什么是自絮凝顆粒酵母，為什么它的絮凝性有利于燃料酒精的發(fā)酵

【專家解說】：自絮凝顆粒酵母酒精發(fā)酵新技術 生物酒精是生物質資源與現(xiàn)代石油化學工業(yè)連接的關鍵節(jié)點，開發(fā)其生產的創(chuàng)新技術，特別是工程化技術，對國家實現(xiàn)石油資源替代的戰(zhàn)略目標，具有十分重要的意義。同時可以拓寬農產品加工轉化渠道，穩(wěn)定農業(yè)種植結構，延長農產品加工產業(yè)鏈。我國現(xiàn)有酒精發(fā)酵行業(yè)普遍存在原料資源利用不合理、污染物治理成本高的突出問題，急需發(fā)展創(chuàng)新技術，提升這一傳統(tǒng)產業(yè)的制造水平。 一、攻關任務及完成情況 本課題針對酒精發(fā)酵技術存在的諸多問題，在依托現(xiàn)代生物技術，選育酒精發(fā)酵性能優(yōu)良且具有自絮凝能力酵母菌株的基礎上，發(fā)展了一種全新的酒精發(fā)酵工藝技術--自絮凝顆粒酵母酒精發(fā)酵新技術，以期替代引進技術，為國家"十五"期間規(guī)劃發(fā)展及試點建設的燃料酒精裝置，提供技術支撐。本課題的任務是建立1套萬噸級規(guī)模工業(yè)性試驗裝置，解決自絮凝顆粒酵母酒精連續(xù)發(fā)酵新技術的工程放大問題。 （1）在原料前處理綜合利用基礎上，實現(xiàn)清液發(fā)酵，自絮凝顆粒酵母酒精連續(xù)發(fā)酵的發(fā)酵罐單級容積規(guī)模放大到100m3，多級串聯(lián)操作，建立萬噸級規(guī)模工業(yè)性試驗裝置。 （2）在前序液化和糖化工段糖濃度25%（w/v）得以保證的條件下，發(fā)酵終點酒精濃度達到12.0%（v/v），超過吉林燃料酒精裝置引進奧地利VOGELBUSCH公司技術11.5%（v/v）的指標。 （3）連續(xù)發(fā)酵的平均發(fā)酵時間達到25～30h，與吉林燃料酒精裝置引進奧地利VOGELBUSCH公司技術的50～60h相比，縮短1倍，發(fā)酵罐的設備生產強度指標相應提高1倍。 （4）降低廢糟液中污染物總量，達到源頭減廢，COD指標從現(xiàn)有酒精發(fā)酵工藝的（40000～60000）×10-6降低到（20000～30000）×10-6，污染物總量減少50%。 （5）在萬噸級規(guī)模工業(yè)性試驗裝置運行的基礎上，預測燃料酒精生產成本降低5%。 2004年9月，課題組在安徽豐原生化公司建立了萬噸級規(guī)模的自絮凝顆粒酵母酒精連續(xù)發(fā)酵擴大中試裝置，2004年12月實現(xiàn)穩(wěn)定運行，各項經濟技術指標均達到設計要求，并超過國內外現(xiàn)有酒精發(fā)酵技術的水平。2005年1月23日通過教育部組織的成果鑒定。 二、技術特點 與國內外酒精發(fā)酵技術相比，該技術的主要創(chuàng)新點和先進性體現(xiàn)在： （1）選育了1株具有自絮凝特征的酵母菌株，酵母細胞以自絮凝顆粒的形態(tài)在發(fā)酵罐中實現(xiàn)固定化，發(fā)酵罐中酵母細胞密度提高3～5倍，平均發(fā)酵時間由60～70h縮短至30h，發(fā)酵罐總容積規(guī)模和建設投資相應降低。 （2）在原料前處理綜合利用的基礎上，實現(xiàn)清液發(fā)酵，不僅提高了原料的綜合利用程度，而且可以方便地回收副產酵母，進行深加工，酒精生產的綜合經濟效益顯著提高。 （3）自絮凝酵母具有良好的沉降性能，酵母回收采用自沉降，與國外清液發(fā)酵采用離心機分離回收酵母的工藝技術路線相比，可以節(jié)省設備投資、運行能耗和維護費用。 （4）國內現(xiàn)有酒精生產工藝技術（帶渣發(fā)酵），普遍采用DDGS技術處理廢糟液，不僅設備投資大，運行能耗高，廢糟液離心分離后上清液COD高達50000～60000mg/L以上，無法以較大比例在生產系統(tǒng)中循環(huán)使用。自絮凝顆粒酵母酒精發(fā)酵新工藝技術，廢糟液COD總量平均為27500mg/L，降低了50%以上，廢糟液能夠以較大比例循環(huán)使用，有助于實現(xiàn)清潔生產。 三、推廣應用情況及前景 目前，這一單元放大技術已經在豐原生化新建20萬t/a燃料酒精裝置中采用，于2005年12月開始試運行，懸浮床生物反應器的容積規(guī)模已經放大到1000m3。 （1）采用清液發(fā)酵技術，在液化后過濾分離原料殘渣時，導致約5%的淀粉損耗，但增加同樣數(shù)量的蛋白飼料，蛋白飼料價格高于玉米本身價格，對綜合生產成本不產生不利影響。 （2）酒精生產的輔助材料消耗不發(fā)生任何改變。 （3）回收酒精產量3%的酵母，市場價格為3700元/t，扣除加工成本700元/t，可沖減酒精生產成本90元/t。 （4）不采用DDGS技術處理廢糟液，70%的廢糟液直接循環(huán)使用，而現(xiàn)有酒精生產技術，廢糟液直接循環(huán)使用比例為30%，噸酒精生產減少廢糟液蒸發(fā)量40%，約4t，節(jié)省能耗（折蒸汽）約4.5t，沖減酒精生產成本315元/t。 （5）酒精發(fā)酵時間縮短1倍，發(fā)酵罐總容積規(guī)模相應減小1倍，不采用DDGS技術處理廢糟液，不采用高速離心機分離酵母，固定資產投資約節(jié)省8000萬元。 采用該技術，可以使酒精生產成本沖減約480元/t。目前，利用該技術建設的玉米原料酒精生產企業(yè)酒精生產的全成本約為4500元/t，該項目采用新工藝新技術，可以使噸酒精生產成本降低10%以上。