正在加载图片...
运动发酵单胞菌属于原核生物,这是一种更简单的生命形式。与酵母菌相比,它生长更 快,发酵速度也更快,并且产乙醇的转化率也更高。这种优势得益于运动发酵单胞菌将葡萄糖 转变为丙酮酸时有更简捷的途径,它除了一般生物普遍的糖酵解途径外,还有一条ED途径, 只需要4步而不是糖酵解的10步反应就能将葡萄糖转变为丙酮酸。 除了酿酒酵母和运动发酵单胞菌外,其他发酵葡萄糖产酒精较好的微生物还有葡萄汁 酵母、裂殖酵母等酵母菌以及楔状梭菌、螺旋体菌、解淀粉欧文菌、明串珠菌、耐热厌氧 菌等细菌。 1.2酒精发酵的原料与有关的酶 原则上,所有糖类物质(碳水化合物)都可以作为酒精发酵的原料。这些糖类物质包括单 糖,如葡萄糖和果糖:寡糖,如蔗糖和乳糖:多糖,如淀粉和纤维素等。因此,含有这些物质的 生物质都可以用来生产酒精。 用于从淀粉制葡萄糖的酶是两种酶:ā-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶:纤维素酶是引起纤维素 降解的一类酶的总称,它由三种酶组成:内切酶、外切酶和B-葡萄糖苷酶。目前使用的纤维 素酶也由真菌产生。半纤维素的主要组分是木聚糖,降解木聚糖的酶也有内切酶和外切酶两 种。在木聚糖的降解过程中,先由内切酶将木聚糖降解为木寡糖,然后再被外切酶(ā-木糖苷 酶)降解得到木糖。 2燃料酒精制备工艺 2.1糖质燃料酒精生产工艺 以甘蔗汁和甜高粱汁等糖质原料生产酒精,主要有Biostill法、Melle-Boinot法和连续 发酵法。Melle-.Boinot法主要包括:原料的称量和杀菌,调节pH,调节糖度到14~22度, 接种酵母菌,酒精的发酵和分离,酵母菌回收利用0。连续发酵使发酵过程更加经济节约。 与传统的分批发酵相比,连续发酵能降低生物反应器的构建、维护成本,并降低其操作要求, 有更好的过程控制和更高的产量。巴西30%的酒精工厂都采用连续发酵。 2.2纤维质燃料酒精生产工艺 纤维素原料发酵产酒精主要有3个步骤,即原料的预处理、纤维素水解和水解产物发 酵。目前,成熟的化学预处理技术是酸水解,包括浓酸水解和稀酸水解。稀酸水解分两步: 第一步低温水解半纤维素,第二步高温水解纤维素。目前较新的酸水解工艺是逆流水解,该 工艺包括两段:第一段在180℃下自水解,第二段在225℃超浓酸水解0。 2.3淀粉质燃料酒精生产工艺 淀粉是一种高产酒精原料,利用淀粉生产燃料酒精步骤为:原料的预处理,水解和发 酵。对原料进行预处理以提高淀粉的水解糖化效率。传统的淀粉水解采用酸水解。酶水解因 为具有温和反应条件和没有二级反应等优点而越来越多的被采用。 Apar等研究了在低温下利用a-淀粉酶水解玉米淀粉的可行性。双酶法糖化是淀粉发 酵生产酒精的重要前期处理步骤,即中温蒸煮时加入ā-淀粉酶,糖化时加入糖化酶,蒸煮使 颗粒状态的淀粉变为糊化状态淀粉,而糖化将糊化状态的淀粉转化为酵母能够发酵的糖类。 3开发前景 在国内,利用生物质生产燃料酒精己为人们高度重视。特别是推广使用车用燃料酒精, 对于我国国民经济和社会发展具有重要战略意义。生物质原料除玉米、小麦等外,还有更为 广大,而又有待开发的来源,如玉米芯和秸杆、蔗渣、稻麦秸杆、水果汁制取后的果渣、森林 残积物和造纸厂废弃物、废纸等。从利用淀粉质原料生产酒精看,目前酒精的使用成本高于 汽油的使用成本,但其技术是非常成熟的。运动发酵单胞菌属于原核生物, 这是一种更简单的生命形式。与酵母菌相比,它生长更 快,发酵速度也更快,并且产乙醇的转化率也更高。这种优势得益于运动发酵单胞菌将葡萄糖 转变为丙酮酸时有更简捷的途径,它除了一般生物普遍的糖酵解途径外,还有一条 ED 途径, 只需要 4 步而不是糖酵解的 10 步反应就能将葡萄糖转变为丙酮酸 [3]。 除了酿酒酵母和运动发酵单胞菌外, 其他发酵葡萄糖产酒精较好的微生物还有葡萄汁 酵母、裂殖酵母等酵母菌以及楔状梭菌、螺旋体菌、解淀粉欧文菌 、明串珠菌、耐热厌氧 菌等细菌。 1.2 酒精发酵的原料与有关的酶 原则上, 所有糖类物质(碳水化合物)都可以作为酒精发酵的原料。这些糖类物质包括单 糖,如葡萄糖和果糖;寡糖,如蔗糖和乳糖;多糖,如淀粉和纤维素等。因此,含有这些物质的 生物质都可以用来生产酒精。 用于从淀粉制葡萄糖的酶是两种酶:α-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶;纤维素酶是引起纤维素 降解的一类酶的总称,它由三种酶组成:内切酶、外切酶和β-葡萄糖苷酶。目前使用的纤维 素酶也由真菌产生。半纤维素的主要组分是木聚糖,降解木聚糖的酶也有内切酶和外切酶两 种。在木聚糖的降解过程中,先由内切酶将木聚糖降解为木寡糖,然后再被外切酶(α-木糖苷 酶)降解得到木糖。 2 燃料酒精制备工艺 2.1 糖质燃料酒精生产工艺 以甘蔗汁和甜高粱汁等糖质原料生产酒精,主要有 Biostill 法、Melle-Boinot 法和连续 发酵法。Melle-Boinot 法主要包括:原料的称量和杀菌,调节 pH,调节糖度到 14~22 度, 接种酵母菌,酒精的发酵和分离,酵母菌回收利用 [4]。连续发酵使发酵过程更加经济节约。 与传统的分批发酵相比,连续发酵能降低生物反应器的构建、维护成本,并降低其操作要求, 有更好的过程控制和更高的产量。巴西 30%的酒精工厂都采用连续发酵 [5]。 2.2 纤维质燃料酒精生产工艺 纤维素原料发酵产酒精主要有 3 个步骤,即原料的预处理、纤维素水解和水解产物发 酵。目前,成熟的化学预处理技术是酸水解,包括浓酸水解和稀酸水解。稀酸水解分两步: 第一步低温水解半纤维素,第二步高温水解纤维素。目前较新的酸水解工艺是逆流水解,该 工艺包括两段:第一段在 180℃下自水解,第二段在 225 ℃超浓酸水解 [6]。 2.3 淀粉质燃料酒精生产工艺 淀粉是一种高产酒精原料, 利用淀粉生产燃料酒精步骤为:原料的预处理,水解和发 酵。对原料进行预处理以提高淀粉的水解糖化效率。传统的淀粉水解采用酸水解。酶水解因 为具有温和反应条件和没有二级反应等优点而越来越多的被采用。 Apar 等 [7]研究了在低温下利用α-淀粉酶水解玉米淀粉的可行性。双酶法糖化是淀粉发 酵生产酒精的重要前期处理步骤,即中温蒸煮时加入α-淀粉酶,糖化时加入糖化酶,蒸煮使 颗粒状态的淀粉变为糊化状态淀粉,而糖化将糊化状态的淀粉转化为酵母能够发酵的糖类。 3 开发前景 在国内,利用生物质生产燃料酒精已为人们高度重视。特别是推广使用车用燃料酒精, 对于我国国民经济和社会发展具有重要战略意义。生物质原料除玉米、小麦等外,还有更为 广大,而又有待开发的来源,如玉米芯和秸杆、蔗渣、稻麦秸杆、水果汁制取后的果渣、森林 残积物和造纸厂废弃物、废纸等。从利用淀粉质原料生产酒精看,目前酒精的使用成本高于 汽油的使用成本,但其技术是非常成熟的
<<向上翻页向下翻页>>
©2008-现在 cucdc.com 高等教育资讯网 版权所有