木薯淀粉预处理及其糖化工艺初步设计.docx

海南大学《生物工艺原理课程设计》说明书题目：年产2万吨木薯燃料酒精生产工艺的初步设计──木薯淀粉预处理及其糖化工艺初步设计学院：材料与化工学院专业：生物工程班级： 2011级生物工程2班学号：姓名：组员：指导教师：刘平怀时间: 2014年5月摘要木薯具有良好的加工性能，也不与粮食作物争地，是一种有很大发展潜力的酒精生产再生资源，将其应用到发酵工业，具有广阔的发展前景。据相关资料显示广西的木薯产量较大，[1]全国60%的木薯淀粉是由广西生产，广西对于生产木薯酒精具有独特的优势。海南也具有独特的自然环境，木薯酒精生产具有深远的优势，以木薯为原料进行酒精发酵的工艺较成熟。本文简述了木薯原料预处理、液化及酶糖化生产工艺。关键词:木薯酒精；双酶制糖；燃料酒精；第一章绪论1.1引言乙醇工业在我国轻工业中占有十分重要的位置,它是许多化工产品的生产原料,在医药工业、食品工业和燃料工业等方面都有广泛的应用,同时也是国家战略安全保障基础之一。在过去的几十年里,随着世界经济的发展,全球乙醇需求持续迅速增长。全球乙醇迅速发展的原因主要有1、保障能源安全,解决能源紧张。随着全球经济不断扩张,各国对能源需求的压力越来越大。可用石油和天然气却越来越少,且价格飞涨。寻求新能源以保障本国能源安全已成为包括中国在内的许多国家的重要战略目标。2、减少环境污染。由于传统能源消耗所产生的二氧化碳等温室气体及其导致的全球气候变化已成为近期全球关注的焦点,发展生物质能源可以降低温室气体排放。乙醇以其燃烧更完全、CO排放量较低、燃烧性能与汽油相似等优良特性,被誉为21世纪的“绿色能源”。3、生物液体能源的出现为农产品找到了新市场。一方面解决了当地农产品转化问题,增加了加工深度,提高了产品附加值,发挥了稳定农产品价格、提供就业岗位、增加农民收入的作用;另一方面,也使国家拥有一个可靠的粮食转化和调控手段,促进本国农业生产和消费形成良好循环。进入21世纪,我国经济和社会可持续发展面临的能源、环境、农业等问题越来越突出,开发燃料乙醇,节省石油消耗,是我国重要的战略举措之一。从能源安全的角度出发,新能源和可再生能源的开发利用,可以缓解石油进口量和进口依存度迅速攀登造成的影响。随着我国城市化建设的进行,大气污染日趋严重,与CO:的排放量分别居世界的第一和第二位。通过在汽油中添加燃料乙醇,可切实减少温室气体等有害气体排放,对改善我国城市环境质量意义重大。作为一个幅员广阔的农业大国,在亚热带省份发展可开垦荒草地、可开垦盐碱地、可开垦滩涂等种植木薯等经济作物,不仅可以有效增加农民收入,且将形成一个新型能源一农业产业链,带动传统农业向现代化农业转变,为中国农村的城镇化建设提供强有力的支持。目前,我国燃料乙醇发展尚处于起步阶段。原料资源不确定、产业化基础薄弱、产品缺乏市场竞争力以及政策和市场环境不完善等都显著制约了燃料乙醇产业的快速发展。当前形势下,全球的发酵乙醇产业,在生产规模和整体加工工艺方面已出现一场由生物工程技术指导下的跨越性进步。如由发酵罐容积变大以及连续发酵的实现,每吨原料的乙醇产量的明显提高;由设备、工艺改进,发酵过程控制进步带来的发酵成熟醪乙醇浓度的大幅度提高,每吨乙醇耗能的大幅度降低。解决大量燃料乙醇生产需要的廉价、非粮原料来源,生产过程中的大量能耗问题等将是发酵乙醇作为成为可再生能源产业所面临的首当其冲问题。在学习掌握所学的生物工艺学、生物工程设备、化工原理等课程的基本理论和基础知识的基础上，通过本次课程设计，培养我们综合运用这些知识分析和解决实际问题的能力以及协作攻关的能力，训练我们使用文献资料和进行技术设计、运算的能力，提高文字和语言表达能力，为其它专业课程的学习和毕业论文（设计）打下基础。1.2 木薯酒精介绍木薯(cassava)是热带和亚热带广泛种植的粮食和经济作物,多年生,属大戟科,灌木状,植株高2～3m,茎干直径5cm,质地甚脆,多髓心,叶片呈掌状。根为块根,呈柱形或纺锤形,直径5～15cm,长30～40cm,长者可达80～100cm。块根表面为一层棕色或淡黄色的表皮,块根质地松脆,淀粉较纯,除供食用和淀粉工业原料之外,大多数国家作饲料用。由于木薯适应性强,耐水、耐旱,在任何土质中都能生长,是一种不与粮食争地的有发展前途的酒精生产原料。木薯品种很多,一般分为苦味木薯(Manihot utilissima)和甜味木薯(Manihot aipi)。苦味木薯;又称有毒木薯,茎杆为红色或淡红色,产量高,但生长期较长,一般为18个月,且含氢氰酸较多。氢氰酸易挥发,在木薯晒干后大部分消失,在酒精生产过程中,经蒸煮后几乎大部分消失,故不会影响酒精发酵和成品质量。甜味木薯:又称无毒木薯,茎杆为绿色或棕色,生长期较短,一般为12个月,产量较低。块根中氢氰酸含量较