CN102605003B - 薯类原料酒精生产方法 - Google Patents
薯类原料酒精生产方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102605003B CN102605003B CN2012100784062A CN201210078406A CN102605003B CN 102605003 B CN102605003 B CN 102605003B CN 2012100784062 A CN2012100784062 A CN 2012100784062A CN 201210078406 A CN201210078406 A CN 201210078406A CN 102605003 B CN102605003 B CN 102605003B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- enzymolysis
- unit
- liquefied
- delivered
- glutinous rice
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
Abstract
本发明为薯类原料酒精生产方法，包括液化酶解、酒精发酵、精馏脱水和废醪液处理单元，液化酶解单元液化罐中的液化醪送至液化醪液固分离装置，通过液化醪液固分离装置得到的液化醪渣送至酶解罐，酶解罐中加入拌料水、纤维素酶等，实现液化醪渣中纤维素的酶解；液化酶解单元中的新鲜蒸汽和液化醪闪蒸降温罐产生的闪蒸汽通过管线送至蒸汽喷射泵混合得到加热粉浆的加热蒸汽，加热蒸汽通过管线送至喷射液化器，粉浆在喷射液化器中与加热蒸汽混合升温液化制备液化醪。本发明薯类原料中纤维素的酒精转化率为70-88％，酶解液残渣中淀粉含量小于0.1％，蒸汽喷射液化器处理单位体积液化醪新鲜蒸汽消耗降低约10kg以上，再生水全部回用。
Description
技术领域
本发明涉及一种薯类原料酒精生产方法，实现薯类原料酒精生产过程中，液化醪中砂石等杂物的有效脱除，确保生产装置能长周期稳定运行，并通过纤维素酶解薯类原料中的纤维素组分生产酒精，同时提高了淀粉利用率，使薯类原料中的淀粉及纤维素组分得到充分利用，降低液化过程中的能耗，降低薯类酒精生产成本，提高薯类酒精的市场竞争力。
背景技术
发酵酒精是一种可再生的重要基础原料及产品，主要在调制饮料酒、电子元件制造、溶剂、化工生产原料和生物质燃料等领域广泛应用。
近年来，随着新型替代能源燃料乙醇产业的发展，单纯以玉米、甘蔗等农作物为原料生产酒精，可能会产生与人争粮的新问题，且原料价格增长较快，缺乏市场的竞争力。因此，近年来，世界范围内采用非粮原料已成为生物乙醇领域的技术发展趋势。薯类原料不与粮争地，经济上可行，可以大规模种植，是目前工业应用前景较为乐观的生产酒精的非粮原料，在中国的广西已建成年产20万吨的木薯非粮燃料乙醇生产装置，经济及社会效益良好。
本发明涉及的薯类原料酒精生产方法的生产原料主要包括木薯和红薯等根生的淀粉质原料，薯类酒精生产工艺与玉米、甘蔗等酒精生产工艺存在诸多不同：薯类原料受收获及晾晒方式的影响，砂石杂质含量较高，而粉浆中的砂石有效脱除困难，造成酒精生产过程中设备磨蚀严重，装置不能长周期稳定运行，必须定期更换机泵等设备，生产不稳定；薯类原料中的纤维素没有充分利用；纤维素及木质素等包裹的淀粉也不能实现充分利用，造成废醪液中残余淀粉较高；传统的薯类酒精生产液化工艺能耗较高。因此，亟待采用现代技术进步成果，改进和完善薯类酒精生产技术，降低生产过程的能耗和物耗，实现原料中淀粉、纤维素等成分的高值、充分利用，提高薯类酒精的市场竞争力。
发明内容
采用薯类为原料生产酒精过程中，粉浆的浓度越高，成熟醪的酒度就越高，生产过程的能耗就越低，但粉浆的浓度越高，粉浆的黏度也就越大，混在物料中的砂石的有效脱除越困难，造成薯类酒精生产过程中设备磨蚀严重，装置不能长周期稳定运行。
本发明的发明人发现：通过对粉浆进行液化处理可降低物料的黏度，再对黏度降低的物料进行液固分离处理，可容易实现液化醪中砂石等杂物的有效脱除，解决了薯类酒精生产过程中设备磨蚀严重，装置不能长周期稳定运行的行业难题。
本发明的发明人还发现：薯类酒精液化醪中的固含物(以下简称：液化醪渣)(干基)主要包括纤维素：30～32％；半纤维素：11～13％；木质素：32～35％；粗蛋白：5～6％；淀粉：1％；其它(沙石、灰份、无机盐等)15～20％，组分含量为重量百分比，其中，纤维素、半纤维素和木质素的含量较高；液化醪渣受薯类原料结构，以及蒸汽喷射液化、淀粉液化等处理过程的影响，液化醪渣中的木质素与纤维素和半纤维素是处于较松散的结合状态，纤维素存在纤维素酶可利用的非结晶体结构，而非像秸秆原料中的木质素将纤维素紧紧包裹的结构，秸秆纤维素多以结晶体结构存在。因此，液化醪渣酶解前无需对液化醪渣进行预处理，而可以直接将液化醪渣进行酶解和发酵来制备酒精。
本发明的发明人通过纤维素酶解反应使液化醪渣中的纤维素成分也用来生产酒精，并通过液化酶作用使液化醪渣酶解释放的残余淀粉也进一步得到利用，提高单位薯类原料生产酒精量。
本发明涉及的薯类原料酒精生产方法，包括液化酶解、酒精发酵、精馏脱水和废醪液处理单元，其特征是薯类原料在液化酶解单元制备液化醪及酶解液，液化醪通过管线送至液化醪液固分离装置分离得到液化醪清液，酶解液通过管线送至酶解液液固分离装置分离得到酶解清液，液化醪清液和酶解清液通过管线混合后得到混合清液，混合清液通过管线送至混合清液冷凝器冷却后，通过管线送至酒精发酵单元制备酒精发酵成熟醪，再通过管线将发酵成熟醪送至精馏脱水单元，制备酒精产品及无水酒精产品，精馏脱水单元排放的废醪液送至废醪液处理单元进行处理。
液化酶解单元的液化罐中的液化醪送至液化醪液固分离装置，通过液化醪液固分离装置分离得到的液化醪渣送至酶解罐，酶解罐中同时加入纤维素酶解拌料水、纤维素酶，实现液化醪渣中纤维素的酶解，得到酵母代谢酒精所需的葡萄糖，液化醪渣中所含纤维素的酒精转化率70～88％。
液化酶解单元的液化罐操作方法，其特征是酶解罐加入纤维素酶解拌料水和纤维素酶的同时加入淀粉酶，淀粉酶将液化醪渣中所含的通过纤维素酶解后释放的残余淀粉液化，酶解液残渣中淀粉重量含量小于0.1％。
废醪液处理单元的好氧池好氧出水送至膜超滤净化装置进一步脱杂净化处理，处理后的再生水部分返回送至酶解罐作为纤维素酶解拌料水，剩余再生水全部送至酒精发酵单元二氧化碳洗涤塔作为洗涤水，洗涤塔排水送至液化酶解单元拌料器作为拌料水，减少酒精生产的新鲜水的消耗量。
液化酶解单元中的新鲜蒸汽和液化醪闪蒸降温罐产生的闪蒸汽通过管线送至蒸汽喷射泵混合得到加热粉浆的加热蒸汽，加热蒸汽通过管线送至喷射液化器，粉浆在喷射液化器中与加热蒸汽混合升温液化制备液化醪，喷射液化器流出的液化醪通过管线送至维持罐继续液化操作，新鲜蒸汽的压力大于维持罐的操作压力，新鲜蒸汽的压力(绝对压力)大于0.30MPa。
薯类原料酒精生产方法的生产流程图参见附图中的图1-液化酶解单元流程图、图2-酒精发酵单元流程图、图3-精馏脱水单元流程图、图4-废醪液处理单元流程图。
薯类原料酒精生产新方法的具体说明如下：
1.液化酶解单元
液化酶解生产过程参见图1-液化酶解单元流程图。薯类原料通过输送机送至粉碎机，粉碎后的原料送至拌料器，在拌料器中与拌料水(来自酒精发酵单元的二氧化碳洗涤塔的拌料排水，并补充一定量新鲜水)、淀粉酶混合后送至粉浆罐，粉浆固含物浓度约25％。
淀粉酶为内切酶，作用于淀粉时可使淀粉分子迅速降解，失去粘性，生成麦芽糖、麦芽三塘和较大分子的寡糖等，实现淀粉液化，并在糖化酶的作用下水解为酵母可以代谢的葡萄糖等。
粉浆罐中的粉浆送至喷射液化器进料口，用于加热粉浆的新鲜蒸汽首先通过蒸汽喷射泵与液化醪闪蒸降温罐产生的闪蒸汽混合，再作为加热蒸汽送至喷射液化器进汽口，喷射液化器出口液化醪送至维持罐，维持罐温度控制到85℃～120℃，加热粉浆的新鲜蒸汽的温度及压力大于维持罐的温度及压力，新鲜蒸汽的压力(绝对压力)要求大于0.30MPa，由于利用了液化醪闪蒸降温罐产生的闪蒸汽，使加热粉浆的新鲜蒸汽用量降低，新鲜蒸汽的减少量与维持罐和液化醪闪蒸降温罐温度差有关，维持罐和液化醪闪蒸降温罐温度差越大，新鲜蒸汽的减少量也就越大。液化醪在维持罐中停留5～60分钟后，物料再进入到液化醪闪蒸降温罐，通过液化醪闪蒸操作将液化醪闪蒸降温罐中的液化醪温度降至80℃～100℃，降温后的料液进入到液化罐，同时流加淀粉酶。
液化罐中的液化醪完成液化操作后送至液化醪液固分离装置，通过液化醪液固分离装置分离得到的液化醪清液送至液化醪清液罐，液化醪渣送至酶解罐，同时添加拌料水。液化醪清液罐中的液化醪清液和酶解清液混合后通过混合清液冷却器冷却至25℃～38℃，送至酒精发酵单元。酶解罐加入纤维素酶、表面活性剂等，纤维素酶的添加量为液化醪渣中纤维素处理量的0.1～5％，控制纤维素的酒精转化率70％以上，并加入酸或碱控制酶解罐的PH值。
纤维素酶是将纤维素降解为酵母可以代谢的葡萄糖的一类酶的总称。它是多组分的复合酶系，主要包括3种组分：内切型葡聚糖酶、外切型葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶，纤维素水解生成葡萄糖的过程依靠这三组分的协同作用完成。酶解罐在30℃～55℃的温度下进行酶解反应，同时通过添加酸或碱控制PH值4.5～5.5。
酶解罐排出的酶解液通过酶解液液固分离装置分离，排出的酶解清液与液化醪清液混合后得到的混合清液送入混合清液冷却器至酒精发酵单元，排出的酶解液残渣送至干燥机干燥成为干渣，干渣可以作为锅炉燃料，干渣中主要含有木质素、粗蛋白、沙石、灰份、无机盐等。
为了进一步利用薯类液化醪残渣中所含纤维素代谢后释放的残余淀粉，酶解罐同时流加淀粉酶，将残余淀粉转化为糖化酶可以水解利用的麦芽糖、麦芽三塘和较大分子的寡糖等，淀粉酶的加入量为酒精产量的0.01～0.1％，酶解液残渣中淀粉含量小于0.1％。
2.酒精发酵单元
酒精发酵生产过程参见图2-酒精发酵单元流程图。酒精发酵单元采用同步糖化和发酵工艺，使混合清液的糖化和发酵过程在发酵罐中同时完成，抑制在发酵过程中糖对酵母的抑制作用，发酵操作方式为连续，或半连续，或间歇，整个系统主要由多个发酵罐、成熟醪储罐和CO2洗涤塔等组成。
来自于液化酶解单元的混合清液流加糖化酶，糖化酶加入量为薯类原料处理量的0.2～2％，同时加入硫酸控制混合清液的PH值为3.0～5.0。将活化后的酵母放入酒母扩培罐中，同时加入混合清液及营养盐，向罐内连续通入适量的无菌空气，在扩培温度25℃～35℃的条件下进行培养，在酵母细胞数达到要求后，连续向发酵罐供料，而酒母扩培罐继续添加混合清液等。发酵罐控制温度28℃～38℃，成熟醪酒度达到发酵要求后，经管线向精馏脱水单元连续供应发酵成熟醪。酒精发酵过程排出的CO2送入CO2洗涤塔，净化后的CO2送至CO2回收装置，CO2洗涤塔的洗涤排水送至液化酶解单元拌料器。
3.精馏脱水单元
酒精精馏脱水生产过程参见图3-精馏脱水单元流程图。来自酒精发酵单元的成熟醪在精馏脱水单元通过精馏得到酒精产品，酒精产品进一步脱水得到无水酒精产品。
自酒精发酵单元的发酵成熟醪进入第一粗馏塔，操作压力(绝对压力)为0.005MPa～0.4MPa，醪液在此脱除水、有机酸和重组份杂质等，塔顶采出的粗酒送入精塔，第一粗馏塔釜采废醪液送至废醪液处理单元，第一粗馏塔进料口以下侧线采出，通过管线送入第二粗馏塔进料口。
来自第一粗馏塔的进料在第二粗馏塔内进行传质操作，在此脱除水、有机酸和重组份杂质等，第二粗馏塔釜采废醪液送至废醪液处理单元，操作压力(绝对压力)为0.1MPa～0.6MPa，第二粗馏塔塔顶汽送至第一粗馏塔再沸器，冷凝后部分回流第二粗馏塔塔顶，部分第二粗馏塔塔顶采出作为工业酒精产品，第二粗馏塔侧线采出酒精产品。
来自第一粗馏塔的顶采粗酒送至精塔，在此脱除水等杂质，浓缩酒精，操作压力(绝对压力)为0.3MPa～0.8MPa，精塔顶汽作为第二粗馏塔再沸器的加热介质，塔顶冷凝液部分回流，部分冷凝液作为精塔顶采送至第二粗馏塔上部进料口，精塔釜采废水送至废醪液处理单元。
精馏操作得到的酒精产品再通过分子筛吸附装置脱除共沸水后，可得到无水酒精产品。
第一粗馏塔、第二粗馏塔和精塔内部结构可以采用板式、填料以及板式和填料的复合结构，分子筛吸附装置中的吸附剂可以是硅铝型分子筛，可选择的分子筛为A型、X型、丝光沸石型、ZSM型等。
4.废醪液处理单元
酒精生产废醪液处理过程参见图4-废醪液处理单元流程图。废醪液处理单元采用厌氧耗氧等装置处理酒精生产过程产生的废醪液，实现酒精清洁生产目标。
来自精馏脱水单元的废醪液送入冷却塔冷却后再送至厌氧罐。厌氧处理后的厌氧出水至好氧池，厌氧罐排出的沼气通过净化装置处理后，送入锅炉作为燃料利用。通过好氧池处理后的好氧出水送入膜超滤净化装置，厌氧污泥及好氧污泥通过脱水处理后作为肥料出售，污泥脱水处理装置排出的污水与废醪液混合返回厌氧罐。好氧出水送至膜超滤净化装置进一步脱杂净化处理，处理后的再生水部分返回送至液化酶解单元的酶解罐作为纤维素酶解拌料水，剩余再生水送至酒精发酵单元二氧化碳洗涤塔作为洗涤水，洗涤塔排水再作为液化酶解单元拌料器的拌料水，实现再生水全部回用，减少酒精生产的新鲜水的消耗量。
采用本发明涉及的薯类原料酒精生产方法，液化醪中砂石等杂物得到有效脱除，彻底解决了物料中沙石磨蚀设备的问题，生产装置实现长周期稳定运行，薯类原料中纤维素的酒精转化率为70～88％，酶解液残渣中淀粉含量小于0.1％。液化单元的蒸汽喷射液化器处理单位体积液化醪的新鲜蒸汽消耗降低10kg以上，处理后的再生水全部回用。
附图说明
图1：液化酶解单元流程图；
图2：酒精发酵单元流程图；
图3：精馏脱水单元流程图；
图4：废醪液处理单元流程图。
具体实施方式
实施例1：
以红薯为原料，采用图1、图2、图3、图4所示的薯类原料酒精生产方法进行酒精产品的生产，同时副产工业酒精。
1.液化酶解单元
红薯原料通过输送机送至粉碎机，粉碎后的原料送至拌料器，在拌料器中与拌料水、淀粉酶混合后送至粉浆罐，粉浆固含物浓度约25％。
粉浆罐中的粉浆送至喷射液化器进料口，用于加热粉浆的新鲜蒸汽通过蒸汽喷射泵与液化醪闪蒸降温罐产生的闪蒸汽混合后作为加热蒸汽送至喷射液化器进汽口，喷射器出口液化醪送至维持罐，维持罐温度控制到85℃，加热粉浆的新鲜蒸汽的压力(绝对压力)为0.30MPa。液化醪在维持罐中停留60分钟后，物料再进入到液化醪闪蒸降温罐，通过液化醪闪蒸操作将液化醪闪蒸降温罐中的液化醪温度降至80℃，降温后的料液进入到液化罐，同时流加淀粉酶。
液化罐中的液化醪完成液化操作后送至液化醪液固分离装置，通过液化醪液固分离装置分离得到的液化醪清液送至液化醪清液罐，液化醪渣送至酶解罐，同时添加拌料水。液化醪清液罐中的液化醪清液和酶解清液混合后通过混合清液冷却器冷却至25℃，送至酒精发酵单元。酶解罐加入纤维素酶、淀粉酶、表面活性剂等，纤维素酶的添加量为液化醪渣所含纤维素处理量的0.1％，酶解罐在55℃的温度条件下进行酶解反应，同时通过添加硫酸控制PH值为4.5。
酶解罐排出的酶解液通过酶解液液固分离装置分离，排出的酶解清液与液化醪清液混合后送入混合清液冷却器至酒精发酵单元，排出的酶解液残渣送至干燥机干燥成为干渣，干渣可以作为锅炉燃料，淀粉酶的加入量为酒精产量的0.01％，酶解液残渣中淀粉含量小于0.1％。
2.酒精发酵单元
酒精发酵单元采用连续发酵。来自于液化酶解单元的混合清液流加糖化酶，糖化酶的加入量为薯类原料处理量的0.2％，同时加入硫酸控制混合清液的PH值为5.0。将活化后的酵母放入酒母扩培罐中，同时加入混合清液及营养盐，向罐内连续通入适量的无菌空气，在扩培温度25℃的条件下进行培养，在酵母细胞数达到要求后，连续向发酵罐供料，而酒母扩培罐继续添加混合清液等。发酵罐控制温度38℃，成熟醪酒度达到发酵要求后，经管线向精馏脱水单元连续供应发酵成熟醪。酒精发酵过程排出的CO2送入CO2洗涤塔，净化后的CO2送至CO2回收装置，CO2洗涤塔的洗涤排水送至液化酶解单元拌料器。
3.精馏脱水单元
自酒精发酵单元的发酵成熟醪进入第一粗馏塔，操作压力(绝对压力)为0.005MPa，塔顶采出的粗酒送入精塔，第一粗馏塔釜采废醪液送至废醪液处理单元，第一粗馏塔进料口以下侧线采出，通过管线送入第二粗馏塔进料口。
第二粗馏塔釜采废醪液送至废醪液处理单元，操作压力(绝对压力)为0.1MPa，第二粗馏塔塔顶汽送至第一粗馏塔再沸器，冷凝后部分回流第二粗馏塔塔顶，部分第二粗馏塔塔顶采出作为工业酒精产品，第二粗馏塔侧线采出酒精产品。
来自第一粗馏塔的顶采粗酒送至精塔，操作压力(绝对压力)为0.3MPa，精塔顶汽作为第二粗馏塔再沸器的加热介质，塔顶冷凝液部分回流，部分冷凝液作为精塔顶采送至第二粗馏塔上部进料口，精塔釜采废水送至废醪液处理单元。
第一粗馏塔内部结构采用板式结构，第二粗馏塔和精塔内部结构采用板式和填料的复合结构。
4.废醪液处理单元
来自精馏脱水单元的废醪液送入冷却塔冷却后再送至厌氧罐。厌氧处理后的厌氧出水至好氧池，厌氧罐排出的沼气通过净化装置处理后，送入锅炉作为燃料利用。通过好氧池处理后的好氧出水送入膜超滤净化装置，厌氧污泥及好氧污泥通过脱水处理后作为肥料出售，污泥脱水处理装置排出的污水与废醪液混合返回厌氧罐。好氧出水送至膜超滤净化装置进一步脱杂净化处理，处理后的再生水部分返回送至液化酶解单元的酶解罐作为纤维素酶解拌料水，剩余再生水送至酒精发酵单元二氧化碳洗涤塔作为洗涤水，洗涤塔排水再作为液化酶解单元拌料器的拌料水，实现再生水全部回用。
采用本发明涉及的薯类原料酒精生产方法，液化醪中砂石等杂物得到有效脱除，彻底解决了物料中沙石磨蚀设备的问题，生产装置实现长周期稳定运行，薯类原料中纤维素的酒精转化率为70％，酶解液残渣中淀粉含量小于0.1％。液化单元的蒸汽喷射液化器处理单位体积液化醪的新鲜蒸汽消耗降低10kg，处理后的再生水全部回用。
实施例2：
以木薯为原料，采用图1、图2、图3、图4所示的薯类原料无水酒精产品的生产，同时副产工业酒精，粉浆固含物浓度约25％。
1.液化酶解单元
木薯原料通过输送机送至粉碎机，粉碎后的原料送至拌料器，在拌料器中与拌料水(来自酒精发酵单元的二氧化碳洗涤塔的拌料排水)、淀粉酶混合后送至粉浆罐。
粉浆罐中的粉浆送至喷射液化器进料口，用于加热粉浆的新鲜蒸汽通过蒸汽喷射泵与液化醪闪蒸降温罐产生的闪蒸汽混合后作为加热蒸汽送至喷射液化器进汽口，喷射器出口液化醪送至维持罐，维持罐温度控制到120℃，加热粉浆的新鲜蒸汽的压力(绝对压力)为0.60MPa。液化醪在维持罐中停留5分钟后，物料再进入到液化醪闪蒸降温罐，通过液化醪闪蒸操作将液化醪闪蒸降温罐中的液化醪温度降至100℃，降温后的料液进入到液化罐，同时流加淀粉酶。
液化罐中的液化醪完成液化操作后送至液化醪液固分离装置，通过液化醪液固分离装置分离得到的液化醪清液送至液化醪清液罐，液化醪渣送至酶解罐，同时添加拌料水。液化醪清液罐中的液化醪清液和酶解清液混合后通过混合清液冷却器冷却至38℃，送至酒精发酵单元。
酶解罐加入纤维素酶、淀粉酶、表面活性剂等，纤维素酶的添加量为液化醪渣所含纤维素处理量的1％。酶解罐在30℃的温度下进行酶解反应，同时通过添加硫酸控制PH值为5.5。
酶解罐排出的酶解液通过酶解液液固分离装置分离，排出的酶解清液与液化醪清液混合后送入混合清液冷却器至酒精发酵单元，排出的酶解液残渣送至干燥机干燥成为干渣，干渣可以作为锅炉燃料，淀粉酶的加入量为酒精产量的0.05％，酶解液残渣中淀粉含量小于0.1％。
2.酒精发酵单元
酒精发酵单元采用间歇发酵。来自于液化酶解单元的混合清液流加糖化酶，糖化酶的加入量为薯类原料处理量的2％，同时加入硫酸控制混合清液的PH值为3.0。将活化后的酵母放入酒母扩培罐中，同时加入混合清液及营养盐，向罐内连续通入适量的无菌空气，在扩培温度35℃的条件下进行培养，在酵母细胞数达到要求后，连续向发酵罐供料，而酒母扩培罐继续添加混合清液等。发酵罐控制温度28℃，成熟醪酒度达到发酵要求后，经管线向精馏脱水单元连续供应发酵成熟醪。酒精发酵过程排出的CO2送入CO2洗涤塔，净化后的CO2送至CO2回收装置，CO2洗涤塔的洗涤排水送至液化酶解单元拌料器。
3.精馏脱水单元
自酒精发酵单元的发酵成熟醪进入第一粗馏塔，操作压力(绝对压力)为0.4MPa，塔顶采出的粗酒送入精塔，第一粗馏塔釜采废醪液送至废醪液处理单元，第一粗馏塔进料口以下侧线采出，通过管线送入第二粗馏塔进料口。
第二粗馏塔釜采废醪液送至废醪液处理单元，操作压力(绝对压力)为0.6MPa，第二粗馏塔塔顶汽送至第一粗馏塔再沸器，冷凝后部分回流第二粗馏塔塔顶，部分第二粗馏塔塔顶采出作为工业酒精产品，第二粗馏塔侧线采出酒精产品。
来自第一粗馏塔的顶采粗酒送至精塔，操作压力(绝对压力)为0.8MPa，精塔顶汽作为第二粗馏塔再沸器的加热介质，塔顶冷凝液部分回流，部分冷凝液作为精塔顶采送至第二粗馏塔上部进料口，精塔釜采废水送至废醪液处理单元。
精馏操作得到的酒精产品再通过分子筛吸附装置脱除共沸水后，可得到无水酒精产品。
第一粗馏塔内部结构采用板式结构，第二粗馏塔和精塔内部结构采用板式和填料的复合结构。
4.废醪液处理单元
来自精馏脱水单元的废醪液送入冷却塔冷却后再送至厌氧罐。厌氧处理后的厌氧出水至好氧池，厌氧罐排出的沼气通过净化装置处理后，送入锅炉作为燃料利用。通过好氧池处理后的好氧出水送入膜超滤净化装置，厌氧污泥及好氧污泥通过脱水处理后作为肥料出售，污泥脱水处理装置排出的污水与废醪液混合返回厌氧罐。好氧出水送至膜超滤净化装置进一步脱杂净化处理，处理后的再生水部分返回送至液化酶解单元的酶解罐作为纤维素酶解拌料水，剩余再生水送至酒精发酵单元二氧化碳洗涤塔作为洗涤水，洗涤塔排水再作为液化酶解单元拌料器的拌料水，实现再生水全部回用。
采用本发明涉及的薯类原料酒精生产方法，液化醪中砂石等杂物得到有效脱除，彻底解决了物料中沙石磨蚀设备的问题，生产装置实现长周期稳定运行，薯类原料中纤维素的酒精转化率为81％，酶解液残渣中淀粉含量小于0.1％。液化单元的蒸汽喷射液化器处理单位体积液化醪的新鲜蒸汽消耗降低约40kg，处理后的再生水全部回用。
实施例3：
以木薯及红薯的混合物为原料，木薯与红薯的比例为9∶1.采用图1、图2、图3、图4所示的薯类原料酒精生产方法进行酒精产品的生产，同时副产工业酒精。
1.液化酶解单元
木薯与红薯的混合原料通过输送机送至粉碎机，粉碎后的原料送至拌料器，在拌料器中与拌料水、淀粉酶混合后送至粉浆罐，粉浆固含物浓度约25％。
粉浆罐中的粉浆送至喷射液化器进料口，用于加热粉浆的新鲜蒸汽通过蒸汽喷射泵与液化醪闪蒸降温罐产生的闪蒸汽混合后作为加热蒸汽送至喷射液化器进汽口，喷射器出口液化醪送至维持罐，维持罐温度控制到105℃，加热粉浆的新鲜蒸汽的压力(绝对压力)为0.50MPa。液化醪在维持罐中停留15分钟后，物料再进入到液化醪闪蒸降温罐，通过液化醪闪蒸操作将液化醪闪蒸降温罐中的液化醪温度降至90℃，降温后的料液进入到液化罐，同时流加淀粉酶。
液化罐中的液化醪完成液化操作后送至液化醪液固分离装置，通过液化醪液固分离装置分离得到的液化醪清液送至液化醪清液罐，液化醪渣送至酶解罐，同时添加拌料水。液化醪清液罐中的液化醪清液和酶解清液混合后通过混合清液冷却器冷却至28℃，送至酒精发酵单元。
酶解罐加入纤维素酶、淀粉酶、表面活性剂等，纤维素酶的添加量为液化醪渣所含纤维素处理量的0.1％。酶解罐在50℃的温度下进行酶解反应，同时通过添加硫酸控制PH值为5。
酶解罐排出的酶解液通过酶解液液固分离装置分离，排出的酶解清液与液化醪清液混合后送入混合清液冷却器至酒精发酵单元，排出的酶解液残渣送至干燥机干燥成为干渣，干渣可以作为锅炉燃料，淀粉酶的加入量为酒精产量的0.1％，酶解液残渣中淀粉含量小于0.1％。
2.酒精发酵单元
酒精发酵单元采用间歇发酵。来自于液化酶解单元的混合清液流加糖化酶，糖化酶的加入量为薯类原料处理量的1％，同时加入硫酸控制混合清液的PH值为4.5。将活化后的酵母放入酒母扩培罐中，同时加入混合清液及营养盐，向罐内连续通入适量的无菌空气，在扩培温度28℃的条件下进行培养，在酵母细胞数达到要求后，连续向发酵罐供料，而酒母扩培罐继续添加混合清液等。发酵罐控制温度30℃，成熟醪酒度达到发酵要求后，经管线向精馏脱水单元连续供应发酵成熟醪。酒精发酵过程排出的CO2送入CO2洗涤塔，净化后的CO2送至CO2回收装置，CO2洗涤塔的洗涤排水送至液化酶解单元拌料器。
3.精馏脱水单元
自酒精发酵单元的发酵成熟醪进入第一粗馏塔，操作压力(绝对压力)为0.067MPa，塔顶采出的粗酒送入精塔，第一粗馏塔釜采废醪液送至废醪液处理单元，第一粗馏塔进料口以下侧线采出，通过管线送入第二粗馏塔进料口。
第二粗馏塔釜采废醪液送至废醪液处理单元，操作压力(绝对压力)为0.25MPa，第二粗馏塔塔顶汽送至第一粗馏塔再沸器，冷凝后部分回流第二粗馏塔塔顶，部分第二粗馏塔塔顶采出作为工业酒精产品，第二粗馏塔侧线采出酒精产品。
来自第一粗馏塔的顶采粗酒送至精塔，操作压力(绝对压力)为0.5MPa，精塔顶汽作为第二粗馏塔再沸器的加热介质，塔顶冷凝液部分回流，部分冷凝液作为精塔顶采送至第二粗馏塔上部进料口，精塔釜采废水送至废醪液处理单元。
第一粗馏塔内部结构采用板式结构，第二粗馏塔和精塔内部结构采用板式和填料的复合结构。
4.废醪液处理单元
来自精馏脱水单元的废醪液送入冷却塔冷却后再送至厌氧罐。厌氧处理后的厌氧出水至好氧池，厌氧罐排出的沼气通过净化装置处理后，送入锅炉作为燃料利用。通过好氧池处理后的好氧出水送入膜超滤净化装置，厌氧污泥及好氧污泥通过脱水处理后作为肥料出售，污泥脱水处理装置排出的污水与废醪液混合返回厌氧罐。好氧出水送至膜超滤净化装置进一步脱杂净化处理，处理后的再生水部分返回送至液化酶解单元的酶解罐作为纤维素酶解拌料水，剩余再生水送至酒精发酵单元二氧化碳洗涤塔作为洗涤水，洗涤塔排水再作为液化酶解单元拌料器的拌料水，实现再生水全部回用。
采用本发明涉及的薯类原料酒精生产方法，液化醪中砂石等杂物得到有效脱除，彻底解决了物料中沙石磨蚀设备的问题，生产装置实现长周期稳定运行，薯类原料中纤维素的酒精转化率为88％，酶解液残渣中淀粉含量小于0.1％。液化单元的蒸汽喷射液化器处理单位体积液化醪的新鲜蒸汽消耗降低约30kg，处理后的再生水全部回用。
Claims (5)
1.薯类原料酒精生产方法，包括液化酶解、酒精发酵、精馏脱水和废醪液处理单元，其特征是薯类原料在液化酶解单元制备液化醪及酶解液，液化醪通过管线送至液化醪液固分离装置分离得到液化醪清液,酶解液通过管线送至酶解液液固分离装置分离得到酶解清液，液化醪清液和酶解清液通过管线混合后得到混合清液，混合清液通过管线送至混合清液冷凝器冷却后，通过管线送至酒精发酵单元制备酒精发酵成熟醪，再通过管线将发酵成熟醪送至精馏脱水单元，制备酒精产品及无水酒精产品，精馏脱水单元排放的废醪液送至废醪液处理单元进行处理。
2.如权利要求1所述的薯类原料酒精生产方法，其特征是液化酶解单元的液化罐中的液化醪送至液化醪液固分离装置，通过液化醪液固分离装置分离得到的液化醪渣送至酶解罐，酶解罐中同时加入纤维素酶解拌料水、纤维素酶，实现液化醪渣中纤维素的酶解，得到酵母代谢酒精所需的葡萄糖。
3.如权利要求2所述的薯类原料酒精生产方法，其特征是酶解罐加入纤维素酶解拌料水和纤维素酶的同时加入淀粉酶，淀粉酶将液化醪渣中所含的通过纤维素酶解后释放的残余淀粉液化，酶解液残渣中淀粉重量含量小于0.1%。
4.如权利要求1所述的薯类原料酒精生产方法，其特征是废醪液处理单元的好氧池好氧出水送至膜超滤净化装置进一步脱杂净化处理，处理后的再生水部分返回送至酶解罐作为纤维素酶解拌料水，剩余再生水全部送至酒精发酵单元二氧化碳洗涤塔作为洗涤水，洗涤塔排水送至液化酶解单元拌料器作为拌料水。
5.一种薯类原料酒精生产方法，包括液化酶解、酒精发酵、精馏脱水和废醪液处理单元，其特征是液化酶解单元中的新鲜蒸汽和液化醪闪蒸降温罐产生的闪蒸汽通过管线送至蒸汽喷射泵混合得到加热粉浆的加热蒸汽，加热蒸汽通过管线送至喷射液化器，粉浆在喷射液化器中与加热蒸汽混合升温液化制备液化醪，喷射液化器流出的液化醪通过管线送至维持罐继续液化操作，新鲜蒸汽的压力大于维持罐的操作压力，新鲜蒸汽的压力大于0.30MPa。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2012100784062A CN102605003B (zh) | 2012-03-22 | 2012-03-22 | 薯类原料酒精生产方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2012100784062A CN102605003B (zh) | 2012-03-22 | 2012-03-22 | 薯类原料酒精生产方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102605003A CN102605003A (zh) | 2012-07-25 |
| CN102605003B true CN102605003B (zh) | 2013-07-17 |
Family
ID=46522771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2012100784062A Active CN102605003B (zh) | 2012-03-22 | 2012-03-22 | 薯类原料酒精生产方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102605003B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109399741B (zh) * | 2017-12-29 | 2022-03-11 | 吉林中粮生化有限公司 | 一种用于酒精工业生产的废水回用方法及装置 |
| CN110923269B (zh) * | 2018-09-19 | 2023-08-22 | 南京理工大学 | 淀粉质原料与其发酵废醪联产生物乙醇的方法 |
| CN112941112A (zh) * | 2019-12-11 | 2021-06-11 | 国投生物科技投资有限公司 | 利用淀粉质原料和纤维素原料制备乙醇的方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101805100B (zh) * | 2010-05-11 | 2012-03-28 | 天津大学 | 提高酒精废水全糟厌氧消化过程活性污泥浓度的方法 |
-
2012
- 2012-03-22 CN CN2012100784062A patent/CN102605003B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102605003A (zh) | 2012-07-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101157890B (zh) | 燃料乙醇生产装备及方法 | |
| CN101815788B (zh) | 用于从预处理过的木质纤维素原料产生醇和葡萄糖的基于纤维素酶的方法 | |
| CN101648847B (zh) | 燃料乙醇与食用酒精复合工艺 | |
| EP1836181B1 (en) | Method and devices for the continuous processing of renewable raw materials | |
| EP2198035B1 (en) | Method and equipment for production of glucose, ethanol, furfural, furane and lignin from renewable raw materials | |
| CN104774876A (zh) | 一种木质纤维素生物质综合利用的方法 | |
| CN101235392A (zh) | 一种纤维素燃料乙醇及制造方法 | |
| US20150087040A1 (en) | Production of ethanol and recycle water in a cellulosic fermentation process | |
| CN1298859C (zh) | 燃料乙醇生产方法 | |
| CN211771337U (zh) | 利用淀粉质原料和纤维素原料制备乙醇的系统 | |
| CN101648848B (zh) | 燃料乙醇和食用酒精联合生产方法 | |
| CN102605003B (zh) | 薯类原料酒精生产方法 | |
| CN102643867B (zh) | 纤维素乙醇生产装置及方法 | |
| CN102250964A (zh) | 一种淀粉质原料酒精生产工艺 | |
| CN101168746A (zh) | 利用淀粉浆渣联产乙醇、醋酸工艺 | |
| CN101717802B (zh) | 生物乙醇节能生产方法 | |
| CN101165189A (zh) | 薯类生淀粉介观一步法乙醇生产方法 | |
| CN212741403U (zh) | 一种丢糟双轮发酵制备腐殖质的生产系统 | |
| CN111690707A (zh) | 一种丢糟双轮发酵制备腐殖质、人工老窖泥的方法及生产系统 | |
| WO2013139027A1 (zh) | 薯类原料酒精生产方法 | |
| CN100547076C (zh) | 薯芋直接酶液化酸糖化高反应物低生成物浓度高产速产燃料酒精方法 | |
| CN100497649C (zh) | 高粱直接生产淀粉糖及无渣快速发酵燃料酒精方法 | |
| CN1966698A (zh) | 玉米酶液化酸糖化两次主发酵及中间提取酒精高产速产燃料酒精方法 | |
| CN112941113A (zh) | 纤维素原料制备乙醇的方法和系统及其应用 | |
| CN100497645C (zh) | 高粱直接酶液化酸糖化发酵提取燃料酒精方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |