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低成本生产燃料酒精技术
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以玉米为原料生产酒精的技术已经比较成熟，但是由于玉米原料价格及技术和设备的局限, 发酵法酒精的成本一直高于汽油的成本。因此必需对现有的生产工艺采用科技手段加以改造，尽力缩小酒精与汽油价格的差距，加上国家税收优惠，燃料酒精才能得以广泛应用。目前93号汽油的价格是2800-3200元/吨，无水酒精的价格是5000元（玉米按1000元/吨左右计），如何弥补1700元的价格差距是科技工作者需要解决的问题。 酒精生产是能耗大，它占生产成本的30-40%，降低能耗一方面意味着降低生产成本；另一方面，酒精作为一种替代能源，如果生产的净能耗大于酒精的燃烧值的话，它替代石油类产品就没有意义。我国酒精工厂在能耗方面与发达国家相比差距比较大。美国从70年代到现在玉米酒精生产能耗下降了2/3，已经小于酒精燃烧值。 原料利用率的提高包含两个方面：一个是提高原料的转化率，将尽可能多的原料转化成产品；另一方面是提高回收率，将生产过程中的副产品尽可能的回收。 淀粉转化酒精工艺已经日趋成熟，我国与发达国家的差距并不大。酵母对淀粉的理论出酒率56.7%, 如果扣除生产中的正常损耗，我国企业的淀粉出酒率与理论出酒率差距不大。下面是国外几个酒精工厂和国内企业淀粉出酒率的比较： 奥高布殊 斯卑西姆 卡特成 国内 100%酒精 51.97 51.55 53.62 50.5-52.25 理想的菌种如我所筛选的优良菌种，再加上适当的工艺提高出酒率，副产物产量较低，但是总的说来在这个方面的潜力不大。因此提高原料利用率的关键主要应在副产品的回收技术方面。 年产60万吨的酒精工厂的副产品资源是十分巨大的，不仅要尽量地回收副产品，而且要利用这些资源进行副深度加工，提高副产品的附加值，这将关系到工厂的生存与发展。 据2000年的统计，能盈利的酒精企业都是综合利用方面作得较好的，这些企业占行业的15%。 技术路线 该工艺主要包括以下几个方面： 1）改良湿法将玉米脱胚。低温溶剂预榨法提取玉米油，胚芽饼提取分离蛋白和制取多肽口服液。 2）浓醪发酵。发酵成熟醪酒精浓度达12%(v/v)，有可能提高到14%(v/v); 酒精糟滤液回用60%，用于浸泡玉米及拌料用水，其余部分浓缩后进入DDGS生产。 3）二氧化碳先回收50%，进而达到全部回收，二氧化碳部分用于饮料，其余部分用于化工原料的生产。 二、主要技术简介和经济效益分析 计算依据：玉米1000元/吨，玉米油（精制）8000元/吨，毛油5500元/吨；DDGS 900元/吨；无水酒精5000元/吨；二氧化碳1000元/吨； 1） 低温溶剂预榨法提油，胚芽饼提取分离蛋白和制取多肽口服液 技术简介： 玉米的脱胚工艺可分为“干法”“湿法”“改良湿法”“半干半湿法”四种。若从脱胚提油的效率和投资的效益综合比较看，改良湿法具有较大的优势。玉米胚芽中含玉米总重量3.5-6.5 %的玉米油，玉米油含有大量的不饱和脂肪酸，以及丰富的维生素E, 是一种食用价值较高的植物油。提取玉米油，将大大增加工厂的效益。如果不提取，在发酵过程中易形成油层，将影响酵母的正常代谢和发酵；另外过高的油含量也影响DDGS的质量和保质期。使用改良湿法和溶剂浸提工艺可以将玉米油的提取率从干磨与压榨法的０.７％提高到２.８％。高油玉米含玉米胚芽油可达到玉米总重的8-10 %，使用高油玉米则效益会更加明显。工艺上拟采用预榨溶剂提取法，还可以提高玉米油的质量。 改良湿法玉米脱胚、榨油工艺 根据玉米的结构和利用皮胚之间的物理特性，经过润湿手段，改变玉米的这部分特性，增加脱胚率，是玉米改良湿法脱胚工艺的特点。众所周知，玉米的结构是果皮、种皮、糊胶粒层、内胚乳胚体或胚芽、实尖等六个基本部分组成的，其特性如下： 由果皮、种皮、糊胶粒层组成的皮层、结构紧密，富有光泽，韧性大、不易破碎。在湿润后，对胚乳的结合力减弱，容易被剥除。 胚乳分角质曾的粉质层，角质层结构紧密，硬度大，透明有光泽。粉质层松散，呈粉白色无光泽，主要化学成分是淀粉和蛋白质。对于胚芽来说，在一定的水温和相同的时间内，胚芽的吸水速度快，胚乳的吸水速度慢。而且，胚芽迅速吸水后，体积膨胀，柔韧有弹性，抗破碎的能力强，而胚乳的吸水速度慢，水份含量少，保持了一定的强度，在磨碎的过程中易被磨碎而被分离。 将经过严格筛选去杂的玉米（含杂≤0.2%），用蒸馏废水浸泡，以浸出玉米中的可溶物，同时能抑制杂菌的生长，为后道破粒、胚芽分离的工序创造条件。浸泡后的玉米含水量为42-48%, 胚芽含水60%。 浸泡后玉米经脱胚磨将玉米打碎至4-6块, 同时加入玉米粉浆液，依靠胚芽旋流器，将密度不同的胚芽和玉米碜块分开，分离后的胚芽经水洗后经干燥机烘干至含水≤3%.干燥后的胚芽带皮屑70%左右,再送去榨油。 用这种工艺的特点是提胚率较低，一般为6-8%, 得到的玉米胚芽纯度达70%以上，胚的完整性较强，干基含油高。 |
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玉米胚预榨提油工艺 使用玉米预榨提油工艺可适合含油量高的高油玉米和改良湿法脱胚的胚芽，使用该工艺可以将 残油降低到1-2%。 主要优点： 1. 预榨只将玉米胚中的70%左右的油脂榨出，压力和温度都低，因此得到的毛油杂质少，色泽浅，质量高。 2. 由于只需榨出70%的油,轧机的转速可以提高，设备利用率提高。 3. 成本低。 4. 减少了胚芽饼中蛋白质变性。 玉米胚芽饼提取分离蛋白和膳食纤维 胚芽提油后，胚芽饼仍可占玉米总重的8 %左右，传统的处理是将胚芽饼作为一种蛋白饲料出售。其实玉米胚芽饼中含有蛋白 20-40 %，且玉米中70%的球蛋白存在于胚芽中。若胚芽以低温方式提出，不改变蛋白质结构，胚芽饼还可进一步深加工提取分离蛋白，可制取多肽口服液。中国食品发酵工业研究所早在1986年就引进了丹麦DDS公司先进的超滤和反渗透设备及18种不同分子量截面的半清膜。并将膜分离技术应用在果胶酶、茶叶多酚化合物、抗菌素、及果汁的分离澄清和提取等方面。并于1994年承担了国家重点科技攻关项目“大豆分离蛋白”应用了膜分离技术，该技术已经达到国内先进水平。该方法可以提高产品的纯度和降低环境污染。 经济效益分析： 年产60万吨的酒精工厂年消耗玉米200万吨，若用干法只能提取1.4万吨精制玉米油，价值1.1亿元；若采用低温浸提工艺，至少提油2.4%，年生产毛油4.8万吨，价值2.6亿元，若全部精制可得4.5万吨精制玉米油，价值3.8亿元。相当于降低酒精吨成本300元。若全部使用高油玉米，估计提高2个百分点，可多生产4万吨毛油，（相当于3.75万吨精炼油），可再增加产值2 .2亿元人民币。 经低温溶剂法提油后的胚芽饼每年有16万吨，可以提取分离蛋白12万吨，纯利润可达6000万元。相当于每吨酒精降低成本100元。 2） 浓醪发酵及蒸馏废水回用 技术简介： 发酵成熟醪酒精含量小于7%时，蒸馏的能耗占去酒精蒸馏能耗的绝大部分。随着发酵浓度的提高，蒸煮、液化、糖化和DDGS的制备成本都相应降低。但是普通酵母的酒精耐受力低，因此，传统发酵只能达到8-10%。高浓度酒精发酵是一项不需要较大设备改动，切实可行的技术。 我所自1992年开始就从事酒精高浓度发酵工艺的研究,小试最高的酒精含量达15%,但是酒精生产要看综合效益,单项指标的过高反到造成整个工厂投资过大和操作成本过高。为保证在60万吨规模生产线上的正常生产，我所提出两步法进行高浓度酒精发酵工艺。既第一步从现有的发酵醪酒精含量10.5%（v/v）提高到12%（v/v）；第二步从12%（v/v）提高到14%（v/v）。 经济效益分析： 按前所述工艺计算:第一步发酵醪酒精含量从10.5%提高到12%,即加水比从1:3.0降低到1:2.4,酒精份提高了14%,工艺用水减少5%;第二步发酵醪酒精浓度从12%提高到14%，加水比从1：2.4降低到1：2，减少工艺用水4%，酒精份又提高了17%。 以上两项相加减少工艺用水9%，酒精份提高30%，因此使用浓醪发酵技术在基本不增加设备的情况下，可增加经济效益： 1） 降低能耗：传统工艺使用国内设备蒸馏1吨酒精需消耗7.5吨蒸汽，使用高浓度发酵技术可降低到5.5吨蒸汽，节约26%，年可节约蒸汽120万吨，减少能耗6000万元，相当于每吨酒精减少成本100元。 2） 提高设备利用率：设备利用率提高30%，年产60万吨酒精工厂增加20万吨的产量，按每吨酒精综合效益400元计，增加经济效益8000万元。相当于每吨酒精减少成本130元。 3） DDGS车间：按传统生产每吨酒精产生15吨酒糟，回用60%，既9吨，减少蒸发量9%既1.35吨，则年减少蒸发620万吨，每吨酒精成本减少150元。 以上三项相加发酵醪酒精份从10.5%提高到14%，在基本不增加设备的情况下每吨酒精成本可减少380元。 |
2楼2007-03-02 16:48:37
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3）二氧化碳回收及利用二氧化碳进行饮料和化工原料的生产 技术简介： 二氧化碳的应用是十分广泛的，可以用于饮料、化工合成、粮食的气调储藏、食品的速冻，保护焊接。尽管市场方面形式并不乐观，但是面对这个价值巨大资源，应当更加积极地开发市场而不应仅仅依照目前市场的容量作出判断。按目前的技术水平，年产６０万吨酒精的工厂至少可以回收４０-５０万吨的二氧化碳。如果二氧化碳按每吨平均价１０００元计算，则每年就有４-５个亿的资源白白排放到大气中，既浪费了资源，也增加了温室效应。 二氧化碳不仅可以用在饮料工业中，依目前的市场情况看生产纯碱和碳酸钙是一种较好的转化途径。我国每年纯碱的消耗量达600万吨以上，低盐重质纯碱的需要量缺口在100万吨左右，它主要用于玻璃，洗涤剂和食品添加剂。轻质碳酸钙年生产量达150万吨，需求量仍有缺口。 二氧化碳的生产方法可以分为高压、中压和低压法三种。其中中压法是目前国内工厂的主要方法。 经济效益分析： 二氧化碳超临界萃取具有无污染、无残留，可以提取药物和食品添加剂等。年产1000吨分离蛋白的工厂可以达产值1.8万元，利润6000万元，相当于每吨酒精的成本降低100元。 仅超细碳酸钙市场容量就达1万吨，售价在1万元以上。若将二氧化碳全部回收，用于饮料工业和生产化工产品年可创利1.2亿元。 |
3楼2007-03-02 16:49:59
4楼2007-03-19 13:55:08
5楼2007-03-23 13:22:37
6楼2007-03-29 22:46:10
7楼2007-03-31 17:06:54