文档介绍：乙醇含量计算方法的改良
第1页，共19页，2022年，5月20日，7点11分，星期日
Contents
生物乙醇及其分类
纤维素乙醇的传统计算
纤维素乙醇改良算法
纤维素乙耗而降低，这致使总的液体体积始终在改变。
实际的生产过程中由于高效价乙醇生成的质量大约是纤维素降解过程中水消耗质量的5倍，从而导致液体体积的巨大改变，传统算法使[ETOH]f比实际要小，进而算的乙醇体积比实际的含量要低的多。
第6页，共19页，2022年，5月20日，7点11分，星期日
改良算法
改善方法的基本思路和出发点就是把乙醇的浓度从g/L转变成g/g，继而从乙醇和水质量的平衡来建立精确地计算方法。根据Lange的化学手册，℃条件下，基于g/L转化为基于g/g的转换公式为：
[C2]=×10-3 ×[C1]=
其中[C1]、[C2]分别表示基于体积和质量的浓度。水的消耗与乙醇的生成的质量关系如下：
(C6H10O6)n+nH2O-nC6H12O6-2nC2H5OH-2nCO2
第7页，共19页，2022年，5月20日，7点11分，星期日
剩余水的质量
由公式可知n mol水生成2n mol的乙醇。现在假设有E（g）的生成，过程中加入W（g）
水，消耗W1（g）水则W1（g）=
那么过程中剩下的水质量为W- （g）
由于CO2 尾气收集发现几乎不随时间变化，故CO2的释放忽略不计。
第8页，共19页，2022年，5月20日，7点11分，星期日
改良计算发放推导
[C20] =
其中[C10]（g/L）和[C20]（g/g）分别表示基于体积和质量起始乙醇的浓度。
E0表示同步糖化和发酵体系中乙醇的起始质量，则E0=[C20]×W=
最终的水和生成的乙醇质量之和为E+E0+W- （g），此时乙醇基于质量的浓
度为[C2]=
从而推导出改进的公式E=
第9页，共19页，2022年，5月20日，7点11分，星期日
Practical ethanol yield（%）
进而最终Practical ethanol yield（%）=
此公式只做了一个假设：存在于发酵液中的残糖、抑制剂以及其它一些盐类对于混合后水和乙醇体积的缩减影响不大。在实际同步糖化和发酵过程中，发酵液中这些物质的浓度很低，如1L发酵液只含10g残糖、几乎没有抑制剂存在，所以这样的假设是合理的。
第10页，共19页，2022年，5月20日，7点11分，星期日
如果起始的乙醇含量忽略不计，那么上式可以简化成： Practical ethanol yield（%）
=
实验的结果意味着基于乙醇质量守恒的算法是有根据的和有效的。发酵过程中乙醇会存在于固态基质以及液态的水中，但在基于乙醇质量守恒计算过程中对于乙醇存在于两相不作考虑。因此，主要存在于液相的乙醇可以用来近似代替同步发酵和糖化过程中总的乙醇含量。
在发酵过程中固相有大约90%的木质素（不吸水）和10%的纤维素、半纤维素（吸水）。但是通过对木质素的深度处理能使活性基团钝化从而不再吸附乙醇，进而计算结果更加精确。
对于装载不同固体基质的同步糖化和发酵研究发现：随着固体内含物和酶量的增加，传统计量误差会增加，相应的改进方法愈加精确。只考虑到用于乙醇发酵的大多数菌株都只会将葡萄糖代谢转化为乙醇，所以以上的研究只关注纤维素代谢成乙醇的转化率。但是，当木糖代谢菌株用于乙醇发酵时，我们需要建立一个更广泛和通用的公式来精确计算。
第11页，共19页，2022年，5月20日，7点11分，星期日
纤维素乙醇的前景
随着石油资源的逐渐枯竭和环境的日益恶化，大力推广使用可再生能源技术已成为许多国家能源发展战略的重要组成部分，以减少对化石能源的依赖和温室气体的排放。 被纤维素乙醇技术，是一种高端的清洁能源技术，因为它可以被用来替代传统的粮食乙醇技术，利用地球上广泛存在的纤维素质生物原料生产清洁的乙醇燃料，被寄予了很高的期望。
用秸秆等农作物废弃物制备生物乙醇以取代化石能源的使用，一方面可以减少二氧化碳的排放，另一方面可以减少石油等化石能源的消耗。而在原料的采用上相对于使用玉米等粮食为原料的一代生物质能，使用秸秆等原料更胜一筹。这些都使得生物乙醇将拥有一个闪耀的未来。
第12页，共19页，2022年，5月20日，7点11分，星期日
第13页，共19页，2022年，5月20日，7点11分，星期日
第14页，共19页，2022年，5月20日，7点11分，星期日
第15页，共19页，2022年，5月20日，7点11分，星期日
第