1、 乙醇的生产及应用研究进展 摘要 乙醇是具有燃烧完全、效率高、用途广等特点的可再生能源。本文简要综述了生产乙 醇的几种新技术，主要包括以玉米、小麦等为原料的淀粉类技术、以甘蔗、甜菜等为原料的糖蜜 类技术及以农、林废弃物等为原料的纤维素类技术；较详细地阐述了乙醇在医药、食物、燃料、 饮料、化工等领域的应用研究。最后，展望了乙醇的应用发展前景。 关键词 乙醇 生产 应用 进展 面对化石能源短缺以及使用化石燃料导致的大气污染、酸雨、温室效应等一系列 环境问题，人类已着手开发用包括核能、风能、太阳能、氢能、生物质能源在内的各 种绿色替代能源。 在生物质能源中， 作为替代性再生能源之一的乙醇， 具有燃烧
2、完全、 效率高、无污染等特点，因此具有巨大的发展潜力。世界重要经济体近30 年来大力 发展燃料乙醇，美国、巴西走在世界前列，两国燃料乙醇产量占世界的69%以上1。 现阶段我国生产燃料乙醇的原料以玉米为主( 占50%以上) ，其次是薯类( 占23%)， 其余是高粱、小麦、糖蜜等2。乙醇除了做燃料，还有许多其它用处，如：作为有机 合成的原料；各种化合物结晶的溶剂；洗涤剂；萃取剂；食用酒精可以勾兑白酒；用 作粘合剂；硝基喷漆、清漆、化妆品、油墨、脱漆剂等的溶剂以及农药、医药、橡胶、 塑料、人造纤维、洗涤剂等的制造原料；还可以做防冻剂、消毒剂等。 1 乙醇的生产技术 目前，世界乙醇生产技术按原料可分为
3、3类。 （1）以玉米、小麦等为原料的淀粉 类技术； （2）以甘蔗、甜菜等为原料的糖蜜类技术； （3）以农、林废弃物等为原料的 纤维素类技术3。 1.1 淀粉类技术玉米乙醇技术 美国具有比较成熟的由玉米制备乙醇的技术，主要有两种传统方法，一是湿法碾 磨。 美国约40%的乙醇用湿法碾磨生产。 将玉米浸泡在具有二氧化硫的水中24h至36h， 使籽粒能分离(Separate)成为四个组成部分：胚、蛋白质、纤维质和淀粉。分离反应出 现后，淀粉就发酵成乙醇，而剩下的三种组分则作为诸如玉米面筋粉和玉米面筋饲料 等副产品出售。这些都是被看作比较值钱的副产品。二是干法粉碎。干法粉碎总共约 占美国乙醇生产的70%
4、。加工随着玉米被精细碾磨并被烧煮开始，淀粉被发酵并转化 为乙醇，而玉米的三个不能发酵的部分(蛋白质、纤维质和脂肪)则被运送经过这个过 程，并作为一种称作带可溶物的干酒糟(distillers dried grains with solubles)DDGS的饲 料产品，在结束时回收。伴随着玉米基乙醇生产力的不断扩大，美国伊里诺斯大学的 研究人员与来自美国农业部农业研究服务部东部地区研究中心的同行们一道， 已发现 一项新的玉米碾磨方法叫做酶促干法粉碎， 能增大每批生产的乙醇数量和这个方法产 生的副产品的价值。 该方法包括将玉米短时期浸泡于水， 加以粗略粉碎并用酵母培养， 1 将玉米籽粒分解，从而能
5、够在发酵过程之前将胚和纤维质抽出4。 我国南京绿天源生物化工工程有限公司开发的膜耦合清液发酵制备乙醇的生产 工艺是知识产权的国家专利技术5 。膜耦合清液发酵制备乙醇的生产工艺技术特点 如下： (1)高细胞密度：酵母细胞密度为5 108 /mL，发酵周期68h，是传统工艺发酵周期 的1 /101 /8，发酵强度大，设备利用率高。 (2)糖2醇转化率高，可达理论值的94%，膜生物反应器的应用使产物反馈抑制降至最 低，副反应产物极少。 (3)改良湿法前处理工艺，玉米综合利用率高，副产物附加值得到大幅度提升。 (4)差压蒸馏、热泵技术和热耦合技术的应用可显著降低能耗。 (5)采用耐高温菌种，可在35时
6、正常发酵，显著降低循环水消耗，节能。 (6)全程自动控制，使整个生产过程始终处于最佳工艺条件下运行。 (7)闭环生产工艺，无工艺废水排放，既节约水资源，又保护环境。 1.2 糖蜜类技术蔗糖生产乙醇 甘蔗是一种适应性广、抗逆性强、高生物量、高可发酵糖量作物，且具有成熟的 生产技术和丰富的原料来源。因此，甘蔗作为非粮作物生产乙醇的研究具有重要的意 义。闫德冉等人6以固定化酵母作为发酵菌株，研究了甘蔗生产乙醇的预处理、发酵 工艺，获得了最适工艺参数。甘蔗经切断、撕裂、压榨机压榨和板框过滤后得到甘蔗 汁，在甘蔗汁中加入1U/mL的青霉素，发酵及酒母培养的pH值为3.54.0，添加0.01% 的硫酸镁，3235，发酵21h，乙醇浓度达到9.5%vol左右，糖醇转化率在96%左右。 采用单浓度双流加连续发酵工艺进行生产试验，与淀粉质及纤维质乙醇工艺进行对 比， 结果表明， 甘蔗生产乙醇的连续发酵工艺在生产上是完全可行的， 工艺路线简单， 生产成本低，是目前最适于大规模推广的乙醇生产工艺。 周美静等人7以可溶性固形物浓度为16%的甜高粱茎杆汁液为材料，
