秸秆发酵产酒精

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秸秆发酵生产酒精的基本步骤:玉米秸秆预处理由于玉米秸秆结构复杂,不仅纤维素、半纤维素被木质素包裹,而且半纤维素部分共价和木质素结合,同时纤维素具有高度有序晶体结构。因此必须经过预处理,使得纤维素、半纤维素、木质素分离开,切断它们的氢键,破坏晶体结构,降低聚合度。常见预处理方法有物理法、化学法、物理化学法和微生物法等。水解工艺玉米秸秆进行预处理后,纤维素水解只有在催化剂存在的情况下才能显著进行。常用催化剂是无机酸和酶,由此分别形成了酸水解工艺和酶水解工艺,酸水解工艺又分为稀酸水解和浓酸水解。水解主要是破坏纤维素、半纤维素的氢键,使之转化为发酵的单糖。发酵工艺由于农作物秸秆的相当部分由半纤维素构成,其水解产物为以木糖为主的五碳糖,还有相当量的阿拉伯糖生成(可占五碳糖的10%~20%),故五碳糖的发酵效率是决定过程经济性的重要因素。木糖的存在对纤维素酶水解起抑制作用,将木糖及时转化为酒精对玉米秸秆的高效率酒精发酵是非常重要的。目前人们研究最多且最有工业应用前景的木糖发酵产乙醇的微生物有3种酵母菌种,即管囊酵母、树干毕赤酵母和体哈塔假丝酵母,主要的发酵方法有以下几种。蒸馏提纯:发酵液内,除含有酒精和大量水分外,还含许多杂质。蒸馏是把发酵醪液中含有的酒精提纯出来,通过粗馏和精馏,最后取得合乎规格的酒精,同时得到副产物杂醇油、酒糟等。在纤维素稀酸水解发酵制乙醇的过程中,由于弱酸、呋喃衍生物和苯系化合物对微生物的影响,乙醇的产量和产率都不高。好氧发酵罐和厌氧发酵罐的区别:好氧发酵设备通常采用通气和搅拌来增加氧的溶解,以满足其代谢需要。根据搅拌方式的不同,好氧发酵设备又可分为机械搅拌式发酵罐和通风搅拌式发酵罐。机械搅拌式发酵罐:利用机械搅拌器的作用,使空气和发酵液充分混合,促进氧的溶解,以保证供给微生物生长繁殖和代谢所需的溶解氧。通风搅拌式发酵罐:通风的目的不仅是供给微生物所需要的氧,同时还利用空气代替搅拌器使发酵液均匀混合。厌氧发酵设备厌氧发酵也称静止培养,因其不需供氧,所以设备和工艺都较好氧发酵简单。严格的厌氧液体深层发酵的主要特色是排除发酵罐中的氧。罐内的发酵液应尽量装满,以便减少上层气相的影响,有时还需充人非氧气体。发酵罐的排气口要安装水封装置,培养基应预先还原。此外,厌氧发酵需使用大剂量接种(一般接种量为总操作体积的10%~20%),使菌体迅速生长,减少其对外部氧渗入的敏感性。

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