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王葳1，賈樹(shù)彪1，佟曉芳2
(1.黑龍江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，黑龍江哈爾濱150080；2.黑龍江省輕工科學(xué)研究院，黑龍江哈爾濱150010)
摘要：以美國(guó)ADM公司生產(chǎn)工藝為例著重介紹北美洲有代表性的用谷物原料生產(chǎn)燃料乙醇中的液化糖化連續(xù)發(fā)酵工藝。
燃料乙醇(fuelethanol)是指向汽油或柴油中加入一定比例的無(wú)水乙醇。一是解決作為一次能源汽油、柴油的潛在數(shù)量有限的問(wèn)題；二是提高汽油和柴油的燃料水平，有利于加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)。燃料乙醇和飲料乙醇生產(chǎn)工藝有許多相似性，燃料乙醇工業(yè)起步時(shí)是向酒精工業(yè)尋求技術(shù)的。在美國(guó)許多早期的燃料酒精工廠都模仿酒精廠的生產(chǎn)工藝，與酒精工業(yè)的主要不同是添加了一個(gè)脫水設(shè)備，這樣確保工廠有能力生產(chǎn)無(wú)水乙醇。以蔗糖為原料生產(chǎn)燃料乙醇的技術(shù)是以淀粉為原料生產(chǎn)乙醇技術(shù)的簡(jiǎn)化，以淀粉生產(chǎn)乙醇又是以谷物原料生產(chǎn)燃料乙醇技術(shù)的簡(jiǎn)化。
美國(guó)ADM公司濕法磨漿生產(chǎn)燃料乙醇工藝采用純糖液發(fā)酵和酵母回用技術(shù)。隨著燃料乙醇生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，現(xiàn)在美國(guó)大型燃料生產(chǎn)企業(yè)多數(shù)已采用大顆粒玉米粉(3mm)只液化不糖化的工藝，即玉米粉液化后，降溫至30℃直接進(jìn)入發(fā)酵罐發(fā)酵，生產(chǎn)效果還很好，這與液化噴射器技術(shù)越來(lái)越成熟，工作效率越來(lái)越高有關(guān)。燃料乙醇生產(chǎn)要解決的關(guān)鍵問(wèn)題是提高乙醇的生產(chǎn)效率。
那么在發(fā)酵之前的淀粉糊化、液化就顯得至關(guān)重要。雖然幾乎所有的可發(fā)酵糖包括嵌入在纖維基質(zhì)中的可發(fā)酵糖在液化、糖化、發(fā)酵過(guò)程中基本上都能釋放出來(lái)并轉(zhuǎn)化成乙醇，但由于高溫及各種因素的存在，還是應(yīng)該設(shè)法在糊化時(shí)將潛在的可發(fā)酵糖的溶解降到最低的限度，以避免過(guò)早消耗可發(fā)酵糖的副反應(yīng)發(fā)生。
采取預(yù)熱的淀粉漿噴射的方式進(jìn)入液化工序(即預(yù)熱的玉米粉漿通過(guò)液化噴射器進(jìn)入液化程序)，可使內(nèi)在的可發(fā)酵物通過(guò)淀粉酶和糖化酶的作用充分釋放出來(lái)，非淀粉的可發(fā)酵物從纖維基質(zhì)中被釋放出來(lái)為酵母生長(zhǎng)繁殖提供氮源。
這樣才能最大限度地保留和利用可發(fā)酵物質(zhì)。此外，控制適當(dāng)?shù)膒H、酶水解條件、發(fā)酵技術(shù)條件等都是提高乙醇產(chǎn)率的保障。美國(guó)近年采用的原料干法粉碎技術(shù)、同步糖化、酵母繁殖和發(fā)酵(Simultaneous saccharification，yeast propagation and fermentation SSYPF)技術(shù)，降低了燃料乙醇生產(chǎn)的成本、大幅度提高了乙醇產(chǎn)率。燃料乙醇新技術(shù)的開(kāi)發(fā)成功，引起了燃料乙醇工業(yè)的分化，使之形成獨(dú)立的發(fā)酵和蒸餾體系。
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