CN104789617A - 一种木薯制备乙醇过程中的除砂和除杂方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种木薯制备乙醇过程中的除砂和除杂方法，包括以下步骤：步骤1，将木薯干或木薯块粉碎，将粉碎后得到的木薯粉送入第一木薯拌浆罐内，进行液化；步骤2，将液化后得到的粉浆进行一级除砂和除杂；步骤3，将一级除砂和除杂后的粉浆输入第二木薯拌浆罐；步骤4，将第二木薯拌浆罐中的粉浆进行二级除砂，经过二级除砂的粉浆回流至第一木薯拌浆罐循环除砂，第二木薯拌浆罐的上层粉浆输入下游生产。该方法能够简单、高效的除砂以及去除纤维和木薯皮等杂物，以减少对设备和管道的磨损和堵塞，提高下游发酵质量，不需筛分装置，操作简单，除砂和除杂效率高。

Description

一种木薯制备乙醇过程中的除砂和除杂方法

技术领域

本发明涉及木薯制备乙醇的方法，尤其涉及一种木薯制备乙醇过程中的除砂和除杂方法。

背景技术

木薯是我国近阶段和未来一段时期内生产燃料乙醇的一种重要原料，原料主要来自于泰国、越南、柬埔寨和印尼等东南亚国家。木薯一般采用自然晾晒，没有经过清洗和烘干，所以含砂量较高，一般在2%-3%，有些时候会超过5%。同时由于包装和运输的需要，会有一些破碎的包装物残留纤维混杂在木薯片和木薯块中间，一般设备较难去除。

以木薯干、木薯块等为原料生产乙醇的过程中，往往存在着除砂难和除杂难的问题。目前以木薯干或木薯块为原料生产乙醇的企业，一般都要进行筛分处理，对筛出的含砂淀粉进行加水拌料，通过沉沙沟或沉砂槽清理砂粒，或者将料浆直接打入到液糖化工序后通过螺旋分离器进行分离。这些做法存在的主要问题是：（1）砂子去除效率低，一般砂子总去除率仅约30%-40%；（2）木薯干和木薯块中混杂的包装物残留的纤维未去除；（3）由于木薯皮密度较小，容易在筛分过程中进入除尘器，进而和木薯粉混合在一起进入到下游生产装置，从而会堵塞泵机、换热器、蒸馏塔等设备，影响设备的正常运行；（4）生产乙醇的粉浆中含有较高的砂子，会磨损下游的管道、喷射液化器、泵机等设备，同时也会沉积到发酵罐的底部，滋生杂菌，影响发酵质量。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种木薯制备乙醇过程中的除砂和除杂方法，能够简单、高效的除砂以及去除纤维和木薯皮等杂物，以减少对设备和管道的磨损和堵塞，提高下游发酵质量，也可为木薯的清液发酵创造条件。

本发明提供了一种木薯制备乙醇过程中的除砂和除杂方法，其中包括以下步骤：步骤1，将木薯干或木薯块粉碎，将粉碎后得到的木薯粉送入第一木薯拌浆罐内，进行液化；步骤2，将液化后得到的粉浆进行一级除砂和除杂；步骤3，将一级除砂和除杂后的粉浆输入第二木薯拌浆罐；步骤4，将第二木薯拌浆罐中的粉浆进行二级除砂，经过二级除砂的粉浆回流至第一木薯拌浆罐循环除砂，第二木薯拌浆罐的上层粉浆输入下游生产。

优选的，所述步骤1中，第一木薯拌浆罐中加入耐高温α-淀粉酶和60~70℃的热水，控制罐内温度为58~62℃，液化时间为15~25min，搅拌速度为20~30r/min，木薯粉与热水的质量比为1：4~1：3，每千克木薯粉对应的耐高温α-淀粉酶量为10000~15000酶活单位。

优选的，所述第一木薯拌浆罐和第二木薯拌浆罐罐体的上部为圆柱形，下部为圆锥形。

优选的，第二木薯拌浆罐的罐内温度为58~62℃，液化时间为15~25min，搅拌速度为10~20r/min。

优选的，所述一级除砂和除杂包括：

泵机通过第一木薯拌浆罐底部的管道将所述粉浆输送至第一螺旋除砂机进行除砂，除去砂粒后的粉浆，回流至第一木薯拌浆罐；

回流至第一木薯拌浆罐的上层粉浆通过第一木薯拌浆罐上部的管道进入滚筒筛中，进行除杂。

优选的，所述滚筒筛的筛孔孔径为3~10mm。

优选的，所述木薯拌浆罐上层粉浆流出的流量与底部进入螺旋除砂机的粉浆流量比控制在1：1~10：1。

优选的，所述二级除砂包括：泵机通过第二木薯拌浆罐底部的管道将所述粉浆输送至第二螺旋除砂机进行除砂。

与现有技术中木薯制备乙醇过程中的除砂和除杂方法相比，本发明的有益效果在于：

1、除砂效率高，粒径在1mm以上的砂粒，去除率可达到95%以上；

2、在除砂同时，可去除纤维和木薯皮等杂物，对于粒径在3mm以上的木薯皮和长度在20mm以上的纤维物去除率可达90%以上；

3、不需筛分装置，投资小，操作简单，降低粉尘污染，节省能源，并且能有效去除浆料中的纤维和木薯皮等杂物，从而减少设备投资，降低能耗，提高生产效率；

4、整个除砂除杂系统可实现自动控制，不需人工干预；

5、提高了下游设备的使用寿命，具有显著的经济和社会效益，技术进步显著。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

如图1所示，含砂和含杂的木薯干或者木薯块，不需要经过筛分直接粉碎，通过定量输送设备输入第一木薯拌浆罐中，加入热水和耐高温α-淀粉酶，搅拌，保温液化15~25 min，以降低粉浆的粘度。第一木薯拌浆罐罐体的构造是上部为圆柱形罐体，下部为圆锥形罐体，而圆锥形罐体的设计有利于含砂量大的粉浆沉降到下层，从而更有利于除砂。第一木薯拌浆罐底部设置有管道连接第一螺旋除砂机，罐体上部设置管道连接滚筒筛。在搅拌过程中，下层粉浆的含砂量较大，通过木薯拌浆罐底部的管道送入第一螺旋除砂机中，除砂后的粉浆通过第一木薯拌浆罐与第一螺旋除砂机连接的回流管道回流至第一木薯拌浆罐中；而上层粉浆含砂量较少，但是其中纤维以及木薯皮等杂物的含量较大，通过第一木薯拌浆罐上部的管道进入滚筒筛中，除去纤维以及木薯皮等杂物。

第二木薯拌浆罐的罐体构造与第一木薯拌浆罐的罐体构造相同，也是分为上部罐体和下部罐体两部分，上部罐体为圆柱形罐体，下部罐体为圆锥形罐体。其底部同样设置有管道连接第二螺旋除砂机，上部设置管道通往下游生产线。经过一级除砂和除杂的的粉浆通过滚筒筛与第二木薯拌浆罐连接的管道输入第二木薯拌浆罐中，继续搅拌、保温液化。搅拌过程中，第二木薯拌浆罐罐体下层含砂量大的粉浆被输送入第二螺旋除砂机中除砂，除砂后的粉浆通过第二螺旋除砂机与第一木薯拌浆罐之间连接的回流管道回流至第一木薯拌浆罐中，继续循环除砂，而上层干净的粉浆则通过管道输送入下游生产，整个过程只需要两个除砂设备循环除砂以及一个除杂设备，工艺简单，除砂除杂效率高。

本发明的一种木薯制备乙醇过程中的除砂和除杂方法，包括以下步骤：

步骤1，将木薯干或木薯块粉碎，将粉碎后得到的木薯粉送入第一木薯拌浆罐内，进行液化。其中木薯干和木薯块不需要预处理，直接粉碎后输入第一木薯拌浆罐中，同时加入耐高温α-淀粉酶和60~70℃的热水，控制罐内温度为58~62℃，搅拌速度为20~30r/min，木薯粉与热水的质量比为1：4~1：3，每千克木薯粉对应的耐高温α-淀粉酶量为10000~15000酶活单位，保温液化15~25min。

步骤2，将液化后得到的粉浆进行一级除砂和除杂。液化后的粉浆粘度降低，将下层含沙量大的粉浆通过第一木薯拌浆罐底部的管道将输送至第一螺旋除砂机进行除砂，除去砂粒后的粉浆，回流至第一木薯拌浆罐中；而回流至第一木薯拌浆罐的上层粉浆通过第一木薯拌浆罐上部的管道进入滚筒筛中，进行除杂。

步骤3，将一级除砂和除杂后的粉浆输入第二木薯拌浆罐。从滚筒筛中输出的经过除杂的粉浆，通过滚筒筛与第二木薯拌浆罐连接的管道进入第二木薯拌浆罐中，搅拌，保温液化。

步骤4，将第二木薯拌浆罐中的粉浆进行二级除砂，经过二级除砂的粉浆回流至第一木薯拌浆罐循环除砂，第二木薯拌浆罐的上层粉浆输入下游生产。

整个工艺流程中含沙量大的下层粉浆将进行循环除砂，而干净的上层粉浆将输入下游生产线中，下面将结合实施例进行具体的说明。

实施例1

木薯干或木薯块不需要筛分，直接进入粉碎机粉碎。木薯粉通过螺旋输送绞龙送入第一木薯拌浆罐，同时向拌浆罐内加入60~70℃的热水和耐高温α-淀粉酶，木薯粉与热水的质量比例控制在1：3，每千克木薯粉对应的耐高温α-淀粉酶量为15000酶活单位，罐内温度控制在62℃，搅拌速度为30r/min，保温液化 25min。

利用泵机通过第一木薯拌浆罐底部的管道将液化后的粉浆输送至第一螺旋除砂机，除去砂粒后粉浆，回流至第一木薯拌浆罐。经过除砂的上层粉浆通过第一木薯拌浆罐上部的管道进入滚筒筛中，分离出纤维和木薯皮等杂物，其中筛孔孔径为3mm。

从滚筒筛下流出的粉浆进入到第二木薯拌浆罐中，控制第二木薯拌浆罐内的温度为 62℃，搅拌速度为20r/min，保温液化25min，然后利用泵机将第二木薯拌浆罐内的粉浆通过木薯拌浆罐底部的管道输送至第二螺旋除砂机中，除去砂粒后的粉浆，回流至第一木薯拌浆罐进行循环除砂，第二木薯拌浆罐上层的干净粉浆输送至下游进行生产。

木薯拌浆罐上层粉浆流出的流量与底部进入螺旋除砂机的粉浆流量比控制在1：1。

分别收集第一螺旋除砂机和第二螺旋除砂机除出的砂粒，洗涤烘干称重，计算粒径在1mm以上的砂粒的去除率；收集滚筒筛筛出的纤维和木薯皮等杂物，进行洗涤烘干称重，计算粒径在3mm以上的木薯皮和长度在20mm以上的纤维物去除率。除砂率和除杂率示于表1中。

实施例2

按与实施例1相同的工艺除砂和除杂，并且计算除砂率和除杂率。不同之处在于第一木薯拌浆罐罐内温度为60℃、搅拌速度为20 r/min、木薯粉与热水的质量比为1:4、液化时间为15min，每千克木薯粉对应的耐高温α-淀粉酶量为13000酶活单位；第二木薯拌浆罐罐内温度为60℃，液化时间为15 min，搅拌速度为15 r/min、筛孔的孔径为4mm，木薯拌浆罐上层粉浆流出的流量与底部进入螺旋除砂机的流量比控制在9：1。除砂率和除杂率示于表1中。

实施例3

按与实施例1相同的工艺除砂和除杂，并且计算除砂率和除杂率。不同之处在于第一木薯拌浆罐罐内温度为60℃、搅拌速度为25 r/min、木薯粉与热水的质量比为1:3.3、液化时间为20min，每千克木薯粉对应的耐高温α-淀粉酶量为14000酶活单位；第二木薯拌浆罐罐内温度为60℃，液化时间为20 min，搅拌速度为18 r/min、筛孔的孔径为5mm，木薯拌浆罐上层粉浆流出的流量与底部进入螺旋除砂机的流量比控制在2：1。除砂率和除杂率示于表1中。

实施例4

按与实施例1相同的工艺除砂和除杂，并且计算除砂和除杂率。不同之处在于第一木薯拌浆罐罐内温度为61℃、搅拌速度为28 r/min、木薯粉与热水的质量比为1:3.5、液化时间为22min，每千克木薯粉对应的耐高温α-淀粉酶量为13000酶活单位；第二木薯拌浆罐罐内温度为61℃，液化时间为22 min，搅拌速度为15r/min、筛孔的孔径为4mm，木薯拌浆罐上层粉浆流出的流量与底部进入螺旋除砂机的流量比控制在3：1。除砂率和除杂率示于表1中。

实施例5

按与实施例1相同的工艺除砂和除杂，并且计算除砂率和除杂率。不同之处在于第一木薯拌浆罐罐内温度为60℃、搅拌速度为20r/min、木薯粉与热水的质量比为1:3、液化时间为15min，每千克木薯粉对应的耐高温α-淀粉酶量为10000酶活单位；第二木薯拌浆罐罐内温度为60℃，液化时间为15 min，搅拌速度为10 r/min、筛孔的孔径为4mm，木薯拌浆罐上层粉浆流出的流量与底部进入螺旋除砂机的流量比控制在4：1。除砂率和除杂率示于表1中。

实施例6

按与实施例1相同的工艺除砂和除杂，并且计算除砂率和除杂率。不同之处在于第一木薯拌浆罐罐内温度为58℃、搅拌速度为30 r/min、木薯粉与热水的质量比为1:3、液化时间为25min，每千克木薯粉对应的耐高温α-淀粉酶量为15000酶活单位；第二木薯拌浆罐罐内温度为58℃，液化时间为25 min，搅拌速度为20 r/min、筛孔的孔径为9mm，木薯拌浆罐上层粉浆流出的流量与底部进入螺旋除砂机的流量比控制在1：1。除砂率和除杂率示于表1中。

表1

由表1可以看出，筛孔的孔径对除杂率有较大的影响，筛孔的孔径越少，对杂质的过滤效果就越好，除杂率就越高。而随着罐内温度的升高，除砂率也相应的增加，主要原因是温度升高后，耐高温α-淀粉酶的活性会增加，有助于增加液化速率，减少粉浆的粘度，从而有利于砂和杂质的分离，提高除砂率和除杂率。另外，随着搅拌速度的增加、耐高温α-淀粉酶量的增加以及液化时间增加，粉浆的液化速率也会相应的增加，从而增加除砂率和除杂率。而随着木薯拌浆罐上层粉浆流出的流量与底部进入螺旋除砂机的流量比的减少，除砂率则会相应的增加。

Claims (8)

1.一种木薯制备乙醇过程中的除砂和除杂方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将木薯干或木薯块粉碎，将粉碎后得到的木薯粉送入第一木薯拌浆罐内，进行液化；

步骤2，将液化后得到的粉浆进行一级除砂和除杂；

步骤3，将一级除砂和除杂后的粉浆输入第二木薯拌浆罐；

步骤4，将第二木薯拌浆罐中的粉浆进行二级除砂，经过二级除砂的粉浆回流至第一木薯拌浆罐循环除砂，第二木薯拌浆罐的上层粉浆输入下游生产。

2.根据权利要求书1所述的一种木薯制备乙醇过程中的除砂和除杂方法，其特征在于，所述步骤1中，第一木薯拌浆罐中加入耐高温α-淀粉酶和60~70℃的热水，控制罐内温度为58~62℃，液化时间为15~25min，搅拌速度为20~30r/min，木薯粉与热水的质量比为1：4~1：3，每千克木薯粉对应的耐高温α-淀粉酶量为10000~15000酶活单位。

3.根据权利要求书1所述的一种木薯制备乙醇过程中的除砂和除杂方法，其特征在于，所述第一木薯拌浆罐和第二木薯拌浆罐罐体的上部为圆柱形，下部为圆锥形。

4.根据权利要求书1所述的一种木薯制备乙醇过程中的除砂和除杂方法，其特征在于，第二木薯拌浆罐的罐内温度为58~62℃，液化时间为15~25min，搅拌速度为10~20r/min。

5.根据权利要求书1所述的一种木薯制备乙醇过程中的除砂和除杂方法，其特征在于，所述一级除砂和除杂包括：

泵机通过第一木薯拌浆罐底部的管道将所述粉浆输送至第一螺旋除砂机进行除砂，除去砂粒后的粉浆，回流至第一木薯拌浆罐；

回流至第一木薯拌浆罐的上层粉浆通过第一木薯拌浆罐上部的管道进入滚筒筛中，进行除杂。

6.根据权利要求书5所述的一种木薯制备乙醇过程中的除砂和除杂方法，其特征在于，所述滚筒筛的筛孔孔径为3~10mm。

7.根据权利要求书1所述的一种木薯制备乙醇过程中的除砂和除杂方法，其特征在于，所述木薯拌浆罐上层粉浆流出的流量与底部进入螺旋除砂机的粉浆流量比控制在1：1~10：1。

8.根据权利要求书1所述的一种木薯制备乙醇过程中的除砂和除杂方法，其特征在于，所述二级除砂包括：泵机通过第二木薯拌浆罐底部的管道将所述粉浆输送至第二螺旋除砂机进行除砂。