乙醇的生产及应用研究进展

摘 要：乙醇是具有燃烧完全、效率高、用途广等特点的可再生能源。本文简要综述了生产乙醇的几种新技术，主要包括以玉米、小麦等为原料的淀粉类技术、以甘蔗、甜菜等为原料的糖蜜类技术及以农、林废弃物等为原料的纤维素类技术；较详细地阐述了乙醇在医药、食物、燃料、饮料、化工等领域的应用研究。最后，展望了乙醇的应用发展前景。

关键词：乙醇 生产 应用 进展

面对化学能源短缺以及使用化学燃料导致的大气污染、酸雨、温室效应等一系列环境问题，人类已着手开发用包括核能、风能、太阳能、氢能、生物质能源在内的各种绿色替代能源。在生物质能源中，作为替代性再生能源之一的乙醇，具有燃烧完全、效率高、无污染等特点，因此具有巨大的发展潜力。世界重要经济体近30 年来大力发展燃料乙醇，美国、巴西走在世界前列，两国燃料乙醇产量占世界的69%以上。现阶段我国生产燃料乙醇的原料以玉米为主（ 占50%以上） ，其次是薯类（ 占23%）， 其余是高粱、小麦、糖蜜等。乙醇除了做燃料，还有许多其它用处，如：作为有机合成的原料；各种化合物结晶的溶剂；洗涤剂；萃取剂；食用酒精可以勾兑白酒；用作粘合剂；硝基喷漆、清漆、化妆品、油墨、脱漆剂等的溶剂以及农药、医药、橡胶、塑料、人造纤维、洗涤剂等的制造原料；还可以做防冻剂、消毒剂等。

一、乙醇的生产技术

1.淀粉类技术—玉米乙醇技术

美国具有比较成熟的由玉米制备乙醇的技术，主要有两种传统方法，一是湿法碾磨。美国约40%的乙醇用湿法碾磨生产。将玉米浸泡在具有二氧化硫的水中24h至36h，使籽粒能分离（Separate）成为四个组成部分：胚、蛋白质、纤维质和淀粉。分离反应出现后，淀粉就发酵成乙醇，而剩下的三种组分则作为诸如玉米面筋粉和玉米面筋饲料等副产品出售。这些都是被看作比较值钱的副产品。二是干法粉碎。干法粉碎总共约占美国乙醇生产的70%。加工随着玉米被精细碾磨并被烧煮开始，淀粉被发酵并转化为乙醇，而玉米的三个不能发酵的部分（蛋白质、纤维质和脂肪）则被运送经过这个过程，并作为一种称作带可溶物的干酒糟（distillers dried grains with solubles）DDGS的饲料产品，在结束时回收。伴随着玉米基乙醇生产力的不断扩大，美国伊里诺斯大学的研究人员与来自美国农业部农业研究服务部东部地区研究中心的同行们一道，已发现一项新的玉米碾磨方法叫做酶促干法粉碎，能增大每批生产的乙醇数量和这个方法产生的副产品的价值。该方法包括将玉米短时期浸泡于水，加以粗略粉碎并用酵母培养，将玉米籽粒分解，从而能够在发酵过程之前将胚和纤维质抽出。

2.糖蜜类技术—蔗糖生产乙醇

甘蔗是一种适应性广、抗逆性强、高生物量、高可发酵糖量作物，且具有成熟的生产技术和丰富的原料来源。因此，甘蔗作为非粮作物生产乙醇的研究具有重要的意义。以固定化酵母作为发酵菌株，研究了甘蔗生产乙醇的预处理、发酵工艺，获得了最适工艺参数。甘蔗经切断、撕裂、压榨机压榨和板框过滤后得到甘蔗汁，在甘蔗汁中加入1U/mL的青霉素，发酵及酒母培养的pH值为3.5～4.0，添加0.01%的硫酸镁，32～35℃，发酵21h，乙醇浓度达到9.5%vol左右，糖醇转化率在96%左右。采用单浓度双流加连续发酵工艺进行生产试验，与淀粉质及纤维质乙醇工艺进行对比，结果表明，甘蔗生产乙醇的连续发酵工艺在生产上是完全可行的，工艺路线简单，生产成本低，是目前最适于大规模推广的乙醇生产工艺。

二、乙醇的应用

1.乙醇在医药中的应用

近几年的研究发现，乙醇作为消毒剂的广泛应用对环境有一定的影响。对医院使用的75%乙醇污染状况进行了调查分析，按照 标准进行细菌总数检测， 用VIT EK-2 型全自动细菌鉴定仪鉴定细菌。结果发现，75%乙醇消毒剂细菌超标率为81% （ 5/ 62） ，经鉴定为解淀粉芽孢杆菌、地衣芽胞杆菌、蜡样芽胞杆菌、嗜热芽胞杆菌。75% 乙醇易受到革兰阳性芽胞杆菌的污染，医护人员应树立严格的消毒灭菌观念，在使用中容器应加盖，小瓶盛装并及时更换； 配制时应对环境空气和容器进行严格消毒灭菌；同时应建立、健全医院消毒管理、监督制度。

2.乙醇在食物中的应用

2.1乙醇在饮料制作中的应用

乙醇是酒主要成分，但酒内的乙醇不是把乙醇加进去，而是发酵出来的乙醇，当然根据使用的发酵酶不同还会有乙酸或糖等物质。

白酒的度数表示酒中含乙醇的体积百分比，通常是以20℃时的体积比表示的，如50度的酒，表示在100毫升的酒中，含有乙醇50毫升（20℃）。另外啤酒的度数是指啤酒生产原料麦芽汁的浓度，以12度的啤酒为例，是麦芽汁发酵前浸出物的浓度为12%（重量比）。麦芽汁中的浸出物是多种成分的混合物，以麦芽糖为主。啤酒中乙醇浓度一般低于10%。

2.2乙醇在食品中的应用

乙醇还有一个重要的作用就是防腐。利用乙醇的渗透性及杀菌力，可用作食品防腐剂。乙醇的杀菌机制：一是乙醇能使微生物生长的水分活性下降，渗透压上升。二是乙醇能对微生物的细胞壁，细胞膜产生影响，乙醇能使细菌所需水分减少，影响细菌代谢。另外，如在乙醇中添加矿物质可使乙醇的杀菌作用加强。