关键词：燃料乙醇；连续发酵；发酵生产；优化途径
一、我国燃料乙醇现状
世界能源理事会指出石油、天然气和煤，满足了世界能源近82%的需求，但五分之一的CO2排放是来自60%的化石性燃料—石油。因此减少对化石能源的依赖，实现具有前景的转变需要利用可持续性的、可再生能源，例如太阳能、风能、生物质能和地热等。在不久的将来，化工工业可能使用生物质能作为能源代替品。燃料乙醇作为汽油添加物可以有效减少温室气体的排放。
中国燃料乙醇起步比较晚，在技术工艺、资源利用方面以及环境保护方面还比较落后，生产过程中的热量利用率及原材料转化效率方面都远落后于美国和巴西等国。在物料的消耗方面中国要高出美国20%左右。在热量使用方面要高出90%左右。煤耗方面要高出95%，汽耗方面高出100%。以此看来，我们国家燃料乙醇生产跟美国相比还有比较大的差距。
自2001年，由中国启动了燃料乙醇的试验，在部分城市开展车用乙醇汽油的试点。经过多年的试点，燃料乙醇可以明显提高汽油的辛烷值，降低车辆的污染物排放量，减少发动机积碳，并且调度灵活、成本可控，带来了明显的经济效益和社会效益。国家于2005年2月出台了《可再生能源法》，以立法形式支持包括燃料乙醇在内的新能源的发展。并计划 2020 年起全面开始应用车用燃料乙醇。国家不仅在政策方面给予倾斜，在经济补贴、税收方面也制定了许多办法。从乙醇汽油试点推广到现在，国家已基本完成了粮食乙醇的过渡期，开始进入成熟应用期。为了行业企业加快改革创新，尽快适应市场，国家对燃料乙醇的补贴已开始逐步减少，直至未来取消补贴。
二、连续发醉的优势
1.提高了设备利用率
因为整个发酵的过程是连续的，生产设备也是一直处于使用的状态，一般巧天才会对发酵罐进行一次清洗、杀菌。相对于间歇发酵来说洗刷、杀菌的频率得到了大大的降低，辅助时间的到了很大的减少。除此之外，相对于其他发酵方式来说连续发酵省去了前期发酵期，设备的利用率至少提高了百分之二十。
2.提高了淀粉利用率
连续发酵对发酵环境的要求较高，需要在无菌的条件下进行，这样杂菌就不容易污染，发酵的过程中，不停的流动不仅有利于二氧化碳的排出，也使得酵母得到了均匀的分布，有利于提高发酵作用，提高产酒率。
3省去了酒母工段
连续发酵相对于间歇发酵来说酒母培养工作大大减少，前者巧天才接一次酒母，后者则一天需要多次培养酒母。部分公司在生产中采用了新的工艺酒母培养在液体曲发酵罐中进行就可以了，然后将成熟的液曲酒母投入发酵罐，这样就同时省去了酒母培养和糖化两个工段，不但省去了繁琐的培养工作，也节省了设备投资。
4.便于实现自动化
目前，酒精的生产从蒸煮、糖化到蒸馏已经实现连续化生产，整个过程趋于自动化控制。
三、连续发酵生产燃料乙醇过程的优化
1.蒸煮液化过程的工艺优化
1.1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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这样，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。
1.2液化方式的改进
淀粉液化过程的效果的好坏对于酒精的发酵有着直接的影响，淀粉液化的效果好，就会对其中的糖有充分的利用，液化的效果不好，对糖的利用不彻底，就会浪费掉发酵过程中产生的糖，从此加大了企业的成本。原有的工艺液化生产过程中，存在着多方面的不足，其中包括，液化的时间不充足，液化温度不合适等，针对这些问题和实验研究进行了对问题的改善，以此来提高液化的效果。
2.续发酵生产过程优化
2.1优化连续发酵
在酒精生产过程中，连续发酵是最为重要的一个环节。在长期的燃料乙醇生产、研究过程中，人们不断创造、探索，积累和总结了燃料乙醇的多级连续发酵法，该方法通过不同数量的发酵罐共同构成发酵系统。发酵罐之间采用串联的连接方法。进行生产的时候，把首个发酵罐当成主罐，在主罐之中放入酵母并培养，应确保主罐始终处于发酵状态，连续不断地向处于发酵状态的主罐中添加糖。伴随发酵过程的持续开展，再把发酵内容逐渐加入到其他罐里面。该技术使得酒精生产真正做到了自动化，可以极大地降低企业生产成本。
2.2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p H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.蒸馏过程优化
蒸馏是一种热力学的分离工艺，它利用混合液体或液固体系中各组分沸点不同，使低沸点组分蒸发，再冷凝以分离整个组分的单元操作过程，是蒸发和冷凝两种单元操作的联合，是化工行业中特别常用并且非常有代表性的分离方法，广泛应用于酒精分离过程。在酒精的蒸馏过程中能耗比较大，是整个酒精生产过程能耗的一半以上。而在生产中这些热量中有大部分通过冷却水、高温废液等的排出形式浪费掉。因此，控制好蒸馏阶段的能耗，对降低整个生产过程中能耗有很大的作用。
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：其中蒸馏塔是常压塔，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。
结束语：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。
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论文作者: 董春丽
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年2期
论文发表时间:2020/3/16
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