玉米燃料乙醇生产新工艺研究

创新论坛·管理创新|l玉米燃料乙醇生产新工艺研究马清榜张建博田苗郑彬(河南天冠企业集团有限公司,河南南阳473000)摘要]对玉米燃料乙醇生产新工芑进行研究。通过1mˆ发酵罐的系统试验,形成了低溫蒸煮、预处理、生淀粉直接发酵三条可行的新工芑路线,为玉米燃料乙醇生产提供了新的思路[关键词]玉米;燃料乙醇;低温蒸煮;预处理;生淀粉中图分类号]TQ5174[文献标识码]A文章编号:1671-0037(2014)06-27-1.5由于不可再生能源石油资源的日渐减少,作为一种可再生法成为目前各酒精厂主流的生产方法,但蒸煮温度仍在的替代能源燃料乙醇的产量正在迅速增长。作为中国“十五”十95-105℃左右:传统酒精生产液化糖化工段工艺流程如下。大重点工程之一,在有关方面的共同努力下,生物燃料乙醇产业粉浆→预热塔(预热至64℃左右)→预液化(加热至70℃平取得了重大发展。以乙醇等替代能源为代表的能源供应多元化均停留60-90分钟)→喷射液化泵(加压至0.6Mpa)→喷射液化战略已成为中国能源政策的一个方向。同时,国家采取的补贴器(迅速升温至95℃)→后熟器(保温95℃维持40分钟)→后液政策也是对企业效率和竞争力、开发新技术、降低成本方面的能化罐(停留20分钟后经泵加压到06Mpa)→连消器(升温至力的考验。企业要应对不断变化的政策及市场,必须降低生产105℃灭菌并在维持器中保温保压9分钟)→一级闪蒸器(瞬间成本,加大新技术的开发及储备。降至80℃产生的二次蒸汽送至预热塔)→二级闪蒸塔(降至乙醇生产主要有2种途径:发酵法与化学合成法。其中发酵60℃二次蒸汽冷凝后直接排放)→糖化锅(糖化40分钟经泵加法的产量占乙醇产量的绝大部分。在以淀粉类及糖蜜类为原料压)→泵→糖化换热器→发酵罐的发酵法乙醇生产中,又以淀粉类原料为主,糖蜜乙醇仅占发酵燃料乙醇生产中,能量消耗最大的两个工序是蒸煮工序和乙醇总产量的15%~18%。玉米是发酵法制燃料乙醇的主要原蒸馏工序,蒸煮工序的蒸汽消耗占整个生产过程蒸汽消耗的料之25%~30%。将这部分蒸汽消耗全部或大部分节省下来,对与降传统的谷物原料酒精发酵,原料处理均为高温蒸煮法,蒸煮低燃料乙醇生产整体能耗将起到重要作用。温度在130℃左右,该方法的缺点是能耗高、设备要求高且复本研究利用Im3发酵罐的系统试验,初步摸索出了低温蒸杂。随着酶工程的发展,蒸煮双酶法逐渐替代了传统高温蒸煮煮、预处理、生淀粉直接发酵三条可行的新工艺路线,为玉米燃一你你你你你你你一壮年期也非常慢,对生产也几乎没有影响壮年期菌体的长度、粗细均达到最大。没有任何排列规律丙丁发酵过程中危害最大的一种是杆状乳酸菌,阿培氏染而言,视野下全部是密密麻麻交错排列的菌体,颜色很均匀,两色后菌体上会出现三个亮点,两端和中间各一个,因此被称为端的梭状比较明显.如果染乳酸杂菌,经阿培式染色后可以清晰三头菌,一旦染上这种菌,酸度就会很快上升,不像正常的丙丁地看出乳酸杂菌。这个时期对应32-40h左右。发酵那样当酸度升到最高后,然后下降还原成溶剂,此菌由于老年期刚开始菌体少,在丙丁菌幼年期的时候是检测不到的,只有经老年期Ⅰ:菌体密度比壮年期明显下降,菌体形态变得松过十几个小时的繁衍,在镜检视野中密度达到两三个视野有散,一部分菌体弯曲成弧形或小圆圈状,还有一些变短、变细,有个杂菌的时候才能被熟练的镜检工发现,虽然这种杂菌和的中空、断裂等残缺,菌体短小瘦弱;老年期Ⅱ:菌体数量很少,丙丁菌非常相似,但在镜检的时候还是能看出在美兰染色后完整的菌体不多,大部分呈单个,有的缺失,菌体进一步收缩卷此菌比较有柔韧感,稍显细长,染色不均匀,再经阿培氏染色曲,最后消失,有时能看到单个圆球形孢子。后能看到有红棕色菌体,而正常的丙丁菌是无色透明的。所以上五个标准经班组项目推广以后,取得了明显的效果,镜以镜检工的经验就非常重要,早发现几小时,就可以及时地采检效率大大提高,准确性也有保障,受到了一致好评取重灭菌,加药等一系列灭菌挽救措施,对于大生产来说经济3丙丁发酵常见杂菌的镜检效益十分可观。参考文献丙丁菌发酵工业中,常见的杂菌有两大类,球形菌和杆状杂]沈兆兵,杜风光,史吉平,董青山,王文博丙酮丁醇生产菌,球形杂菌主要是乳酸菌,单个或成短串珠状,一般是风过滤技术进展广州化工,2007,(10)35器积水夹带所染,在镜检过程中也比较容易辨认,由于此杂菌不[2]陈陶声,陆祖祺发酵法丙酮丁醇生产技术[M,北京:化学会对丙丁发酵造成影响,只是与丙丁菌共生,消耗基质而已,并工业出版社,1991且只要加强风系统的管理维护,就能避免这种杂菌污染,所以并中国煤化工不严重作者简介:黄杆菌杂菌中有一种是比丙丁菌和杆状乳酸菌粗两三倍以上向:生物能源与生物花工YHaCNMHG程师,研究方的粗杆菌,这种杆菌镜检视野很明显,个大,且染色比较重,繁殖CHUANGXINKEJI 2014.06 27创新料乙醇生产提供了新的思路。表3生淀粉直接发酵工艺试验结果1材料与方法料水比外观(oBX)pH值还原糖(%)酒度(v/v)总糖(%)发酵时间1材料0.201364h原料:玉米粉,市售;菌种:安琪超级酿酒活性干酵母,湖北0.543.900.15宜昌;酶:液化酶A、糖化酶G、酸性蛋白酶P、诺维信液化酶、诺1:2.330.263.790.1813.1875h维信糖化酶;浓硫酸:工业级12方法料水比下,发酵75小时,终了酒度为13.18%(v/v),总糖2.50%,1.2.1低温蒸煮工艺流程通过计算淀粉利用率可达8725%。拌料调pH值加入液化酶A65-75℃,维持2h降温至24成熟醪液相色谱结果(单位g/100ml58-63℃,同时调pH值加入糖化酶G,维持1h降温至33℃,加表4成熟醪液相色谱结果人干酵母、酸性蛋白酶P发酵(33-35℃)。1.2.2预处理工艺流程葡萄糖丁二酸乳酸甘油乙酸拌料调pH值升温至60℃加入糖化酶G,维持2h降温至蒸煮双酶法0.2380.1380.1101.0100.0433℃,加入干酵母、酸性蛋白酶P发酵(33-35℃)。生淀粉直接发酵法0.1340.1380.0390.50500391.2.3生淀粉直接发酵工艺流程拌料调pH值加入糖化酶G、干酵母、酸性蛋白酶P发酵从表4的数据来看,两种发酵方法发酵成熟醪中的丁二酸含(33-35℃)。量基本一致,而蒸煮双酶法成熟醪的乳酸含量是生淀粉直接发1.2.4蒸煮双酶法酵法的2.8倍多,甘油含量是生淀粉直接发酵法的2倍,葡萄糖和拌料调pH值加入诺维信液化酶100℃,维持2h降温至乙酸的含量也都高于生淀粉直接发酵法60℃,同时调pH值加入诺维信糖化酶,维持0.5h降温至33℃加入干酵母发酵(33-35℃)。3结论与讨论2结果与分析3.Ⅰ从低温蒸煮工艺到预处理工艺,再到生淀粉直接发酵工艺,随着在液化、糖化工段投入能量的减少,发酵总时间逐渐2.1低温蒸煮工艺试验结果延长表1低温蒸煮工艺试验结果3.2采用三种新工艺进行酒精发酵,接种后1416小时发酵醪的还原糖含量即降至1%以下,之后的整个发酵过程中料水比外观(oBX)pH值还原糖(%)酒度(w)总糖(%)发酵时间发酵醪的还原糖含量一直维持在很低的水平,酵母处于饥饿状1:250043:910:17126320057h态,代谢旺盛。同时,三种新工艺发酵醪的pH值在整个发酵过0.074.172.0064h程中同样维持在较低的水平(4.5以下),这两个条件有效抑制了1:2.00.794.020.3515.1720566h发酵醪中杂菌的生长,防止了发酵醪生酸幅度偏高,试验中成熟醪生酸幅度均在3.5左右。从表1的数据来看,采用低温蒸煮工艺进行玉米原料酒精发3.3有机酸、甘油等副产物的减少,可以大大提高酒精发酵酵,发酵质量良妤。在1:2.0的料水比下,发酵66小时,终了酒度的淀粉利用率,降低粮耗。根据我们以往的试验数据,蒸煮双酶达到15.17%(v/v),通过计算淀粉利用率可达90.82%法的淀粉利用率一般都在85%以下,而试验中生淀粉直接发酵2.2预处理工艺试验结果工艺的淀粉利用率已达到8725%表2预处理工艺试验结果参考文献]谢林,吕西军.玉米酒精生产新技术M北京:中料水比外观(oBX)pH值还原糖(%)酒度(vv)总糖(%)发酵时间出版社,20013.710.1512.191.9066h2]方善康,朱明田无蒸煮生淀粉酒精发酵研究卩食品与发3.750.12.162.1564h酵工业,1988(02):13-19.0.903.660.1512.122.00「3黄平生料酿酒技术M]北京:中国轻工业出版社,2001:2.330.583.810.1264h[4] Katsuhikdo Mikuni, Mitsuru Monma, keiji kainuma. Alco-hol fermentation of Corn stach digested by chalara paradoxa amy从表2的数据来看,采用预处理工艺进行玉米原料酒精发 lase without cookinglJ) Biotechnology and Bioengineering,1987酵,发酵的总时延长,发酵质量良好,在1:233的料水比下,发酵阿5谢晓航,蒋敬全,韩宏明,卢国伟,张家伟酒精发酵清洁64小时,终了酒度为13.10%(v/v),总糖2.40%。生产新工艺的研究[中国煤化工23生淀粉直接发酵工艺试结果CNMHG从表3的数据来看,采用生淀粉直接发酵工艺进行玉米原料作者介绍:马清榜(198,硕士研究生,助理工程师,研酒精发酵,发酵的总时间进一步延长,发酵质量良好,在1:233的究方向:浓醪酒精发酵技杺、生淀粉直接发酵酒精技术。28 CHUANGXINKEJI 2014.06