CN101134971A

CN101134971A - 一种用含糖作物半固态法发酵工艺制取乙醇的技术

Info

Publication number: CN101134971A
Application number: CNA2007101443948A
Authority: CN
Inventors: 刘文东; 王富根; 王延松; 杨家象
Original assignee: HARBIN HEG TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: HARBIN HEG TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2007-09-29
Filing date: 2007-09-29
Publication date: 2008-03-05

Abstract

本发明涉及一种以含糖作物为原料，采用醪液自循环、多级半固态法发酵工艺制取乙醇的技术。将含糖作物粉碎后加入发酵蒸馏釜内；用处于主发酵期的醪液代替部分(或全部)工艺用水注入发酵蒸馏釜内；从发酵蒸馏釜的底部抽取醪液并重新注入同一发酵蒸馏釜的顶部，完成醪液的一次自循环；重复上述醪液的自循环，直至发酵完成(或接近完成)；终止上述醪液自循环，将发酵蒸馏釜底部的醪液转为注入到下一级发酵蒸馏釜的顶部，开始新一级的醪液自循环。依此类推，经上述醪液自循环、多级半固态法发酵，当实现所有工艺目标后，实施蒸馏。本工艺具有投资小、得率高、耗能少、成本低等优点。

Description

一种用含糖作物半固态法发酵工艺制取乙醇的技术

技术领域

本发明涉及生物工程技术，尤其涉及用含糖作物半固态法发酵工艺制取乙醇的技术。

背景技术

随着石油资源的日趋枯竭，人们正在迫切地寻找清洁的、可再生的替代能源，生物法制造的燃料乙醇具有清洁、高效、经济、安全、可再生等优点，受到全球的高度关注。由于国家已经明令禁止新的粮食乙醇项目上马，所以，人们开始把目光转向非粮食燃料乙醇。

含糖作物如甜高粱，其光和效能高，是C4植物中生物质产量最高的作物之一，其秸秆含糖量高达14％以上，是制取燃料乙醇的理想材料，将其经过粉碎、发酵、蒸馏、冷凝就可以制取乙醇。

目前，以含糖作物(甜高粱、甘蔗、甜菜等，以及其他含糖作物)为原料生产乙醇的发酵方法有两种：一种是固态法发酵，即，将含糖作物经粉碎后加入适量的酵母，然后入池发酵，发酵完成时间一般需要2～4天。固态法发酵的缺点是工艺粗放、劳动强度大、生产效率低、酵母用量大、酒精挥发损耗高；第二种方法是液态法发酵，即，将含糖作物经榨汁、澄清、蒸发浓缩，然后在液体状态下发酵。液态法发酵虽然适合于大规模工业化生产，但是榨汁工序中的糖分无法完全提取出来，致使含糖作物中的糖分无法得到充分的利用，乙醇得率仍然偏低。同时，液态法发酵的前处理设备投资也特别大。

发明内容

本发明的目的是，针对上述含糖作物(甜高粱、甘蔗、甜菜等，以及其他含糖作物)生产乙醇中所存在的缺陷，提出一种新的含糖作物制取乙醇的发酵工艺方法，即，半固态、半液态法发酵生产工艺，简单称之为半固态法发酵。含糖作物的半固态法发酵工艺兼顾了固态法发酵、液态法发酵的优点，克服了两者的缺点。其工艺过程的基本要点是：

将含糖作物(甜高粱、甘蔗、甜菜等，以及其他含糖作物)经粉碎、揉搓后加入发酵蒸馏釜中，用处于主发酵期的醪液代替部分(或全部)工艺用水注入到第一级发酵蒸馏釜中，这些醪液可以是直接注入到第一级发酵蒸馏釜中，也可以是从顶部以喷淋的方式注入到第一级发酵蒸馏釜中。上述醪液在重力作用下自上而下流动，与秸秆(或者其他物料)充分接触发酵。醪液渗透到第一级发酵蒸馏釜的底部后自然沥出，再经泵重新注入到第一级发酵蒸馏釜的顶部，重复循环上述过程，直至第一级发酵完成(或接近完成)，我们称此发酵过程为醪液的自循环半固态法发酵。

本发明专利的发酵过程可以多级进行：即，当第一级自循环半固态法发酵完成(或接近完成)时，提取其部分(或全部)醪液注入到第二级发酵蒸馏釜内，进行第二级自循环半固态法发酵，当第二级自循环半固态法发酵完成(或接近完成)时，再提取其部分(或全部)醪液注入到第三级发酵蒸馏釜内，依此类推，经过多级发酵达到整体工艺目标后，实施蒸馏。上述工艺过程称之为多级半固态法发酵工艺。

本发明的优点

1、与固态法发酵相比，半固态法发酵工艺大大地缩短了发酵时间；

2、与固态法发酵相比，半固态法发酵工艺使发酵更加充分、均匀；

3、与固态法发酵相比，半固态法发酵工艺没有酒精的挥发损耗，所以得率高；

4、与固态法发酵相比，半固态法发酵工艺提高了机械化、自动化水平，大大降低了人工成本，为规模化、产业化创造了条件；

5、与固态法发酵相比，半固态法发酵工艺参数可控性强，大大提高了生产效率；

6、用处于主发酵期的醪液代替部分(或全部)工艺用水，缩短了发酵时间、节约了酵母、减少了用水，同时也节省了蒸汽的用量，在提高效率、保护环境的同时，降低了成本，实现了节能减排；

7、与液态法发酵相比，半固态法发酵工艺没有糖分的压榨提取程序，使糖分100％地参与了发酵，降低了能耗，提高了得率；

8、与液态法发酵相比，半固态法发酵工艺省去了价格昂贵的榨机，降低了投资成本和投资风险；

9、醪液从釜顶以喷淋的方式注入，自上而下与秸秆(或者其他物料)充分接触后，醪液从釜底沥出，经泵送至釜顶循环喷淋。减少了工艺用水，节约了蒸汽，降低了成本。

附图说明

图1为本发明一种用含糖作物半固态法发酵工艺制取乙醇的技术的工艺原理图

具体实施方式

实施例1：如图所示，将适量含糖作物(甜高粱、甘蔗、甜菜等，以及其他含糖作物)经粉碎后装入特制的发酵蒸馏釜1中；再在发酵蒸馏釜1中注入适量的水；加入适量的硫酸铵；加入适量硫酸调节发酵蒸馏釜1内固、液混合物的PH值，使之符合工艺设定值；加入适量酵母；调节、控制发酵蒸馏釜1内的温度，使之符合工艺设定值；将发酵蒸馏釜1底部沥出的醪液经泵4送回发酵蒸馏釜1的顶部，并以喷淋的方式循环注入。一定时间后，将醪液由发酵蒸馏釜1底部抽出并注入到发酵蒸馏釜2中，使之成为发酵蒸馏釜2的工艺用水和酵母。留在发酵蒸馏釜1中的固态秸秆(或者其他物料)继续发酵，直至发酵完成，然后，对其进行蒸馏，得到乙醇。

实施例2：如图所示，提前将适量含糖作物(甜高粱、甘蔗、甜菜等，以及其他含糖作物)经粉碎后装入特制的发酵蒸馏釜2中；将发酵蒸馏釜1输送过来的醪液以喷淋的方式注入到发酵蒸馏釜2中(如果需要，可以补充加入适量的工艺用水)；加入适量硫酸铵；加入硫酸调节发酵蒸馏釜2内的固、液混合物PH值，使之符合工艺设定值；调节、控制发酵蒸馏釜2内的温度，使之符合工艺设定值；发酵蒸馏釜2底部沥出的醪液再用泵5送回发酵蒸馏釜2的顶部继续喷淋，如此循环。一定时间后，将醪液由发酵蒸馏釜2的底部抽出并输送到发酵蒸馏釜3中，使之成为发酵蒸馏釜3的工艺用水和酵母。留在发酵蒸馏釜2中的固态秸秆(或者其他物料)继续发酵，直至发酵完成，然后，对其进行蒸馏，得到乙醇。

实施例3：在发酵蒸馏釜3中重复在发酵蒸馏釜2中的工艺过程。根据需要，可以以此类推，进行多级上述工艺过程，当实现所有工艺目标后，终止上述过程，并在最后一级发酵蒸馏釜中对已经完全充分发酵的固、液混合物进行蒸馏，得到乙醇。

Claims

1.本发明是一种以含糖作物(如甜高粱、甘蔗、甜菜等，以及其他含糖作物)为原料制取乙醇的新工艺，其特征在于含糖作物是处于半固态、半液态条件下发酵，简单称之为含糖作物半固态法发酵工艺制取乙醇的技术。

2.依据权利要求1所述的制取工艺，其特征还在于：采用醪液自循环半固态法发酵工艺制取乙醇。即，将醪液在发酵釜内上下多次循环，使之与发酵釜内的固态、液态混合物料充分接触，实现醪液自循环半固态法发酵。

3.依据权利要求1所述的制取工艺，其特征还在于：采用多级半固态法发酵工艺制取乙醇。即，将来自上一级的醪液注入到本级发酵釜内，醪液在本级发酵釜内进行自循环半固态法发酵，待本级发酵釜内的发酵完成(或者接近完成)时，取其部分(或全部)醪液输送到下一级发酵釜内，开始下一级的多级半固态法发酵。上述多级半固态法发酵的级数可以根据工艺需要来加以确定。

4.依据权利要求1所述的制取工艺，其特征还在于：发酵和蒸馏的工艺过程是先、后在同一釜内进行。