醫藥等領域，還可以部分或完全替代汽油，既安全又清潔。
清潔、可再生等優點。傳統的酒精生產主要由糖蜜、土豆和谷物組成。
由原料發酵而成。近年來，隨著人口的增長和經濟的發展
可耕地的減少使得酒精生產的成本日益增加，酒精的利用
利用豐富廉價的玉米稭稈生產酒精已成為必然趨勢。我
中國是壹個農業大國，纖維素原料資源豐富，只有玉米。
稭稈年產量約2億噸。目前除了少部分使用玉米稭稈。
大部分以堆積和焚燒的形式直接傾倒到環境中，極大地汙染了環境。
環境也是資源的浪費。如果玉米稭稈被預處理
水解，其中所含的纖維素和半纖維素可分解成糖，糖可通過發酵轉化。
轉化為酒精時，熱效率可達30%以上。這不僅會緩和人的臉色
面臨著糧食短缺、環境汙染和資源危機等壹系列問題，而且
可以實現人類的可持續發展，所以近幾年玉米稭稈也成了活物。
能源領域的研究熱點。
1玉米稭稈簡介
玉米稭稈主要由植物細胞壁組成，基本成分是纖維素。
半纖維素和木質素等。木質素將纖維素和半纖維素層層包裹。
圍。纖維素是壹種直鏈多糖，許多分子平行排列形成絲狀不溶性。
性微纖維，半纖維素主要由木糖、少量阿拉伯糖、半乳糖、
甘露糖組成，木質素是由苯丙烷及其衍生物為基本單位組成的。
高分子芳香化合物。其中，木質素是壹種燃料，半纖維。
蔬菜可以水解成五碳糖，而纖維素更難水解成六碳糖。
2玉米稭稈的預處理
由於玉米稭稈結構復雜，木質上不僅覆蓋著纖維素和半纖維素。
元素包，半纖維素部分* * *化合價和木質素結合，同時纖維素
具有高度有序的晶體結構。因此，必須對其進行預處理以制造纖維
木質素、半纖維素和木質素的分離切斷了它們的氫鍵，破壞了晶體結。
結構，降低聚合度。常見的預處理方法有物理法、化學法和物理化法。
化學法和微生物法。
2.1擠壓膨脹法
這種方法屬於物理處理法，就是將原料粉碎，調整到壹定的程度。
擠出機中加入水，物料在螺桿的旋轉下向前運動。
同時進行切割和擠壓。在摩擦熱的作用下溫度會接近。
140℃;然後從擠出機中噴出，物料壓力突然降低，體積快。
快速膨脹，纖維素的晶體結構被破壞，這就是纖維素的酶處理。
創造條件。這種預處理方法生產過程連續，不需要消耗蒸汽。
蒸汽，並具有殺菌作用。
2.2濕氧化法
濕式氧化法屬於化學處理法，就是將水加熱加壓。
和氧氣參與反應。濕式氧化法對處理玉米稭稈非常有效。
好吧，當纖維素遇到堿，只會導致纖維素膨脹形成堿化纖維素，但是
能保持原有骨架，加入Na2CO3後能防止纖維。
元素被破壞，使木質素和半纖維素溶解在堿性溶液中，與纖維素反應。
分離。如此獲得的纖維素具有高純度和很少的副產物。匈牙利
Eniko等人在195℃，15分鐘，1 200 kPa O2，
在Na2CO32g/L條件下，對60g/L玉米稭稈進行預處理。在…之中
60%的半纖維素和30%的木質素溶解，90%的纖維素以固態分離。
近年來，纖維素的酶轉化率(ECC)達到85%左右。
2.3酸處理方法
酸處理也是壹種化學處理，可以追溯到。
1980，而且德國可能更早。該方法采用硫酸、硝酸、鹽酸，
磷酸用於預處理纖維素原料，其中硫酸用於研究和應用。
最。經處理後，半纖維素水解得到無碳糖和纖維素。
晶體結構被破壞，原料疏松，發酵性強。但是在水解之前，必須
當pH值調至中性時，還應註意反應器的耐酸性。
2.4蒸汽爆破法
汽爆法屬於物理處理化學法，利用蒸汽添加原料
加熱至180 ~ 200℃保持5 ~ 30分鐘，或加熱至245℃養護。
0.5 ~ 2.0分鐘.高溫高壓使木質素軟化，然後迅速制成原料
減壓引起纖維素晶體和纖維束的破裂，使木質素和纖維素
分離。這種方式成本高，國內可以采用北京林業大學賴文恒的教學。
間歇式蒸汽爆破器用於爆破玉米稭稈。
用這種爆破器爆破後的玉米稭稈纖維素水解轉化率可達90%。
70%以上。
2.5生物方法
生物處理法可以節約化工原料和能源，減少環境汙染。
染色等優點。能產生木質素分解酶的微生物有很多，比如white。
腐菌分解木質素能力強，但活性低，微生物
如果處理時間長，細菌會破壞壹些纖維素和半纖維素，減少纖維。
色素的水解率難以被利用。瑞典等北歐國家不使用。
其中纖維素酶的擔子菌突變體使纖維素材料脫木質素。
原因，取得了壹定的成效。
玉米稭稈發酵生產燃料酒精的研究現狀及展望
吳秀琴1，2馬燦玲3
(1天津科技大學，中國天津300222；河南理工大學環境工程系；鄭州師範學院生物系)
玉米稭稈是壹種豐富的可再生資源，主要由纖維素、半纖維素和木質素組成。酒精可以通過預處理、水解和發酵來生產。預處理方法主要
有物理方法、化學方法、物理化學方法和生物處理方法；水解主要包括酸水解和酶水解；發酵主要包括直接發酵、間接發酵、同步糖化發酵等。
介紹了玉米稭稈生產乙醇的關鍵技術進展。
稭稈；酒精；預處理；研究進展
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接收日期:2008年5月7日
240現代農業科技，2008年第13號
3水解過程
玉米稭稈預處理後，纖維素水解只能在催化劑的存在下進行。
它只能在下述情況下進行。常用的催化劑是無機酸和酶，因此
酸水解過程和酶水解過程分別形成，酸水解過程又分為
稀酸水解和濃酸水解。水解主要破壞纖維素和半纖維素。
氫鍵，使其成為發酵的單糖。
3.1濃酸水解
在反應器中與70%硫酸在50℃下反應2 ~ 6h，半纖維素。
首先是降解，經過幾次濃縮和排水得到溶於水的物質。
脫水後，糖和半纖維素的固體殘渣為30% ~ 40%。
硫酸浸泡1 ~ 4h。脫水和幹燥後，溶液用70%硫酸處理。
反應1 ~ 4小時，回收的糖和酸溶液進行離子交換，分離出的酸在
在高效蒸發器中再次濃縮，剩余的固體殘渣循環至
在下壹次水解中。濃酸水解工藝的主要優點是糖的回收率
高，約90%的半纖維素和纖維素轉化糖被回收。稠密的
硫酸具有腐蝕性，從經濟角度考慮，有必要回收濃硫酸
討論了該過程的復雜性。
3.2稀酸水解
為了解決濃酸水解存在的問題，壹般采用稀硫酸。
(0.2% ~ 0.5%)，條件溫和。這時候水解壹般分為兩部分。
階段:1階段為低溫運行，從半纖維素中獲得最大產糖量；
第二階段，通過高溫操作將纖維素水解為六碳糖，轉化為糖。
比率壹般在50%左右。但稀酸水解容易產生大量副產物。
3.3酶水解
酶水解是由產生纖維素酶的微生物或纖維素酶制成的。
產品，直接將半纖維素和纖維素水解成可發酵糖。酸水解階段
可在常壓下進行，反應條件溫和，效率高，能耗低，選擇性好。
選擇性強，環保效果好，顯示出良好的應用價值和前景。水解
之後，可以以高收率(>:95%)形成單壹產物。Eniko，匈牙利等。
采用NovoYm188對濕式氧化後的玉米稭稈進行水解，並水解纖維。
轉化率(ECC)高達85%。
該方法的關鍵在於纖維素酶的獲取和利用，同時要考慮
纖維素酶的成本。諾維信丹麥公司曾宣布生產纖維素酶。
生產成本比原來降低了12倍，現在公司有了很大的進步。
開發，纖維素酶的生產成本比原來降低了20倍，生產lL燃料。
壹級乙醇所需纖維素酶的成本已經低於6.6美分。這是很大的進步。
介紹了燃料乙醇的商業化進程。
4發酵過程
因為農作物稭稈中有相當壹部分是由半纖維素組成的，所以是水解的
產物是以木糖為主的五碳糖，並產生相當數量的阿拉伯糖。
(可占戊糖的10% ~ 20%)，因此決定了戊糖的發酵效率。
項目經濟性的壹個重要因素。木糖的存在抑制了纖維素酶的水解。
木糖及時轉化為乙醇對玉米稭稈高效生產乙醇的影響。
酵母非常重要。目前人們研究最多，最有工業應用前景。
通過木糖發酵生產乙醇的酵母菌株有三種，即酵母菌，
巴斯德畢赤酵母和哈他假絲酵母的主要發酵方法如下。
好幾種。
4.1直接發酵法
直接發酵法基於纖維素分解細菌對纖維素的直接發酵。
乙醇不需要通過酸水解或酶水解進行預處理。通用混合
組合菌的直接發酵，如嗜熱梭菌。
纖維素被分解，但是乙醇的產率低(50%)，並且熱硫化梭菌(Col-
Stridium thermohydz)不能利用纖維素，但乙醇產量相當高。
如果進行混合發酵，產率可達70%。魯介紹了熱纖梭菌。
熱纖梭菌生理生化特性及發酵生產的研究進展
發酵生產乙醇的因素及乙醇等發酵產物對熱纖梭菌的抑制作用
功能總結。但是熱纖梭菌生產的乙醇也存在以下問題:發酵
不完全，發酵速度慢，最終產物乙醇和有機酸對細胞有相當大的影響。
毒性有待進壹步提高。
4.2間接發酵法
間接發酵是目前研究最多的方法之壹。使用纖維素酶
水解纖維素，收集酶解後的糖液作為酵母發酵的碳源，首先利用
纖維素酶水解纖維素，酶解後的糖液作為發酵碳源。但受制於
終產物的抑制、低細胞濃度和底物基質的抑制影響b。
酒精生產。因此，可以采用的方法有:減壓發酵法和α-拉瓦爾法。
該公司的生物方法也可以在高糖濃度下存活
利用高糖微生物突變菌株克服基質抑制。
4.3同步糖化發酵法(SSF法)
這種方法的原理和間接發酵壹樣，是為了克服反饋。
Gauss等人提出的抑制與糖化和發酵在同壹個反應器中是壹樣的
循序漸進。這樣，纖維素酶對纖維素的酶解和發酵糖化過程就完成了
在同壹個裝置中連續進行。水解產物葡萄糖是由於細菌的不斷生長
利用發酵，這消除了由於底物濃度導致的葡萄糖對纖維素酶的反應。
反饋抑制。工藝采用壹步發酵，簡化了設備，節約了資金。
縮短了總生產時間，提高了生產效率。當然，也有壹些抑制因素。
木糖、糖化和發酵溫度等抑制因素不協調。張繼全在
在這方面已經做了大量的實驗研究，並取得了壹定的進展。
4.4固定化細胞發酵
固定化細胞發酵可以增加發酵罐中的細胞濃度，並且細胞可以
連續使用可以提高最終發酵液的酒精濃度。常用制動
載體包括海藻酸鈉、卡拉膠、多孔玻璃等。固定化細胞的新運動
發酵到混合的固定細胞，如用纖維二糖酶固定的酵母。
將纖維二糖基質轉化為乙醇被認為是玉米稭稈生產乙醇。
壹個重要的方法。
5結論與展望
今後，玉米稭稈生產乙醇的研究方向將主要集中在
接下來的幾個方面。
5.1預處理方法
單純的物理化學方法不足以破壞纖維素的晶體結構。
要去除半纖維素和木質素，應綜合運用物理和化學方法。
預處理和水解階段分兩步完成，有效提高了纖維素的水解率。
5.2糖化過程
發酵過程中酒精產量受多種因素影響，其中水是主要因素。
水解效率和單糖產率。相比較而言，酶水解比酸水解好。
嬗變將成為未來糖化技術的主要發展方向。
(續至第243頁)
田間農學
241現代農業科技，2008年第13期
區，生產優質高產栽培典型，優良品種，生產技術
技術傳給農民，提高生產水平，從而自覺執行生產操作規程。
程。為此，課題組要求各縣(市)抓緊園區建設，共3年。
共建設了20個1000畝以上的園區，都取得了良好的效果。在新品
引進綠色有機雜糧種植展園和標準化種植展園。
面，通過實地技術操作和示範效果驗證，產生了強大的輻射力。
拍攝和駕駛。
2.7為確保標準化生產的實現，我們在栽培管理中大力推行“九化”。
改變“集成技術”
實現了從基地到餐桌的全流程質量控制，出現了很多山谷。
典型的優質高產。比如2005年，北票市北四家子鄉南四家子村。
集中種植超新谷5號33hm2，平均產量7740kg/hm2，最高
最高產量達到9 780kg/hm2。
2.8打造龍頭企業，培育綠色有機雜糧市場，延伸產業鏈。
增加產品的附加值
“綠色有機雜糧生產基地建設與遼西食品開發”項目
經過三年的建設，共建成雜糧生產基地53300多公頃，其中綠色
有機雜糧生產基地21.6萬公頃，形成規模效應，對農業重要。
產品加工業為高質量的原材料提供了可靠的保證。目前市裏各種* * *都有。
有雜糧加工企業743家，年生產、加工、銷售能力1萬噸，其中
6萬噸中綠色有機雜糧，實現銷售收入4.5億元。同時，雜糧
基地的規模也帶動了當地雜糧市場的建設。東北最大的雜
糧食集散地為建平朱魯克，並建有25000平方米的雜糧交易批發市場。
綠色有機雜糧收購、加工、銷售初具規模。
產品主要銷往國內大中城市，並出口日本、韓國、德國、新西蘭。
等待國家。
3項目有效性
3.1規模大，有特色。
綠色有機雜糧生產基地建設和食品開發、認證和標識都累
總規模21.600公頃，占全省總認證面積的60%，屬先進。
農業區域經濟和外向型經濟的特點。被國內同行專家接受
壹致認為該項目的產業化規模和技術水平處於國內同類地區。
擁有領先地位。
3.2開辟了旱作農業的新路。
根據遼西幹旱地區自然地理條件的特點，科學發展
開發利用有限的耕地，實施綠色和有機雜糧標準認證，提高
農產品質量創造了農業幹旱地區增產增收的新途徑。
3.3創建新的“科研+公司+農戶+生產基地”
模型
形成生產、加工、銷售的良性循環，促進綠色有機雜糧加工業
發展和實施農業名牌戰略，完善綠色有機雜糧食品市場。
入住情況。三年累計出口創匯6543.8+0.37億元，促進了外向型經濟。
快速發展。
3.4提高了農產品的附加值。
近三年綠色A級雜糧平均產值654.38+0.92萬元/hm2，平均。
效益為65438+6000元/hm2；有機食品的產值為2.79萬元/hm2，效益如下
241萬元/hm2。綠色有機雜糧平均效益2.03萬元/hm2，高於其他作物。
項目區外雜糧平均效益增加654.38+0.3萬元/hm2。
3.5改善了農業生態環境
綠色有機農業是生態農業。通過實施這壹項目，在
區域範圍內的認證，從根本上改變了農業種植、保護的方式。
生態系統和周圍環境的生物多樣性減少並得到有效管理。
為了避免環境汙染，既提供了安全的食品，又促進了人與自然。
和諧。
通過實施為期三年的綠色有機雜糧生產基地建設項目，這是極其
地球促進了科技產業化和外向型經濟的快速發展。
展促進了二三產業的繁榮，加速了雜糧新品種的開發。
新壹代。由於糧草兩用超新谷5號新品種的推廣，糧草比為
1∶1.3，不僅促進了農業二元結構向三元結構的轉移，而且
也促進了遼西畜牧業的發展。實踐證明，在幹旱地區建設綠色
有機雜糧生產基地在科技產業化中發揮了重要作用。
前景廣闊。
！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！
(上接241頁)
5.3發酵菌株
菌種是發酵工業的靈魂。在用玉米稭稈生產酒精的過程中，
利用現代育種技術培育高效直接發酵菌株，在適當
在適應特殊基質條件和簡化生產工藝方面將有所突破。如果可以的話
篩選耐高濃度糖的突變菌株可以克服纖維素原料。
水解過程的抑制作用提高了發酵效率。
5.4發酵過程
可以采用壹定的技術手段來減少發酵過程中產生的乙醇。
停止泵送，使發酵罐中乙醇濃度≤10%，減少乙醇對菌種生長的影響。
降低了生產成本。
世界各國都在研究利用玉米稭稈等纖維素生產酒精的技術。
熱點，與其他生物能源和替代能源技術相比，無論是在經濟合作
合理性和技術可行性，或資源可持續性和環境協調性。
各方面優勢明顯，也能解決我國石油資源短缺的問題。
短缺和環境汙染有利於保障國家能源安全和社會協調。
發展。
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