甘肃马铃薯生产燃料乙醇的可行性研究

第11卷第2期兰州石化职业技术学院学报Vol. 11 No. 22011年6月Journal of Lanzhou Petrochemical College of TechnologyJun.,2011文章编号:1671-4067(2011)02-0003-03甘肃马铃薯生产燃料乙醇的可行性研究牟晓红(兰州石化职业技术学院石油化学工程系,甘肃兰州730060)摘要:分析了甘肃省马铃薯种植的地理条件、种植资源等方面的优势,提出了以马铃薯为原料,采用生料发酵技术生产燃料乙醇,不仅能带动廿肃省农业产业结构的调整,同时缓解日益增长的能源需求,符合工农业发展的需要。关键词:马铃薯;燃料乙醇;可行性;研究中图分类号:TQ223.12文献标识码能源是当今社会赖以生存和发展的基础。近几甘肃马铃薯产区主要集中分布在中部干旱地区年来,随着石油资源持续减少和人们对环境的关注,和高寒阴湿地区。这些地区大多地处黄土高原及其以生物质为原料生产燃料,已经成为一些国家的能过渡地带,土层较厚,土质疏松,耕地养分富含钾素源发展战略而备受重视。海拔高,气候冷凉,昼夜温差大,一般宜农区海拔燃料乙醇的发展经历了三个阶段:第一阶段是1750~2600m;年平均气温5~8℃,无霜期120以玉米、小麦为原料,是发展燃料乙醇的初始阶段。160d,年降水量420-650mm,降水主要集中在7虽然技术已经成熟但由于我国人多地少,农业资源9月,降水对马铃薯生长需水满足率达62.2%紧缺依靠粮食作为燃料乙醇的原料,并非长久之96.4%。这种雨热分布特点恰好与马铃薯块茎膨计。第二阶段是以薯类、甜高粱等为原料。国家先大期同步,非常适宜于马铃薯生长。另外,甘肃省中后出台了一系列文件,鼓励利用边际性土地种植木部的高寒阴湿山区海拔200m以上,马铃薯病害发薯、马铃薯等非粮食类能源作物来发展生物燃料乙生轻,传播病毒媒介昆虫少,自然隔离条件较好,是醇。第三阶段是以秸秆等农业废弃物为主要原料的马铃薯种薯繁育的理想地区。近年来这些地区马铃纤维素燃料乙醇。但是,以纤维素为原料生产乙醇薯的种植面积占到了甘肃省马铃薯种植总面积的目前面临三大难题:一是纤维素水解酶成本高。二95%,产量占到了甘肃省马铃薯总产量的70%。是五碳糖发酵菌株的转化率低,五碳糖不容易生成1.2种植资源优势乙醇。三是纤维素原料收集、运输难。这些问题不甘肃省马铃薯种植涉及13个市(州)的60个仅在中国,在世界上也是一个难题。县,其中种植面积6667hm2以上的县(区)有30个20000hm2以上的县(区)有9个,330hm2的市因此,就目前来说,发展以薯类作物为原料的生(州)有8个。优势产区种植面积占到了甘肃省种物燃料不论从技术、成本以及原料综合利用等方面植面积的70%以上。表1为近五年甘肃马铃薯种都是最佳的选择。而且,有利于推动燃料乙醇生产植的基本情况。形成产业化、规模化1表1近五年甘肃马铃薯种植的基本情况1甘肃发展马铃薯生产燃料乙醇的主年份种植面积hm2总产量/单产/thm2要优势中国煤化工15.552005CNMH1.1生态适应优势939750020071033200015.71收稿日期:2011-05-10作者简介:牟晓红(1967-),女,辽宁大连人,副教授20086574001073000016.324兰州石化职业技术学院学报201l年1.3群众基础优势劳动强度,从而降低生产成本。另外,淀粉出酒率近几年来,马铃薯价格比较稳定,其一般收入高,成品酒精中甲醇含量偏低,成品质量比较稳定9000-12000元/hm2,高产地区要超过15000元图1为生料发酵工艺流程2hm2,这是其它粮食作物无法比拟的。2007年,甘肃料预处理液化日精化L着母马铃薯产值达67亿元,占农业总产值的12%。定西地区种植1hm2马铃薯的收益相当于种植24hm2小麦的产值。据测算,2007年定西市全部乡肆蒸馏日脱水日燃斜乙醇村人口从马铃薯产业得到纯收人1.57亿元,人均收图1生料发酵工艺流程入587元,分别占人均种植业纯收入的73%和人均21马铃薯预处理家庭经营纯收入的55%,占整个农民人均纯收入的马铃薯在收获、运输等过程中,经常会掺夹泥显著的经济效益极大的刺激了农民种植马铃土、沙石、粗纤维等杂质。由于生料发酵没有熟料蒸薯的积极性马铃薯已真正成为贫困山区农民群众煮过程中的杀菌作用所以要求原料杂质少,无虫蛀自觉实现脱贫致富奔小康的好项目。发展马铃薯产和霉烂变质现象。因此,生产前,必须除去杂物以业,政府只需因势利导,开展必要的技术培训和技术保证生产的正常进行和提高生产效益服务,就可收到事半功倍的效果。生料发酵不存在熟料发酵中由于原料粉碎过细1.4科技发展优势引起发粘和淀粉损失增加的问题,同时原料较细,有甘肃省一直十分重视马铃薯科学研究与技术推利于糖化过程的进行。因此,综合考虑粉碎设备损广工作,拥有一支长期活跃在马铃薯科研与技术推耗和能耗本工艺选取的筛孔直径≤1.6mm广第一线的强有力的科技队伍。甘肃省先后推广了22液化系列先进的栽培技术、防治病虫技术和留种技术淀粉浆的液化是将淀粉链打断,淀粉的网状结其中,甘肃农科院在马铃薯抗晚疫育种和高淀粉育构被破坏从而使淀粉浆的粘度降低使淀粉水解为种方面均处于全国领先水平。甘肃省马铃薯茎尖脱糖和糊精。生淀粉水解时采用葡萄糖淀粉酶对生淀毒繁种技术研究也是全国起步较早的。粉水解,具有较高的活性,同时也可采用将黑曲莓属1.5政府扶持优势淀粉酶与之共同使用,利用酶的相互促进作用,增加甘肃省将马铃薯列为全省种植业结构调整的主它们的活性。导产业之一。省各有关部门均对全省马铃薯产业进2.3糖化行着重点扶持。政府强有力的支持与引导,将会促糖化是将短的淀粉链即糊精转化为可发酵性进甘肃省马铃薯产业发展提高到一个新的水平糖糖化是一个复杂的生物化学变化过程。糖化酶综合以上各项优势,甘肃发展以马铃薯为原料将马铃薯中的淀粉分解成可发酵性糖,再利于酵母的生物乙醇燃料产业是非常可行的,不仅能带动甘发酵的过程。糖化酶的用量糖化时间以及糖化温肃省农业产业结构的调整同时缓解日益增长的能度的高低都会对后续工序产生很大的影响如果条源需求符合工农业发展的需要件选择不当,将会使糖化不完全,不仅增加生产成本,延长生产周期;而且,设备的利用率降低,容易染2利用马铃薯生料发酵生产燃料乙醇菌酶蛋白逐渐产生变性甚至会丧失其催化活性。工艺及参数因此,实验表明,糖化酶添加量一般控制在120180u/g,糖化阶段的温度在60℃左右,糖化时间控在马铃薯为原料发酵生产燃料乙醇的传统工艺制在40~60min13中能耗较大和成本偏高是制约乙醇产业发展的主2.4发酵要问题。其中,高温高压蒸煮工序消耗的能量占整将醪浆泵入发酵罐中,加入糖化酶、营养盐及活个生产过程总能耗的30%-40%。所以,本工艺采化好的种增塔必题时加入杀菌剂。发酵前用生料发酵技术即借助外界酶作用将生淀粉水解期温度中国煤化温度可以稍高最为微生物可以利用糖,再利用酵母将糖发酵为生物好不要CNMHH行通风待酵母发起乙醇。该工艺不仅省去了高温蒸煮糊化工艺,避免后,无须再通风。本工艺采取边糖化边发酵工艺发了高温条件下可发酵性糖的损失。同时减少了设酵时间比较长,大约需要3~5天1。随着发酵过程备投资,降低了能耗;使操作工序更加简化,减轻了的进展,醪液中还原糖迅速下降待残糖降至02%年晓红,甘肃马铃薯生产燃料乙醇的可行性研究以下,酒份稳定在较高水平,说明发酵已完成,将成物燃料是人类可持续发展的需要,它对构建国家能熟醪泵到蒸馏塔蒸馏成品酒精。源、粮食安全新体系,建设社会主义新农村和促进马铃薯产业健康发展都具有十分重要意义。3结语参考文献:随着地球化石能源贮量的不断减少,能源紧缺问题日趋严重。无论是从马铃薯的原料来源还是从[1]孙传伯李永丽.云南省马铃薯生产燃料乙醇的可行生产技术上分析,发展甘肃马铃薯生产燃料乙醇项性研究[J].安徽农业科技,2009,(1):132目都是可行的也是必要的。这不仅能带动甘肃马2]王晨霞,杜风光,李根德,淀粉原料生料发酵法生产酒铃薯种植业的有序发展,逐渐形成一个马铃薯大产精概述[J].粮食与油脂,2008,(6):11-13.业和新的经济增长领域,推动当地经济发展。而且[3]刘义刚生料糖化与酿酒研究概述[J].酿酒科技,2000,(5):40-4马铃薯燃料乙醇产业能直接为农民创造收人,让他[4]李志平,庞宗文生木薯淀粉直接发酵生产酒精的发们能够从农业生产中获得实实在在的利益。发展生酵条件研究[J]酿酒科技,2005,(12):57-59The Feasibility Study on Using GansuPotato as Raw Material to Produce Fuel ethanolMU XngLanzhou Petrochemical College of Vocational Technology, Lanzhou 730060, China)Abstract: This article analyses the Gansu potatoes from the geographical conditions, plant resources and otheradvantages. It puts forward to use the potatoes as raw materials, by the fermentation technique with uncookedraw materials to produce fuel ethanol. It can not only promote the adjustment of Gansu agricultural structurebut alleviate the growing energy demand, meeting the needs of the industrial and agricultural developmentKey word: potato; fuel ethanol; feasibility; study中国煤化工CNMHG