玉米燃料乙醇生產(chǎn)新工藝研究

創(chuàng )新論壇·管理創(chuàng )新|l玉米燃料乙醇生產(chǎn)新工藝研究馬清榜張建博田苗鄭彬(河南天冠企業(yè)集團有限公司,河南南陽(yáng)473000)摘要]對玉米燃料乙醇生產(chǎn)新工芑進(jìn)行研究。通過(guò)1m?發(fā)酵罐的系統試驗,形成了低溫蒸煮、預處理、生淀粉直接發(fā)酵三條可行的新工芑路線(xiàn),為玉米燃料乙醇生產(chǎn)提供了新的思路[關(guān)鍵詞]玉米;燃料乙醇;低溫蒸煮;預處理;生淀粉中圖分類(lèi)號]TQ5174[文獻標識碼]A文章編號:1671-0037(2014)06-27-1.5由于不可再生能源石油資源的日漸減少,作為一種可再生法成為目前各酒精廠(chǎng)主流的生產(chǎn)方法,但蒸煮溫度仍在的替代能源燃料乙醇的產(chǎn)量正在迅速增長(cháng)。作為中國“十五”十95-105℃左右:傳統酒精生產(chǎn)液化糖化工段工藝流程如下。大重點(diǎn)工程之一,在有關(guān)方面的共同努力下,生物燃料乙醇產(chǎn)業(yè)粉漿→預熱塔(預熱至64℃左右)→預液化(加熱至70℃平取得了重大發(fā)展。以乙醇等替代能源為代表的能源供應多元化均停留60-90分鐘)→噴射液化泵(加壓至0.6Mpa)→噴射液化戰略已成為中國能源政策的一個(gè)方向。同時(shí),國家采取的補貼器(迅速升溫至95℃)→后熟器(保溫95℃維持40分鐘)→后液政策也是對企業(yè)效率和競爭力、開(kāi)發(fā)新技術(shù)、降低成本方面的能化罐(停留20分鐘后經(jīng)泵加壓到06Mpa)→連消器(升溫至力的考驗。企業(yè)要應對不斷變化的政策及市場(chǎng),必須降低生產(chǎn)105℃滅菌并在維持器中保溫保壓9分鐘)→一級閃蒸器(瞬間成本,加大新技術(shù)的開(kāi)發(fā)及儲備。降至80℃產(chǎn)生的二次蒸汽送至預熱塔)→二級閃蒸塔(降至乙醇生產(chǎn)主要有2種途徑:發(fā)酵法與化學(xué)合成法。其中發(fā)酵60℃二次蒸汽冷凝后直接排放)→糖化鍋(糖化40分鐘經(jīng)泵加法的產(chǎn)量占乙醇產(chǎn)量的絕大部分。在以淀粉類(lèi)及糖蜜類(lèi)為原料壓)→泵→糖化換熱器→發(fā)酵罐的發(fā)酵法乙醇生產(chǎn)中,又以淀粉類(lèi)原料為主,糖蜜乙醇僅占發(fā)酵燃料乙醇生產(chǎn)中,能量消耗最大的兩個(gè)工序是蒸煮工序和乙醇總產(chǎn)量的15%~18%。玉米是發(fā)酵法制燃料乙醇的主要原蒸餾工序,蒸煮工序的蒸汽消耗占整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程蒸汽消耗的料之25%~30%。將這部分蒸汽消耗全部或大部分節省下來(lái),對與降傳統的谷物原料酒精發(fā)酵,原料處理均為高溫蒸煮法,蒸煮低燃料乙醇生產(chǎn)整體能耗將起到重要作用。溫度在130℃左右,該方法的缺點(diǎn)是能耗高、設備要求高且復本研究利用Im3發(fā)酵罐的系統試驗,初步摸索出了低溫蒸雜。隨著(zhù)酶工程的發(fā)展,蒸煮雙酶法逐漸替代了傳統高溫蒸煮煮、預處理、生淀粉直接發(fā)酵三條可行的新工藝路線(xiàn),為玉米燃一你你你你你你你一壯年期也非常慢,對生產(chǎn)也幾乎沒(méi)有影響壯年期菌體的長(cháng)度、粗細均達到最大。沒(méi)有任何排列規律丙丁發(fā)酵過(guò)程中危害最大的一種是桿狀乳酸菌,阿培氏染而言,視野下全部是密密麻麻交錯排列的菌體,顏色很均勻,兩色后菌體上會(huì )出現三個(gè)亮點(diǎn),兩端和中間各一個(gè),因此被稱(chēng)為端的梭狀比較明顯.如果染乳酸雜菌,經(jīng)阿培式染色后可以清晰三頭菌,一旦染上這種菌,酸度就會(huì )很快上升,不像正常的丙丁地看出乳酸雜菌。這個(gè)時(shí)期對應32-40h左右。發(fā)酵那樣當酸度升到最高后,然后下降還原成溶劑,此菌由于老年期剛開(kāi)始菌體少,在丙丁菌幼年期的時(shí)候是檢測不到的,只有經(jīng)老年期Ⅰ:菌體密度比壯年期明顯下降,菌體形態(tài)變得松過(guò)十幾個(gè)小時(shí)的繁衍,在鏡檢視野中密度達到兩三個(gè)視野有散,一部分菌體彎曲成弧形或小圓圈狀,還有一些變短、變細,有個(gè)雜菌的時(shí)候才能被熟練的鏡檢工發(fā)現,雖然這種雜菌和的中空、斷裂等殘缺,菌體短小瘦弱;老年期Ⅱ:菌體數量很少,丙丁菌非常相似,但在鏡檢的時(shí)候還是能看出在美蘭染色后完整的菌體不多,大部分呈單個(gè),有的缺失,菌體進(jìn)一步收縮卷此菌比較有柔韌感,稍顯細長(cháng),染色不均勻,再經(jīng)阿培氏染色曲,最后消失,有時(shí)能看到單個(gè)圓球形孢子。后能看到有紅棕色菌體,而正常的丙丁菌是無(wú)色透明的。所以上五個(gè)標準經(jīng)班組項目推廣以后,取得了明顯的效果,鏡以鏡檢工的經(jīng)驗就非常重要,早發(fā)現幾小時(shí),就可以及時(shí)地采檢效率大大提高,準確性也有保障,受到了一致好評取重滅菌,加藥等一系列滅菌挽救措施,對于大生產(chǎn)來(lái)說(shuō)經(jīng)濟3丙丁發(fā)酵常見(jiàn)雜菌的鏡檢效益十分可觀(guān)。參考文獻丙丁菌發(fā)酵工業(yè)中,常見(jiàn)的雜菌有兩大類(lèi),球形菌和桿狀雜]沈兆兵,杜風(fēng)光,史吉平,董青山,王文博丙酮丁醇生產(chǎn)菌,球形雜菌主要是乳酸菌,單個(gè)或成短串珠狀,一般是風(fēng)過(guò)濾技術(shù)進(jìn)展廣州化工,2007,(10)35器積水夾帶所染,在鏡檢過(guò)程中也比較容易辨認,由于此雜菌不[2]陳陶聲,陸祖祺發(fā)酵法丙酮丁醇生產(chǎn)技術(shù)[M,北京:化學(xué)會(huì )對丙丁發(fā)酵造成影響,只是與丙丁菌共生,消耗基質(zhì)而已,并工業(yè)出版社,1991且只要加強風(fēng)系統的管理維護,就能避免這種雜菌污染,所以并中國煤化工不嚴重作者簡(jiǎn)介:黃桿菌雜菌中有一種是比丙丁菌和桿狀乳酸菌粗兩三倍以上向:生物能源與生物花工YHaCNMHG程師,研究方的粗桿菌,這種桿菌鏡檢視野很明顯,個(gè)大,且染色比較重,繁殖CHUANGXINKEJI 2014.06 27創(chuàng )新料乙醇生產(chǎn)提供了新的思路。表3生淀粉直接發(fā)酵工藝試驗結果1材料與方法料水比外觀(guān)(oBX)pH值還原糖(%)酒度(v/v)總糖(%)發(fā)酵時(shí)間1材料0.201364h原料:玉米粉,市售;菌種:安琪超級釀酒活性干酵母,湖北0.543.900.15宜昌;酶:液化酶A、糖化酶G、酸性蛋白酶P、諾維信液化酶、諾1:2.330.263.790.1813.1875h維信糖化酶;濃硫酸:工業(yè)級12方法料水比下,發(fā)酵75小時(shí),終了酒度為13.18%(v/v),總糖2.50%,1.2.1低溫蒸煮工藝流程通過(guò)計算淀粉利用率可達8725%。拌料調pH值加入液化酶A65-75℃,維持2h降溫至24成熟醪液相色譜結果(單位g/100ml58-63℃,同時(shí)調pH值加入糖化酶G,維持1h降溫至33℃,加表4成熟醪液相色譜結果人干酵母、酸性蛋白酶P發(fā)酵(33-35℃)。1.2.2預處理工藝流程葡萄糖丁二酸乳酸甘油乙酸拌料調pH值升溫至60℃加入糖化酶G,維持2h降溫至蒸煮雙酶法0.2380.1380.1101.0100.0433℃,加入干酵母、酸性蛋白酶P發(fā)酵(33-35℃)。生淀粉直接發(fā)酵法0.1340.1380.0390.50500391.2.3生淀粉直接發(fā)酵工藝流程拌料調pH值加入糖化酶G、干酵母、酸性蛋白酶P發(fā)酵從表4的數據來(lái)看,兩種發(fā)酵方法發(fā)酵成熟醪中的丁二酸含(33-35℃)。量基本一致,而蒸煮雙酶法成熟醪的乳酸含量是生淀粉直接發(fā)1.2.4蒸煮雙酶法酵法的2.8倍多,甘油含量是生淀粉直接發(fā)酵法的2倍,葡萄糖和拌料調pH值加入諾維信液化酶100℃,維持2h降溫至乙酸的含量也都高于生淀粉直接發(fā)酵法60℃,同時(shí)調pH值加入諾維信糖化酶,維持0.5h降溫至33℃加入干酵母發(fā)酵(33-35℃)。3結論與討論2結果與分析3.Ⅰ從低溫蒸煮工藝到預處理工藝,再到生淀粉直接發(fā)酵工藝,隨著(zhù)在液化、糖化工段投入能量的減少,發(fā)酵總時(shí)間逐漸2.1低溫蒸煮工藝試驗結果延長(cháng)表1低溫蒸煮工藝試驗結果3.2采用三種新工藝進(jìn)行酒精發(fā)酵,接種后1416小時(shí)發(fā)酵醪的還原糖含量即降至1%以下,之后的整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中料水比外觀(guān)(oBX)pH值還原糖(%)酒度(w)總糖(%)發(fā)酵時(shí)間發(fā)酵醪的還原糖含量一直維持在很低的水平,酵母處于饑餓狀1:250043:910:17126320057h態(tài),代謝旺盛。同時(shí),三種新工藝發(fā)酵醪的pH值在整個(gè)發(fā)酵過(guò)0.074.172.0064h程中同樣維持在較低的水平(4.5以下),這兩個(gè)條件有效抑制了1:2.00.794.020.3515.1720566h發(fā)酵醪中雜菌的生長(cháng),防止了發(fā)酵醪生酸幅度偏高,試驗中成熟醪生酸幅度均在3.5左右。從表1的數據來(lái)看,采用低溫蒸煮工藝進(jìn)行玉米原料酒精發(fā)3.3有機酸、甘油等副產(chǎn)物的減少,可以大大提高酒精發(fā)酵酵,發(fā)酵質(zhì)量良妤。在1:2.0的料水比下,發(fā)酵66小時(shí),終了酒度的淀粉利用率,降低糧耗。根據我們以往的試驗數據,蒸煮雙酶達到15.17%(v/v),通過(guò)計算淀粉利用率可達90.82%法的淀粉利用率一般都在85%以下,而試驗中生淀粉直接發(fā)酵2.2預處理工藝試驗結果工藝的淀粉利用率已達到8725%表2預處理工藝試驗結果參考文獻]謝林,呂西軍.玉米酒精生產(chǎn)新技術(shù)M北京:中料水比外觀(guān)(oBX)pH值還原糖(%)酒度(vv)總糖(%)發(fā)酵時(shí)間出版社,20013.710.1512.191.9066h2]方善康,朱明田無(wú)蒸煮生淀粉酒精發(fā)酵研究卩食品與發(fā)3.750.12.162.1564h酵工業(yè),1988(02):13-19.0.903.660.1512.122.00「3黃平生料釀酒技術(shù)M]北京:中國輕工業(yè)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從表2的數據來(lái)看,采用預處理工藝進(jìn)行玉米原料酒精發(fā) lase without cookinglJ) Biotechnology and Bioengineering,1987酵,發(fā)酵的總時(shí)延長(cháng),發(fā)酵質(zhì)量良好,在1:233的料水比下,發(fā)酵阿5謝曉航,蔣敬全,韓宏明,盧國偉,張家偉酒精發(fā)酵清潔64小時(shí),終了酒度為13.10%(v/v),總糖2.40%。生產(chǎn)新工藝的研究[中國煤化工23生淀粉直接發(fā)酵工藝試結果CNMHG從表3的數據來(lái)看,采用生淀粉直接發(fā)酵工藝進(jìn)行玉米原料作者介紹:馬清榜(198,碩士研究生,助理工程師,研酒精發(fā)酵,發(fā)酵的總時(shí)間進(jìn)一步延長(cháng),發(fā)酵質(zhì)量良好,在1:233的究方向:濃醪酒精發(fā)酵技杺、生淀粉直接發(fā)酵酒精技術(shù)。28 CHUANGXINKEJI 2014.06