生物燃料乙醇.pptx

第五章生物燃料乙醇;生物乙醇的燃料特性

物理性质

化学性质

乙醇燃烧反应机理

乙醇的着火和燃烧特性

乙醇和汽油、柴油等内燃机燃料比较;5.2 乙醇生产原理;提取

乙醇醪液;5.2.1 乙醇发酵微生物学;酵母的一般性质

酵母是典型的真核生物，一般具有以下五个特点：

个体一般以单细胞状态存在；

多数为出芽繁殖，也有裂殖；

能发酵糖类；

细胞壁常含有甘露聚糖；

喜在含糖量较高、酸度较大的水生环境中生长。

酵母的形状和大小随菌株的不同而异。;5.2.1.2酵母的菌落

酵母一般都是单细胞微生物，且细胞都是粗短的形状，在细胞间充满着毛细管水，故它们在固体培养基表面形成的菌落，一般具有湿润、较光滑、有一定的透明度、容易挑起、菌落质地均匀以及正反面和边缘、中央部位颜色都很均一等特点，且菌落较大、较厚、外观较稠和较不透明。酵母菌落的颜色比较单调，多数都呈乳白色或矿烛色，少数为红色，个别为黑色。另外，凡不产生假菌丝的酵母，其菌落更为隆起，边缘十分圆整，而会产大量假菌丝的酵母，则菌落较平坦，表面和边缘较粗糙，酵母的菌落一般会散发一股悦人的酒香味。;5.2.1.3酵母的生长条件;（3）溶氧。酿酒酵母是兼性厌氧菌，在有氧无氧条件下均能生长，但有氧情况下生长的更好。在有氧时靠呼吸产能，无氧时借发酵或无氧呼吸产能。所以乙醇酵母在菌种生长起始通风培养，使种子快速生长，等长至对数期快结束时停止通风，进行厌氧培养，从而使细胞进行发酵产乙醇。

5.2.1.4酵母的营养条件

（1）碳源。酿酒酵母可利用的碳源包括各种有机化合物中的碳，如葡萄糖、甘露醇、半乳糖和D-型果糖，但不能直接发酵木糖等五碳糖，然而，如果木糖转化为木酮糖以后，就可被酿酒酵母利用生成乙醇。在缺乏六碳糖时，也能利用甘油、甘露醇、乙醇或其他醇类，有些有机酸（乳酸、乙酸、苹果酸、柠檬酸）也可作为后备碳源。;酵母在发酵麦芽糖和蔗糖为乙醇前，这两种双糖要事先被酵母的相应的酶水解成单糖。当培养条件从厌氧转换到有氧时酵母发酵葡萄糖的能力减弱，但发酵蔗糖的能力提高1.5倍。酵母只有???培养基中没有葡萄糖和果糖时，才发酵麦芽糖。

三羧酸循环的任何中间产物（丙酮酸、柠檬酸、琥珀酸、富马酸、苹果酸）都能被酵母利用并作为唯一碳源。

（2）氮源。酿酒酵母能利用的氮有两种形式：氨类和有机氮。酵母能有效地利用硫酸铵和磷酸铵、尿素和有机酸铵盐（乙酸铵、乳酸铵、苹果酸铵和琥珀酸铵）。在培养基中有可发酵性糖类存在时，这些铵盐只作为酵母的氮源，但是氨基用完后，酸游离出来，这会引起pH改变。氨基酸既可以是酵母的氮源，;同时又能成为它的碳源。当氨基被利用后，剩下的酮酸就可被酵母同化，作为碳源。

为了消化有机氮，许多酵母需要维生素（生物素、泛酸、硫胺素等）。酵母不能同化蛋白质、甜菜碱、嘌呤和乙胺型胺类等有机氮。肽是氨基酸链，介于氨基酸和蛋白质间，随着肽链的增长及复杂性的增加，其利用率降低。

5.2.1.5乙醇生产对酵母要求

酵母的种类很多，能发酵产乙醇的菌株也很多，但是能应用于生产的酵母菌株必须基本符合以下要求，即能快速并完全将糖分转化为乙醇，有高的比生长速度，有高的耐乙醇能力，抵抗杂菌能力强，对培养基适应性强，不易变异。对于糖蜜发;酵用酵母，除了以上特性外，还要具备以下性能，即要耐渗透压能力强，耐酸耐温能力强，对金属特别是Cu2+的耐受性强，并且产生泡沫要少。

5.2.1.6传统乙醇生产中常用菌株

南阳五号酵母（1300）。是河南天冠企业集团选育的菌株。菌落呈白色，表面光滑，边缘整齐，质地湿润。细胞呈椭圆形，少数腊肠型。能发酵麦芽糖、葡萄糖、蔗糖、1/3棉籽糖，不发酵乳糖、菊糖、蜜二糖。

南阳混合酵母（1308）。菌落特征和利用糖的情况和南阳五号酵母相同。细胞呈圆形，少数卵圆形。该酵母在含;单宁原料中乙醇发酵能力较强，变形少，产乙醇能力也强。

拉斯2号（RasseⅡ）酵母。又名德国2号酵母，细胞呈长卵形，较难形成子囊孢子。能发酵葡萄糖、蔗糖、麦芽糖不发酵乳糖。在玉米醪中发酵特别旺盛，适用于淀粉质原料。

拉斯12号（RasseⅫ）酵母。又名德国12号酵母，细胞呈圆形或近卵圆形，较易形成孢子。细胞富含肝糖，在培养条件良好时无明显的空泡。在麦芽汁培养基上形成灰白色菌落中心凹陷，边缘呈锯齿状。能发酵葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、半乳糖和1/3棉籽糖，不发酵乳糖。;（5）K字酵母。从日本引进的菌种，细胞卵圆形，个体较小，但生长迅速。适用于高粱、大米、薯类原料生产乙醇。;在ED途经中生成的2分子丙酮酸也是脱羧生成乙醛，乙醛还原生成乙醇。ED途径是由部分EMP、部分HMP和两个

特有的酶促反应组成的，其中，两个特征性酶分别为6-磷酸葡萄糖酸脱水酶和2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸醛缩酶。在末端假单胞菌中能使2分子丙酮酸