连续发酵生产燃料乙醇过程的优化分析

连续发酵生产燃料乙醇过程的优化分析

朱光耀

中粮生物化学（安徽）股份有限公司 安徽 蚌埠 233000

摘要：现阶段，随着社会的发展，我国的工业化建设的发展也突飞猛进。社会对石油有着越来越强的依赖性，众所周知，石油这种资源是不可再生的，石油的不断开采，导致了我国石油的能源危机，我国有一项战略叫做：可持续发展战略。因而，需要研究出一项可再生的能源来代替石油非常重要，燃料乙醇是一种绿色健康的能源，需要通过生物发酵来制作，燃料乙醇是一种理想的代替石油的新能源，现在有很多国家都在提取这一种新的能源。本文通过分析燃料乙醇的提取技术，和改进方案，对未来新能源的替换工作提出了有效的意见或建议。

关键词：连续发酵；生产燃料乙醇过程；优化分析

引言

在社会经济的高速发展之下，石油、天然气等资源在人们的生产与生活中发挥着非常重要的作用，但是这些资源属于不可再生的资源，人们应用资源期间会产生大量的有害物质，导致诸多环境污染问题发生，并且此种资源数量在日益减少，所以需要研究人员借助于当前先进的科学技术进行新型的可再生清洁能源的寻找，以此替代不可再生能源。燃料乙醇为现阶段一种新型的可再生燃料，借助于生物发酵作用便可以进行资源的大量生产，而且应用过程中对于环境产生的影响非常小，所以为了进一步提升燃料乙醇的生产质量与产量，需要对连续发酵生产全过程的各个环节进行优化处理，以此显著增强燃料乙醇生产工艺价值，控制各个生产环节的成本，降低生产厂家的经济风险。在本文的研究中即就对燃料乙醇、连续发酵的相关内容进行了概述，结合燃料生产情况从三个方面进行了过程优化研究，以此为更多燃料乙醇生产厂家高效、低成本的生产燃料提供指导。

1连续发酵工艺概述

目前燃料乙醇多主张采用连续发酵工艺进行生产，具体生产时需要准备发酵罐，工作人员依照标准速度朝着罐内进行培养基（新鲜状态）的置入处理，而后再将培养液完全导出，最终经过系统的发酵过程便可以生成燃料乙醇；现阶段采用该工艺生产时主要有单罐、多罐两种连续发酵方法可供选择，所以生产厂家可以结合自己拥有的生产设备、掌握的生产技术情况合理选择。利用连续发酵工艺生产燃料乙醇的应用优势显著，不仅可以对单位时间内的燃料生产产量进行有效的提升，生产设备的利用效率会显著增强，而且生产期间工作人员可以方便快捷的对相应罐体进行发酵条件的合理调节与控制，但是该工艺应用期间存在的固有问题也需要引起生产厂家的重视，例如菌种变异、罐体内易发生污染、设备利用期间的精度难以把握等，要求厂家技术人员可以从生产过程入手对于燃料乙醇的生产过程进行优化改进，降低生产问题发生率。

2燃料乙醇发展的情况

随着工业化的不断发展，汽车是人们生活中不可缺少的交通工具。而石油能源的需求量越来越大，能源燃料的枯竭，和现在的需求逐渐矛盾化，用发展的眼光来看，环境污染导致全球变暖，节能型环保的染料已经成为全球关注的焦点。在未来的发展中，可再生能源已经成为一种重要的能源，国家和政府也给予了极高的关注，为这种新型能源的开发和利用投入了很多。

3优化连续发酵生产燃料乙醇过程的具体内容研究

3.1连续发酵过程

首先优化连续发酵过程，多级连续发酵生产方式的应用对于乙醇的自动化生产、成本控制具有重要作用，要求生产企业在后续的生产中继续沿用此种生产方式进行燃料乙醇的生产。具体生产时需要串联各个发酵罐，在主罐中进行较长时间的酵母发酵，并且发酵期间需要不间断的添加糖以及取出部分经过培养的酵母，置于其它发酵罐中继续发酵，以此循环进行的乙醇发酵生产，大大的增强了糖利用率与发酵工作的有效性。其次控制杂菌，在燃料生产的过程中，罐口与外界接触时间长，以此杂菌便会混入其中，若工作人员没有及时加以控制，便会致使杂菌大量繁殖，使得罐体中的原材料营养物质遭受破坏与消耗，酸碱失衡，增加发酵罐酵母发酵失败风险，所以控制杂菌时工作人员可以在罐体中加入适量青霉素（剂量约为3.5U/ml），以此在不干扰酵母菌正常工作的前提下，控制杂菌的活跃性以及繁殖量，以免发生影响罐体内酸碱值的问题。

3.2蒸馏过程的优化

现在蒸馏过程中存在的问题，采用差压蒸馏技术代替常压两塔蒸馏。现在蒸馏的主要方式是直接对气体进行加热，加热过程中都有每个过程自己相对应的塔，蒸馏之后，直接从塔内排出，这样比较浪费，应该考虑到节约企业的成本。于是对原有的两塔常压蒸馏改进为差压蒸馏方法，差压蒸馏中主要有四个塔，分别为粗塔：是负压塔，主要作用是进行脱汽排出的醛类物质及二氧化碳，蒸馏出酒精；将粗塔和浓缩塔组合所构成的组合塔：其中粗塔是常压塔，主要的作用是把乙醇进行浓缩，同时排出杂醇油；精塔：是高压塔，主要的作用是进一步提纯分离出酒精和杂醇油。这种改进方式实现了节能的效果。

3.3蒸煮方式的优化

原料粉碎后要对其进行蒸煮，淀粉是在植物细胞中提取的，原材料经过蒸煮以后，植物细胞破裂，淀粉颗粒膨胀并分解，成为糊状的液体。这样，淀粉就和淀粉酶起了作用，淀粉水解发酵变成糖类，这样的条件利于酵母菌酒精发酵。在高温高压的条件下进行蒸煮。蒸煮的过程中会有大部分的能源消耗，如果在此过程中，热量循环的工作没有做好，会浪费掉循环水和热量，增加投入的成本，因此，提高蒸煮过程中对于热量的利用效率，并减少循环水的使用，会大大的为企业节约了成本。

3.4优化连续发酵的杂菌控制

在生产燃料乙醇的时候，或多或少都会有部分杂菌混入，若不能科学、合理地控制发酵罐里的杂菌，那么杂菌将会发生海量繁殖，对发酵时属于原料的各种营养物质造成了极大的消耗与损失。同时，大量繁殖的杂菌还会改变发酵时的pH值，对酵母菌发酵产生影响，干扰发酵的整个过程，因此应对杂菌的生产进行有效控制。应向发酵罐里添加青霉素，由于青霉素对细菌繁殖有抑制的作用，因此通过添加青霉素法来对连续发酵过程进行控制可以充分延长连续发酵时间，使更多有用的物质被提炼出来。

3.5优化燃料乙醇的蒸馏

当前燃料乙醇主要是以直接加热气体的方法进行蒸馏，在加热时各自都有对应塔，经过蒸馏后从塔中直接排出，该蒸馏方法存在很多问题，并且相对浪费，需要对企业成本的节约进行考虑，通过差压蒸馏的技术对常压两塔蒸馏的技术进行代替。与传统常压两塔蒸馏的方式不同，差压蒸馏包含多个塔。其中，粗塔作为负压塔能够使二氧化碳和醛类物质被脱气排出，实现酒精的蒸馏。浓缩塔与粗塔形成组合塔，粗塔作为常压塔能够浓缩乙醇并将杂醇油排出。精塔作为高压塔能够使分离的杂醇油与酒精得到更好的提纯。通过这样的优化，使得燃料乙醇的生产更加节能环保。

结语

总而言之，优化燃料乙醇的连续发酵生产过程具有十分重要的意义。基于此，相关人员在生产燃料乙醇时，应做好燃料乙醇的蒸煮、液化、连续发酵、连续发酵杂菌控制以及蒸馏等过程，从而使燃料乙醇提取过程中使用的原料得到最大限度的节约和利用，实现燃料乙醇生产过程的优化，为日后投入使用奠定良好的基础。

参考文献

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