如何制作乙醇

实验制乙醇：基本实验室都是直接买的，但是也可以制备。

                                 如图为实验装置

实验步骤:取干燥的250 mL圆底烧瓶一个,加入95%乙醇100 mL和小块生石灰30 g,振摇后用橡皮塞塞紧,放置过夜。在烧瓶口装上回流冷凝管,管口接一支氯化钙干燥管,在水浴上加热回流1至2小时,稍冷,取下冷凝管,改装成蒸馏装置,再放在热水浴中蒸馏,把最初蒸出的5 mL馏出液另外回收,然后用烘干的吸滤瓶作为接收器,其侧管接一支氯化钙干燥管,使其与大气相通,蒸至无液滴出来为止,量取所得乙醇的体积,计算回收率。

方程式：CaO + H2O =Ca (OH)2

2.工业制备乙醇

工业上有两种方法，一种是以硫酸为吸收剂的间接水合法；另一种是乙烯催化直接水合法。

①间接水合法 也称硫酸酯法，反应分两步进行。首先，将乙烯在一定温度、压力条件下通入浓硫酸中，生成硫酸酯，再将硫酸酯在水解塔中加热水解而得乙醇，同时有副产物乙醚生成。间接水合法可用低纯度的乙醇作原料、反应条件较温和，乙烯转化率高，但设备腐蚀严重，生产流程长，已为直接水合法取代。 

②直接水合法 在一定条件下，乙烯通过固体酸催化剂直接与水反应生成乙醇： 

CH2=CH2＋H2O=CH3CH2OH

此外制备要注意

1、仪器应事先干燥；

2、接引管支口上接干燥管，防止空气中的水分影响实验；

3、使用颗粒状的氧化钙，使用粉末的氧化钙则暴沸严重；

4、实验后及时清理仪器。

5、无论用发酵法或乙烯水合法，制得的乙醇通常都是乙醇和水的共沸物，要得到无水乙醇需进一步脱水。

制备原料有淀粉、乙烯、磷酸、硫酸、葡糖淀粉酶，衍生产品为盐酸乙醇液、二硫化硒、环氧乙烷、对二乙基苯、联苯、6-甲氧基-2-乙酰萘、戊基氰基三联苯、乙醛、甲醛、乙醇钠、乙醚、乙酸乙酯、乙醇（无水）、复盆子酮等。

工业上一般用淀粉发酵法或乙烯直接水化法制取乙醇：

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；

发酵法制乙醇是在酿酒的基础上发展起来的，在相当长的历史时期内，曾是生产乙醇的唯一工业方法。

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。

发酵液中的质量分数约为6%~10%，并含有其他一些有机杂质，经精馏可得95%的工业乙醇。

2、乙烯水化法

乙烯直接或间接水合。

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

（该反应分两步进行，第一步是与醋酸汞等汞盐在水-四氢呋喃溶液中生成有机汞化合物，而后用硼氢化钠还原）

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。来源广泛的纤维素将是很有潜力的生产乙醇原料。然而由于各种原因，一般的发酵法生产乙醇成本较高，乙醇生产难以规模化。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。

①原因

生物转化使用的原料是玉米等粮食作物，但是这些原料的大量使用会影响到粮食安 全，所以秸秆、麸皮、锯木粉等农业、工业废弃物等含有大量的木质纤维素，将是很有潜力的乙醇发酵原料。另外，生物燃料的生产过程中，纤维素的预处理和纤维素酶的生产成本较高。因此减少预处理，增强纤维素酶的活性，提高发酵产物的产量和纯度，减少中间环节也是降低生产成本的途径。

②原理

联合生物加工 (consolidated bioprocessing，CBP)不包括纤维素酶的生产和分离过程，而是把糖化和发酵结合到由微生物介导的一个反应体系中，因此与其他工艺过程相比较，底物和原料的消耗相对较低，一体化程度较高。

③工艺

生理学研究和¹⁴C标记的纤维素实验说明，生长于纤维素上的微生物的生物能量效益取决于胞内低聚糖摄取过程中β一糖苷键磷酸解的效率，并且这些效益超过了纤维素合成的生物能量成本。这些研究为纤维素分解菌在纤维素上快速生长提供了实验依据和理论依据。 应用联合生物加工的关键是构建出能完成多个生化反应过程的酶系统，使纤维素原料通过一个工艺环节就转变为能源产品。一些细菌和真菌具有CBP所需要的特性，所以改造现有的微生物已成为研究的热点。以基因重组等为代表的生物工程技术已经使这种设想成为现实，并为设计出更完善的CBP酶系统提供了可能。对相关的微生物改造主要有以下3个策略：

天然策略

是将本身可产生纤维素酶的微生物，尤其是厌氧微生物进行改造，使其适应CBP生产的要求。这种策略关键在于，提高对乙醇的耐受力，减少副产物的生成，导入新的代谢基因将糖化产物全部或者大部分进行发酵，从而产出高浓度的乙醇。

重组策略

是通过基因重组的方法表达一系列的外切葡聚糖酶和内切葡聚糖酶等纤维素酶基因，使微生物能以纤维素为唯一碳源，将来源于纤维素的糖类完全或者大部分进行发酵。 重组策略所遇到的问题有：(1)外源基因共表达对细胞的有害性。(2)需要在转录水平使外源基因适量表达。 (3)一些分泌蛋白可能折叠不正确。因为纤维素降解蛋白合成之后必须要正确折叠才能分泌并行使功能。未正确折叠的蛋白分泌后要通过内质网结合蛋白降解，而且对内质网造成压力。

共培养策略

共培养策略有两层含义：一是指发酵液中存在的不同的类型的微生物，利用广泛类型的糖类底物。例如将仅能利用己糖的热纤维梭菌与能利用戊糖的微生物进行共培养。这能避免不同生物间的底物竞争，实现乙醇产量最大化。二是指存在不同特性的微生物相互协作，加强发酵效果。

④特点

i、提高乙醇耐受力

高浓度的乙醇能改变细胞膜上的受体蛋白，阻遏糖酵解和代谢循环，最终抑制细胞的生长和发酵。许多证据表明，乙醇耐受基因不是单一的基因，全转录工程提供了一个新方法。例如分别通过三种转录调控因子基因的突变，酿酒酵母的乙醇耐受力有所提高。

ii、提高糖转运效率

糖类不能自由地穿过细胞膜，微生物是通过特定的糖转运蛋白来利用糖类，所以了解糖转运机制是必要的。转运蛋白作为培养基中糖浓度的“感受器”，可产生相应的胞内信号．不同的糖转运蛋白在不同的浓度下行使功能，从而使微生物在较广的范围内利用糖类。

这是生物方法的综合运用。当然，还有其他的生产工艺方法，基本原理都是运用生物发酵的方法生产乙醇，如：木质纤维素原料酶水解产乙醇，玉米秸秆发酵生产乙醇等。这些基本的发酵方法通过联合生物加工，可以大大提高乙醇的生产效率、减低生产成本。

⑤提纯

75%的乙醇可以用蒸馏的方法蒸馏到95.5%。此后形成恒沸物，不能提高纯度。

95%的乙醇可以用生石灰煮沸回流提纯到99.5%。

99.5%的乙醇可以用镁条煮沸回流制得99.9%的乙醇。

i、分批萃取精馏法

乙醇的生产离不开精馏、萃取等化工流程。氧化钙脱水法、共沸精馏、吸附精馏、渗透汽化、吸附法、萃取精馏法和真空脱水法等多用在乙醇的回收和提纯的方面。实际生产中较成熟的方法是共沸精馏和萃取精馏,这2 种分离方法多以连续操作的方式出现。在一些领域生产乙醇设备简单、投资小,可单塔分离多组分混合物,或同一塔可处理种类和组成频繁更换的物系。分批共沸精馏可以同时满足这些要求,但是分批共沸精馏所需的塔板数较多,产品中常含有微量的苯不能应用于医药和化学试剂领域,且生产中易发生苯中毒事故。

分批萃取精馏(BED) 则无以上缺点，且可以同时具备分批精馏与萃取精馏两者的优点。其工艺特点是连续萃取精馏至少需要3 个精馏塔的工艺来完成：乙醇稀溶液富集到共沸组成(乙醇质量分数95.7 %) ，萃取精馏回收无水乙醇，回收溶剂以循环使用。并且连续萃取精馏法只适于原料组成固定的、规模较大的连续生产中。而且设备投资少，仅用单塔可完成原料富集、萃取精馏和溶剂回收3 项任务；且精密度高，可根据实际生产的需求，灵活地调节产品纯度；节省操作成本、无需连续操作；此设备也可用于回收其他有机溶剂。

ii、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,在无水乙醇制备和其他共沸混合物分离过程中无需添加第三组分,生产过程几乎无毒害三废排放；共沸法牵涉到苯、环已烷等高毒性的第三组分。工艺简单可靠、产品质量优，是一种环保、节能型工艺。

优点是可以降低设备安装高度，提高固定床有效吸附量及成品质量稳定性。产生的废气、废渣、废液均有很好的处理方法。

文章在下面，具体自己看，图本来有5张，但是不知道怎么都传上来，所以只把最关键的图给你了，希望有用

乙醇连续发酵一渗透汽化耦合系统发酵动力学研究

乙醇连续发酵动力学

乙醇作为一种可再生燃料资源引起了广泛关注，这不仅是因为石油储量的日益减少，更是由于乙醇比石油类燃料更环保。发酵法生产乙醇是一个产品抑制过程，连续移走产物乙醇可减弱甚至消除其抑制作用，得到较高的乙醇体积产率。目前所采用的原位分离技术有：真空蒸馏、吸附、萃取、膜蒸馏以及渗透汽化等。其中渗透汽化与乙醇发酵耦合因其低耗高效且对细胞无毒害而受到国内外许多学者的重视和广泛探讨。Mori等人[1]利用PTFE-silicone平板膜构成的渗透汽化膜生物反应器进行直接用未经蒸煮的淀粉为原料的乙醇间歇补料发酵。与传统发酵相比，淀粉利用率大大提高，乙醇产率增加2．25倍。但其选用菌种的乙醇生产能力较酿酒酵母低很多，故乙醇体积产率只有0．36g·h L- 。Ikegami等人[。]和Nomura等人[。]也都采用渗透汽化与发酵耦合系统，以工业用干酵母为实验菌种对乙醇连续发酵进行实验。由于选用的硅沸石膜对乙醇有很高的选择性，得到的乙醇产品浓度分别达到70％ (wt)和98.2％ (wt)，但由于膜通量太小，且膜污染问题严重，在一定程度上限制了其向更大规模发展。本实验室通过自制的平板PDMS复合膜组件及发酵系统来构造硅橡胶膜生物反应系统，使乙醇产率较传统间歇发酵有很大提高，且整个实验过程中未出现膜污染及膜性能下降等问题。此次在前期实验基础上进行放大实验，由前期圆形膜器扩大膜面积为矩形膜器，发酵规模也扩大了一倍。以相

同条件进行乙醇连续发酵与渗透汽化耦合实验，分析乙醇发酵动力学问题，对进一步扩大连续发酵生产乙醇规模有重要指导意义。

1 材料与方法

1.1 实验菌株及培养基

菌种：实验所选菌种是湖北安琪酵母股份有限公司生产的工业用耐高温酿酒活性干酵母(thermophilic

alcohol active dry yeast(TH—AADY))，具有耐高糖和乙醇的特点。取4g干酵母在温度为35－40℃的自来水中复活20min作为种子液备用。

培养液：培养液的组成(g／L自来水)：CaClz 0．15、酵母膏8．0、(NH4)2 SO4 5．0、葡萄糖100、KH2Po41．5、MgSo4·7HzO 0．55

其中葡萄糖为工业级，其它化学药剂为分析纯，高温灭菌培养液，并冷却到常温后混合备用。

1.2 膜

PDMS复合膜：本实验中采用自制的厚度为128 m(硅橡胶活性皮层厚度为8 m；多孔支撑层为聚酰胺微孔膜，厚度为120gm，平均孔径为0．45um)的硅橡胶(PDMS)复合膜。矩形平板膜组件：膜器为板框式结构，尺寸为300×300mm，单张膜有效面积为0.08m2，可通过叠加多张膜增大有效面积，本实验采用单张膜。该膜器为一维平板薄层流道，其模型溶液(5 乙醇水溶液)的渗透汽化实验已在肖泽仪等[4]的文章中有详细说明。前期实验采用的圆形膜器直径200mm，有效膜面积为0．024m2，一维环形流道。

1．3 反应器系统及流程

发酵一渗透汽化膜生物反应器实验系统如图1所示，在有效体积为5L发酵罐中加入预先配好的发酵培养基，接人种子液进行发酵，并在发酵前期对发酵液进行鼓氧，使细胞快速生长。发酵温度控制在35±1℃，pH值通过滴加氨水调节，使其稳定在4.5±0.5，并通过滴加葡萄糖液维持发酵罐中葡萄糖浓度和发酵液体积。下游冷阱温度设为-30℃，当发酵液中乙醇达到一定浓度时，发酵与渗透汽化过程耦合，在膜下游真空泵作用下，保持1.067kPa真空度。发酵液通过循环泵以110L/h叫的流量在膜上游与发酵罐间循环，并在膜器内进行渗透汽化，透过膜的乙醇蒸汽在冷阱中冷凝下来。发酵过程中71h到l16h进行了45h发酵与渗透汽化耦合连续过程，其它时间采取白天耦合、夜间无基质加入及产物取出的纯发酵方式。本系统运行到第12天，活细胞比率降至50 9／5以下，且发酵罐中乙醇浓度降至18．8g·I ～ ，葡萄糖消耗量也明显下降，以此判断到达发酵终点，整个发酵过程持续269h。

同时，以相同的培养基以及葡萄糖初始浓度进行间歇发酵实验，实验过程中除取样少量消耗，无其

它基质及产物的取出。基质和产物浓度均稳定不变后发酵达到终点。

1．4 分析方法

取样时将一定体积的发酵液用孔径0．8gm的微孔膜过滤掉细胞后蒸馏，然后分别测定馏出液中

乙醇浓度和蒸馏残液中葡萄糖浓度，并由此推算发酵罐中乙醇和葡萄糖浓度。蒸馏后乙醇和葡萄糖浓度均用密度仪(DMA45O0，Anton Paar，Austria)测定。      细胞浓度用两种方法测定：将一定体积发酵液用孔径0．8um微孔膜过滤截留细胞，在60℃下烘干后用精度为0.001mg的电子天平(AR2130／COHAUS USA)称干重；酵母数(个／mL)用血细胞计数板通过荧光显微镜(BI-220 ASC MOTIC)计数，并通过用亚甲基蓝溶液对细胞染色来计算酵母活细胞比率。

2 结果与讨论

实验计算数据如表1所示，按照纯发酵过程和发酵与渗透汽化耦合过程以及综合过程三种情况分

析实验数据。其中乙醇得率系数Yp／s由公式Yp／s=rp／rs得到；细胞得率系数Y s由公式Y s—rx／rs计算；乙醇转化率为：乙醇实际得率系数／乙醇理论得率系数；乙醇理论得率系数按照lmol葡萄糖转化生成2mol乙醇可计算得0.511。由表中可以看出，通过渗透汽化连续移走发酵液中生成的乙醇，可使上游乙醇浓度维持在40g/L。而渗透液中乙醇浓度可达190 g/L左右，浓缩近5倍。且连续发酵乙醇体积产率比间歇发酵提高2．5倍，其中耦合阶段乙醇体积产率更是比间歇发酵提高了4．5倍，发酵液中酵母浓度也为间歇发酵的2．3倍。由此说明连续发酵比间歇发酵环境有较大改善。连续发酵过程中，耦合过程比纯发酵过程细胞得率系数高60%，耦合过程的发酵状况明显好于纯发酵过程。但由于细胞自身代谢消耗基质，乙醇得率系数较间歇发酵有所降低。矩形膜器与圆形膜器相比，各参数都略有提高，但变化不大。说明乙醇发酵与渗透汽化耦合稳定，同步增大发酵规模和膜面积达到大规模连续发酵是可行的。而且发酵环境随着膜器的改进也有所改善，更利于发酵向生成乙醇的方向进行。

葡萄糖是本实验中酵母细胞生长的唯一碳源，在发酵液中缺乏或者过量都可能对细胞生长造成不良影响。伍勇[5]等通过三水平正交实验得到在葡萄糖浓度在10一60g/L 范围内对细胞生长无明显基质抑制现象，故在考察硅橡胶膜生物反应器中的细胞生长动力学时，可不计基质抑制效应的影响。但可能存在基质限制问题，即糖浓度过低，导致细胞处于饥饿状态，最终影响乙醇产率。

乙醇是细胞生长代谢产物，其在发酵液中的积累会抑制酵母细胞的生长。实验证明，在乙醇浓度达到90g/L时，酵母细胞的生长被完全抑制。要使发酵过程能够连续进行必须保持发酵液中乙醇浓度处于较低水平。乙醇连续发酵动力学曲线如图2所示。发酵48h后，发酵罐中乙醇浓度达到70g/L、细胞浓度达到10g/L叫便因抑制不再增加，从此时乙醇发酵与硅橡胶膜渗透汽化过程进行耦合。乙醇浓度随着渗透汽化的进行迅速降低，维持在40g/I 以下，对细胞生长抑制作用明显减弱，细胞浓度又开始增大，并在lOOh后达到20g·L- ，发酵状态稳定后一直维持在20一25g·L一，最高细胞浓度达到27.5g/L 。从图2日间耦合、夜间纯发酵阶段可以看出，通过夜间的纯发酵过程，乙醇浓度在白天渗透汽化开启之前都有一个增长过程，随着渗透汽化的进行，发酵液中乙醇浓度又有很明显的下降趋势，由此可知膜渗透汽化速度大于乙醇生成速度。71h到116h系统连续运行详细情况如图3所示。在45h无间断耦合过程中，发酵及渗透汽化性能稳定，随着渗透汽化的连续作用，乙醇浓度持续下降，并最终达到稳定状态35g/L，相应的膜下游乙醇产品浓度也由25 (wt)下降并最终稳定在17 (wt)左右，说明这个时候乙醇的生成速率与渗透汽化分离速率达到平衡。

提高发酵液中菌体浓度也是实现高强度乙醇连续发酵的一个重要方面。在实验中以4h为单位时

间计算得到酵母细胞比生长率随发酵及渗透汽化作用的进行而变化的情况如图4所示。在前25h内酵

母以较大比生长率快速繁殖，但由于乙醇抑制作用，比生长率快速下降，直至降到0，即细胞停止生长。在渗透汽化作用下比生长率又有所升高，细胞浓度开始快速升高，并最终达到20g/L 以上。在随后的过程中虽然比生长率有或高或低波动，但浮动幅度比较小，基本稳定在0，即细胞浓度在稳定的发酵一渗透汽化过程中长时间维持不变，说明进入稳定状态后，细胞的生长速率和死亡速率达到动态的平衡。在提高菌浓度的同时还要考虑菌体活性，随着实验的进行，细胞的老化是不可避免的，如何实现细胞更新，保持发酵罐内细胞的高活性将是下一步实验需要解决的问题。

乙醇连续发酵过程的269h内，发酵罐中乙醇浓度保持在比较理想的范围50—30g/L，尤其在系统稳定后，基本维持在35—45g/L，这就保证了整个系统在较长时间内在低产物抑制的状态下稳定运行。前期实验[6]已证明，在发酵液复杂产物中乙醇产量比其它挥发性产物至少高3个数量级，分析计算时可将发酵产物看作只有乙醇，但长时间连续发酵一渗透汽化过程还是需要解决副产物积累对发酵的抑制问题。

连续发酵过程中硅橡胶膜表现出良好分离性能，在发酵液乙醇浓度范围为70一30g/L 时得到

浓度为28.2—16.5 (wt)的乙醇产品。渗透总通量达到1226—707g·m-2/h，乙醇渗透通量达到

292.3一l16.6g·m-2/h。，分离因子为8.5—4.9。由图3中可以看出，随着渗透汽化的进行，分离因子在正常范围内波动，但总通量和乙醇通量都有所下降，这是由于膜的分离能力大于发酵产出乙醇能力，随着分离作用的不断进行，上游乙醇浓度不断降低，导致下游通量的下降。这说明要与膜的分离能力相匹配，上游的发酵规模可以更大。前期圆形膜器实验中，在发酵液乙醇浓度范围为92.7—38.9g/L时，下游渗透总通量达到149O一1164g·m-2/h，分离因子为7.8—6.9，扩大实验规模后渗透汽化参数无不利变化。下一步实验将通过采用两级冷凝收集乙醇的方式提高二级乙醇产品浓度，以大幅度降低生产无水乙醇所需能耗。

3 结论

通过乙醇连续发酵一渗透汽化耦合实验和发酵动力学研究发现，渗透汽化膜选择性分离出产物乙

醇，将发酵液中乙醇浓度降低并保持在40g/L左右，减弱甚至消除了乙醇对酵母细胞的抑制作用，大大延长了一批细胞的发酵时间，并显著提高了发酵罐内的细胞浓度、乙醇体积产率和基质消耗速率。发酵一渗透汽化连续耦合阶段的乙醇体积产率维持在3．4g/h/L。，显著高于间歇发酵值。通过圆形膜器与矩形膜器的比较，发酵性能参数以及渗透汽化参数基本不变，说明扩大发酵一渗透汽化耦合实验规模并未对发酵环境以及渗透汽化作用产生不良影响，且通过对发酵规模和膜面积的相应放大来扩大整个连续发酵过程是可行的，这对于进一步扩大连续发酵规模具有重要指导意义。

系统运行过程中膜性能稳定，但长时间操作使得发酵罐内非挥发性副产物积累及细胞活性降低，

导致乙醇体积产率有所下降。进一步实验将考虑对发酵液进行定期部分更新，以维持更好的发酵环境。

参考文献

[1] Y．Mori；T．Inaba，Ethanol production from starch in a pervaporation membrane bioreactor using dostridium thermohydrosulfuricam，Bioteehnology and Bioengineering，1990，36l849- 853

[2]T．Ikegami；H．Yanagishita；n Kitarnoto；H．Negishi，Coneentration of fermented ethanol by oervaooration using silicalite menlbran~coated with silicone rubber，Desalination，2002，149：49-'-54

[3]M. Nomura；T. Bin；S Nakao，Selective ethanol extraction from fermentation broth using a silicalite membrane，Separation and purification technology，2002，27：59．一66

[4]肖泽仪；汤明；黄卫星；等，PDMS复合膜薄层流动膜组件中的渗透蒸发传质动力学，四川大学学报(工程科学版)，2005，37(6)：46—51

Is]伍勇；肖泽仪；黄卫星；等，酿酒酵母在硅橡胶膜生物反应器中连续发酵的生长动力学，现代化工，2004，24(1)：34—39

[6]Wu Yong；Xiao zeyi ；Huang Weixing；et a1．，Mass transfer inpervaooration of active fermentation broth with a composite PDMS membrane。Separation and purification technology，2005，42：47— 53

CH4--〉CH3OH

再被氧化成甲醛

CH3OH--〉HCHO

两分子甲醛可以发生加成反应，

2HCHO--〉CH2OH-CHO

然后再发生如下变化

CH2OH-CHO--〉CH2OH-CH2OH--〉CH3CHO--〉CH3-CH2OH

20世纪30年代以前，发酵法是乙醇的唯一工业生产方法。随着石油化工的迅速发展，合成法乙醇的产量越来越大。但合成法乙醇中夹杂的异构高碳醇，对人的高级神经中枢的麻痹作用，不适宜用作饮料、食品、医药及香料等。因此，即使在石油化工发达的国家，发酵法乙醇仍然占有一定的比例。

【发酵法】

将富含淀粉的农产品如谷类、薯类等或野生植物果实经水洗、粉碎后，进行加压蒸煮，使淀粉糊化，再加入适量的水，冷却至60℃左右加入淀粉酶，使淀粉依次水解为麦芽糖和葡萄糖。然后加入酶母菌进行发酵制得乙醇。

【水合法】

以乙烯和水为原料，通过加成反应制取。水合法分为间接水合法和直接水合法两种。间接水合法也称硫酸酯法，反应分两步进行。先把95～98%的硫酸和50～60%的乙烯按2:1（重量比）在塔式反应器吸收反应，60～80℃、0.78～1.96MPa条件下生成硫酸酯。第二步是将硫酸酯在水解塔中，于80～100℃、0.2～0.29MPa压力下水解而得乙醇，同时生成副产物乙醚。烯直接与水反应生成乙醇。直接水合法即一步法。由乙烯和水在磷酸催化剂存在下高温加压水合制得。本法流程简单、腐蚀性小，不需特殊钢材，副产乙醚量少，但要求乙烯纯度高，耗电量大。无论用发酵法或乙烯水合法，制得的乙醇通常都是乙醇和水的共沸物，即浓度为95%的工业乙醇。 市售的无水乙醇一般只能达到99.5%纯度，在许多反应中需用纯度更高的无水乙醇，经常需自己制备。通常工业用的95.5%的乙醇不能直接用蒸馏法制取无水乙醇，因95.5%乙醇和4.5%的水形成恒沸点混合物。要把水除去，第一步是加入氧化钙（生石灰）煮沸回流，使乙醇中的水与生石灰作用生成氢氧化钙，然后再将无水乙醇蒸出。这样得到无水乙醇，纯度最高约99.5%。纯度更高的无水乙醇可用金属镁或金属钠进行处理。

国外的研究状况

传统的酒精生产采用酵母间歇式发酵，而酵母不能耐受高浓度乙醇，因此有必要寻找一种耐受高浓度乙醇的新菌种。运动发酵单胞菌被认为是较好的候选品种。它是由I_indne于1928年从墨西哥Pulgue酒中首先分离得到。它属于革兰氏阴性兼性厌氧杆菌，弧菌科，发酵单胞菌属。经过实验室及中试规模的发酵动力学比较研究，人们公认利用运动发酵单胞菌制酒精与酵母相比有以下一些优点1)糖的吸收速度要比酵母高l - 2倍。(2)酒精得率比酵母高。(3)生长过程完全不要氧气。(4)比酵母容易进行遗传工程处理，以获得耐高温、耐酒精和能利用多种碳源的优良工程菌。缺点是:现有菌株所能发酵底物局限于葡萄糖、果糖、蔗糖。

国外的研究分以下几方面:（1）菌种的改良。(2)工艺的研究。间隙式发酵、连续式发酵、混合发酵等。(3)底物的研究。木薯、小麦、玉米、西米、大米等。(4)工艺控制研究。如底物浓度、pH,氮源、温度等参数。

研究重点及研究方法：

当前发酵法制乙醇研究工作的重点是筛选优良的菌种，选择低成本的发酵底物和最适的发酵控制条件。通过诱变或基因工程选育优良菌株。把其它生物细胞的基因转移进运动发酵单胞菌。把运动发酵单胞菌的基因转移进其它生物细胞。间隙式发酵、连续式发酵、混合发酵等。

酵母菌的一般特性

子囊菌纲酵母属；单细胞微生物；圆形、椭圆形、细长或柠檬形；饱满、细胞壁薄、细胞质均一、透明无色为活性强的细胞；衰老和不良条件下的细胞壁厚、细胞质呈颗粒状。

酵母的特性：产酒精能力、产酒精效率、抗SO2能力。

酵母菌的生长周期

经典的微生物生长曲线:缓慢，对数，稳定，衰亡

繁殖阶段：2－5天，达107个/mL，很少超过2(5)×108

平衡阶段：持续8天左右，动态平衡

衰减阶段：持续几周，活细胞降至105

(1)温度。液态酵母的活动最适温度为20～30℃，当温度达到20℃时，酵母菌的繁殖速度加快，在30℃时达到最大值，而当温度继续升高达到35℃时，其繁殖速度迅速下降，酵母菌呈疲劳状态，酒精发酵有停止的危险。只要保持l～1.5h 40～45℃或保持10～15min60～65℃的温度就可杀死酵母菌。但干态酵母抗高温的能力很强，可忍受5min 115～120℃的高温。

①发酵速度与温度：在20～30℃的温度范围内，每升高l℃，发酵速度就可提高10％。因此，发酵速度(即糖的转化)随着温度的升高而加快。但是，发酵速度越快，停止发酵越早，因为在这种情况下，酵母菌的疲劳现象出现较早。

②发酵温度与产酒精效率：在一定范围内，温度越高，酵母菌的发酵速度越快，产酒精效率越低，而生成的酒度就越低。因此，如果要获得高酒度的葡萄酒，必须将发酵温度控制在足够低的水平；当温度＜35时，温度越高，开始发酵越快；温度越低，糖分转化越完全，生成的酒度越高。

③发酵临界温度：当发酵温度达到一定值时，酵母菌不再繁殖，并且死亡，这一温度就称为发酵临界温度。如果超过临界温度，发酵速度就迅速下降，并引起发酵停止。由于发酵临界温度受许多因素如通风、基质的含糖量、酵母菌的种类及其营养条件等的影响，所以很难将某一特定的温度确定为发酵临界温度。在实践中常用“危险温区”这一概念来警示温度的控制，在一般情况下，发酵危险温区为32～35℃。

对于红葡萄酒，发酵最佳温度为25～30℃，而对于白葡萄酒和桃红葡萄酒，发酵的最佳温度为18～20℃左右。

(2)通风。酵母菌繁殖需要氧，在完全的无氧条件，酵母菌只能繁殖几代，然后就停止。这时，只要给予少量的空气，它们又能出芽繁殖。如果缺氧时间过长，多数酵母菌就会死亡。

在进行酒精发酵以前，对葡萄的处理(破碎、除梗、泵送以及对白葡萄汁的澄清等)保证了部分氧的溶解。在发酵过程中，氧越多，发酵就越快、越彻底。因此，在生产中常用倒罐的方式来保证酵母菌对氧的需要。

(3)酸度。酵母菌在个性或微酸性条件下，发酵能力最强，如在pH4.0的条件下，其发酵能力比在pH3.0时更强。在pH很低的条件下，酵母菌活动生成挥发酸或停止活动。可见，酸度高并不利于酵母菌的活动，但却能抑制其他微生物(如细菌)的繁殖。

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。

有的国家把乙醇掺进汽油里混合使用，称为醇汽油，效率甚至比单用汽油还高。产糖量居世界第一的巴西，完全用乙醇开动的汽车，已经在圣保罗的大街上奔驰了。

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，是更为理想的乙醇制造者。

在相当长的一段时间里，微生物用来生产乙醇的原料主要是甘蔗、甜菜、甜高粱等糖料作物和木薯、马铃薯、玉米等淀粉作物，现在人们找到了一种廉价的原料，这就是纤维素。

纤维素也是碳水化合物，而且在自然界里大量存在，许多绿色植物及其副产品，如树枝树叶、稻草糠壳等，几乎有一半是纤维素，用它们做原料可以说是取之不尽，用之不竭。当然，用纤维素做原料对酵母菌来说，将发生极大的困难，也就是说很难施展它的发酵本领。

不过有办法，人们早就从牛、羊等牲畜能吸收纤维素的研究中发现，微生物中的球菌、杆菌、黏菌和一些真菌、放线菌，会分泌出一种能催化纤维素分解的酶，叫纤维素酶。

用这种纤维素酶先把纤维素分解成单个葡萄糖分子，然后酵母菌就能把葡萄糖发酵变成乙醇。

更令人赞叹不已的是，有一种叫嗜热梭菌的微生物，它们居然能一边“吃”纤维素，一边“拉”出乙醇来，那就更简单了。在日本和韩国等地，利用木霉和酵母菌协同作战，也成功地用纤维素生产出了乙醇。微生物利用纤维素做原料生产乙醇，为乙醇登上新能源的宝座铺平了道路。由于这些原料都来自绿色植物，所以有人把乙醇称为绿色的汽油。