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無水乙醇的生產方法有很多,如果要對這些方法進行歸類,那么可以將其歸為兩類:一種是發酵法,一種是合成法。發酵法有糧食發酵、木材水解等,合成法則由亞硫酸法、乙醛加氫法等。在工業酒精中,常用的是發酵法和乙烯水合法。
一、乙烯水合法
乙烯水合法分直接水合法和間接水合法。
間接水合法即乙烯在硫酸介質存在下,與液相水合為乙醇。1930年,首先由美國聯合碳化物公司(Union Carbide Co)采用。但由于硫酸對設備嚴重的腐蝕,人們開始了直接水合法的研究。美國殼牌(Shell)化學公司首先發現了磷酸可以作為直接水合法的催化劑,于1948年實現了直接水合法的工業化。
二、發酵法
發酵法是無水乙醇生產經典的方法,是利用微生物的代謝,消耗糖類原料來產生無水乙醇。勤勞的我國人民在很早之前,就發明了用糧食來釀酒,這是乙醇發酵的開端。歷史上關于乙醇生產的最早描述者是12世紀的Mappae Clavicula H1。但是,真正的工業化無水乙醇生產是在19世紀末開始發展起來的。一直到第二次世界大戰期間,發酵法乙醇生產達到了高峰。之后,隨著石油工業的發展,由于發酵法成本較高,無法與乙烯水合法競爭,乙烯水合法逐步成為主要的無水乙醇生產方法。但近年來,因為受到環保和能源危機的壓力,發酵法又重新被重視。
(1)發酵法所用的原料、酶制劑和菌種
采用發酵法生產無水乙醇可利用的原料主要有淀粉類原料(玉米、大米、小麥、薯類等)、糖質原料(甘蔗、甜菜等)、纖維質原料(秸稈、稻草、木材等)等。常用的酶制劑有糖化酶、液化酶、酸性蛋白酶、纖維素酶等。生產酒精的菌種主要是酵母,其次是細菌。
(2)發酵法的代謝途徑
發酵過程實質上微生物的代謝過程,微生物的代謝很復雜。酵母在無氧的條件下通過EMP(Embden-Meyerhof-Parnas)途徑產生無水乙醇。而細菌是經ED(Enmer-Doudorff)途徑發酵產生無水乙醇。對于半纖維素水解液的戊糖是經過HMS(Hexose.Monophgsphate Shunt)途徑,轉化為無水乙醇。目前工業化的生產中主要還是利用酵母菌發酵制無水乙醇(即EMP途徑)。
除了發酵法和乙烯水合法,在無水乙醇的生產上,聰明的人類還開發出了許多非常具有特色性的生產工藝,在這里就不一一為大家介紹了。
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