，妨碍另外菌体呼吸代谢，导致代谢异常或菌体自溶。

三、泡沫的控制 两种途径：

-调整培养基成分（如少加或缓加易起泡的原材料）

-改变某些物理化学参数（如pH值、温度、通气和搅拌）

-改变发酵工艺（采用分批投料）

上述方法的效果有一定限度。

1.机械消泡：（物理方法，消除已形成的泡沫）

利用机械振动或压力变化使泡沫破裂。

罐内消泡: 靠罐内消泡浆打碎泡沫。优点：不需引进外界物质，避免染菌，不增加下游负担。

罐外消泡：将泡沫引出罐外，靠喷嘴的加速作用或离心力消除泡沫。

2.消泡剂消泡

机理:降低液膜的机械强度，降低液膜的表面粘度，从而达到破裂泡沫的目的。

（1）天然油脂类：豆油、玉米油、棉子油、菜籽油（还可作为碳源），用量大，0.1%-0.2%。

（2）聚醚类：又称泡敌，消泡能力为豆油的10～20倍，用量少，0.02%-0.03%。

第五篇：酒精工艺总结 聊大生科院

酒精工艺总结

1、酒精的分类： 食用酒精：GB 10343-2008,09101实施；工业酒精：GB/T 394.1-2008。09、06、1实施。

工业酒精中甲醇含量较高：甲醇尤其对视神经影响严重，饮5~10mL严重中度，10mL以上致失明，30mL可引起死亡。

2、酒精的工业化生产方法：①发酵法：A]淀粉质原料生产工艺：（80%的酒精）； B]糖质原料生产：废糖蜜—预处理稀糖液发酵； C]纤维质原料（指亚硫酸盐纸浆废液）

②化学合成法： 乙烯水合法。

3、酒精生产的原料：凡含有可发酵性糖或可转变为可发酵性糖的物料均可，随技术进步、菌种发展，原料种类不断增加，如半纤维素、纤维素等。

4、常用原料种类：淀粉质原料种类（薯类、谷类、淀粉渣类）；糖质原料（废糖蜜、甜高梁、亚硫酸盐纸浆废液等）；纤维质原料：全世界植物生物体的年生产量高达155X109t干物质，所贮存的能量是当前全世界能耗总量的10倍，且是一种可再生资源，潜力巨大。农作物纤维下脚料；森林和木材加工工业下脚料；工厂纤维和半纤维素下脚料；城市废纤维垃圾等。

5、淀粉质原料酒精生产工艺特点及流程

特点：原料要进行粉碎处理（二级锤式粉碎)；原料要经过蒸煮（热处理）;进行糖化：使淀粉转化为可发酵糖。醪液黏度随蒸煮逐渐下降，有利于物料输送。蒸煮过程产生部分焦糖、黑色素：高温下糖脱水形成焦糖，黑色素由糖-氨反应所致，对酵母有抑制.酒精生产工艺流程：

原料—粉碎（1.2~2.5）—蒸煮（108℃~132℃）—糖化（58~60℃）—发酵（28~30 ℃接种；32~36发酵）—蒸馏：成品酒精、工业酒精、杂醇油、酒糟酒母

6、原料输送（机械、气流、混合三种）：机械输送（带式输送机、螺旋式输送机（绞龙）、斗式提升机）。气流输送（风力输送）：与机械输送相比能耗高。1

可实现风选。另外，与细碎机相连可提高粉碎效率50%±；混合输送：机械与气力输送联用。

7、粉碎的目的：粉料易于吸水膨胀（几分钟内完成）和较彻底糊化-液化，有利于糖化发酵顺利进行，提高出酒率。粉料糊化-液化速度快，糖损失少，蒸汽用量少，有利于降低产品成本。粉料便于输送，易实现机械化，连续化和自动化。

8、水-热处理的目的：使淀粉糊化溶解：淀粉存在于细胞中，因受细胞壁保护，不易被淀粉酶作用；灭菌：高温蒸煮，能杀死微生物菌体和孢子，防止杂菌感染，有利于发酵顺利进行。

9、低温蒸煮工艺：指利用a-淀粉酶在80—85℃条件下，使淀粉糊化和液化（耐高温a-淀粉酶最适温度90—95℃）的生产工艺。

10、蒸煮过程中如何减少糖损？

加大料水比；拌料时间要快，避免局部过热，采用缓和蒸煮条件；拌料温度避开60—65℃，采用73—75℃，使酶失活；缩短拌料后的停留时间等。出酒率是酒精生产的基本技术指标，它的高低表明所选择的工艺是否先进以及操作、管理水平的高低。所以，要选择适当的工艺流程和工艺条件，使蒸煮过程中可发酵性物质的损失降到最低程度。

11、LBW工艺：整粒玉米用离心机分离热酒糟的清液在90~95 ℃下浸渍糊化液

化，使玉米吸水软化，再用均质机加高温а-淀粉酶进行二次湿磨。可节约蒸煮用汽85%。

12、低温蒸煮工艺措施：粉碎在1.5 mm以下；添加a-淀粉酶；保持一定的糊化

时间50—100min；添加抗菌素抑制杂菌；控制酸度：高温灭菌彻底，低温易染菌，使酸度增高，尤其在夏季，应注意添加抗菌素[对酵母无影响]。注意甲醇含量

13、中温蒸煮工艺流程

瓜干或玉米---粉碎（1.2mm）---先加水+料调pH6.0~6.5+耐高温a-淀粉酶（5-6 u/g原料）---加热40~50 ℃预热—4只罐串联（104℃，102℃，100℃，98℃），时间90~100min—真空冷却+糖化酶糖化（100 u/g原料）。

优点：节能、杀菌力高于低温蒸煮，有利于控制杂菌，可利用原设备。

14、糖化剂：能够将淀粉分解为可发酵糖的生物催化剂。

15、黑曲霉分泌的糖化酶可分解a-1.4键、a-1.6键、甚至a-1.3键，使淀粉、糊

精、麦芽糖完全转化为葡萄糖，所以，它是酒精生产淀粉糖化所需要的最关键的淀粉酶。

16、液体深层通风培养：将曲霉菌在液体基质中通风培养，使之生长和产糖化酶的过程。

液体曲：经液体深层通风培养所得到的含酶培养液。

17、液曲酒母：指在液体曲培养到一定阶段接入酵母菌种，使两者一起培养成熟，成为糖化、发酵剂。

18、糖化：利用糖化剂中的淀粉酶系统对溶解状态的淀粉糊精水解成可发酵性

糖的过程；前糖化、后糖化。糖化醪：糖化后的醪液。

19、糖化酶（淀粉-1，4-葡萄糖苷酶）：水解a-1，4键 a-1,6-键，甚至a-1.3键形成葡萄糖。

20、果胶质分解是甲醇的主要来源。

21、糖化剂的种类：固体曲、液体曲、酶制剂（糖化酶）三类。

22、酒母：酒精发酵之母，酒精发酵由酵母菌引起的，酵母是单细胞真核微生物，原子囊菌纲，细胞呈卵圆形、椭圆形，个头较大，一般6—11U之间

酒母制备：将试管中酵母菌种逐级扩大培养成大量酵母细胞，供糖化醪发酵生产酒精使用的过程。

23、酒精生产对酵母的要求（2快3耐1稳定）：繁殖速度快，降糖速度快；耐酸性强，耐热性强，耐较高的酒精浓度（耐高温酵母可在38—42℃下发酵）；菌种生产性能稳定，不易退化。

24、常用酵母菌株及生产特点：拉斯2号（RassⅡ）：细胞长卵圆性，能发酵葡萄糖、蔗糖、麦芽糖等，不能发酵乳糖。在玉米醪中发酵特别旺盛。拉斯12号（RassXⅡ）；K字酵母（日本）；1300（南阳五号）：细胞椭圆形，少数腊肠性，能发酵葡糖、麦糖、蔗糖、1/3棉子糖，不发酵乳糖。耐酒精13%以下；1308（南阳混合酵母）。

25、发酵时间发酵分为三个阶段：前发酵期：酵母繁殖阶段，接种量：5~10%。时间：6—8h；接种温度：28~30℃。主发酵期：醪液上下翻动，产生大量泡沫，并发出“丝丝”泡沫破裂的响声。细胞数量达1—1.4亿个/mL，溶解氧基本消耗完，主要进行厌氧酒精发酵，至酒精量4%时繁殖停止。糖分下降快

（可达1%/h）；酒精量上升快，温度上升快

温度：控制34℃。时间：12h左右。后发酵期：酵母和固性物部分下沉，醪温下降。持续时间约40h，后糖化作用较慢所致，同时发酵产物也有毒害作用。工艺参数：醪液降至：30—32℃时间：40h。

26、酒精发酵工艺： 间歇式、半连续式、连续式三种方式。

间歇式依罐容积和糖化醪流加方式不同分以下4种方法：一次加满法；分

次添加法；连续添加法及分割主发酵醪法。

27、间歇发酵工艺条件：接种温度：28~30 ℃；发酵温度：30-34℃；pH：4.7-5.0；

时间：58—72h；成熟醪酒精含量：6—10%（V）。

28、半连续发酵工艺：指主酵阶段连续发酵，后酵采用间歇发酵的生产方法。

29、连续发酵工艺：全混（均相）连续发酵：M培养和发酵在一个设备中进行，液体培养基混合搅拌良好，保证了整个发酵液的均一性。化学控制器（恒化器）：通过对培养基中某一微生物生长的必要成分的浓度进行控制的方法。浊度控制器（恒浊器）：通过对培养液浊度变化的控制来实现调控的方法。梯级式连续培养法。

30、稀释比D：指单位时间内醪液流加量和流加发酵罐内总醪量的比值。单位：

h1，D=F/V

（F—流加的速度L/h；V—流加罐内发酵液的体积L）。

一般淀粉质原料生产酒精：D=0.05-0.1h1之间（多控制0.05-0.07h1）。

31、连酵发酵工艺条件：接种温度：28 ℃；流加罐前3--4只，控制稀释比

D=0.05-0.07h1；

温度：30-33℃；pH值：pH3.3-4.2；酵母数：0.7—1亿个/mL；时间：35-50h；首罐酒精度6%，成熟醪11%。

33、发酵成熟醪含8~11-15 %（%）（V）酒精，一般用蒸馏方法分离提纯。

34、酒精的挥发系数：在酒精-水混合液达到沸腾状态时，平衡系统中，气相中

酒精含量A%与液相中酒精含量a%的比值，称为酒精的挥发系数。

35、杂质的挥发系数：在乙醇-水-杂质三元混合物达沸腾状态时，杂质在汽相中的含量a和在液相中的含量β的比值。

36、杂质的精馏动态（分布规律）：即杂质移动方向、富集部位及去除方法。K杂>1（始终）：即头级杂质，杂质在汽相中的含量始终大于液相中含量，也

就是说，它在塔内的移动方向是上行的，随酒精蒸汽沿塔而上，在塔顶汽相富集。

排除：在塔顶或冷凝器中通过排醛、提取酒头等法去除。例甲醇、乙醛、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯等。

K杂<1（始终）：即尾级杂质，杂质在汽相中的含量始终小于液相中的含量，与上情况相反，它向塔的下行方向移动，越往下浓度越高，沿塔而下，在塔底液相中富集。

分离方法：排除废液酒糟。如：乙酸、糠醛。

K杂随酒精度的变化而变化：即中间杂质（难分离），酒精浓度低时，K杂>1，沿塔而上；酒精浓度高时，K杂<1，沿塔而下；在某一酒精浓度时K杂=1，这类杂质在塔中部的K杂=1处集聚，汽相、液相均富集。

分离方法：在K杂=1附近提取杂醇油，汽相、液相均可，但工厂多在进料塔板以上2、4、6块塔板液相提取。如：戊醇、异戊醇、异丁醇、异丙醇、丙醇、异丁酸异酯、异戊酸异酯、乙酸异戊酯。

37、根据粗馏塔进入精馏塔物料状态不同，两塔进料分：汽相过塔、液相过塔

两种方式。

38、发酵行业废液特点：浓度高；排放量大；无毒且富含营养。含菌体、残糖、无机盐、有机物溶媒、副产物及少量代谢产物，重金属含量低.COD高10000~50000mg/L，超标50~250倍。

39、现代废水处理方法：物理处理法：化学处理法；生物处理法；

物理处理法通常采用沉淀、过滤、离心分离、气浮、蒸发结晶、反渗透等

方法，将废水中悬浮物、胶体物和油类等污染物分离出来，从而使废水得到初步净化。

化学处理法通常采用方法有：中和、混凝、氧化还原、萃取、汽提、吹脱、吸附、离子交换及电渗透等方法。

生物处理法；通过微生物的代谢作用，使废水溶液、胶体以及微细悬浮状

态的有机物、有毒物等污染物质，转化为稳定、无害的物质的废水处理方法。分为需氧处理和厌氧处理两种方法。广泛采用的为合二为一的厌氧--好氧生化处理，再辅以调节、沉淀、絮凝、过滤等工序的处理方式。