4糖蜜与纤维素原料的酒精生产工艺.pptx

一、糖蜜原料的酒精生产工艺糖蜜是制糖企业的一种副产物（为加工甘蔗和甜菜的30%左右）含糖量较高达50%以上；有甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜的不同；有人认为甘蔗是生产燃料乙醇的潜力原料：1、原料成本低：榨季甘蔗平均275元／吨（14吨→1吨乙醇）原料费为3850元；干木薯片1700元/吨按3吨→1吨计为5100元。甘蔗比木薯节省1250元。2、流程简单加工成本较低：不需糊化糖化投资费及动力消耗较省。3、甘蔗种植经验成熟（一）糖蜜来源和特点其特点有：（1）干物质和糖分含量高（80%+糖50%+）。（2）胶体物含量高（5%-12%）。（3）灰分含量高（10%-12%）。（4）产酸细菌多。（5）富含生物素。表2-12-1（二）糖蜜前处理的方法由糖蜜的特点可知使用前需要进行预处理。主要内容：“澄清和充氧”。不同产品的生产糖蜜的处理方法不同。预处理主要包括：稀释、酸化、灭菌、澄清等工序。通常的方法有：1.加酸通风沉淀法(冷酸通风处理)3.添加絮凝剂澄清处理法是一种缩短澄清时间的方法。适宜于稀糖液的处理。常使用的絮凝剂是聚丙烯酰胺（PAM）主要程序如下：糖（四）发酵工艺（学生讲？）淀粉酒精的生产特点是边糖化边发酵工艺过程复杂。糖蜜的发酵工艺的多样性和易实现性。间歇半连续连续酵母回用连续纤维类物质是可再生资源。天然纤维原料：由“纤维素+半纤维素+木质素”三大成分组成它们均难被降解。（一）纤维质原料与结构1、原料种类农作物下脚料(稻草、麦草、玉米秆、玉米芯、花生壳、稻壳、棉籽壳等)；森林和木材加工下脚料(树枝、木屑等)；纤维素和半纤维素下脚料(甘蔗渣、废甜菜丝、废纸浆等)；城市废纤维垃圾；纤维素是细胞壁的主要成份在纤维素的周围充填着半纤维素和木质素阻碍了纤维素酶同纤维素分子的直接接触。植物纤维原料含有40%~50%的纤维素、20%~30%的半纤维素。化学和生物化学的方法可将纤维素和半纤维素水解成单糖。2、结构纤维素分子是一种葡萄糖苷通过β-14-葡萄糖苷键连接起来的链状聚合物----能被水解。半纤维素由杂多糖（五碳糖、六碳糖、糖醛酸）链组成。半纤维素链上连接着数量不等的甲酰基和乙酰基其分支结构使半纤维素无定形化----易被水解成糖类木质素是以苯丙基为基本结构单元的高分枝多分散性高聚物----难被降解；（二）原料的预处理（1）植物纤维预处理目的：破坏细胞壁(纤维素-木质素-半纤维素）；降低纤维素的结晶度；除去木质素或半纤维素；增加纤维素比表面积；（2）植物纤维预处理方法：物理法化学法生物法联合作用（三）几种预处理方法的比较1、物理法：需要较多能量预处理成本高水解得率低；2、化学法：需耗用酸（解掉部分纤维素和半纤维素）或碱（破坏木质素）时间较长;3、生物法：主要缺点是白腐菌在除去木质素的同时分解消耗部分纤维素和半纤维素。4、蒸汽爆碎法：半纤维素水解成单糖和寡糖部分木质素溶解而使得原料适合于纤维素酶的作用。蒸汽爆碎预处理的机理目前还不十分清楚但在蒸汽爆碎过程中会发生以下变化：细胞结构破环；纤维素结晶度和聚合度下降；半纤维素通过自水解作用转变成单糖和寡糖；纤维素-半纤维素-木质素的结构破坏；部分木质素的β-芳醚键断裂且木质素发生部分缩合作用。（四）纤维素酶及酶解机理不是单种酶是一组酶的总称一般认为主要包括三类酶组分:(1)内切葡聚糖酶(EG)：不能单独作用于结晶的纤维素；随机水解β-14-葡聚糖水解溶解的纤维素衍生物或者酸膨胀和部分降解的纤维素主要产物是纤维糊精。(2)外切葡聚糖酶(CBH)CBH能从纤维素链的非还原端(如瑞氏木霉的CBHII)或者还原端(如瑞氏木霉的CBHI)一个一个地依次切下纤维二糖单位。单独作用于天然结晶纤维素时酶活力比较低。但能同内切葡聚糖酶协同作用彻底水解结晶纤维素。有些真菌还可以产生另一类外切葡聚糖酶14-β-D-葡聚糖葡萄糖水解酶(EC3.2.1.74)可从纤维糊精的非还原端依次释放葡萄糖。葡萄糖水解酶同内切酶没有协同作用不能水解结晶纤维素而只能水解内切酶作用产生的纤维寡糖。因而这类外切酶也被认为属于Cx酶。(3)β-葡萄糖苷酶(EC3.2.1.21)[CB酶]它能水解纤维二糖和短链的纤维寡糖生成葡萄糖。对纤维二糖和纤维三糖的水解很快随着葡萄糖聚合度的增加水解速度下降。该酶的专一性比较差。酶解纤维素时对无定形区仅EG即可使之水解对于结晶区需要有EG和CBH的协同作用。在纤维素溶解糖化过程中EG与CBH的比值会显著地影响纤维素溶解活力而且在纤维素糖化过程中CB组分的加入会使这种协同作用大大加强。但是CB与EGCB与CBH的协同作用都很弱。CBH使断裂的纤维素水解为纤维二糖；CB进一步使纤维二