甜高粱生產(chǎn)燃料乙醇的研究進(jìn)展

第28卷第3期現代化工Mar,20082008年3月Modern Chemical Industry17北世民“生物質(zhì)能源”專(zhuān)題報道導讀生物質(zhì)能源開(kāi)發(fā)已成為全球關(guān)注的熱點(diǎn),我國近幾年也已陸續建設了一批燃料乙醇、生物柴油示范生產(chǎn)廠(chǎng)在可再生替代燃料的開(kāi)發(fā)和環(huán)保方面做出了有益的嘗試取得了顯著(zhù)成效。但是,生物燃料產(chǎn)業(yè)化發(fā)展正面臨著(zhù)原料供給、經(jīng)濟效益和技術(shù)進(jìn)步等一系列問(wèn)題的挑戰,尤其以糧食為原料生產(chǎn)燃料乙醇,大規模發(fā)展必將引發(fā)嚴重的糧食問(wèn)題。美國目前已停止對以玉米等糧食原料生產(chǎn)燃料乙醇項目的支持,我國也叫停了此類(lèi)新生產(chǎn)項目的上馬。所以,必須尋求新的原料來(lái)源,推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步,降低成本,才能實(shí)現生物燃料產(chǎn)業(yè)的可持續發(fā)展。本欄目將在本期刑出3篇相關(guān)文章,探討生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)化中存在問(wèn)題的可能解決途徑?！疤鸶吡荷a(chǎn)燃料乙醇的研究進(jìn)展”一文,將介紹以甜高梁莖稈及其纖維素成分生產(chǎn)燃料乙醇的新技術(shù)進(jìn)展,該法較之玉來(lái)生產(chǎn)乙醇更具經(jīng)濟競爭力,并可解決與人爭糧的問(wèn)題;“生物質(zhì)高壓液化生物油的研究進(jìn)展”,則介紹了生物質(zhì)直接液化技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)方面的國內外進(jìn)展情況,探討了一種生物質(zhì)液體燃料生產(chǎn)的新技術(shù);“第二代生物柴油及其制備技術(shù)的研究進(jìn)展”,介紹了基于煉油廠(chǎng)加氨過(guò)程的第二代生物柴油合成略線(xiàn)。歡迎廣大讀者關(guān)注本專(zhuān)題報告。本刊編委;袁振宏甜高粱生產(chǎn)燃料乙醇的研究進(jìn)展許曉菁2,王祥河2,晉明芬2,武曉煒2(1.天津大學(xué)化工學(xué)院,天津30002;2.天津工業(yè)微生物所,天津300462)搞要:以甜高粱為原料生產(chǎn)燃料乙醇具有廣泛的應用前景。主要介紹了國內外利用甜高粱生產(chǎn)燃料乙醇的研究現狀、工藝路線(xiàn)及存在的主要問(wèn)題并指出今后由甜高粱生產(chǎn)燃料乙醇的發(fā)展方向是利用其纖維素成分進(jìn)行乙醇發(fā)酵。關(guān)鍵詞:甜高粱;燃料乙醇;發(fā)酵中圖分類(lèi)號:TQ03文獻標識碼:A文章編號:0253-4320(2008)03-0017-05Research advance in ethanol production using sweet sorghumXU Xiao-jing, WANG Xiang-he JIN Ming-fen, WU Xiao-toei(1. School of Chemical Engineering and Technology, Tianjin University, Tianjin 300072, China;2. Industrial Microbe Research Institute of Tianjin, Tianjin 300462, Chinauction by fermentation of sweet sorghum is a promising pathway. In this paper, the researchadvance, proceses, issues to be solved are introduced. Finally, the ethanol production by the fermentation of cellulose ingredientof sweet sorghum is proposed as the development direction for ethanol production by the fermentation of sweet sorghuKey words: sweet sorghum; fuel ethanol fermentation目前我國已成為世界能源生產(chǎn)和消費大國,但生產(chǎn)是最主要的途徑之一。甜高粱作為新興的能源人均能源消費水平還很低。隨著(zhù)經(jīng)濟和社會(huì )的不斷作物,其綜合開(kāi)發(fā)利用引起科研人員的廣泛關(guān)注。發(fā)展我國能源需求的持續增長(cháng)與化石能源的日益本文將對利用甜高粱進(jìn)行乙醇生產(chǎn)的優(yōu)勢、國內外短缺之間的矛盾將越來(lái)越突出。為了增加能源供研究現狀、工藝路線(xiàn)、存在的問(wèn)題以及今后的發(fā)展方應、保障能源安全、保護生態(tài)環(huán)境,大力發(fā)展生物質(zhì)向進(jìn)行綜述。能等可再生能源已經(jīng)成為促進(jìn)我國經(jīng)濟和社會(huì )協(xié)調發(fā)展的一項重大戰略任務(wù)。目前,國家發(fā)展與改革1利用甜高粱進(jìn)行乙醇生產(chǎn)的優(yōu)勢委員會(huì )財政部等相關(guān)部門(mén)已將生物質(zhì)能源列為重甜高粱為粒用高粱的變種是光合作用效率最點(diǎn)扶持對象。在生物質(zhì)的開(kāi)發(fā)利用中燃料乙醇的高中國煤化工小麥甜菜等作CNMHG收稿日期:20-12-04基金項目:“十一五”國家科技支撐計劃項目(200BAD42B)作者簡(jiǎn)介:許曉菁(1978-),女博士,主要從事生物質(zhì)燃料乙醇方面的研究,02-5983208-8311. undoing@dha.mo現代化工第28卷第3期物的2~3倍,被稱(chēng)為“高能作物”。甜高粱具有很強和推廣。巴西自1975年開(kāi)始實(shí)施甜高粱生產(chǎn)乙醇的適應性抗旱、耐澇、耐鹽堿,pH從5.0~85都能計劃,現已擁有12萬(wàn)L/d的商業(yè)乙醇工廠(chǎng),美國自很好生長(cháng),適合在山地、坡地、鹽堿地(6%以下)種1978年便開(kāi)始應用甜高粱生產(chǎn)燃料乙醇,到20年植分布的地理范圍廣泛,并且對土壤、肥料要求不甜高粱的種植面積已達到8400萬(wàn)畝(1畝高需水量少,生產(chǎn)和收獲的總能耗小于其他糖類(lèi)作667m2),生產(chǎn)燃料乙醇約50億L/aS。印度、加拿物-2。與甘蔗和甜菜比較其生長(cháng)期短生物學(xué)產(chǎn)大、日本、澳大利亞等國都已種植甜高粱,并相繼開(kāi)量高糖分積累快。而較之于淀粉質(zhì)原料,甜高粱只展了以甜高粱秸稈為主要原料來(lái)生產(chǎn)燃料乙醇的研需要簡(jiǎn)單處理就可以用于乙醇生產(chǎn),省去了液化和究與開(kāi)發(fā)糊化操作,工藝簡(jiǎn)單。Wly等比較了利用甜高我國在甜高粱育種方面具有很強的自主創(chuàng )新能粱和玉米作為原料生產(chǎn)乙醇的能量比(能量產(chǎn)出與力,近些年來(lái)取得了很大的成果,有些品種達到了國能量消耗的比值)情況,發(fā)現甜高粱發(fā)酵生產(chǎn)乙醇較際領(lǐng)先水平。這為甜高粱發(fā)酵生產(chǎn)乙醇提供了可靠之于玉米生產(chǎn)乙醇具有能量方面的優(yōu)越性。而劉杰的支撐但是在大面積的生產(chǎn)應用上還處于研究試等4的研究結果表明,單位面積甜高粱莖稈乙醇提驗階段。黑龍江、山東新疆內蒙古和遼寧等省區取量明顯高于單位面積玉米籽實(shí)的乙醇提取量甜進(jìn)行了甜高粱試點(diǎn)種植,目前形成了3萬(wàn)va甜高高粱莖稈是制取乙醇極佳的生物質(zhì)能源。粱莖稈乙醇的生產(chǎn)能力。我國自2001年開(kāi)始利用陳化糧進(jìn)行燃料乙醇當前,我國已經(jīng)廣泛開(kāi)展利用甜高粱進(jìn)行乙醇的生產(chǎn)并取得了一定的成果,但是由于陳化糧消耗生產(chǎn)的研究并取得了一定的成果。中國科學(xué)院近完后,燃料乙醇行業(yè)的發(fā)展必然會(huì )出現與人爭糧的代物理研究所對適宜在甘肅種植的甜高粱品種和種局面,存在造成糧食危機的隱患影響國家的糧食安植技術(shù)做了試驗研究及推廣工作。2000年在甘肅全。200年12月18日國家發(fā)展與改革委員會(huì )、財省的川地、旱地、山坡地和鹽堿地篩選出4個(gè)優(yōu)良的政部聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于加強生物燃料乙醇項目建設管甜高粱品種畝產(chǎn)量達8t以上,汁液含糖質(zhì)量分數理》的通知要求各地暫停核準和備案玉米加工乙醇20%左右。與此同時(shí),研究人員利用重離子輻照培項目,并對在建和擬建的項目進(jìn)行全面清理。200育出了新菌種通過(guò)甜高粱榨汁直接發(fā)酵工藝得到年國家發(fā)展與改革委員會(huì )頒布的《可再生能源中長(cháng)了9%以上的酒分,并將發(fā)酵時(shí)間縮短為16h,僅為期發(fā)展規劃》中明確指出,近期重點(diǎn)發(fā)展以木薯、甘糧食(如玉米)生產(chǎn)燃料乙醇發(fā)酵時(shí)間的1/4。2006薯、甜高粱等為原料的燃料乙醇技術(shù)。受糧食總量年9月,山東省濱州市政府與中國糧油食品(集團制約我國近期不會(huì )再擴大以糧食為原料的燃料乙有限公司正式簽約甜高粱秸稈制乙醇合作項目。根醇生產(chǎn)而我國有鹽堿地數千萬(wàn)公頃種植普通作物據規劃濱州市將在北部沿海發(fā)展30萬(wàn)畝甜高粱,產(chǎn)量很低改造起來(lái)難度大成本高而如果能將其同時(shí)發(fā)展汽油醇加工產(chǎn)業(yè)。200年5月清華大學(xué)加以合理利用來(lái)種植甜高粱則可以滿(mǎn)足幾十年內與天津工業(yè)微生物所聯(lián)合在內蒙古五原縣進(jìn)行了甜制乙醇的原料需求。這無(wú)疑符合我國的國情,為利高粱秸稈固體發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的中試實(shí)驗。發(fā)酵時(shí)間用生物質(zhì)進(jìn)行燃料乙醇的生產(chǎn)開(kāi)辟了一條新的途為44h,糖醇轉化率為944%,乙醇收率達到理論值徑。對于廣大鹽堿地的農民,大量種植甜高粱則是的87%以上。項提高收入、改善經(jīng)濟結構的途徑,有利于解決“三農”問(wèn)題。3甜高粱莖稈乙醇生產(chǎn)的工藝路線(xiàn)用甜高粱秸稈生產(chǎn)燃料乙醇不僅具有顯著(zhù)的經(jīng)在發(fā)酵生產(chǎn)中,工藝路線(xiàn)在很大程度上影響到濟效益、社會(huì )效益而且具有明顯的環(huán)境效益。甜高產(chǎn)品的產(chǎn)量和發(fā)酵時(shí)間,因此,選擇適宜的工藝路線(xiàn)粱秸稈經(jīng)發(fā)酵制取的乙醇作為能源使用,可以減少對于甜高粱莖稈的乙醇生產(chǎn)非常重要。甜高粱莖稈有害氣體的排放,同時(shí)可以減少秸稈燃燒時(shí)造成的制乙醇的工藝路線(xiàn)主要有液體發(fā)酵和固體發(fā)酵2種。大氣污染。中國煤化工2國內利用甜高粱進(jìn)行乙醇生產(chǎn)的現狀CNMHG壓榨的方法提取莖稈汁液,然后進(jìn)行預處理添加適量的營(yíng)養鹽,接種,作為能源作物甜高粱已經(jīng)引起許多國家的重發(fā)酵得到一定乙醇濃度的醪液,最后進(jìn)行醪液精視被作為一種良好的乙醇發(fā)酵生產(chǎn)原料進(jìn)行研究餾得到質(zhì)量分數為99.5%的乙醇。該工藝適宜大2008年3月許曉菁等:甜高粱生產(chǎn)燃料乙醇的研究進(jìn)展規模生產(chǎn),需要集中壓榨大量莖稈并對糖汁進(jìn)行及自身的缺點(diǎn)。將若于個(gè)生產(chǎn)粗乙醇的小廠(chǎng)分散到甜時(shí)處理,以免變質(zhì)。高梁種植基地,然后將粗乙醇集中到精餾總廠(chǎng)進(jìn)行液體發(fā)酵工藝的關(guān)鍵問(wèn)題在于糖汁的處理和保集中處理,則可以在一定程度上解決大量莖稈的運存。 Amschel等6的研究表明,對于新壓榨的甜高輸與儲存問(wèn)題這種生產(chǎn)模式目前得到了廣泛認同粱汁常溫下需要在5h內進(jìn)行加工,否則會(huì )變酸或在固體發(fā)酵中,發(fā)酵能力依賴(lài)于顆粒大小濕變色。如果壓榨后及時(shí)放于4℃保藏,則可以放置度、接種量底物特性溫度等因素。Kagi等{0-114天。 Worley等3對甜高粱發(fā)酵應用2種方案對釀酒酵母在靜置瓶和轉鼓中利用甜高粱莖稈固體種是榨汁、濃縮后儲存,用于整年的發(fā)酵生產(chǎn),副產(chǎn)發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的影響因素進(jìn)行了研究。研究表明,物作為飼料;另一種方案是所榨汁液僅用于收獲期發(fā)酵前的榨汁處理對提高糖濃度和乙醇產(chǎn)量沒(méi)有明的乙醇生產(chǎn),并不進(jìn)行濃縮和儲存。而榨汁后的副顯作用,向發(fā)酵底物中添加還原劑(Na2S、半胱氨酸產(chǎn)品中的纖維素則在收獲期以外的時(shí)間被轉化為糖鹽酸)可以提供厭氧環(huán)境并降低酵母細胞在發(fā)酵結并發(fā)酵成乙醇。由于汁液的濃縮儲存成本較高因束階段對乙醇的消耗;乙醇的生成速率隨著(zhù)轉鼓的此方案二的能量產(chǎn)出比要高于方案一。費立發(fā)等7.轉動(dòng)速度增加而降低,當轉速為1r/min時(shí),轉鼓中對以甜高梁秸稈榨汁的乙醇發(fā)酵中原汁的保存期進(jìn)的發(fā)酵速率與靜止瓶相近。在甜高粱的固體發(fā)酵行了研究。結果表明調整原汁的酸度能夠防止雜中,乙醇得率大約為理論產(chǎn)量的80%。研究還表菌污染,在29℃恒溫條件下,可延長(cháng)甜高粲榨汁的明,底物濕度的最佳水平為70%,最佳發(fā)酵溫度為保存期至2-3天。35℃,最佳的細胞初濃度為7×10/mL。他們還發(fā)由于液體發(fā)酵工藝比較成熟,對發(fā)酵方式以及現,向發(fā)酵底物中添加無(wú)機鹽對發(fā)酵沒(méi)有明顯影響,發(fā)酵參數的選擇和優(yōu)化有助于乙醇產(chǎn)量的提高這說(shuō)明在甜高粱莖稈中的營(yíng)養物質(zhì)可以滿(mǎn)足酵母菌Larkana等8將甜高粱汁作為發(fā)酵底物,利用釀酒酵的需要。 Gibbons等2提出一種半連續的固體發(fā)酵母進(jìn)行了間歇發(fā)酵和半連續發(fā)酵研究。在間歇發(fā)酵工藝,將其用于甜高粱的乙醇生產(chǎn)過(guò)程。該工藝為中,最佳細胞濃度和糖質(zhì)量分數分別為1×10/mL中試規模發(fā)酵體系為管狀。在此工藝中,甜高粱莖和24%,此時(shí)的乙醇質(zhì)量濃度、產(chǎn)量以及生產(chǎn)能力稈首先被烘干,切碎,在發(fā)酵前重新水化,然后調節分別為100g/1、0.42g和1.67g/h。在半連續發(fā)pH至20~30,分別選用滅菌和不滅菌的工藝進(jìn)行酵過(guò)程中,在初始糖質(zhì)量分數為24%時(shí)的最佳底物發(fā)酵。底物在半連續發(fā)酵體系中停留時(shí)間為2h,流加方式為一次性添加底物,此時(shí)的乙醇質(zhì)量濃度、乙醇質(zhì)量分數約6%。1t干物質(zhì)的乙醇產(chǎn)量為產(chǎn)量和生產(chǎn)能力分別為120g/1、0.48g/g、11h。176-179L,達到理論產(chǎn)量的85%。通過(guò)計算發(fā)現,半連續發(fā)酵乙醇的最終濃度和產(chǎn)量分別提高了在滅菌和不滅菌情況下能量產(chǎn)出與能量消耗的比值18%和14%,但是生產(chǎn)能力有所下降。劉榮厚等9分別為1.05和131。在他們的研究中較之于傳統以甜高粱莖稈汁液作為原料,分別在搖床和流化床的液體發(fā)酵,固體發(fā)酵的能量產(chǎn)出比更大。劉杰反應器上進(jìn)行了固定化酵母酒精發(fā)酵的研究考察等4以甜高粱品種九甜粱1號和九甜雜1號為材了營(yíng)養鹽對乙醇得率的影響,得出不同營(yíng)養鹽對提料,采用簡(jiǎn)易固態(tài)發(fā)酵法對其莖稈制取乙醇進(jìn)行了高乙醇得率影響的主次順序并確定了最佳的營(yíng)養實(shí)驗結果表明不同的甜高粱品種莖稈乙醇產(chǎn)量有鹽配方為:0125%K2HPO4、0.20%(NH4)2S0O4和明顯的差異:九甜粱1號莖稈可提取50%粗乙醇0.010%MgO4926Uhm2,折9.6%的無(wú)水乙醇3%6thm2;九甜32固體發(fā)酵雜1號莖稈可提取50%粗乙醇876U/hm2,折固體發(fā)酵工藝則是不經(jīng)過(guò)壓榨將莖稈粉碎后9.6%的無(wú)水乙醇3.75v/hm2。 Coble等對幾種直接接種進(jìn)行固體發(fā)酵,發(fā)酵結束后用蒸汽吹蒸,發(fā)酵工藝進(jìn)行比較后發(fā)現不進(jìn)行榨汁處理而將整冷凝得到粗乙醇然后進(jìn)一步精餾脫水得到成品個(gè)甜高粱進(jìn)行發(fā)酵其乙醇產(chǎn)量要比榨汁后發(fā)酵乙醇。固體發(fā)酵對水的需求量小,發(fā)酵體積較小,能要高中國煤化工耗小資金投入少,發(fā)酵工藝設備簡(jiǎn)單易于操作,建CNMHG廠(chǎng)期短,收效快,便于推廣,另外由于用水少因此廢水處理問(wèn)題小2。但是固體發(fā)酵占據生產(chǎn)場(chǎng)地較目前,國內的甜高粱制乙醇項目多處于摸索階大,勞動(dòng)強度較大難于產(chǎn)業(yè)化或者機械化這是其段尚有許多問(wèn)題有待于解決,主要有以下幾個(gè)20現代化工第28卷第3期方面。產(chǎn)的情況。結果表明,甜高粱汁和高粱籽的混合發(fā)41優(yōu)良甜高粱品種的選育與推廣酵可以有效促進(jìn)濃醪條件下發(fā)酵的進(jìn)行。Cibs不同的甜高粱品種,在出汁量、總糖含量發(fā)酵等18為了降低利用玉米和小麥的漿液進(jìn)行乙醇發(fā)能力以及乙醇產(chǎn)量等方面的遺傳差異非常明顯。酵生產(chǎn)的成本在發(fā)酵過(guò)程中添加還原糖質(zhì)量分數甜高粱品種的生物質(zhì)產(chǎn)量和含糖量對溫度和光照等為65%-76%的甜高粱汁部分代替或者全部代替條件很敏感因此不可盲目進(jìn)行引進(jìn)和推廣,而應該自來(lái)水結果顯示甜高粱汁的添加可以明顯降低生著(zhù)力培育適宜本地條件的優(yōu)良品種。由于遺傳學(xué)上產(chǎn)成本并提高乙醇產(chǎn)量;當得到的乙醇體積分數高的非加性基因效應對于提高生物質(zhì)產(chǎn)量、植株高度、于10%時(shí)添加甜高粱汁比直接用谷物進(jìn)行發(fā)酵能可溶性固體含量以及出汁量等方面具有顯著(zhù)效果顯著(zhù)提高能量產(chǎn)出比(能量產(chǎn)生與能量消耗的比因此可以采用遺傳雜交方法以獲得性能優(yōu)良的甜高值)。以上研究表明將甜高粱莖稈與其他谷物進(jìn)行粲品種。近十幾年來(lái)我國自行研發(fā)生產(chǎn)的甜高混合發(fā)酵,可以在一定程度上延長(cháng)加工期,從而降低梁雜交種子已經(jīng)達到較高的性能指標但仍有很多生產(chǎn)成本但是加工期問(wèn)題的根本解決還有賴(lài)于成工作要做。由于甜高粱制乙醇生產(chǎn)中存在收獲期集本低、效果好的原料存儲方法的發(fā)展。中、加工分散的問(wèn)題所以有必要進(jìn)一步開(kāi)發(fā)適于在43工藝路線(xiàn)的選擇和優(yōu)化不同時(shí)期成熟的品種以延長(cháng)加工期。另外,培育耐當前不管是液體發(fā)酵工藝還是固體發(fā)酵工藝,鹽堿耐干旱的品種對于擴大甜高粱的種植面積降均存在若干問(wèn)題。如前所述,對于液體發(fā)酵工藝而低生產(chǎn)成本具有重要意義。言,其主要的問(wèn)題是榨出汁的儲存問(wèn)題。而對于固4.2原料儲存與加工期的延長(cháng)體發(fā)酵工藝原料的儲存相對要簡(jiǎn)單一些,但是,目在甜高梁發(fā)酵生產(chǎn)中一個(gè)較大的制約因素是原前生產(chǎn)中所用的固體發(fā)酵工藝大多借鑒傳統制白酒料的儲存和加工期的延長(cháng)問(wèn)題。甜高粱莖稈中的糖的窖池發(fā)酵工藝發(fā)酵過(guò)程的監測無(wú)法在線(xiàn)進(jìn)行,后類(lèi)極易轉化莖稈變質(zhì)快不易貯藏其汁液也極易期的蒸餾也主要依靠間歇性小型設備進(jìn)行,勞動(dòng)強酸敗。因此,原料貯藏困難是導致甜高粱制取乙醇度大,處理量小,設備難以實(shí)現機械化和自動(dòng)化。開(kāi)難以形成規?；I(yè)生產(chǎn)的主要原因之一。雖然很發(fā)出自動(dòng)化程度高的發(fā)酵裝置和連續蒸餾裝置將多研究人員對此開(kāi)展工作取得了不同程度的成果,極大地促進(jìn)固體發(fā)酵工藝的應用。但是還沒(méi)有找到生產(chǎn)中切實(shí)可行的解決方法,目前仍有待于開(kāi)發(fā)出更加有效的方法。5發(fā)展方向由于甜高粱的集中成熟收獲以及存儲困難,使利用纖維素原料進(jìn)行乙醇生產(chǎn),是當前國內外得其加工期僅為2-3個(gè)月。雖然通過(guò)培育優(yōu)良品最具有挑戰性的研究方向之一。甜高粱莖稈中纖維種、交錯收割以及分散發(fā)酵、集中蒸餾等方法可以含量較高,有研究表明,甜高粱莖稈中可溶性的糖與延長(cháng)甜高粱的加工期但是仍然無(wú)法滿(mǎn)足長(cháng)年生產(chǎn)不可溶的碳水化合物(主要是纖維素和半纖維素)含的需要。而且超過(guò)合理運輸半徑將大大增加原料量大致相等B。如果能將這部分糖資源加以充分成本降低工業(yè)化生產(chǎn)的可操作性。 Nguyen等1通利用,將極大地提高甜高粱生產(chǎn)乙醇的效率,這也是過(guò)平衡原料運輸成本和生產(chǎn)成本之間的矛盾,建立甜高粱乙醇發(fā)酵的一個(gè)重要發(fā)展方向。了一個(gè)簡(jiǎn)單模型,可以用來(lái)優(yōu)化工廠(chǎng)的生產(chǎn)能力。甜高粱莖稈中的纖維主要是由纖維素、半纖維他們指出在最優(yōu)條件下生產(chǎn)單位體積乙醇時(shí)原素和木素3種成分所組成以苯丙烷為單元的三維料的運輸成本與生產(chǎn)成本的比例是可以預測的,木素結構將它們相互之間交織在一起,一起構成植般為04~0.6。另外,他們在研究中指出,通過(guò)混合物細胞壁物質(zhì)。傳統方法中通過(guò)利用酸水解將纖維谷物發(fā)酵,可以延長(cháng)加工期,從而降低生產(chǎn)成本。筆素或者半纖維素降解成為低聚糖,進(jìn)而發(fā)酵生成乙者所在課題組的研究也表明,如果在莖稈發(fā)酵過(guò)程醇,此法糖轉化率不高,對設備的腐蝕性大,設備投中添加一定量的甜高粱籽粒進(jìn)行混合發(fā)酵,一方面資利中國煤化工嘗試利用沃特盧可以提高設備利用率和乙醇的生產(chǎn)能力,另一方面快速CNMH和甜高粱渣中獲可以達到延長(cháng)加工期的目的6。得可用于乙醇發(fā)的成分效果較明顯。隨著(zhù)酶工Bvochora等研究了在普通條件和濃醪條件下程技術(shù)的發(fā)展,纖維素的酶水解研究取得了很大成利用甜高粱汁和高粱籽粒的混合物進(jìn)行乙醇發(fā)酵生就。而利用基因工程手段,可構建出能同時(shí)利用五2008年3月許曉菁等:甜高粱生產(chǎn)燃料乙醇的研究進(jìn)展碳糖和六碳糖的菌株(2],該菌株可用于纖維素原料sorghum(sorghum bicolor)juices[ J]Applied and Environmental Mi-的乙醇生產(chǎn)。另外, Lezion等將可以產(chǎn)生纖維素biology,1981,42(2):381-382酶和半纖維素酶的霉菌F.a9om和釀酒酵母混[7]費立發(fā)趙福升張鵬等甜高粱秸稈榨汁發(fā)酵實(shí)驗研究[門(mén)合培養以新鮮的甜高粱莖稈作為原料發(fā)酵生產(chǎn)乙酸酒科技,2007(5):77-78醇。結果表明,混合培養時(shí),乙醇的濃度、產(chǎn)量都有[8]Lacpaiboon L, Thanonkeo P, Jaisi P, d al. Ethanol production from明顯的提高,發(fā)酵周期明顯縮短甜高粱秸稈中的可sweet sorghum juice in batch and fed-betch fermentations by Sacha.rome ceresio[J]. World Joumal d Microbiology and Biotechnology溶性糖和不溶性糖得到較好的利用。2007,23(10):1497-1501發(fā)酵結束后的秸稈殘渣大約占秸稈總質(zhì)量的[9]劉榮厚李金霞沈飛,等甜高梁莖稈汁液固定化酵母酒精發(fā)50%,對其進(jìn)行合理有效的利用不僅可以降低生產(chǎn)酵的研究[農業(yè)工程學(xué)報,2005,21(9):137-140成本,還可以帶動(dòng)其他關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,增加其附加10K=F,CmJA, Sheehan JJ.sid臧 de fermentation d瞬et值。殘渣的主要成分是纖維素,經(jīng)處理后可以制得sorghum to ethanol [J]. Biotechnology and Bioengineering, 1985, 27高質(zhì)量的纖維板,也可用于制造質(zhì)量較好的紙張。[11] Karg F, Cure JA Solid-state fermemtation o sweet sorghum to ethanol另外,發(fā)酵殘渣還可以作為營(yíng)養豐富的牛羊飼料、熱in a rmtarr-drum fermentor [J]. Biotechnology and Bioengineerin源燃料以及有機肥原料等。6結語(yǔ)[12]Gibbons WR, Westby CA,DMbbsTL Intermediate-scale,semioontirmu-甜高粱制乙醇是一種符合國情的、安全的能源weet sorghum[J]. Appl Environ Microbiol, 1986, 51(1):115-122供應產(chǎn)業(yè),為生物燃料乙醇的生產(chǎn)開(kāi)辟了一條具有[13] CobleC G, Egg R P, Shmulevich 1. Proceeing techniques for ethano廣泛應用前景的途徑。當前的甜高粱制乙醇的研究production from sweet sorghum[ J]. Biomass, 1984, 6(1/2):111-117.多處于實(shí)驗室或者中試規模水平,要實(shí)現其工業(yè)化[14]Sankarapandian R, Ramalingam J, Pillai M A, d al Heterosis com-生產(chǎn),尚有許多具體的工作需要做。固體發(fā)酵工藝bining ability studies for juice yield related characteristics in sweetsorghum[J]. Arm Agric Res, 1994, 15(2): 199-204是適合甜高粱自身特性的一種發(fā)酵工藝,若能進(jìn)一[15] Nguyen M H, Prince R G H A simple nule for bioenergy步解決設備的自動(dòng)化操作及控制問(wèn)題,將有望在甜plant size optimization: Bioethanol from sugar cane and sweet sorghum高粱莖稈制乙醇過(guò)程中發(fā)揮巨大作用。將甜高粱與[刀. Biomass and Bioenergy,199,10(5/6):361-365.其他谷物混合發(fā)酵可以有效延長(cháng)加工期。甜高粱莖16王祥河管于平趙瓊等甜高梁莖稈及其籽粒固態(tài)發(fā)酵酒精稈中纖維素的開(kāi)發(fā)利用是今后利用甜高粱制乙醇的的研究[刀釀酒科技,2007(11):48-50個(gè)發(fā)展方向。[17]Bvochora J M, Read J S, Zarya R. Application d very high gravitytechnology to the commentation of sweet stem sorghum juice and參考文獻sorghum grain[J]. Industrial Crops and Products, 2000, 11:11-17.[18]Gibbons W R, Westby C A. Cementation o swot Sorghum juice and[1] Reddy B V S, Rameah S, Reddy P S, e al. Sweet sorghum: A potentialgain for production d fue ethanol and distiller wet grain[J]aatemate raw material for bio-ethanol and bioenergy Eb/Ol]. hTtp://Bioma8,1989,18:43-57[19]Mamma D, Christakopoulos P, Koullas D, d ad An altemative approach[2]Sree N K, Sridhar M, Rao L V, d al. Ethanol production in solidto the bioconversion d sweet sorghum carbohydrates to hand[J]strate fermentation using thermotolerant yeas[J]. Proceas Biochemistry1999,34:115-119[20]Piskonz J, Majeraki P, Radein D, d a. Fast pyrolysis d sweet sorghum[3] Worey J W, Vaughan D H, Cundiff JS. Energy analysis o ethanol pro-sweet sorgum bagee[J]. Joumal d Analytical and applied pyrolduction from sweet sorghum[J]. Bioresour Techno, 1992, 40(3): 263ysis,1908,46(1):15-29[21]Covindas[4]劉杰鄭士梅李原有等.利用甜高粱莖稈提取乙醇的實(shí)驗報on different carbon substrates using genetically engineered xylose-fe告(第1報)不同品種乙醇提取量的實(shí)驗[門(mén)釀酒科技,20中國煤化工6(5):51-53[5]王艷秋朱翠云盧峰,等甜高粱的用途及發(fā)展前景[J雜糧THCNMHGsorghum carbohydrates to作物,2004,24(1):55-56cthanol[J] Applied Microbiology and Biotechnology, 1995, 43:412[6]Daeechel M A, Mundt J 0, McCarty I E Microbial changes in sweet4】5.■