生物乙醇是怎么生产的 生产过程

乙醇，就是我们通常说的酒精。纯乙醇的沸点为78.5℃，很容易燃烧，在世界面临能源危机的今天，开发利用乙醇作动力燃料，正受到人们越来越多的关注。

生产乙醇的主角是大名鼎鼎的酵母菌。它能够在缺氧的条件下，开动体内的一套特殊装置——酶系统，把碳水化合物转变成乙醇。近些年来人们又陆续发现，微生物王国中能够制造乙醇的菌种还不少，比如有一种叫酵单孢菌的，它的本领比酵母菌还高，不仅发酵速度快，生产效率高，而且能更充分地利用原料，产出的乙醇要比酵母菌高出8倍多，很可能是更为理想的乙醇制造者。

那要看你采用什么原料生产，比如淀粉质原料、糖质原料和纤维质原料等，例如以淀粉质原料为例：1.原料预处理(1)原料的除杂原料诈先要通过振荡筛、吸铁器等将其中的混杂的小铁钉、泥块、杂草、 石块等杂质除去。� (2)原料的粉碎粉碎的目的主要是增加原料受热面积,有利于淀粉颗粒的吸水膨胀,糊化,缩短后续热处理时间,提高热处理效率.另外,粉末原料加水混合后容易流动输运.原料粉碎的方法要分为干粉碎和湿粉碎两种.目前国内大多采用于粉碎法，设备大多采用锤式粉碎机,采用粗碎和细碎两级粉碎工艺，经细粉碎后颗粒一般小于2.0mm。湿粉碎时,将蒸煮所需水量和原料一起加入粉碎机中,原料粉末不飞扬,省去除尘通风设备,但粉碎后的粉料不能储存,宜立即用于生产。2.蒸料淀粉质原料吸水后在高温高压下蒸煮，可以破坏植物组织和细胞，使淀粉彻底糊化、液化，使蒸煮物料成为均一的糊化醪，为进一步的淀粉转化为糖创造良好的条件；其次蒸料还有灭菌的作用。3.糖化曲制备�糖化曲分成固体曲和液体曲两种，用麸皮为主要原料制成的固体曲叫麸曲，采用液体深层通风培养的称为液体曲。(1)固体曲的生产 固体曲生产方法有多种，最早采用的是曲盘制曲，后来发展为帘子制曲，20世纪60年代以后又逐步采用机械通风制曲方法。机械通风制曲工艺包括三角瓶种曲培养、帘子种曲制备和机械通风制曲等几个工段。(2)液体曲生产液体曲生产工艺过程包括种子制备、液体曲发酵和无菌空气制备三部分。 种子罐接种糖化菌孢子悬浮液后，32℃通风培养36h左右接入培养罐，在培养罐内培养48h左右即得成熟液体曲。4.糖化糖化方法分成间歇糖化和连续糖化两类。目前我国大多数酒精厂采用后者。�(1)间歇糖化工艺间歇糖化在糖化锅内进行。蒸煮醪放入并冷却到61～62℃时，加入糖化剂，搅拌均匀后静止糖化30min，再冷却至30℃后供发酵用。 (2)连续糖化工艺根据蒸煮醪冷却(前冷却)和糖化醪液冷却(后冷却)的方法不同，可将连续糖化工艺分成混合冷却连续糖化、真空冷却连续糖化和三级真空冷却连续糖化三大类，所控制的工艺参数与间歇糖化工艺的相似。�5.酒母制备酒母制备过程是酒母扩大培养过程，分为实验室扩大培养和酒母罐扩大培养两阶段，其流程见图5-11所示。整个酒母扩大培养过程控制的温度均为28～30℃。所得酒母应细胞健壮、整齐，出芽率高(15%～30%)，没有杂菌污染。 6.乙醇发酵 糖化醪送入发酵罐(图5-12)，接入酒母后，即可始乙醇发酵。发酵工艺有间歇发酵、半连续式发酵和连续式发酵三类。乙醇发酵过程可分为前发酵期、主发酵期和后发酵期三个阶段。前发酵期一般为前10h左右，在酒母与糖化醪加入发酵罐后，醪液中的酵母开始数量还不多，由于醪液中的酵母开始数量还不进行繁殖。 在前发酵期阶段，发酵作用不强，酒精和三氧化碳产生得少，糖分消耗得比较慢，发酵醪表面显得比较平静。前发酵期一般控制发酵温度不超过30℃。主发酵期为前发酵期之后的12h左右，在此阶段酵母细胞已大理形成，每毫升醪液中酵母数可达1亿以上，酵母菌基本上停止繁殖而主要进行乙醇发酵作用。使糖分迅速下降，酒精量逐渐增多，醪液中产生大量的二氧化碳，有很强的二氧化碳泡沫响声。 此期间发酵醪温度上升也快，生产上应加强温度控制，最好将温度控制在30～34℃。经主发酵期，醪液的糖分大部分已被耗掉，发酵进入后发酵期。在后发酵期阶段，发酵作用弱，产生热量也省，发酵醪温度逐渐下降，应控制发酵温度在30～32℃。后发酵一般需要约40h才能完成，总发酵时间一般控制60～72h。一般工艺工厂糖化醪浓度为16～18Bx，发酵成熟醪的乙醇含量为6%～10%(V/V) 7.酒精蒸馏与精馏 发酵成熟醪中除含酒精外，还含其他杂质，需要进行蒸馏及精馏才能得到酒精成品。经过蒸馏即可得到粗酒精和酒精。

乙醇的七种制备方法如下。

一、制备方法

1、发酵法

糖质原料（如糖蜜、亚硫酸废液等）和淀粉原料（如甘薯、玉米、高梁等）发酵。

发酵法的原料可以是含淀粉的农产品，如谷类、薯类或野生植物果实等；也可用制糖厂的废糖蜜；或者用含纤维素的木屑、植物茎秆等。这些物质经一定的预处理后，经水解（用废蜜糖作原料不经这一步）、发酵，即可制得乙醇。

2、乙烯水化法

乙烯直接水化法，就是在加热、加压和有催化剂存在的条件下，是乙烯与水直接反应，生产乙醇：CH2═CH2 + H─OH→C2H5OH

此法中的原料—乙烯可大量取自石油裂解气，成本低，产量大，这样能节约大量粮食，因此发展很快。

3、煤化工

工业制乙醇还主要是通过乙烯氢化制得，而适合中国国情的技术就是利用煤化工技术，将煤转化为合成气，直接或者间接的合成乙醇。

4、联合生物加工

利用生物能源转化技术生产乙醇能缓解非再生化石能源日渐枯竭带来的能源压力。联合生物加工技术，一体化程度高，能有效降低生产成本，未来发展前景广阔。

5、合成法

以乙烯为原料生产乙醇。该法生产的乙醇中夹杂着异构高碳醇，对人有麻痹作用，不宜作食品、饮料、医药和香料等。

6、分批萃取精馏法

7、分子筛固定床吸附法（简称分子筛法）

分子筛是一种无色、无臭、无毒的新材料

二、乙醇

乙醇分子是由乙基和羟基两部分组成，可以看成是乙烷分子中的一个氢原子被羟基取代的产物，也可以看成是水分子中的一个氢原子被乙基取代的产物。乙醇分子中的碳氧键和氢氧键比较容易断裂。

无水乙醇指的是纯乙醇，里面不含有水或其他物质，一般在一些化学试验中用到。酒清一般是指含有一部分水，比如一般纯酒精指的是95%的酒精（里面有5%的水）医用酒精是75%的酒精，只有75%的洒精才有杀菌作用。浓度过高或过低都起不到杀菌作用。

粮食中的淀粉或者秸秆等物质的纤维素，通过细菌的分解或者化学降解，产生以乙醇为主的醇类物质

其中最好的方法就是利用发酵工艺，适当地菌类可以节省资金，也更容易从自然界获取原料

有数据显示，2009年巴西甘蔗乙醇的产量大约为300亿升，占全球总产量的1/3。巴西也是全球最大的乙醇出口国，每年的出口总额大约为50亿升。即使是全球最大乙醇生产国美国，每年也要从巴西进口15亿升乙醇。巴西已经在全球乙醇市场上扮演重要角色。

巴西的乙醇生产与美国不同。美国乙醇生产的主要原料是玉米，其产品几乎完全供应国内市场。而巴西的乙醇主要原料为甘蔗，其中很大部分用于出口。来自荷兰乌得勒支大学的能源系统分析教授Andre Faaij 十分看好巴西的乙醇发展，他说：“巴西拥有土地、基础设施，并有决心在2020年前提高甘蔗乙醇的出口量至150亿升。”Faaij教授相信，甘蔗乙醇将成为未来交通运输的主要燃料。他预计：“电动汽车固然会进一步发展，但是本世纪内，燃料汽车仍然会处于主导地位，那么第二代甘蔗乙醇将是一种十分有效的燃料。”

据了解，甘蔗乙醇在所有生物燃料中能够提供最为有利的能量平衡。甘蔗乙醇产生热量的比率为1：9.3，而玉米乙醇的产热比率仅为1：1.4。Faaij教授认为，只要等到第二代、乃至第三代甘蔗乙醇得到充分发展，其能效还可以得到进一步的加强。

另据巴西甘蔗行业协会（UNICA）统计数据显示，2009年巴西国内生物乙醇消费量为200亿升。如此高的国内需求主要得益于巴西在上世纪70年代末制定的战略。第一次石油危机爆发后，巴西府决定减少国家对石油的依赖，因而开始发展甘蔗乙醇。此后的巴西府也都实行强制在汽油中混合乙醇的策。如今，在巴西，汽油中混合乙醇的强制性比率为25％。UNICA 首席执行Jank透露，巴西销售的汽车中90％都是既可使用化石燃料、也可使用乙醇的。这些都主要得益于当初巴西府前瞻性策。

环境无疑是使用生物乙醇最大的获益方。Andre Faaij教授指出：“生物乙醇的燃烧能够更充分，并且氮、二氧化硫和颗粒物的排放量也远低于化石燃料，另外，生物乙醇的原料也具有可持续性。”Jank也表示：“汽车的数量迅速增长，我们无法想象，如果街道上拥堵的车辆使用的都是柴油或汽油，那城市将被污染到何种地步。”巴西十分有信心，未来生物乙醇能够打破石油等化石燃料对市场的垄断。由此可见，巴西甘蔗乙醇的前景似乎一片光明。

不过尽管国际能源署（IEA）预计，2020年巴西将成为全球最大的生物能源供应国，但是，受目前较高的蔗糖价格和全球需求基本停滞的影响，巴西目前生物燃料的产量也在缩水。同时，西方国家实行的贸易壁垒也阻止了巴西乙醇出口的增长。2009年，巴西生物乙醇的出口量就较之前有所下降。

Jank也承认：“（甘蔗乙醇工业发展）目前存在太多障碍，价格的波动、需求的极端不稳定等，这些都使得短期内构建健康的出口环境变得十分困难。”不过，事实上UNICA无需过度担忧，因为巴西国内对生物乙醇的需求还是巨大的，即使没有出口也不会有太大影响。除去传统燃料，生物乙醇目前已经在巴西燃料消费中占据主导地位。仅2009年一年，巴西国内乙醇的消费量就是出口量的4倍。

不过，西方各国对巴西甘蔗乙醇的贸易壁垒也在逐渐成为妨碍其发展的一大阻力。许多能源专家都在呼吁解除对巴西乙醇的贸易壁垒。

巴西圣保罗大学农业学院的Peter Zuurbier教授表示，欧洲和美国其实也应该选择相类似的可持续能源。Zuurbier称：“这样，我们的城市问题会有所减少，同时也可以减少各国对石油出口国的依赖，这不失为解决能源短缺问题的一个方法。”Zuurbier同时认为，欧洲和美国甚至可以借鉴巴西发展生物乙醇的经验。他说：“欧洲看来似乎很害怕将来会在燃料上对巴西产生依赖，其实这种担心是不必要的。因为巴西并不是只追求增加出口，同时也希望能够在其他国家开展乙醇的生产，从而建立真正具有广泛基础的全球市场。”

然而，Zuurbier也承认，认为贸易壁垒很快就会消除的想法还只是个错觉。Jank也表示，西方国家对于乙醇进口还是十分谨慎的，因为他们担心大量进口可能会不利其国内农业。正如荷兰乌得勒支大学的Faaij教授所说：“IEA将巴西列为中长期内唯一能够满足日益增长的乙醇需求的国家并不是偶然。西方国家最终将认识到这一点，并会采取相应的行动。

生物乙醇通过发酵的微生物是指生物质到燃料酒精品种的转化。它可以单独使用或混合使用汽油作为由乙醇和汽油的汽车燃料。

体积浓度达到99.5%以上的无水乙醇，用玉米、甘蔗、薯类、秸秆等生物质原料生产而成。是环保高辛烷值燃料，也是可再生清洁能源。

燃料乙醇并非普通酒精或者无水乙醇，而是混配“变性剂”并适量加入乙醇汽油专用抗腐蚀剂之后成为“变性燃料乙醇”，经过检测符合变性燃料乙醇国家标准（GB-18350-2013）才能出厂按照一定比例与汽油“组分油”调和成为合格的车用乙醇汽油。

扩展资料

燃料乙醇可以单独或者与汽油混配成为燃料，是一种优良的燃油品质改善剂。燃料乙醇是燃油氧化处理的增氧剂，能够使汽油增加内氧燃烧充分，从而降低PM2.5，减少一氧化碳等污染物的排放，达到节能与环保目的。

并且，乙醇还具有极好的抗爆性能，辛烷值在 120 左右，作为提高汽油的高辛烷值的组分可以替代传统具有对地下水有污染的 MTBE。燃料乙醇目前已经美国、巴西、欧盟等部分国家以及我国部分省份得到广泛的推广使用。