CN102250749A - 一种制备乙醇的系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种制备乙醇的系统，该制备乙醇的系统包括薯类粉碎单元、制备浆料的设备和发酵单元，所述制备浆料的设备使用由薯类粉碎单元提供的粉碎产物制备浆料并将该浆料提供给所述发酵单元，其中，所述薯类粉碎单元包括粉碎装置和沉沙槽，所述粉碎装置和所述沉沙槽与所述制备浆料的设备连接以制备浆料，所述发酵单元包括与闪蒸塔的接口连通的连通器。本发明的发酵单元可以通过薯类粉碎单元在粉碎薯类块时进行连续除沙处理和除杂处理，并可以通过发酵单元避免管道阻塞的问题并大大提高酶解效率和发酵效率，从而保证制备乙醇的生产连续进行。

Description

一种制备乙醇的系统

技术领域

本发明涉及一种制备乙醇的系统。

背景技术

在工业应用的各种场合中，往往需要浆料的制备。例如，在生产乙醇的工厂中，通常的工艺过程是：首先通过输送装置将原料(如块状、片状或颗粒状的木薯、红薯、马铃薯等)输送至粉碎装置，然后由该粉碎装置将较大的原料粉碎为较小或较细的原料，然后通过制浆装置将水和较细的原料混合起来，从而形成浆料，再对获得的浆料进行酶解和发酵处理，最后获得乙醇。

在该传统的工艺过程中，所输送的原料中不可避免地总是会掺杂有杂物，例如较细小的砂土、较大的石块或者碎条状的塑料布或编织袋等塑料制品的残留物。而且，原料在进入加工处理工序之前也不能彻底地得到清洁处理，特别是当原料特别多的情况下。

在原料中掺杂的杂物主要包括两种，第一种杂物的密度比原料本身的密度要大得多，例如，作为杂物的沙土相对于作为原料的木薯，作为杂物的石块相对于作为原料的煤块等；第二种杂物属于比较轻质的材料，例如，相对于木薯原料的编织袋或塑料袋残留物。

对于第一种杂物来说，如果杂物的体积较大(比如较大的石块)，则容易将体积较大的杂物直接取出；但是如果杂物的体积较小或粒径较小(如沙土)，则很难将这种细小的杂物清除，而掺杂有细小杂物的原料会一直存在在粉碎后的原料、浆料中，会严重影响后续的酶解和发酵工艺的进行，对最终制得乙醇的品质有不利影响。

对于第二种杂物来说，如果掺杂有这种柔软的轻质杂物(如编织袋或塑料袋残留物)的原料进入随后的粉碎工序的话，经过一段时间后，随原料一同被粉碎的杂物容易在随后的输送过程中产生积累，从而造成阻塞，工作人员不得不检查发生阻塞的位置以进行清理作业，该作业费时、费力且影响整个生产线的正常运行；另外，这种杂物进入(如在利用木薯制备乙醇的工艺中)随后的如发酵或酶解工序，也会严重影响正常化学反应的进行，从而导致获得的产品品质下降。

另外，发酵单元一般包括酶解罐和发酵罐，物料的酶解一般在酶解罐中进行，然后将得到的酶解产物在发酵罐中进行发酵，例如，将待酶解物料与产酶微生物和/或酶在酶解罐中混合进行酶解，然后将酶解产物送至发酵罐中进行发酵。所述酶解的条件包括酶解温度、时间和pH值，其中，酶解温度一般为使产酶微生物生长的温度和/或酶有活力的温度，因此，在酶解过程中，通常需要对酶解罐进行加热以达到酶解温度。最常见的酶解罐底部设置有保温加热器，在酶解前先启动保温加热器对酶解罐进行预热，达到酶解温度后，将待酶解物料与产酶微生物和/或酶加入到酶解罐中进行酶解。在采用现有的酶解装置进行酶解时，待酶解物料很容易将管道堵塞，同样影响乙醇的连续生产。

发明内容

本发明提供一种能够清除原料中的杂物且在酶解时不会使管道阻塞的制备乙醇的系统。

本发明的制备乙醇的系统包括薯类粉碎单元和发酵单元，所述发酵单元使用由薯类粉碎单元提供的浆料制备乙醇，其中，所述薯类粉碎单元包括：供料装置，该供料装置用于供应薯类原料，所述薯类原料包括小粒径原料和大粒径原料，小粒径原料中掺杂有细小杂物，大粒径原料中掺杂有轻质杂物；分级装置，该分级装置用于将来自供料装置的原料分级为小粒径原料和大粒径原料；第一输送装置和沉沙槽，该第一输送装置连接所述分级装置和沉沙槽，用于将小粒径原料输送到所述沉沙槽；第二输送装置、除杂装置和粉碎装置，所述第二输送装置连接所述分级装置和粉碎装置，用于将大粒径原料输送至所述粉碎装置，所述除杂装置设置在所述第二输送装置的输送线路中以用于对沿该输送线路输送的所述大粒径原料进行除杂处理；第三输送装置和制浆装置，所述第三输送装置连接所述粉碎装置和制浆装置，用于将粉碎后的大粒径原料输送至所述制浆装置，所述制浆装置还与所述沉沙槽连接，用于接收来自沉沙槽的混有所述小粒径原料的浆液，其中，所述沉沙槽包括槽体、入口和出口，所述小颗粒混合物或其与水形成的浆液通过所述沉沙槽的入口进入所述沉沙槽的槽体内，所述槽体包括侧壁和底部，所述出口设置在所述侧壁上，所述底部具有至少一个凸起部分和/或至少一个凹陷部分；所述发酵单元包括闪蒸塔、热源、酶解罐、物料源、真空泵和发酵罐，所述闪蒸塔包括第一接口、第二接口、第三接口和出料口，所述制备装置与物料源连接以提供所述浆料，物料源通过第一接口与闪蒸塔连通，酶解罐与闪蒸塔的出料口连通，真空泵与闪蒸塔的第二接口连通，发酵罐与酶解罐连通，热源通过连通器与闪蒸塔的第三接口连通，且所述连通器的顶端高于闪蒸塔中待酶解物料的液面。

按照本发明所提供的薯类粉碎单元，在输送原料的过程中，首先用分级装置(如震动分级筛)将原料分为小粒径原料和大粒径原料，则细小的杂物会掺杂在小粒径原料中，而轻质杂物则会与大粒径原料掺杂在一起，从而将上述两种不同性质的杂物分离。

之后，通过第一输送装置将掺杂有细小杂物的小粒径原料输送至沉沙槽，从而利用小粒径原料与细小杂物的不同密度，通过沉降原理将小粒径原料与细小杂物分离开，并获得混有小粒径原料的浆液，实现细小杂物的清除。

对于掺杂有轻质杂物的大粒径原料来说，通过第二输送装置输送到粉碎装置，但是在第二输送装置的输送线路上设置有除杂装置。因而，当掺杂有轻质杂物的大粒径原料在第二输送装置的输送线路上进行输送时，可以通过该除杂装置将轻质杂物从大粒径原料中清除出去，从而实现轻质杂物的清除。

然后，将经由粉碎装置粉碎的原料输送至制浆装置，同时将混有小粒径原料的浆液也输送至制浆装置，从而通过该制浆装置进行浆料的制备。显然，通过本发明所提供的薯类粉碎单元，在制得的浆料中不会掺杂有各种杂物，避免了杂物对随后的酶解和发酵的不利影响，克服了传统的系统中不能清除杂物的缺陷。

另外，本发明的发明人巧妙地使热源通过连通器与闪蒸塔的第三接口连通，即使由于真空泵在工作过程中的不稳定性，导致闪蒸塔中的真空度不能满足吸入蒸汽的条件时，由于所述连通器的顶端高于闪蒸塔的顶端，使得压力不够不足以将待酶解物料倒吸入闪蒸塔与热源相连通的管道中，因此，避免了管道阻塞的问题，而大大提高了酶解效率和发酵效率。

附图说明

图1为根据本发明的一种实施方式的薯类粉碎单元的示意图；

图2为图1中所示的系统的带式输送机和输送管道以及粉碎装置的连接关系的示意图；

图3至图6为根据本发明的除杂爪的多种实施方式的示意图；

图7为根据本发明的除杂爪的另一种实施方式的立体示意图；

图8为图7所示除杂爪的侧视图；

图9为根据本发明的除杂爪的再一种实施方式的立体示意图；

图10为根据本发明的输送管道的一部分的立体示意图；

图11为图10中输送管道的截面图；

图12为根据本发明的沉沙槽的一种实施方式的截面图；

图13为根据本发明的沉沙槽的另一种实施方式的截面图；

图14为喷射管的一种实施方式的示意图；

图15是本发明的制备乙醇的系统的发酵单元的结构示意图。

具体实施方式

下面参考附图对本发明的具体实施方式进行详细地描述。

如图1所示，本发明所提供的薯类粉碎单元包括：

供料装置，该供料装置用于供应原料，所述原料包括小粒径原料和大粒径原料，小粒径原料中掺杂有细小杂物，大粒径原料中掺杂有轻质杂物；分级装置，该分级装置用于将来自供料装置的原料分级为小粒径原料和大粒径原料；

第一输送装置和沉沙槽，该第一输送装置连接所述分级装置和沉沙槽，用于将小粒径原料输送到所述沉沙槽；

第二输送装置、除杂装置和粉碎装置，所述第二输送装置连接所述分级装置和粉碎装置，用于将大粒径原料输送至所述粉碎装置，所述除杂装置设置在所述第二输送装置的输送线路中以用于对沿该输送线路输送的所述大粒径原料进行除杂处理；

第三输送装置和制浆装置，所述第三输送装置连接所述粉碎装置和制浆装置，用于将粉碎后的大粒径原料输送至所述制浆装置，所述制浆装置还与所述沉沙槽连接，用于接收来自沉沙槽的混有所述小粒径原料的浆液，其中，

所述沉沙槽包括槽体，该槽体包括入口、出口、侧壁和底部，所述入口和出口设置在所述侧壁上，所述底部具有至少一个凸起部分和/或至少一个凹陷部分。

所述供料装置用于向分级装置供应原料。该供料装置可以具有多种形式，如皮带轮输送机等。在图1所示的实施方式中，供料装置包括刮板输送机100和分配料仓101。在供应原料时，刮板输送机100将原料从储存地输送至分配料仓101中，然后由该分配料仓101向分级装置102供应。

分级装置102接收来自供料装置的原料，并对该原料进行分级，从而将原料分为掺杂有细小杂物的小粒径原料和掺杂有轻质杂物的大粒径原料。该分级装置102可以为任意能够将原料分为小粒径原料和大粒径原料的分级装置，如震动分级筛或分级筛等。

第一输送装置连接所述分级装置102和沉沙槽106，用于将掺杂有细小杂物的小粒径原料输送到所述沉沙槽106。第一输送装置可以具有多种形式，如皮带输送机、刮板输送机等。在图1所示的实施方式中，第一输送装置包括螺旋输送机103、斗式提升机104和第一粉仓105。螺旋输送机103接收来自分级装置102的小粒径原料，并将该小粒径原料通过斗式提升机104提升到较高位置的第一粉仓105中，由该第一粉仓105向沉沙槽106供应小粒径的原料。

小粒径原料与水混合在一起并进入沉沙槽106中，从而通过该沉沙槽106将小粒径原料和掺杂在小粒径原料中的细小杂物分离开来。细小杂物沉积在沉沙槽106的底部，而经过沉沙槽106的浆液将小粒径原料带走。通过沉沙槽106，能够将掺杂在原料中的细小杂物清除出去。关于沉沙槽106的结构和运行原理将在下文中进行详细的描述。

参考图1，本发明所提供的薯类粉碎单元还包括第二输送装置、除杂装置和粉碎装置111，所述第二输送装置连接所述分级装置102和粉碎装置111，用于将大粒径原料输送至所述粉碎装置111，所述除杂装置设置在所述第二输送装置的输送线路中，以用于对沿该输送线路输送的所述大粒径原料进行除杂处理。

第二输送装置可以为各种已有的能够输送原料的装置，如螺旋输送机等。在图1所示的实施方式中，第二输送装置包括料斗107、带式输送机108(如皮带输送机)和抽吸式输送机。料斗107接收来自分级装置102的大粒径原料，并通过带式输送机108和抽吸式输送机输送至粉碎装置111。由于在第二输送装置的输送线路上设置有除杂装置，从而利用该除杂装置将沿第二输送装置的输送线路输送的大粒径原料与掺杂在原料中的轻质杂物分离开来，实现轻质杂物的清除。关于该除杂装置的结构和设置将在下文中进行详细地描述。

抽吸式输送机包括吸嘴，该吸嘴与带式输送机108的输送带输出原料处相邻，因而当原料离开输送带而下落过程中，又会受到吸嘴的抽吸力的作用。由于薯类原料的密度较小，重量较轻，因而大粒径的原料会被吸入吸嘴中，从而进入抽吸式输送机中。但是，如果大粒径原料中掺杂有较大块的杂物，如石块，显然由于该种杂物密度较大且重量较大，不会吸入吸嘴中，因而通过抽吸式输送机，能够防止较大的杂物进入随后的粉碎、制浆工序中。

所述第三输送装置连接所述粉碎装置111和制浆装置117，用于将粉碎后的大粒径原料输送至所述制浆装置117，所述制浆装置117还与所述沉沙槽106连接，用于接收来自沉沙槽106的混有所述小粒径原料的浆液。

优选地，粉碎装置111可以在粉碎大粒径原料时加水粉碎，从而得到适于输送到制浆装置117中的薯类粉浆液。

第三输送装置可以为各种已有的能够输送原料的装置，如带式输送机、螺旋输送机等。在图1所示的系统中，第三输送装置包括卸料斗112、螺旋输送机113、第二粉仓114和螺旋输送机115、116，其中在螺旋输送机116中添加适量的水，以使粉碎后的薯类粉浆液与水混合并进入制浆装置117中。

同时，制浆装置117还与沉沙槽106连接，也就是说，混有小粒径原料的浆液也流入制浆装置117内，从而与粉碎后的薯类粉浆液混合在一起。如上所述，在本发明所提供的薯类粉碎单元中，通过沉沙槽106将掺杂在小粒径原料中的细小杂物清除出去，通过设置在第二输送装置的输送线路中的除杂装置将掺杂在大粒径原料中的轻质杂物清除出去。因而，本发明所提供的薯类粉碎单元所制备的浆料中不会再掺杂有各种杂物，从而克服了传统的系统中存在的缺陷。

以上对本发明所提供的薯类粉碎单元的组成装置及其运行过程进行了详细地描述，下面分别对本发明的薯类粉碎单元的重要部分：沉沙槽106和除杂装置的结构及其设置进行详细地描述。

如图2至图4所示，所述沉沙槽106包括槽体71、入口72和出口73，所述分级装置102排出的小粒径原料或其与水形成的浆液通过所述沉沙槽106的入口72进入所述槽体71内，所述槽体71包括侧壁74和底部75，所述出口73设置在所述侧壁74上，所述底部75具有至少一个凸起部分76和/或至少一个凹陷部分77。

在沉沙槽106中，混有小粒径原料的浆液80在流动过程中，由于细小杂物(如沙粒)的密度相对于原料和水的密度较大而首先沉淀，在沉沙槽106的底部75上形成沉积的细小杂物层，而原料的密度较轻而悬浮在水中并随水流动。通过使携带有原料颗粒的浆液从出口73流出使得小粒径原料与沙粒分离，从而实现细小杂物(如沙子)的清除。下面以细小杂物为沙粒说明分离小粒径原料和细小杂物的过程。

槽体71可以是各种形状和结构，只要具有一定的容积且底部具有至少一个凸起部分76和/或至少一个凹陷部分77即可。例如，所述槽体71的外围截面(即平行于底部的截面)形状可以是矩形、圆形或椭圆形。所述沉沙槽106各个外围截面的大小可以相同也可以不同，优选各个外围截面的大小相同或者沿朝向底部的方向，所述外围截面的大小逐渐减小，形成沿垂直于底部方向的截面(即图2中截面)的形状为敞口梯形的形状。

在沉沙槽106中，入口72可以设置在任意能够使浆液80流入槽体71的位置，所述入口72可以是位于槽体71侧壁上的开口(如图3所示)，也可以是放置在槽体71侧壁上或深入槽体内部的管道。为了不对沉积的沙粒层82造成干扰，进一步提高沉沙效果，优选所述入口72设置在槽体71的中上部或上方，进一步优选所述入口72的最上端与底部75之间的距离(本发明中所述的“与底部75之间的距离”均指与底部75的最下端之间的垂直距离)为槽体71该侧壁(设置有入口72的侧壁)的垂直高度的80-100％。进一步优选地，为了便于浆液80的流动，也为了有效提高除沙槽的沉沙效果，所述入口72和出口73分别设置在两个相对的侧壁74上，特别是当所述沉沙槽的截面(如图2和图3所示的截面)为矩形或梯形时，进一步优选所述入口72和出口73分别设置在距离较远的两个相对的侧壁74上，这样，在其它条件如沉沙槽的大小相同、浆液80流速相同的情况下可以获得较长的沉沙分离时间，从而有效提高除沙效果。所述入口72和出口73的大小可以根据实际需要来确定。

所述出口73可以设置在任意能够使浆液80流出槽体71的位置，优选如上所述，所述出口73设置在与入口72所在侧壁相对的侧壁上。为了有效使沉积的沙粒层82留在槽体71内，进一步提高沉积效果，优选所述出口73设置在槽体71的中上部或上方，进一步优选所述出口73的最下端与底部75之间的距离为槽体71该侧壁(设置有出口73的侧壁)的垂直高度的50-95％。进一步优选情况下，所述出口73的最上端与底部75之间的距离小于所述入口72的最下端与底部75之间的距离，这样出口73形成类似于溢流堰的形式。

优选地，出口73可以包括挡板，并通过挡板调节出口73的位置和大小。具体地，通过用挡板遮盖出口73的下部，可以调节出口73的最下端与底部75之间的距离，还可以调节出口73的大小。显然，也可以在出口73所在的侧壁74上形成从侧壁74的顶部向下贯穿到侧壁74的底部的开口，使用多个挡板遮蔽该开口的一部分可以形成出口73，通过调节多个挡板的位置，可以自由调节出口73的位置和大小。

出口73与底部75之间的距离可调节，一方面，在沙粒较多而在出口73所在的侧壁堆积时，调高出口73的位置能够防止沙粒溢出；另一方面，当木薯颗粒也因自身密度大而发生沉淀时，根据浆液80的流速不同，小粒径原料随水流动到出口73所在的侧壁时，小粒径原料在槽体71中的高度不同，由于沉沙槽106只能允许出口73所在的高度以上的水和小粒径原料流出，通过减小出口73与底部75之间的距离，可以允许尽可能多的小粒径原料随水流出。

本发明中，为了防止沉积的沙粒层82在其上方流动的水流的影响下发生沿流动方向的移动，从而积聚在出口73所在的侧壁上，或者在堆积过多时从出口73溢出，沉沙槽106的槽体71的底部75具有至少一个凸起部分76和/或至少一个凹陷部分77。优选地，底部75具有多个凸起部分76和/或多个凹陷部分77，该多个凸起部分76和/或多个凹陷部分77沿从入口72到出口73的方向排列，即沿浆液80的流动方向排列。

沉积的沙粒层82沉积在槽体71的底部上，当沉积的沙粒层82受到其上方的水流的影响而沿流动方向移动时，沙粒会移动到凹陷部分77中或被凸起部分76阻挡而不能继续沿流动方向移动。即使沙粒一开始沉积在凸起部分76的最上端，这部分沙粒也会随其上方的水流移动，继而沉积在凹陷部分77的最下端。因此，沉积的沙粒层82基本上不会移动到出口73所在的侧壁，从而防止沙粒堆积到出口73并从出口73溢出。

为了进一步防止沉积的沙粒层82受到上方的水流的流动影响，在图2所示的截面上，即纵向截面(平行于从入口72到出口73的方向并垂直于水平面的截面)，凸起部分76和凹陷部分77形成为梯形。当然，凸起部分76和凹陷部分77还可以形成为任意能够有助于阻挡沉积的沙粒层82沿流动方向移动的形状，例如波浪形、三角形等。优选地，凸起部分76和凹陷部分77形成为具有与水平面呈30-60°的斜面，从而有利于阻挡沙粒沿流动方向移动。

当然，沉沙槽106的底部75也可以具有一个凹陷部分77(如图3所示)，或者具有一个凸起部分76。底部75具有一个凸起部分76或一个凹陷部分77时，可以适当增大凸起部分76和凹陷部分77的尺寸。如图3所示，凹陷部分77中能够容纳的沙粒的量相当于图2中各个凹陷部分77能够容纳的沙粒的量的总和。

为了能够有效地容纳沙粒并防止沙粒自由移动，优选地，凸起部分76和/或凹陷部分77沿流动方向设置在底部75的中后部。当所述底部75具有多个凸起部分76和/或凹陷部分77，且该多个凸起部分76和/或凹陷部分77沿流动方向排列设置在底部75的中后部。其中，凸起部分76和凹陷部分77所占的底部75的面积百分比为40-60％。所述凸起部分76的最上端与底部75之间的距离不大于出口73的最下端与底部75之间的距离，进一步优选底部75的高度起伏(底部75的最上端与最下端之间的垂直距离)与出口73所在的侧壁的高度之比为1∶5-1∶3。所述凸起部分76可以与槽体底部75一体形成，也可以为固定在底部75的挡板。所述凹陷部分77可以与槽体底部75一体形成，也可以是多个凸起部分76之间的凹槽。

当小粒径原料(如木薯颗粒)完全漂浮在水面上时，该小粒径原料基本上能够通过流出出口73而得到收集，但也会有一部分小粒径原料受到沙粒的阻碍而随沙粒沉淀到沉积的沙粒层82中。此外，因为小粒径原料的密度较大，小粒径原料在水中也会下沉。在这种情况下，如果流速不够，水流动到出口73所在的侧壁时，一些原料颗粒可能也沉淀到出口73的位置下方，不能从出口73流出，并进而沉积到沉积的沙粒层82的表层，从而造成浪费。

为解决该问题，优选地，沉沙槽106包括能够喷射气流和/或水流的喷射装置。该喷射装置设置在沉积的沙粒层82的上方并可以朝沉积的沙粒层82的表层喷射气流和/或水流，从而驱动沉积的沙粒层82的表层的小粒径原料重新悬浮在水中，并随沉积的沙粒层82上方的水流出出口73。在该过程中，喷射装置可以喷射适当强度的气流和/或水流，使得沉积的沙粒层82的表层中的小粒径原料漂浮到远离沉积的沙粒层82的位置，虽然这可能会使沉积的沙粒层82中的一些沙粒也漂浮起来，但沙粒会因为密度大而迅速下沉，因此基本上不会被水流带走。

具体地，如图2所示，喷射装置包括至少一个喷射管78。每个喷射管78各自包括管体和位于管体上的多个孔P，气流和/或水流通过孔P喷射。显然，可以使用各种泵或抽吸装置使孔P喷射气流和/或水流。

每个喷射管78可以设置为横跨沉沙槽106的两个相对的侧壁，例如，可以沿沉沙槽106的横向平行设置，或者如图2所示的一种实施方式那样沿沉沙槽106的纵向平行设置，也可以沿与横向和纵向呈预定的角度平行设置。当然，喷射管78也可以交叉设置。每个喷射管78上可以设置多个孔P，根据喷射管78的布置，每米的管体上优选具有10个孔，孔的直径可以为3-6mm。

由于除砂操作的连续性，沉砂槽70内沉积的沙粒层82的厚度可能不同，为使喷射管78始终设置在沉积的沙粒层82的上方，优选地，喷射管78的管体与底部75之间的距离可调节。例如，可以在喷射管78横跨的两个侧壁中的至少一个上设置滑道，喷射管78的至少一个端部可以设置在该滑道内并沿该滑道滑动，从而能够沿所述两个侧壁的垂直高度方向调节喷射管78与底部75之间的距离。

优选地，孔P设置为对准凹陷部分77和/或凸起部分76与入口72和/或出口73所在的侧壁之间形成的凹槽。也就是，当底部75具有凹陷部分77(包括与底部75一体形成的凹陷和两个凸起部分76之间形成的凹槽)时，孔P对准凹陷部分77；当底部75只具有一个凸起部分76时，孔P对准凸起部分76与入口72和/或出口73之间的凹槽。

喷射管78的孔P优选设置为朝向沉积的沙粒层82的表层喷射，因此，孔P优选设置为朝向底部75喷射。更优选地，孔P设置为沿与浆液80的流动方向或水平面呈角度A向下喷射，即孔P的轴线与水平面呈角度A向下喷射，角度A优选为30-60°，从而在沉积的沙粒层82的较大范围内驱动小粒径原料，同时避免使沙粒也漂浮起来。如图2和图4所示，喷射管78沿沉沙槽106的横向(图4中实心箭头所示为流动方向，流动方向为纵向)设置，孔P设置为倾斜于水平方向向下45°(图4中空心箭头所示)喷射。

将喷射管78设置在出口73附近有利于小粒径原料被喷射的气流和/或水流吹动并迅速被水流带走，但设置在出口73附近的喷射管78喷射的气流或水流的速度要控制在适当范围，避免将沙粒也吹动带走，例如1m/s。此外，还可以在远离出口73的位置设置喷射管78，在这种情况下，喷射管78可以提供较大强度的气流和/或水流，例如3m/s。

在本发明的实施方式中，为了实现连续的除沙操作，可以采用各种方法使浆液80或水流动，例如可以使用泵或其它抽吸装置或利用浆液80的势能使浆液80从入口72流入，并继而使水携带小粒径原料从出口73流出。优选地，可以通过泵控制浆液80的流动速度。尤其是对密度相对较大的小粒径原料，通过加快流速可以进一步防止小粒径原料发生沉淀。

由于沉沙槽106的上部相对“开放”，因此便于监控，以调节得到最佳的流速和出口73的高度。

显然，所述沉沙槽106也可以实现封闭式的除沙操作。但封闭式操作仅限于分离出能够完全漂浮在水中的小粒径原料。在封闭式除沙操作时，可以使浆液80在沉沙槽106内静置预定的时间以使沙粒完全沉淀到底部75，然后使漂浮在水中的小粒径原料随水流导出沉沙槽106，类似地，在封闭式除沙操作时，也可以在沉沙槽106中设置喷射装置，从而避免小粒径原料受到沙粒的阻碍而沉积到沉积的沙粒层82中，造成浪费。

下面参考图5至图14，对除杂装置的设置进行详细地描述。

在所述第二输送装置的输送线路中设置有除杂装置，即该除杂装置位于大粒径原料在所述输送线路中必经的位置。

这里所谓的输送线路是指，掺杂有轻质杂物的大粒径原料在输送过程中所经过的线路或路径。例如，第二输送装置可以包括带式输送机108(如皮带输送机)，则掺杂有轻质杂物的大粒径原料在带式输送机108的输送带上经过的路径为掺杂有轻质杂物的大粒径原料经过该带式输送机108的输送线路。在该情况下，所述除杂装置可包括除杂爪109，该除杂爪109位于所述带式输送机108的输送带输出大粒径原料处的下方。除杂爪109可以安装在带式输送机108的输送带输出大粒径原料处的下方的机架上(如图5所示)，也可以安装在带式输送机108的适当位置，只要在上述输送线路上能够起到对掺杂有轻质杂物的大粒径原料的除杂作用即可。

带式输送机108的输送带输送的大粒径原料离开输送带时，大粒径原料在重力作用下，会向下或斜向下移动。由于在输送带输出大粒径原料处的下方设置有用作除杂作用的除杂爪109，因而，大粒径原料必然会经过除杂爪109，并受到该除杂爪109的除杂作用，从而将大粒径原料中掺杂的轻质杂物保留在除杂爪109上，实现清除杂物的目的。虽然图1中所示的带式输送机108为水平方向设置，但带式输送机108的设置方式不限于此，带式输送机108还可倾斜设置。

再如，如图5所示，所述输送装置包括带式输送机108和输送管道110，该输送管道110连接所述带式输送机108和粉碎装置111，所述除杂装置包括除杂爪109，所述除杂爪109位于所述输送管道110中和/或该除杂爪109位于所述带式输送机108的输送带输出大粒径原料处的下方。该输送管道110与所述带式输送机108相配合，以接收来自所述带式输送机108的大粒径原料。

输送管道110可以任意设置，以能够将带式输送机108输送来的大粒径原料传递至粉碎装置111为限。例如，输送管道110位于比带式输送机108更低的位置，或者说，输送管道110从输送带输出大粒径原料处向下方或斜下方延伸，这样，大粒径原料可以在重力的作用下较为容易地在输送管道110中输送。如图5中所示的输送管道110，输送管道110可以为抽吸式输送机，即输送管道110从输送带输出大粒径原料处向上方或斜上方延伸。由于抽吸式输送机中通过大功率抽风机使输送管道110中形成较大的负压，因而当大粒径原料经过输送管道110的端口时，会被吸入输送管道110中，而在输送管道110中进行输送。在该情况下，掺杂在大粒径原料中的密度较大的杂物，如石块等，由于重力较大而一般不会吸入输送管道110中。因此，该实施方式具有清除较重杂物的功能。

在该情况中，大粒径原料经过带式输送机108的输送后，经由输送管道110而输送到粉碎装置111中，以进行粉碎。所述除杂装置包括除杂爪109，该除杂爪109可以为一个或多个，一个或多个除杂爪109可以位于带式输送机108的输送带输出大粒径原料处的下方，或者位于输送管道110中，或者在这个两个位置(即带式输送机108的输送带输出大粒径原料处的下方以及输送管道110中)均有设置，以获得更好的除杂效果。

通过以上描述可知，当掺杂有轻质杂物的大粒径原料经过除杂装置的除杂爪109时，由该除杂装置将掺杂在所述轻质杂物保留下来，从而实现大粒径原料与轻质杂物的分离，实现清除杂物的目的，从而使进入粉碎装置111的大粒径原料不再掺杂有各种杂物，克服了现有技术中存在的缺陷。

大粒径原料经过第二输送装置输送到粉碎装置111后，由粉碎装置111对大粒径原料进行粉碎处理。粉碎装置111可以为常用的各种粉碎装置，如辊式破碎机、锤式破碎机、颚式破碎机等。这里所述的大粒径原料可以是多种材料，如块状、片状或颗粒状的木薯、红薯、马铃薯等。

下面参考图6至图12对本发明的除杂爪109进行描述。

如图6至图12所示，除杂爪109包括杆状的基底件1和与该基底件1连接多个齿状件2，该多个齿状件2沿基底件1的径向方向排列。当掺杂有柔软的轻质杂物(如编织袋或塑料袋残留物)的大粒径原料经过该除杂爪109时，大粒径原料与除杂爪109的齿状件2充分接触，从而利用齿状件2将杂物保留下来，同时允许大粒径原料经过该装置。通过该过程，能够将大粒径原料中的杂物从大粒径原料中清除出去，从而实现了本发明的目的。

基底件1主要是起到支撑作用，以便于齿状件2安装设置在基底件1上。但基底件1也能够发挥梳理的作用，并在轻质杂物经过时保留部分的杂物。

为了便于在该基底件1的径向方向上设置齿状件2，该基底件1为杆状，其截面形状可以为矩形、正方形或圆形等。但基底件1也可以为任意合适的形状，如平板状。

基底件1和齿状件2可以由各种合适的材料制成，可以选择金属，如钢、铸铁、不锈钢等；还可以选择非金属材料，如塑料、陶瓷等。关于基底件1和齿状件2的材料可以根据大粒径原料的种类进行选择。

如图6至图9所示，多个齿状件2位于同一平面。根据该实施方式，齿状件2都位于同一个平面中。因而，该除杂装置与大粒径原料相互作用的区域为所述齿状件2所在的平面区域。

根据该实施方式，当掺杂有轻质杂物的大粒径原料经过齿状件2的梳理区域时，会经过齿状件2之间的间隙，同时该齿状件2起到梳理作用，将大粒径原料中掺杂的轻质杂物保留住，将该杂物清除出去。

对于该种实施方式，由于该装置中与大粒径原料相互作用的梳理区域为平面的，因而对流经该区域的大粒径原料的阻力较小，便于大粒径原料以较高速度经过所述齿状件2的梳理区域，同时能够对大粒径原料中的杂物进行清除处理。

根据本发明的一种优选实施方式，如图6至图8所示，所述多个齿状件2彼此平行地从基底件1沿该基底件1的径向方向延伸。由于齿状件2彼此平行，因而相邻齿状件2之间的空间相对较大，便于大粒径原料以相对较高的速度流过。

根据不同的实施方式，齿状件2能够以不同的形式设置在基底件1上。如图6所示，在该实施方式中，基底件1上设置有多个平行的齿状件2且该多个齿状件2位于基底件1的同一侧，形成类似梳子的形状。

在根据图7所示的另一优选实施方式中，在基底件1的两个相对侧对称地分别分布有多个平行的齿状件2。因而，与图6所示的实施方式相比，图4所示的实施方式中的齿状件2的作用区域更大，从而具有更强的清除杂物的能力。

根据本发明的另一优选实施方式，如图8所示，通过对图3所示的实施方式中的齿状件2的安装位置的调整，从而对齿状件2的疏密程度进行调整，以适应不同作用区域的要求。

根据本发明的另一优选实施方式，如图9所示，所述多个齿状件2中的至少一部分相互交叉。该实施方式中，由于多个齿状件2中不都是相互平行，而是一些齿状件2相互交叉，从而能够在倾斜于基底件1的径向方向的方向上起到梳理作用，以尽可能地将大粒径原料中的杂物保留下来。对于图9所示的实施方式而言，该实施方式中齿状件2的作用区域大于图3所示的实施方式，因而具有更大的清除杂物的能力。

根据本发明的一种优选的实施方式，如图10和图12所示，齿状件2沿基底件1的轴向方向分为多组，该多组齿状件2沿所述基底件1的圆周方向等角度地间隔开。

与图6至图9所示的实施方式不同，在图10和图12所示的实施方式中，多个齿状件不是位于同一平面，而是形成为围绕基底件1的类似“狼牙棒”的立体结构，因而能够起到梳理作用的梳理区域为立体的。换句话说，齿状件围绕基底件1在该基底件1的四周空间中延伸排列。

当掺杂有轻质杂物的大粒径原料经过该立体的多个齿状件2时，多个齿状件2能够对大粒径原料进行多次的清除作用，这与图6至图9中所示的除杂装置中位于同一平面的齿状件2显然不同。因而，图10和图12中所示的实施方式的装置具有更强的清除杂物的能力。

在图10和图12所示的实施方式中，多个齿状件2的分组按照基底件1的纵向方向(即轴向方向)划分，可以分为多组(虽然图7表示为3组，但并不限于此，可以为2组、3组、5组、6组等)。而且该多组齿状件2沿所述基底件1的圆周方向以等角度地间隔开，从而使多个齿状件2均匀地分布在基底件1的周围空间，形成立体的梳理区域。

根据一种优选实施方式，如图10所示，所述多组齿状件2中任意一组中的多个齿状件2位于同一平面内。在图10所示的情形中，多个齿状件2沿基底件1的轴向方向分别分为三组，即第一组21、第二组22和第三组23。该三组齿状件沿所述基底件1的圆周方向以等角度地间隔开，也就是说，每相邻的两组齿状件之间的夹角α为120°，如图11所示。而且，第一组21的三个齿状件彼此相互平行，位于同一个平面内。第二组22和第三组23也是如此。

根据本发明的另一优选实施方式，如图12所示，多组齿状件2中任意一组中的多个齿状件2沿基底件1的轴向方向呈螺旋形排列。也就是说，该实施方式与图10和图11所示的实施方式的不同之处在于，对于一组齿状件而言，该组齿状件中的多个齿状件不在同一个平面内，而是围绕基底件1的轴向方向呈螺旋形排列。

具体来说，在图12所示的情形中，基底件1优选为圆柱体，齿状件的第一组21、第二组22和第三组23中的三个齿状件分别按照三条不同的螺旋线排列在基底件1上。优选地，为了便于设置这三组齿状件2，这三条螺旋线的螺旋半径均为基底件1的半径，轴线为基底件1的圆柱中轴线，导程也相同，旋向也相同，不同的是各自的起点。而且，各组齿状件21、22、23之间的夹角α相等，即120°。但本发明的实施方式并不限于此，多组齿状件2的螺旋线也可以具有不同或相同的螺旋半径、圆柱中轴线或导程。

虽然图10和图12中的齿状件表示有三组21、22和23，但本发明并不限于此，根据不同的实施方式，也可以沿基底件1的轴向方向设置2组、4组、5组或6组齿状件，则相邻两组齿状件之间的夹角α为180°、90°、72°或60°。

优选地，所述齿状件2的端部具有钩形结构。当轻质柔软的杂物受到齿状件2的作用时，利用该钩形结构能够更为可靠且充分地将杂物保持在齿状件2上。

根据本发明的一种优选实施方式，所述除杂装置还包括至少一个筛网，所述筛网位于所述输送管道110内且所述筛网所在的平面与该输送管道110的纵向方向垂直。因而，当大粒径原料在输送管道110中输送时，可以通过所述筛网将大粒径原料中掺杂的杂物清除掉。

筛网也可以设置一个，优选地设置有多个，从而充分发挥该筛网的清除杂物的作用。筛网能够以各种方式设置在输送管道110内，例如筛网可以固定设置(如焊接、卡扣配合等方式)在输送管道110的侧壁的内表面。

但是，为了能够及时地清理保留在筛网上的杂物，以保持输送管道110的通畅性，优选地，如图13和图14所示，在输送管道110的侧壁上设置有至少一个开槽44，至少一个筛网分别插入所述至少一个开槽44中。

筛网插入开槽44中而进入输送管道110内，从而对流经输送管道110的杂物进行梳理，以将杂物清除。优选地，筛网所在的平面与输送管道110的纵向方向相垂直，从而能够对经过的大粒径原料充分进行梳理。

筛网在开槽44中的支撑可以有多种方式，例如可以在输送管道110内设置凸起45(如图14所示)，或者直接利用输送管道110在开槽44处的壁支撑。

在使用时，将筛网置入输送管道110内(即将筛网插入开槽44中)。当需要对筛网上的杂物清理时，可以将筛网从开槽40抽出，将筛网上的杂物清理干净，然后再将筛网插入开槽44中，以备下次使用。

通过以上描述可知，在本发明所提供的薯类粉碎单元中，由于设置有上述沉沙槽106，从而能够将原料中掺杂的细小杂物(如沙子)清除；由于在第二输送装置的输送线路中设置有除杂装置，从而能够将轻质杂物(如片状、絮状编织袋残留物等)清除，因而进入制浆装置117中的原料和浆液中不再掺杂有各种杂物，从而避免了传统系统中难以清除杂物的缺陷。

具体地，可以使粉碎装置111和沉沙槽106的出口与所述制浆装置117连接以提供粉碎产物(混有小粒径原料的浆液和粉碎后的大粒径原料)。所述制浆装置117将制得的浆料提供给所述发酵单元以进行后续制备乙醇的操作。所述制浆装置117可以使用各种本领域技术人员公知的混合搅拌设备，薯类颗粒和水的混合比例也是本领域公知的。

所述薯类原料可以为各种薯类原料，如红薯、马铃薯、木薯等，本发明的具体实施方案中采用的薯类原料为木薯。由于薯类原料中可能会含有泥土、沙石杂质以及铁杂质，会对去皮设备造成损害，因此，按照本发明的方法，还可以包括去皮之前对薯类原料进行预处理的常规操作，所述预处理的步骤一般包括除去杂质和清洗的步骤。如，在鲜木薯采收后，除去木薯上的泥土、根、须及木质部分以及砂石等杂质。并对木薯进行清洗，所述清洗的方法和设备为本领域技术人员所公知。如果采用鲜木薯，在粉碎前可以将鲜木薯(经除杂装置除杂处理后的大粒径原料)与水混合，也可以不与水混合而直接粉碎；如果采用干木薯，通常需要在粉碎前将干木薯(经除杂装置除杂处理后的大粒径原料)与水混合，所述水的用量只要保证将干木薯粉碎后能够得到淀粉浆液即可，一般情况下，所述木薯与水的重量比可以为1∶0.2-5，优选为1∶0.5-2。所述薯类原料也可以为鲜木薯与干木薯的混合物。所述干木薯与鲜木薯的重量没有特别限定，通常情况下，所述干木薯与鲜木薯的重量比可以为1∶1.5-2.5，优选为1∶1.5-2。

所述发酵单元中，所述酶解罐230与闪蒸塔210的出料口214连通，真空泵250与闪蒸塔210的第二接口212连通，发酵罐260与酶解罐230连通，热源220通过连通器270与闪蒸塔210的第三接口213连通。热源220中的热介质的温度可以达到130℃左右。将待酶解物料(即通过所述制浆装置制得的浆液)从物料源240输送至闪蒸塔210中之前、同时或之后启动真空泵250，将闪蒸塔210抽真空，当闪蒸塔210中达到一定真空度时热介质可以被从热源220中吸入闪蒸塔210中，待酶解物料通过第一接口211从物料源240中被输送至闪蒸塔210中，使待酶解物料与热介质在闪蒸塔210中接触并进行热交换，起到使待酶解物料加温的作用，当待酶解物料达到酶解温度时，物料被直接通入酶解罐230中进行酶解，酶解结束后将酶解产物直接通入发酵罐260中进行发酵。

由于真空泵在工作过程中的不稳定性或者在不规范地操作真空泵的情况下，当闪蒸塔210中的真空度不能达到吸入热介质的条件时，闪蒸塔210中的待酶解物料有被倒吸入连通器270中的趋势，如果连通器270的顶端低于或者与闪蒸塔210中的待酶解物料的液面齐平，则闪蒸塔210中的待酶解物料会被倒吸入连通器270中，从而造成管路堵塞。而根据所述发酵单元提供的酶解装置，由于连通器270的顶端高于闪蒸塔210中待酶解物料的液面，且闪蒸塔210中的压力小于热源220中的压力，使得闪蒸塔210中的压力不足以将待酶解物料倒吸入闪蒸塔210与热源220连通的管道中，而由于物料自身的重力作用，被倒吸入连通器270中的待酶解物料还未能到达连通器的顶端就会重新回流到闪蒸塔210中，从而避免了物料被倒吸入管道，产生使管道阻塞的问题。优选情况下，为了便于使用，所述连通器270的顶端高于闪蒸塔210的顶端，所述连通器270的顶端与闪蒸塔210的顶端之间的高度差可以为1-2.5米，更优选为1.5-2米。由于弯形管连通器不容易产生死角，而且能够使物料流动的更顺畅，优选情况下，所述连通器270为弯形管，例如，所述弯形管的形状可以为倒置的U形管或者蛇形管。考虑到生产成本，根据一种具体实施方案，所述连通器270进一步优选为倒置的U形管，所述倒置的U形管的顶端与闪蒸塔210的顶端的高度差可以为1-2.5米，优选为1.5-2米。

所述连通器270的材质可以由各种具有一定强度以及耐热的材料制成，例如，铁、不锈钢等材料。

为了更有利于热蒸汽对待酶解物料的加温作用，优选使热源220中的热介质与待酶解物料在闪蒸塔210中逆流接触，即，使通入待酶解物料的第一接口211的位置低于通过连通器270将热源220与闪蒸塔210连通的第三接口213的位置。

为了便于控制与待酶解物料接触的热蒸汽的量以控制待酶解物料的温度以及便于控制待酶解物料的通入量以控制闪蒸塔中待酶解物料的液位，连通器270与闪蒸塔210的第三接口213之间、连通器270与热源220之间以及物料源240与第一接口211之间的任意一处或几处还设置有阀门。

为了便于控制酶解产物的通入量，发酵罐260与酶解罐230之间还可以设置有阀门。

所述闪蒸塔210可以为本领域常规的各种闪蒸塔，例如，可以为各种常用的填料塔或筛板塔。所述闪蒸塔210的塔板数或理论塔板数取决于希望达到的热交换程度。通常，在其它条件相同的情况下，塔板数或理论塔板数越高，热交换的程度越高，也就是说热介质的热量越能充分传递给待酶解物料。本发明的发明人研究发现，对于待酶解物料为30-40℃的淀粉浆液，热介质为100-170℃的水蒸气时，闪蒸塔210的塔板数或理论塔板数优选为2-6块，在该条件下即可使从闪蒸塔210排出的待酶解物料的温度在50-90℃，满足酶解要求。

所述填料塔装填有拉西环、鲍尔环、阶梯环、鞍型环、弧鞍型、矩鞍型、θ网环、压延孔环、板波纹与网波纹规整填料中的一种或几种。所述筛板塔的筛板优选还具有溢流堰，这样，热介质从筛板塔的底部穿过筛板上的筛孔向上流动，待酶解物料在筛板上停留至超过溢流堰的高度时向下流动，进入下一个筛板。为了进一步提高热交换效率，第一接口211的位置设置在填料塔或筛板塔的第0块或第1块塔板处，第三接口213的位置设置在填料塔或筛板塔的最后一块塔板处或更靠塔底的位置。

另外，闪蒸塔210上还可以设置有温度测试单元，以随时监测待酶解物料在闪蒸塔210中的温度，当闪蒸塔210中待酶解物料的温度达到酶解条件时，便可以将它输送至酶解罐230中进行酶解。此外，闪蒸塔210上还可以设置有液位测试单元，以监测疏送至闪蒸塔210中待酶的解物料的液位。

所述闪蒸塔210的表压可以为-0.3至-0.01兆帕，优选为-0.1至-0.05兆帕；在闪蒸塔210中接触的待酶解物料与热介质的重量比可以为15-30∶1；接触的时间只要保证待酶解物料能够达到酶解温度即可，一般情况下，所述接触时间可以为5-10分钟。

所述热源220可以提供水蒸汽、热水等各种热介质，例如，所述热源220可以为输送各种热介质的管道，也可以为储存各种热介质的容器。

为了节省能源、使能源能够被循环重复利用，所述热源220优选为其它工段产生的热介质，如从精馏工段中排出的废蒸汽、热水等。

在将热源220中的热介质与待酶解物料在闪蒸塔210中接触时，为了保证热介质的用量，所述热源220优选为可以储存各种热介质的容器，以在接触前将热介质暂时保存在容器中，所述热介质的温度一般为100-170℃。

所述酶解罐可以为本领域常规的各种酶解罐，例如碳钢材质250立方米的带搅拌装置的容器。为了监控酶解温度，所述酶解罐230上也可以设置有温度测试单元。

所述发酵罐可以为本领域常规的各种发酵罐。为了监控发酵温度，所述发酵罐260上也可以设置有温度测试单元。

所述真空泵250的个数可以为一个也可以为并联连接的多个，只要能够满足能够使闪蒸塔210达到真空度的要求即可。对使真空泵250与闪蒸塔210连通的第二接口212的位置也没有特别限定，可以位于闪蒸塔210的任何位置，优选在闪蒸塔210的中部或中上部。

所述热源220提供的热介质在闪蒸塔210中以蒸气的形式与待酶解物料进行热交换后，可以直接将剩余的热蒸汽从闪蒸塔210中排出塔外，为了达到环保要求，该装置还可以包括冷凝器280，所述冷凝器280可以与闪蒸塔210的上部连通，使与待酶解物料接触后的闪蒸塔210中的蒸汽被输送至冷凝器280中，冷凝成水，以便于在其它工段中应用。因此，当所述酶解装置还包括冷凝器280且所用热介质为热的水蒸气或热水时，所述酶解装置进行酶解时在实现酶解的同时还能副产蒸馏水。优选情况下，为了便于操作，所述冷凝器280与闪蒸塔210的顶部连通。所述冷凝器可以为本领域常规的各种冷凝器，例如列管式冷凝器。

下面将参考图15对所述发酵单元进行进一步详细描述。

实施例1

本实施例用于说明本发明的发酵单元及其使用方法。

使用图15所示发酵单元制备乙醇。所述发酵单元包括闪蒸塔210、热源220、酶解罐230、物料源240、真空泵250、发酵罐260和冷凝器280，所述闪蒸塔210包括第一接口211、第二接口212、第三接口213和出料口214，物料源240通过第一接口211与闪蒸塔210连通，酶解罐230与闪蒸塔210的出料口连通，真空泵250与闪蒸塔210的第二接口212连通，发酵罐260与酶解罐230连通，冷凝器280与闪蒸塔210的顶部连通，热源220通过倒置的U形管与闪蒸塔210的第三接口213连通，所述倒置的U形管的顶端高于闪蒸塔210的顶端，倒置的U形管与闪蒸塔210的顶端的高度差为2.5米。闪蒸塔的塔板数为6块，从上往下，第一接口211和第三接口213分别位于闪蒸塔的第1块和第6块塔板处。

开启真空泵250将闪蒸塔210抽真空，使得闪蒸塔210的表压为-0.1兆帕，开启热源220与闪蒸塔210之间的阀门，使热源220中的温度为150℃的水蒸汽被吸入闪蒸塔210中，同时开启物料源240的阀门，使通过第一接口211将温度为30℃淀粉浆液从物料源240输送至闪蒸塔210中，并使淀粉浆液与水蒸汽在闪蒸塔210中接触，水蒸汽与淀粉浆液的重量比为25∶1，接触的时间为5分钟，此时通过闪蒸塔210上设置的温度监控设备监测淀粉浆液的温度升高至55℃，将95千克淀粉浆(淀粉含量为26.6千克)液通过出料口输送至酶解罐230中与淀粉酶混合进行酶解，酶解的时间为60分钟，所述酶解的pH值为5；以每克淀粉浆液的干重计，加入20酶活力单位的α-淀粉酶(诺维信公司购得)；开启冷凝器280的电源将闪蒸塔210中剩余的水蒸汽抽出并冷凝成水；酶解结束后，将酶解产物通入发酵罐中进行发酵，发酵温度为33℃，以每克酶解产物的重量计，接种10⁵菌落形成单位的酒精酵母(安琪超级酿酒高活性干酵母，湖北安琪酵母股份公司)，所得混合物在33℃下于发酵罐中搅拌培养65小时，在100℃蒸馏所得发酵产物，得到乙醇14.05千克。可以参考CN 101289674A公开的方法测定乙醇的产率。

Claims (35)

1.一种制备乙醇的系统，该制备乙醇的系统包括薯类粉碎单元和发酵单元，所述发酵单元使用由薯类粉碎单元提供的浆料制备乙醇，其特征在于，

所述薯类粉碎单元包括：供料装置，该供料装置用于供应薯类原料，所述薯类原料包括小粒径原料和大粒径原料，小粒径原料中掺杂有细小杂物，大粒径原料中掺杂有轻质杂物；分级装置(102)，该分级装置(102)用于将来自供料装置的原料分级为小粒径原料和大粒径原料；第一输送装置和沉沙槽(106)，该第一输送装置连接所述分级装置(102)和沉沙槽(106)，用于将小粒径原料输送到所述沉沙槽(106)；第二输送装置、除杂装置和粉碎装置(111)，所述第二输送装置连接所述分级装置(102)和粉碎装置(111)，用于将大粒径原料输送至所述粉碎装置(111)，所述除杂装置设置在所述第二输送装置的输送线路中以用于对沿该输送线路输送的所述大粒径原料进行除杂处理；第三输送装置和制浆装置(117)，所述第三输送装置连接所述粉碎装置(111)和制浆装置(117)，用于将粉碎后的大粒径原料输送至所述制浆装置(117)，所述制浆装置(117)还与所述沉沙槽(106)连接，用于接收来自沉沙槽(106)的混有所述小粒径原料的浆液，其中，所述沉沙槽(106)包括槽体(71)、入口(72)和出口(73)，所述小颗粒混合物或其与水形成的浆液通过所述沉沙槽(106)的入口(72)进入所述沉沙槽(106)的槽体(71)内，所述槽体(71)包括侧壁(74)和底部(75)，所述出口(73)设置在所述侧壁(74)上，所述底部(75)具有至少一个凸起部分(76)和/或至少一个凹陷部分(77)；

所述发酵单元包括闪蒸塔(210)、热源(220)、酶解罐(230)、物料源(240)、真空泵(250)和发酵罐(260)，所述闪蒸塔(210)包括第一接口(211)、第二接口(212)、第三接口(213)和出料口(214)，所述制备装置(117)与物料源(240)连接以提供所述浆料，物料源(240)通过第一接口(211)与闪蒸塔(210)连通，酶解罐(230)与闪蒸塔(210)的出料口连通，真空泵(250)与闪蒸塔(210)的第二接口(212)连通，发酵罐(260)与酶解罐(230)连通，热源(220)通过连通器(270)与闪蒸塔(210)的第三接口(213)连通，且所述连通器(270)的顶端高于闪蒸塔(210)中待酶解物料的液面。

2.根据权利要求1所述的制备乙醇的系统，其中，所述入口(72)和所述出口(73)设置在相对的两个所述侧壁(74)上。

3.根据权利要求2所述的制备乙醇的系统，其中，所述底部(75)具有多个凸起部分(76)和/或多个凹陷部分(77)，且该多个凸起部分(76)和/或多个凹陷部分(77)沿从所述入口(72)到所述出口(73)的方向排列。

4.根据权利要求2或3所述的制备乙醇的系统，其中，所述凹陷部分(76)和/或多个凹陷部分(77)的纵向截面为三角形或梯形，所述纵向截面平行于从所述入口(72)到所述出口(73)的方向并垂直于水平面。

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备乙醇的系统，其中，所述沉沙槽(106)还包括挡板，通过该挡板能够调节所述出口(73)的大小和所述出口(73)与所述底部(75)之间的距离。

6.根据权利要求1所述的制备乙醇的系统，其中，所述沉沙槽(106)还包括喷射装置。

7.根据权利要求6所述的制备乙醇的系统，其中，所述喷射装置包括至少一个喷射管(78)，每个喷射管(78)各自包括管体和位于管体上的多个孔。

8.根据权利要求7所述的制备乙醇的系统，其中，各个所述喷射管(78)为多个，各自设置在所述沉沙槽(106)的槽体(71)内，并横跨所述沉沙槽(106)的相对的两个所述侧壁(74)。

9.根据权利要求7或8所述的制备乙醇的系统，其中，所述喷射管(78)的管体与所述底部(75)之间的距离可调节。

10.根据权利要求7所述的制备乙醇的系统，其中，所述孔对准所述凸起部分(76)和/或设置在所述凹陷部分(77)与所述入口(72)和/或出口(73)所在的侧壁之间形成的凹槽内。

11.根据权利要求7所述的制备乙醇的系统，其中，所述孔朝向底部，且孔的轴线与水平面呈30-60度角。

12.根据权利要求1所述的制备乙醇的系统，其中，所述除杂装置位于所述大粒径原料在所述输送线路中必经的位置。

13.根据权利要求2所述的制备乙醇的系统，其中，所述第二输送装置包括带式输送机(108)，所述除杂装置包括除杂爪(109)，该除杂爪(109)位于所述带式输送机(108)的输送带输出所述大粒径原料处的下方。

14.根据权利要求2所述的制备乙醇的系统，其中，所述第二输送装置包括带式输送机(108)和输送管道(110)，该输送管道(110)连接所述带式输送机(108)和粉碎装置(111)，所述除杂装置包括除杂爪(109)，所述除杂爪(109)位于所述输送管道(110)中和/或所述除杂爪(109)位于所述带式输送机(108)的输送带输出所述大粒径原料处的下方。

15.根据权利要求13或14所述的制备乙醇的系统，其中，所述除杂爪(109)包括杆状的基底件(1)和与该基底件(1)连接的多个齿状件(2)，该齿状件(2)沿所述基底件(1)的径向方向排列。

16.根据权利要求15所述的制备乙醇的系统，其中，所述多个齿状件(2)位于同一平面。

17.根据权利要求16所述的系统，其中，多个齿状件(2)相互平行。

18.根据权利要求16所述的制备乙醇的系统，其中，所述多个齿状件(2)中的至少一部分相互交叉。

19.根据权利要求15所述的制备乙醇的系统，其中，所述齿状件(2)沿所述基底件(1)的轴向方向分为多组，该多组齿状件(2)沿所述基底件(1)的圆周方向等角度地间隔开。

20.根据权利要求19所述的制备乙醇的系统，其中，所述多组齿状件(2)中任意一组中的多个齿状件(2)位于同一平面内。

21.根据权利要求20所述的制备乙醇的系统，其中，所述齿状件(2)为2、3、4、5或6组，所述多组齿状件(2)中相邻的任意两组齿状件(2)之间的夹角为180°、120°、90°、72°或60°。

22.根据权利要求19所述的制备乙醇的系统，其中，所述多组齿状件(2)中任意一组中的多个齿状件(2)沿所述基底件(1)的轴向方向呈螺旋形排列。

23.根据权利要求15所述的制备乙醇的系统，其中，所述齿状件(2)的端部具有钩形结构。

24.根据权利要求14所述的制备乙醇的系统，其中，所述除杂装置还包括至少一个筛网，所述筛网位于所述输送管道(110)内且所述筛网所在的平面与该输送管道(110)的纵向方向垂直。

25.根据权利要求24所述的制备乙醇的系统，其中，所述除杂爪(109)位于所述输送管道(110)内先与大粒径原料接触的位置，所述筛网位于所述输送管道(110)内后与大粒径原料接触的位置。

26.根据权利要求1所述的制备乙醇的系统，其中，所述连通器(270)的顶端高于闪蒸塔(210)的顶端。

27.根据权利要求26所述的制备乙醇的系统，其中，所述连通器(270)的顶端与闪蒸塔(210)的顶端之间的高度差为1-2.5米。

28.根据权利要求1、26或27所述的制备乙醇的系统，其中，所述连通器(270)为弯形管。

29.根据权利要求27所述的制备乙醇的系统，其中，所述弯形管为倒置的U形管或蛇形管。

30.根据权利要求1所述的制备乙醇的系统，其中，第一接口(211)的位置高于第三接口(213)的位置。

31.根据权利要求1所述的制备乙醇的系统，其中，下述任意一个或几个位置还设置有阀门：连通器(270)与闪蒸塔(210)的第三接口(213)之间、连通器(270)与热源(220)之间、物料源(240)与第一接口(211)之间以及酶解罐(230)与发酵罐(260)之间。

32.根据权利要求1、27或31所述的制备乙醇的系统，其中，所述闪蒸塔(210)为填料塔或筛板塔。

33.根据权利要求1所述的制备乙醇的系统，其中，所述酶解罐(230)和发酵罐(260)为带搅拌装置的容器。

34.根据权利要求1或31所述的制备乙醇的系统，其中，所述制备乙醇的装置还包括冷凝器(280)，所述冷凝器(280)与闪蒸塔(210)的上部连通。

35.根据权利要求34所述的制备乙醇的系统，其中，所述冷凝器(280)与闪蒸塔(210)的顶部连通。

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