科技信息高校講壇 SCIENCE TECHNOLOGY INFORMATION2008年第14期燃料乙醇生產(chǎn)原料技術(shù)分析劉超超孫然李海亮(中國礦業(yè)大學(xué)江蘇徐州221008)【摘要】燃料乙醇,有校高辛烷值,按合適比例調(diào)入汽油中,會提高汽油的辛烷值,降低汽車尾氣中一氧化碳和碳氫化合物的排放,減少環(huán)境污染。生產(chǎn)燃料乙醇的原料豐富,從糧食作物到經(jīng)濟作物再到新興的木質(zhì)纖維素。隨著降低生產(chǎn)成本的需求日益強烈人們不斷尋求原料與生產(chǎn)工藝的最優(yōu)結(jié)合【關(guān)鍵詞】燃料乙醇;生產(chǎn)原料;生產(chǎn)工藝隨著世界化石能源的日趨匱乏,石油類產(chǎn)品價格日益攀升,開發(fā)2.2邊糖化邊發(fā)酵一種綠色可持續(xù)的能源已經(jīng)變得相當(dāng)急迫。乙醇作為一種生產(chǎn)工藝成邊糖化邊發(fā)酵,主要是針對纖維素類原料包括同時糖化戊糖單熟,生產(chǎn)原料來源廣泛的替代能源越來越受到人們的關(guān)注。獨發(fā)酵(SSF)法和同時糖化共發(fā)酵(SSCF)法。兩者都是原料不經(jīng)過預(yù)乙醇既是一種基本的化工原料,又是一種綠色新能源。未來乙先糖化,而是預(yù)處理后直接進入發(fā)酵罐糖化和發(fā)酵在同一發(fā)酵罐中的市場方向?qū)⒅饕w現(xiàn)在三個方面:進行,但前者是水解和己糖發(fā)酵同時進行,而分離出的戊糖單獨發(fā)酵;一、車用燃料主要是乙醇汽油和乙醇柴油后者是水解戊糖、已糖發(fā)酵同時進行。這種操作方法免去了專門的糖二、作為燃料電池的燃料?；ば?使發(fā)酵罐中糖液濃度始終保持較低濃度,從而減弱了產(chǎn)物對三、成為支撐現(xiàn)代以乙烯為原料的石化工業(yè)的基礎(chǔ)原料酶的抑制作用,提高原料的轉(zhuǎn)化率,生產(chǎn)過程比較平穩(wěn),設(shè)備的利用率較高燃料乙醇生產(chǎn)原料種類豐富,主要分為以下幾種:糧食類作物經(jīng)同步糖化發(fā)酵法分為兩種類型:一種是采用酶糖化和徽生物發(fā)酵濟類作物,木質(zhì)纖維素。1.1糧食類作物汽爆處理后的毛白楊木粉,醇的轉(zhuǎn)化率比分步法提高了16倍(同步目前,市場上生產(chǎn)燃料乙醇較為成熟的技術(shù)主要是依靠玉米、小糖化發(fā)酵法醇的轉(zhuǎn)化率為86%,分步法為53.75%另一種是糖化和麥等糧食類作物為生產(chǎn)原料。在我國,目前的燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)基本發(fā)酵都采用微生物同步進行即聯(lián)合生物加工工藝BP),但由于兩種是以采購新糧進行生產(chǎn)的,但糧食產(chǎn)量的增長已遠不能滿足企業(yè)的生微生物之間存在互生共生、寄生、潔抗、捕食等關(guān)系因此必須找到一國家在《可再生能源發(fā)展“十一五”規(guī)劃》中明確了“非糧”的發(fā)展方向菌和釀酒酵母及擬內(nèi)胞霉菌和釀酒酵母同步糖化發(fā)酵淀粉,可使乙醇并將采取措施逐步抑制以糧食為原料進行的燃料乙醇的生產(chǎn)。轉(zhuǎn)化率達93%。此外同步糖化發(fā)酵還可縮短生產(chǎn)周期1.2經(jīng)濟類作物但目前這兩種方法都還不成熟,存在較多的問題,以木質(zhì)纖維素以經(jīng)濟類作物甘蔗、高粱、木薯等生產(chǎn)燃料乙醇,基本上解決了生產(chǎn)燃料乙醇為例,用酶糖化時,酶用量較大,而酶價又較高,酶無民爭糧的問題此類作物產(chǎn)量高,含糖量高,抗,抗鹽堿,且生產(chǎn)成本法回收利用,因此生產(chǎn)成本居高不下,這就要求更新的預(yù)處理工藝,進較低具有很大發(fā)展前景。尤其是木薯,有超常的氣候資源利用率,單一步降低纖維素的聚合度、結(jié)晶度,破壞木質(zhì)素、半纖維素的結(jié)合層,含量高等優(yōu)勢生產(chǎn)成本較玉米為低。日前發(fā)展經(jīng)濟類作物存在的主少酶的用量。目前的預(yù)處理工藝從物理法的機械破壞微波或超聲波要問題是品種單一,種性退化較嚴(yán)重,單產(chǎn)量低需要進一步改進種植等,化學(xué)法的酸或堿處理,到物理化學(xué)結(jié)合方法的蒸汽爆破技術(shù)和氨技術(shù),提高單產(chǎn)量。冷凍爆破技術(shù),再到新興的生物方法一一真菌處理(主要是木腐中1.3木質(zhì)纖維素的白腐菌、褐腐菌、軟腐菌)工藝在不斷的研究改進中。由于糖化和發(fā)從更長時期來看,糧食經(jīng)濟作物只是生產(chǎn)燃料乙醇的過渡性原酵同時進行而二者溫度的矛盾必然要求選育馴化一株高溫發(fā)酵能料,還不足以改變中國整個能源結(jié)構(gòu)。承擔(dān)改變中國能源結(jié)構(gòu)重任的,力強的株。另外,廢料的回收利用問題有進一步解決CBP法不但是在全國比比皆是的以秸稈為代表的植物纖維。纖維素是地球上貯量存在以上問題,還有糖化和發(fā)酵株的選育問題在生產(chǎn)過程中如何利用來生產(chǎn)乙醇,中國能源問題就能得到根本解決。但目前秸稈生產(chǎn)在生料發(fā)酵中一般也采用這種生產(chǎn)工藝生科發(fā)酵是指原料不經(jīng)乙醇普遍面臨著技術(shù)不成熟(主要是纖維素分解成單糖)的問題,因此過蒸煮,直接進行糖化和發(fā)酵。省去了高溫蒸煮工藝降低了能源的消生產(chǎn)成本較高。一旦技術(shù)獲得突破進展,實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),則對突破我耗,簡化了操作工序,便于進行工業(yè)化生產(chǎn)。采用增香型生料釀酒高產(chǎn)國資源瓶頸將起到重要的作用。技術(shù)可減輕勞動強度60%以上,節(jié)約能源70%以上,增加出酒率40%以發(fā)展的眼光看,解決燃料乙醇大量使用時所需原料問題的途徑以上大大降低了生產(chǎn)成本。將最終轉(zhuǎn)向纖維,依靠生物技術(shù)、基因技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展,通過篩2.3液化糖化連續(xù)發(fā)酵工藝物資源,開發(fā)和實現(xiàn)利用纖維素生產(chǎn)酒精技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化,可為燃料乙不斷的加入反應(yīng)器內(nèi),另一方面又把反應(yīng)物料連續(xù)不斷的取出,使反醇生產(chǎn)提供取之不盡的可再生植物原料。應(yīng)條件(如反應(yīng)液體積等)不隨時間變化的操作方式。具有易機械化、2燃料乙醇生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀分析自動化操作節(jié)約勞動力,縮小反應(yīng)器體積,縮短生產(chǎn)周期減少操作2.1先糖化后發(fā)酵(SHF)糖化再發(fā)酵,即有機底物先被纖維素一長時間發(fā)酵增加了雜菌污染或菌種變異的概率。而且反應(yīng)過程較帶來的污染,產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)定等優(yōu)點。但連續(xù)式培養(yǎng)要求原料品質(zhì)均工藝都是酶、淀粉酶、糖化酶水解為可發(fā)酵的糖液,然后在酒精酵母的作用下生難控制,對設(shè)備和技術(shù)要求較高,因此,目前國內(nèi)還不能實現(xiàn)燃料乙醇成乙醇和二氧化碳。但由于化的理想溫度為50℃而發(fā)酵的最偉溫的連續(xù)式發(fā)酵生產(chǎn)下,才能進入發(fā)酵罐發(fā)酵,而酵母發(fā)酵為放熱,發(fā)酵罐也需要冷卻,這固定化發(fā)酵,活細胞可連續(xù)重復(fù)使用,發(fā)酵罐中的細胞濃度始終樣要消耗大量冷卻水,再加上大量有機底物轉(zhuǎn)化后使產(chǎn)物濃度增加,保持很大,不但節(jié)省了用于細胞生長的糖類,而且催化效率高,乙醇產(chǎn)產(chǎn)物的積累會抑制酶的活性,使轉(zhuǎn)化率降低,因此既使設(shè)備利用率降生速度快,產(chǎn)量也高。傳統(tǒng)的乙醇生產(chǎn)工藝采用游離細胞發(fā)酵,細胞隨液不斷低生產(chǎn)工藝復(fù)雜,又浪費了能源,加大了生成成本,在強調(diào)“節(jié)能高發(fā)酵液斷流走,使發(fā)酵液中菌種濃度降低,乙醇產(chǎn)生速度慢發(fā)酵時效”的今天,這種方法必然不能滿足人們的要求,但由于發(fā)酵的溫度不間長,且所用發(fā)酵罐多,設(shè)備利用率不高研究采用固定化體哈塔假絲高,對酵母菌的耐熱能力和高溫發(fā)酵能力要求也就不高。酵母發(fā)酵楊木水解液,發(fā)酵15小時,糖的利用率達到(下轉(zhuǎn)第139頁)科技信息高校講壇 SCIENCE TECHNOLOGY INFORMATION2008年第14期他選擇的。與此相反,A小P泰勒就聲稱:“在我看來,這就是有關(guān)希特勒是否有意發(fā)動戰(zhàn)爭這個問題的關(guān)鍵。他并不是一心想要戰(zhàn)爭爆【參考文獻】【參考文獻發(fā),除非他可以使用某種聰明的詭計逃避戰(zhàn)爭如同他曾經(jīng)逃避國內(nèi)[1]耀先主編:《德意志軍事思想研究》北京:軍事科學(xué)出版社1999年版第戰(zhàn)爭一樣。教授也認(rèn)為“勒的觀點有點過份”。不過,公正地講,764頁希特勒的個人因素是導(dǎo)致二戰(zhàn)的重要原因。2 [2 ]https/ww.bbe.co. uk/dna/h282/a737705.270.回顧歷史可以看到希特勒上臺之后,開始瘋狂的擴軍備,他3]王為民、張曉:《德意志強悍之謎》,北京:解放軍文藝出版社1994年版,第,他163頁利用納粹擴張與集權(quán)的理念,打破《凡爾賽和約》對德國軍力的限制,4馬:《閃擊戰(zhàn)的產(chǎn)生及演變:170-1939年》《軍事歷史研究)1987年第4魔術(shù)般地打造了一支現(xiàn)代化的龐大軍隊。尤其希特勒對閃擊戰(zhàn)實施的期作用是不可忽視的。1932年,希特勒曾說過,“下次戰(zhàn)爭將完全不同于[5](意)朱利奧·杜黑、教風(fēng),華人杰譯:《制空權(quán)》,北京:解放軍出版社,2005上次戰(zhàn)爭,步兵攻擊和密集隊形將過時,持續(xù)多年在固定的戰(zhàn)線進行年版,第154頁的呆板的正面攻擊將不會再現(xiàn)。我斷定…我們將再次獲得機動作戰(zhàn)[6](蘇)謝·帕·伊萬諾夫劉明杰等譯:《戰(zhàn)爭初期》,上海:上海譯文出版社197的優(yōu)越性?；箍瞬筷犕ㄟ^訓(xùn)練場時,不由得欣喜若狂,“這是(7](德)古德里安張云譯:《坦克一前進》,北京:解放軍出版社,1981年版,第手所以,希特勒的思想與222頁,她我所希望的東西,這就是我所需要的東西。建專門裝甲師的建8]德)斯特沙伊貝特王豐:《這就是古德里安,弗里德貝格聰帕拉希特古德里安的觀點不謀而合。后來,古德里安議,得到希特勒的積極支持于1935年秋建立了德國也是世界上第斯出版社,第173頁世界大戰(zhàn)經(jīng)驗與教訓(xùn)》,北京:世界知識出版社,1987年一批三個裝甲師[9]張海等著:《第同時,希特勒通過詭詐的權(quán)術(shù),利用西方國家的緩蜻政策在英【10]德國軍事歷史研究局:《德意志帝國與第二次世界大戰(zhàn))(1),德意志出版國、法國、蘇聯(lián)之間巧妙地周旋使他的敵人都認(rèn)為希特勒最有可能成社1979年版第73頁第635頁發(fā)動了導(dǎo)致有61個國家、20億人參戰(zhàn),5700萬人死亡的第二次世界史》,第2卷,上海:上海譯文出版社,1981年版大戰(zhàn),把整個歐洲、整個世界推進了血泊,給人類帶來了前所未有的巨12]德國軍事歷史研究局《德意志帝國與第二次世界大戰(zhàn)(1),德意志出版人敢反對他的意志所以由德國發(fā)動的第二次世界大戰(zhàn)跟他有著直接13](美)小約瑟夫奈.張小明譯:《理解國際沖突一理論與歷史)(第五版),上的關(guān)系。正如伊恩科肖所講:“德國為了追求世界權(quán),締結(jié)一個同海:上海世紀(jì)出版集團2005年版,第112-129頁盟,對抗一些強大的國家。這是一場以弱勝強的賭局,必然導(dǎo)致希特勒14](蘇)列寧中共中央馬克思恩格斯列寧斯大林著作編譯局編譯:《列寧全……因此,希領(lǐng)袖正表明,德國不僅具有從未有過的毀滅力量,而且本身也包含著克勞斯·費舍爾(下冊》》南江蘇人民出版社,2005年版,第574頁自我毀滅的種子。所以希特勒就是一個將人類帶進戰(zhàn)爭深的惡. The Origins of the Second World War2nd edGreenwich:結(jié)的政治狂人17](英)查爾斯·梅辛杰王風(fēng)譯:《閃擊戰(zhàn)》古斯塔夫·呂貝出版社,1978年版綜上所述正是由于資本主義的政治經(jīng)濟發(fā)展不平衡最終醞釀了18](德)古德里安李夢云譯:閃擊英雄》,北京:戰(zhàn)士出版社,1981年版,第25第二次世界大戰(zhàn)而德國民眾國家和民族的辱被野心家利用、人民希頁望擺脫經(jīng)濟困難的迫切、德意志文化傳統(tǒng)中的負(fù)面因素、英、法、美的[19] Kerhaw,Hitler and the Nazi Dietatorshipin Mary Fulbrookd,German蜻政策等等因素都加速了這一過程1939年9月1日凌晨,德國軍利ondom Amold13用夜幕的掩護,在2300多架飛機的支援下,對波蘭發(fā)動突然襲擊標(biāo)志著一場世界性的戰(zhàn)爭第二次世界大戰(zhàn)的全面爆發(fā)。科[責(zé)任編輯:張艷芳](上接第150頁)90%,酒精濃度為24.9g/L,發(fā)酵18小時,糖的利用率【參考文獻】達93%酒精濃度超過理論值的90%2.5高濃度發(fā)酵2]蘇小軍,熊興,譚興和,劉明月燃料乙醇發(fā)酵技術(shù)研究進展湖南農(nóng)業(yè)大有人將高濃度乙醇發(fā)酵定義為,每1L發(fā)酵液中含有300g(3%學(xué)2073(wv))或高可溶性固型物的乙醇發(fā)酵。一般情況下,發(fā)酵所獲得的【3]韓德奇李偉張冬,徐國英燃料乙醇的生產(chǎn)進展和應(yīng)用探討化工技術(shù)經(jīng)濟2002,20(6):9-15.乙醇體積分?jǐn)?shù)為8%-12%,而高濃度發(fā)酵可使乙醇的體積分?jǐn)?shù)達到[4]張敏,曹燕子,李志斌燃料乙醇研究狀況及發(fā)展前景湖南科技學(xué)院學(xué)報研究,在0,酸酒酵母能夠完全含38%90728由于乙醇是微生物代謝的產(chǎn)物,其積累到一定程度對菌種有一定5]武東梅李新,孫新紀(jì)纖維素類物質(zhì)發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇的研究進展的毒害作用,選育耐高乙醇度的菌株具有重要意義。因此,國內(nèi)外對高【6]李家洲,周愛芳,廖俊杰陽元娥啤酒傳統(tǒng)間歌工藝與固定化酵母連續(xù)工藝濃度乙醇發(fā)酵的研究主要集中在兩個方面:一是高產(chǎn)和高耐受力菌種之比較廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報200324.的選育;二是發(fā)酵工藝條件的研究。[7]張素平,顏涌捷,任錚偉,李庭纖維素制取乙醇技術(shù)化學(xué)進展,2007,19結(jié)束語產(chǎn)目前燃料乙醇每噸的價格比石油高約1000元,因此開發(fā)新的生8]劉娜,石蘭木質(zhì)纖維素轉(zhuǎn)化為燃料乙醇的研究進展現(xiàn)20052燃料乙醇的生產(chǎn)規(guī)模;降低原料的費用;新型菌株的開發(fā)與應(yīng)用:生產(chǎn)10岳國君,武國慶,都小明我國燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)狀與展望化工進工藝過程的合理設(shè)計與改進新型高效生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計與用;產(chǎn)物腰2007,1978分離副產(chǎn)物產(chǎn)品的加工利用;廢液處理。11馬曉建,孫風(fēng)杰,劉龍飛降低燃料乙醇生產(chǎn)成本若干問題的分析河南化燃料乙醇作為綠色可再生能源,不僅可以使使用石油的時代得以工2039(4延長,更為我們發(fā)展綠色產(chǎn)業(yè)和循環(huán)經(jīng)濟展現(xiàn)出一條現(xiàn)實通道,它完12]侯保朝,杜風(fēng)光,豪,賈新成,劉代武高濃度酒精發(fā)酵釀酒科技全可以形成一個充滿活力的全新產(chǎn)業(yè)、戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)、環(huán)保產(chǎn)業(yè)和希望產(chǎn)2005.4(93業(yè)從煤炭的發(fā)現(xiàn)到煤化工,從石油的開采到石油化工,是大自然賦【13]夏明,丁紅衛(wèi),余世袁固定化增值細胞發(fā)酵半纖維素糖類的研究食品人類的發(fā)展機遇;從乙醇的開發(fā)到乙醇化工,實現(xiàn)資源的續(xù)利用,將與發(fā)業(yè)19是人類實現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展更加精彩的創(chuàng)造?？芠責(zé)任編輯:田瑞鑫