生物乙醇是怎么生产的 生产过程
原料:淀粉类、纤维素类 都是多糖
生产过程是糖发酵 淀粉类发酵,酿酒过程其实就是这样的。一类是以谷物发芽的方式,利用谷物发芽时产生的酶将原料本身糖化成糖份,再用酵母菌将糖份转变成酒精;另一类是用发霉的谷物,制成酒曲,用酒曲中所含的酶制剂将谷物原料糖化发酵成酒。
上面说的是淀粉发酵制得乙醇,生物乙醇要考虑效率一般采用多种酶淀粉使分解为葡萄糖然后利用酵母菌制乙醇。
实际过程就是
淀粉 在淀粉酶、糖化酶等作用下水解为葡萄糖等单糖,葡萄糖在无氧情况下经过酵母菌无氧呼吸将葡糖糖转化为乙醇,并为酵母菌自生提供能量。
酵母菌发酵过程如下图:
纤维素在纤维素酶等作用下分解为葡萄糖等单糖然后再利用酵母菌发酵产生乙醇
2种原料制生物乙醇的共同之处都要在多种酶作用下,把大分子的多糖分解为葡萄糖,再利用酵母菌发酵制乙醇完全一致。
比较两种生物乙醇来说,纤维素制乙醇更好,纤维素可以说在自然界取之不尽用之不竭,像植物秸秆等等,像以甘蔗为原料的制糖厂的废渣富含糖类和纤维素等等,较之要消耗粮食用淀粉发酵来制乙醇来说更具优势。只是现阶段有些技术问题没有很好解决
玉米湿法仅仅是利用淀粉发酵制乙醇,不就是酿酒过程么,这个老祖宗几千年前就会了
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。
酒精发酵设备第一阶段:1900年以前,是现代发酵罐的雏形,它带有简单的温度和热交换仪器。
第二阶段:1900-1940年,出现了200m3的钢制发酵罐,在面包酵母发酵罐中开始使用空气分布器,机械搅拌开始用在小型的发酵罐中。
第三阶段:1940-1960年,机械搅拌,通风,无菌操作和纯种培养等一系列技术开始完善,发酵工艺过程的参数检测和控制方面已出现,耐蒸汽灭菌的在线连续测定的pH电极和溶氧电极,计算机开始进行发酵过程的控制。发酵产品的分离和纯化设备逐步实现商品化。
第四阶段:1960-1979年,机械搅拌通风发酵罐的容积增大到80-150m3。由于大规模生产单细胞蛋白的需要,又出现了压力循环和压力喷射型的发酵罐,它可以克服—些气体交换和热交换问题。计算机开始在发酵工业上得到广泛应用。
第五阶段:1979年至今。生物工程和技术的迅猛发展,给发酵工业提出了新的课题。于是,大规模细胞培养发酵罐应运而生,胰岛素,干扰素等基因工程的产品走上商品化。
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。