木薯生产酒精的工艺流程主要基于其高淀粉含量,通过淀粉转化为可发酵糖,再经发酵和蒸馏提纯得到乙醇。以下是关键步骤和技术要点:
一、原料预处理
1. 清洗与去皮
去除木薯表面的泥沙、杂质和腐烂部分,部分工艺可能去皮以减少纤维和含量(部分木薯品种含氰苷,需预处理)。处理:通过浸泡、加热(如蒸煮)或微生物分解消除毒性。2. 粉碎
将木薯块根破碎成粒径约2-3mm的颗粒,增大淀粉与后续酶的接触面积。二、淀粉液化与糖化
1. 液化
加入高温α-淀粉酶,在85-90℃、pH 6.0-6.5条件下水解淀粉为短链糊精。目的:降低黏度,便于后续糖化。2. 糖化
降温至60-65℃,加入糖化酶(如葡萄糖淀粉酶),将糊精进一步水解为葡萄糖(可发酵糖)。关键参数:pH 4.5-5.0,时间约30-60分钟,糖化率需达95%以上。三、发酵
1. 菌种与接种
使用酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae),接种量通常为醪液体积的5-10%。工艺选择:间歇式(分批)或连续发酵,后者效率更高但控制复杂。2. 发酵条件
温度:30-35℃(酵母最适温度),pH 4.0-5.0。时间:48-72小时,直至残糖浓度低于0.5%。酒精浓度:最终发酵醪液酒精含量约8-12%(v/v)。四、蒸馏与脱水
1. 粗馏(初馏)
通过蒸馏塔(如泡罩塔或填料塔)分离酒精和发酵醪液,得到粗酒精(浓度约50-70%)。2. 精馏
进一步提纯至95%左右的乙醇(共沸点限制),去除甲醇、杂醇油等杂质。3. 脱水(可选)
生产燃料乙醇(无水乙醇)需采用分子筛吸附或渗透汽化膜技术,将浓度提至99.5%以上。五、废渣与废水处理
1. 酒糟(DDGS)利用
蒸馏后的废液(酒糟)含蛋白质和纤维,可干燥制成动物饲料(DDGS)或用于沼气发酵。2. 废水处理
采用厌氧-好氧组合工艺降解有机物,达标后排放或回用。六、工艺优化方向
生料发酵:直接使用木薯粉,省去蒸煮步骤,降低能耗。同步糖化发酵(SSF):糖化与发酵同步进行,缩短时间,减少污染风险。纤维素利用:通过纤维素酶处理木薯渣,提高原料利用率。关键设备清单
清洗机、粉碎机、蒸煮罐、糖化罐、发酵罐、蒸馏塔、脱水装置、废水处理系统。此工艺充分利用木薯的淀粉资源,通过生物转化和化工分离技术高效生产乙醇,同时注重副产物资源化,符合可持续生产需求。