CN104130931A - 一种利用太阳能加热的乙醇发酵分离系统 - Google Patents

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Abstract

一种利用太阳能加热的乙醇发酵分离系统，涉及的是乙醇发酵分离装置，具体是指一种利用太阳能作为乙醇发酵的热源，配以循环气泵和冷凝器，在发酵的同时将乙醇初步分离提纯的系统。本发明系统包括，太阳能集热板、乙醇发酵反应槽等。工作时：将糖液打入乙醇发酵反应槽内，加入酵母进行反应。由太阳能集热板及蓄热水箱，可保持反应温度在30～40度之间。乙醇气体被带离乙醇发酵反应槽，再通过冷凝器被冷凝成液体进入乙醇储罐。完成发酵分离。本发明由于带有太阳能集热板，提高了发酵反应速度和生产效率。带有循环气泵和冷凝器，使得料液发酵反应彻底，提高得率，提高了乙醇的产出浓度。降低了后续蒸馏的难度和能耗。解决了目前生产设备和工艺存在的问题。

Description

一种利用太阳能加热的乙醇发酵分离系统
技术领域
本发明涉及的是乙醇发酵分离装置，具体是指一种利用太阳能作为乙醇发酵的热源，配以循环气泵和冷凝器，在发酵的同时将乙醇初步分离提纯的系统。
背景技术
纤维素乙醇是一种清洁、高效、环保的替代燃料，逐步为人们所认识，也成为今后低碳燃料发展的一个重要方向。生产纤维素乙醇的主要原料是秸秆、稻草、甘蔗渣等农林废弃物，原料来源十分广泛。生产出的产品不仅可改善我国能源结果，且低碳环保，有利于我国经济可持续发展。但就目前看，生产纤维素乙醇的设备还处在初始研制阶段，工艺还比较原始。先将稻草秸秆等原料进行先期处理，制成低浓度糖液，再将低浓度糖液打入一个发酵反应槽内，在常温下加入酵母，自行发酵产出低浓度乙醇，再将这些低浓度乙醇打入到蒸馏塔蒸馏提纯，制得乙醇。因为作物纤维原料先期处理难度大，导致发酵后的乙醇浓度低，极大地增加了后续的蒸馏难度和能耗。
发明内容
根据上述情况，本发明的目的是提供一种利用太阳能的乙醇发酵分离系统，提高发酵速度和产品产出浓度，减低后续的蒸馏难度和成本。
本发明的技术方案如下；
本发明系统包括太阳能集热板、乙醇发酵反应槽、蓄热水箱、冷凝器、乙醇储罐、离心机、循环气泵。乙醇发酵反应槽的上面带有太阳能集热板，其周围立面上带有保温层。乙醇发酵反应槽通过盘管和蓄热水箱相连。在乙醇发酵反应槽的上部两侧分别带有进气孔和出气孔。在乙醇发酵反应槽的下部分别带有进料口和出料口。乙醇发酵反应槽采用管线，通过出气孔依次与冷凝器、乙醇储罐、循环气泵相连，最终连接到进气孔形成闭合回路。乙醇发酵反应槽的出料口与离心机的入口相连。离心机的出口分别连接乙醇储罐和乙醇发酵反应槽的进料口。乙醇发酵反应槽为底面积大，高度低的圆形或矩形体。底面直径或宽度与高度的比例大于3∶1小于10∶1。太阳能集热板配有蓄热水箱，可保持乙醇发酵反应槽反应温度在30℃至40℃之间。系统所采用的原料液中糖的质量分数大于5％。本发明的工作原理是：将纤维素原料先期处理后制成的糖液打入乙醇发酵反应槽内，保证进气孔和出气孔均位于糖液液面上方，加入适量的酵母进行发酵反应。太阳能集热板收集太阳能热量，并通过蓄热水箱利用盘管间接加热将反应温度保持在30℃至40℃之间。发酵反应产生的二氧化碳气体通过循环气泵在闭合回路中循环，将发酵液中挥发出来的乙醇气体迅速带离乙醇发酵反应槽，降低反应槽内的乙醇浓度，这样可以促进酵母发酵并提高乙醇产率。被带离的乙醇气体通过冷凝器被冷凝成液体进入乙醇储罐。当发酵反应结束时，关闭循环气泵，乙醇发酵反应槽中剩余的料液通过出口进入离心机，离心后的上清液部分进入乙醇储罐，剩余上清液通过进料口与新原料液流到乙醇发酵反应槽中进行新一轮反应。本发明由于在乙醇发酵反应槽上面带有太阳能集热板，并配有循环气泵和冷凝器，使乙醇发酵和分离同时进行，提高了发酵反应速度，使得料液发酵反应彻底，提高得率，大大提高了乙醇的产出浓度。同时也极大地降低了后续蒸馏的难度和能耗。解决了目前生产设备和工艺存在的问题。
附图说明
附图为本发明结构框图
具体实施方式
实施例1
下面结合附图对本发明作进一步说明；
本发明系统包括乙醇发酵反应槽、蓄热水箱、冷凝器、乙醇储罐、离心机、循环气泵。乙醇发酵反应槽为矩形，底面积为30平方米，高度为1米。将体积15立方米质量分数为10％的糖液打入乙醇发酵反应槽内，保证进气孔和出气孔均位于糖液液面上方，加入体积0.5立方米的液体酵母进行发酵反应。太阳能集热板收集太阳能并将热量储存至体积为5立方米的蓄热水箱。蓄热水箱通过盘管间接加热将乙醇发酵反应槽温度保持在35℃。循环气泵的流量为每分钟5立方米，将发酵液中挥发出来的乙醇气体迅速带离乙醇发酵反应槽，被带离的乙醇气体通过冷凝器被冷凝成液体进入乙醇储罐。当乙醇储罐的液体体积达到3立方米时关闭气泵，乙醇发酵反应槽中剩余的料液通过出口进入离心机除去固态残余物，离心后的上清液体积约为11立方米，其中2立方米进入乙醇储罐，剩余上清液通过进料口与新原料液流到乙醇发酵反应槽中进行新一轮反应。此时乙醇储罐中的乙醇质量分数为12％。
实施例2
乙醇发酵反应槽为圆柱形，底面积为20平方米，高度为2米。将体积20立方米质量分数为20％的糖液打入乙醇发酵反应槽内，保证进气孔和出气孔均位于糖液液面上方，加入体积1立方米的液体酵母进行发酵反应。太阳能集热板收集太阳能并将热量储存至体积为5立方米的蓄热水箱。蓄热水箱通过盘管间接加热将乙醇发酵反应槽温度保持在35℃。循环气泵的流量为每分钟6立方米，将发酵液中挥发出来的乙醇气体迅速带离乙醇发酵反应槽，被带离的乙醇气体通过冷凝器被冷凝成液体进入乙醇储罐。当乙醇储罐的液体体积达到5立方米时关闭气泵，乙醇发酵反应槽中剩余的料液通过出口进入离心机除去固态残余物，离心机功率3kW，离心后的上清液体积约为14立方米，其中2立方米进入乙醇储罐，剩余上清液通过进料口与新原料液流到乙醇发酵反应槽中进行新一轮反应。此时乙醇储罐中的乙醇质量分数为25％。

Claims (2)

1.一种利用太阳能加热的乙醇发酵分离系统，其特征是：
本发明系统包括太阳能集热板、乙醇发酵反应槽、蓄热水箱、冷凝器、乙醇储罐、离心机、循环气泵，乙醇发酵反应槽的上面带有太阳能集热板，其周围立面上带有保温层，乙醇发酵反应槽通过盘管和蓄热水箱相连，在乙醇发酵反应槽的上部两侧分别带有进气孔和出气孔，在乙醇发酵反应槽的下部分别带有进料口和出料口，乙醇发酵反应槽采用管线，通过出气孔依次与冷凝器、乙醇储罐、循环气泵相连，最终连接到进气孔形成闭合回路，乙醇发酵反应槽的出料口与离心机的入口相连。离心机的出口分别连接乙醇储罐和乙醇发酵反应槽的进料口。
2.根据权利要求1所述的分离系统，其特征在于所涉及的乙醇发酵反应槽底面直径或宽度与高度的比例大于3∶1小于10∶1。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102297525A (zh) * 2011-07-11 2011-12-28 同济大学 太阳能-沼液余热回收式热泵高温厌氧发酵加温系统与运行控制方法
CN102741388A (zh) * 2010-01-26 2012-10-17 斯科尔生物燃料公司 一种生产和获取乙醇的方法及装置

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