生物质生产燃料乙醇技术进展

生物质生产燃料乙醇技术进展

张德国

中粮生物化学（安徽）股份有限公司安徽蚌埠233000

摘要：生物燃料乙醇可以制造可再生生物质作为原料的乙醇，代表它的生物能源是国家在农业、能源、环境和区域经济方面的战略性新兴产业。2017年9月，国家发展改革委员会、国家能源局等15个部门共同发布了“扩大生物燃料乙醇生产和促进车辆用乙醇汽油使用的方案”，表明我国生物燃料乙醇在示范工作中正式推进，进入了正式推进的新阶段。我国发展生物燃料乙醇产业面临前所未有的历史发展机遇和各方面的严峻挑战。考虑到这一点，本文对生物质生产燃料乙醇技术的进步进行了参考分析。

关键词：燃料乙醇；生料发酵；生淀粉酶；葡萄糖淀粉酶

中图分类号：TS262文献标识码：A

引言

玉米片乙醇技术利用玉米纤维的优势，最大限度地发挥与纤维相关的优势，提高淀粉和乙醇的利用率，提高质量。玉米乙醇和乙醇技术比纤维乙醇技术具有明显优势。(1)原料已经是乙醇厂直接生产的中间体，无需购买额外原料即可收集，以避免原料回收、储存和运输方面的问题。(2)干净，污染少，对加工的影响少。(3)生产比用谷物和木材生产乙醇简单而困难。(4)可嵌入谷物乙醇中的主要工艺具有插件和模块性，对原工艺影响不大，易于使用和营销，投资不足。

1玉米纤维的组成、结构及酶解特点

玉米纤维含有大约70%的碳水化合物，包括残留的淀粉、纤维素和半纤维素。玉米纤维的组成因品种、产地和储存时间而异。根据预处理工艺，与玉米纤维结合的淀粉含量也会发生变化。

2玉米纤维预处理技术

2.1研磨

将玉米粒子粉碎成浆料后，使用胶磨机、盘磨机等高速剪切装置，利用托架与转子之间的剪切力，以高速、高速线速进一步剪切材料粒子，研磨后，在高速流动流体中出现的强烈微乱流、高频压力波作用和高速机械冲击剪切作用下，玉米纤维崩溃，结合的淀粉释放，大颗粒玉米淀粉颗粒大小减小，最终实现材料的均质性、分散性和乳化，颗粒大小达到100只，在淀粉过程中显着提高材料颗粒的破碎纤度是处理的关键。

2.2高压热水蒸煮

用高温高压热水烹饪原料，半纤维素脱离乙酰，部分连接断裂，结构松弛，部分产生单糖。沙哈等玉米纤维(干物质含量15%)在121℃下保温1小时，将ph调整为5.0后，添加淀粉酶、纤维素酶、纤维素酶、芳香糖苷酶等复合酶制剂，结果发现烹调后的淀粉像凝胶一样容易酶解，纤维素也容易被纤维素酶分解abbass等人使用更高的预处理强度，将玉米纤维从140℃水解30分钟，从半纤维素降低到乙酰薄利，降低ph，分解淀粉的大部分和72%半纤维素，大大促进了酶解反应。

2.3氨爆

穆罕默德等人将与玉米纤维重量相同的液氨混合，分别在1.38mpa和90℃下保温30分钟后喷雾。结果表明，氨爆炸后可以有效降解其中的纤维素，但反纤维不仅成为可溶性聚葡萄糖，降解成单糖还需要进一步处理，氨爆炸后不易破坏玉米纤维中半纤维素的网状结构，需要改善预处理效果。

2.4温度调控

淀粉颗粒的酶解初期阶段酶与淀粉颗粒相结合，因此颗粒淀粉水解率与初始形态、孔隙度、淀粉颗粒的粒度和表面积有关系。α-淀粉酶和糖化酶的粒子大小之所以分别是几纳米，是因为相对较大的尺寸的这些酶和淀粉颗粒的结合受到限制，从而降低颗粒淀粉的水解率。要解决这个问题，必须尽可能膨胀淀粉颗粒，增加淀粉颗粒的比表面积(每单位质量干淀粉表面面积)，破坏淀粉颗粒的表面。因此，生前一般有高温预处理水解过程。poet指的是在专利中保持半小时左右的机动糖化工艺，温度保持在25~40℃。石永成建议如何膨胀处理原始淀粉，最好在50~55℃保持30分钟。乳纹身等在玉米粉混合过程中加入蛋白酶和淀粉酶，用90r/min调节搅拌速度，然后在60℃保持60分钟。方丹研究了两段温度调节对高浓度玉米淀粉牛奶酶解的影响，结果与恒温反应系统相比，利用两段温度调节(一段55~65℃、二段65~70℃)大大提高了生前水解的葡萄糖产量和de值。

3已有工业化玉米纤维乙醇技术的特点及其应用

3.1ICM技术

ICM在粉碎、粉碎玉米后增加湿式粉碎工艺，并使用可选的粉碎技术(selectivemillingtechnologytm，smTTM)进一步磨碎玉米粒子，从而释放更多淀粉。然后使用fsttm(fiberseparationtechnologytm)进行逆流洗涤和挤出，将蛋白质和淀粉从纤维中分离出来。然后对纤维进行稀处理，然后进行酶解。最后，如果使用能同时使用葡萄糖、木糖和阿拉伯糖的酵母发酵，糖醇转化率达90%以上，乙醇总产量提高了10%左右，ddgs蛋白质含量显着增加。该工艺已应用于元公司的燃料乙醇装置。

3.2D3MAX技术

d3max技术适用于干磨乙醇工厂。湿蒸馏水在低温和酸浓度下处理稀酸蒸汽爆炸后，酶解发酵。乙醇产量为7%，玉米油产量为50%，ddgs蛋白质含量为45%，但总能耗没有影响。该技术将于2018年4月ace公司开始集成到斯坦利的玉米乙醇工厂，从2019年夏天开始运行。

3.3Edeniq技术

EdenIQ谷物乙醇技术是“智能”的，主要允许使用替代研磨技术处理材料。等离子喷涂水泵入专用橡胶轧机，通过转子与活塞之间的快速摩擦产生破碎，粉碎较大的玉米颗粒，去除淀粉与玉米纤维结合，优化纤维。更强、均匀的颗粒是由玉米粉和玉米纤维制成的小颗粒，有助于细胞膜和纤维素的强度，同时材料传输平稳，阻滞减少。淀粉沉积后，纤维素与纤维素相结合。该技术可使乙醇总产量增加4.9%至5.8%，其中纤维素乙醇产量增加0.5%至2.5%。ddgs的总产量减少了约12%，但蛋白质增加了20%，从而提高了质量和外观。例如，在以120mgy(mgy=百万升/年)燃料生产乙醇和玉米时，乙醇和玉米产量增加，ddgs收入减少，酶和经营成本减少，年总生产力增长约500万美元。

结束语

玉米片乙醇技术是以第一代乙醇和第二代纤维素乙醇之间的生物乙醇制备技术为基础的。谷类玉米种子约占谷物重量的6%至8%，经常与淀粉比例的一部分结合，占玉米总重量的1%至2%。这部分淀粉紧密相连，在正常乙醇生产中无法溶解。玉米纤维及其淀粉的组合通过糖和发酵等主要工艺销售到主蒸馏水中，作为主成分及其可溶物质(ddgs)的一部分，玉米纤维的最大价值未被发现。采用玉米纤维制乙醇可使乙醇总产量增加10%，而ddgs蛋白的数量则增加10%以上，大大提高了形状和质量，提高了玉米乙醇的综合经济性。

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