CN1843111A - 一种植物秸秆的保存方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种保存诸如甜菜、红薯、马铃薯、木薯、黄姜一类植物块茎块植物秸秆的保存方法和利用该法保存的秸秆生产乙醇的用途,所说方法包括如下步骤:将植物秸秆破碎成不超过20cm长的碎块,灭菌;将所说碎块放入池库内,在其最上面撒上一层盐;向码实植物秸秆的池库内加入百分比浓度2%-20%的酸液,加入量是植物秸秆总重量的5%-30%;密封池库;和将贮存过程中的池库温度维持在35℃以下。根据本发明提供的方法,不仅玉米鲜秸秆能长时间保存,能全年连续均匀生产乙醇,并且玉米秸秆的榨汁量、汁液可发酵糖含量都有所提高。经实践证明,玉米鲜秸秆用本发明技术保存6个月后,榨汁率达75%以上,汁液糖度可达12%以上。

Description

一种植物秸秆的保存方法
                            技术领域
本发明涉及一种保存植物秸秆的方法和利用这种保存的秸秆制备液体燃料的用途,具体地讲涉及一种保存植物鲜秸秆及块茎的方法和利用保存的秸秆或块茎制备乙醇的用途。
                            技术背景
甜高粱作为一种能够生产乙醇的能源作物,具有太阳能转换效率高、单位面积生物学产量多、适应性强(耐旱、耐涝、耐盐碱、耐瘠薄)等诸多优点,被中外专家一致认定为“生物能源系统中最有力的竞争者”,是最有希望率先实现产业化的生物质能源作物之一。甜高粱产业化生产生物质能源,主要是利用甜高粱秸秆生产乙醇,其实质首先是充分利用占甜高粱鲜秆总量75%以上的糖液(水分和糖分)进行发酵生产乙醇,其次才是利用秸秆中的纤维素等成分进行水解产生可发酵糖生产乙醇。在我国目前大力推广使用车用乙醇汽油情况下,利用甜高粱秸秆生产乙醇能源,对调整我国农业种植结构、提高农民收入、保证车用乙醇汽油的供应、减少环境污染和提高我国粮食安全与能源安全等方面,都具有重要战略意义和现实意义,符合我国产业发展规划。
然而,虽然目前我国在甜高粱的品种选育、栽培技术,以及糖质原料发酵生产乙醇工艺技术方面日益完善,而且国家颁布了相关的政策鼓励生物质能源的研究、开发和应用,但是由于甜高粱种植收获的季节性强,秸秆有效物质(可发酵糖)的保质存贮问题没有得到突破性解决,导致甜高粱秸秆产业化生产乙醇项目的经济效益和社会效益未能充分体现,影响了社会对该项目投资的积极性,使得甜高粱秸秆保质存贮问题成为该项目产业链中技术的、经济的瓶颈。
因此,在甜高粱的品种选育、栽培技术,以及糖质原料发酵生产乙醇工艺技术日益完善的条件下,如能在经济上合理、技术上有效解决甜高粱秸秆有效物质(可发酵糖)的保质存贮问题,将对我国全面实施甜高粱秸秆产业化生产乙醇项目起到关键性推动作用。
首先,综合能够查阅到的大量国内外文献,现有解决甜高粱秸秆有效物质(可发酵糖)保质存贮问题的各种工艺技术方法,目前已报道的主要有四种工艺,归纳如下:
1.延长种植收获期。比如新疆农科院研发的早熟、特早熟、中熟、中晚熟品种等,收获期能从8月初至12月上旬。但是这个延长是有限的,不能保证乙醇厂全年连续生产。
2.分散收获加工集中度。如农业部农业工程规划设计研究院王孟杰研究员提出的方案。本工艺要求收割后在田间就地粉碎,就地挖池发酵,就地蒸馏得粗酒,然后运到乙醇厂精制乙醇。这个方法的优点是秸秆不需运输,且分散了集中加工带来的难度,但缺点却很多,如①不能工厂化连续生产,劳动量大;②生产损失大,如发酵不完全、蒸馏不完全造成损失;③污染严重,蒸馏后的糟渣和糟水随意排放,未能有效利用;④浪费能源、处处点火、随处冒烟;⑤生产环境恶劣,不管下雨下雪、白天黑夜都要坚持生产。这也不能保证甜高粱秸秆生产乙醇项目的经济效益。
3.整株保存型。该工艺方法将成熟甜高粱秸秆连根带兜砍下,去叶,整株打捆,集中保存于地窖,或半埋于地池中。类似于甘蔗种质保存方法。但对于以甜高粱秸秆生产乙醇来说,显然有保存数量小、时间短、可发酵糖损失大等缺点。该方法也不适合甜高粱秸秆生产乙醇项目中的秸秆可酵糖保存。
4.榨汁保存型。该工艺方法是将甜高粱秸秆砍割后榨汁保存。应该说该工艺方法能够实现工厂规模化生产,生产效率高,经济效益应该好。但由于小型榨汁机榨汁不充分,需将秸秆运输集中到大型榨汁机生产线,因此这种方法有运输距离远,有效运量低、成本高,榨汁设备和秸秆堆放场地要求大,及大量的榨液保存难等缺点。榨液保存有原汁保存和浓缩保存,原汁保存需要乙醇厂附近有大量的池或罐足以容装,浓缩保存需要浓缩设备,这也增加了乙醇厂的固定资产投入。
淀粉质原料(粮食)生产乙醇能够产业化,是因为淀粉质原料(粮食)能够全年供应乙醇厂连续均匀生产,乙醇均匀出厂。粮食的保存是固体物质保存,用麻袋包装、用仓库储藏。但是甜高粱秸秆中可供乙醇发酵的有效物质,主要是单糖(果糖、葡萄糖)和双糖(蔗糖、麦芽糖),单糖一般不能单独长时间存在,必须以水合物(如糖浆)或化合物(如葡萄糖酸钙)的形式存在,双糖一般与水结晶成砂糖而保存。
还应与甘蔗榨汁生产砂糖的工艺技术进行比较。砂糖的主要成分是双糖,存在于甘蔗茎秆中,由于双糖极易被(酸或酶)水解成单糖,单糖不能结晶成砂糖,所以糖厂以甘蔗生产砂糖,一般是以鲜蔗秆鲜榨汁生产。为了澄清榨汁,不加酸而加石灰乳澄清,清液加酸中和,再蒸发去水分而得砂糖。即使这样,如操作不当就有可能造成转化糖(废糖蜜)增多而影响产率。因此,甘蔗生产砂糖(糖厂)一般是不长时间保存甘蔗或蔗汁的,而是以鲜秆鲜汁迅速生产——不生产就不砍割甘蔗,砍割了甘蔗就立即(48小时内)生产,所以糖厂有“榨季”之说。由此看来,不能从糖厂借鉴秸秆保存经验。
经大量研究后,本发明人提出了诸如甜高粱一类秸秆可发酵糖保质存贮技术和利用这种保存后的秸秆制备乙醇的用途。
                            发明内容
本发明提供的植物秸秆保存方法,包括如下步骤:
①破碎灭菌:植物秸秆破碎成不超过20cm长的碎块,灭菌;
②入池库:将所说碎块放入池库内,在其最上面撒上一层盐;
③加酸液:向码实植物秸秆的池库内加入百分比浓度2%-20%的酸液,加入量是植物秸秆总重量的5%-30%;
④密封池库;
⑤贮存过程中的池库温度维持在35℃以下。
本发明提供的优选植物秸秆的保存方法中,所说灭菌为加入占秸秆总量0.1%-1%的、有效成分含量在10%-50%的灭菌剂。
本发明提供的最优选植物秸秆的保存方法中,所说池库密封为在保存有植物秸秆的池库口的上层捆包面上依次覆盖一层塑料膜,20-50cm厚柔软物,塑料膜和泥土或细沙层。
本发明所说术语“秸秆”包括甜高粱秸秆、高粱秸秆、玉米秸秆、甘蔗秸秆、红薯鲜藤蔓、木薯地上茎叶、马铃薯叶藤、甜菜茎叶、稻草。
本发明的再一目的是提供一种利用本发明方法保存的植物秸秆或块茎制备乙醇的用途。
本发明中所说的制备乙醇的方法为惯常的制备乙醇的方法。
本发明提供的方法也适用于保存诸如甜菜、红薯、马铃薯、木薯、黄姜一类植物块茎块。
(一)池库及其建造
本发明所指“池库”指盛装鲜植物破碎物的池库。
乙醇厂的原料库可分散建于乙醇厂周围5-50km范围内,发酵用糖液(榨汁)用管道运输,糟水可顺管道返输以供种植用水(如图七、图八)。
本领域的普通技术人员知道,鉴于下述公知缘由,本发明专利申请中所说的植物秸秆收获后为未干燥或干枯的植物秸秆,优选收获后水分最多的植物秸秆:植物的茎秆茎叶在干燥失水过程中,失去大量的可发酵糖和淀粉(也称为纤维化),以至于变得无用或利用价值低,加工难度大。如甘蔗茎秆干燥后糖分损失90%以上;玉米秸秆干燥后工业利用价值低,再利用其纤维素水解成可发酵糖的加工难度大等。运用本发明技术在作物砍割后未失水时或失水不多时保存,可保住作物秸秆中大量的可发酵糖。如收获玉米棒时的玉米秸秆,收获高粱穗时的高粱秸秆,收获红薯时的红薯藤等都含有乙醇工业利用价值高的糖分、淀粉等,而不能待其干燥(或干枯)后保存利用。
可发酵糖的作物如甘蔗、甜高粱,待其含糖量达到最大峰值的前后10天内收割、破碎、打捆。可兼收的可发酵糖的作物如玉米、红薯等,待收获其主收产品后(或同时)应立即收获秸秆或藤蔓破碎打捆;因为此时作物秸秆可发酵糖量最大,最具保存、加工价值。
本发明中所说秸秆或藤蔓,都要进行破碎以破坏其生理结构并促其失活。为促进失活并容易水解,破碎粒度应尽量小;一般认为最大粒长不超过20cm、破碎率达80%以上为宜。要根据不同作物品种确定破碎方式和粒度,如切碎、撕裂、榨碎等方式,如甘蔗、甜高粱秸秆可撕裂至100cm以下,红薯块茎、叶藤可打成浆渣状等。破碎同时加入灭菌剂,搅拌使其分散均匀。灭菌剂可以是化学灭菌剂和生物灭菌剂。化学灭菌剂如漂白粉(次氯酸盐)等,防腐剂如苯甲酸钠、山梨酸钾、苯甲醇等。生物灭菌剂如青霉素、土霉素等。灭菌剂有粉剂和水剂之分,也有有效成分含量的多少之分,加入时需考虑便于加入和加入量大小。一般考虑灭菌剂能消杀50%-80%的细菌即可。根据实践,有效成分含量在30%-50%的漂白粉应占秸秆总量的1‰-10‰为宜,加入土霉素(含有效成分20%-30%)应占总秸秆重量的0.1‰-2‰为宜。
含水量较大的作物鲜秸秆,破碎时有汁液流出,需收集后连同后序打捆时挤出的汁液一起送乙醇厂发酵使用。实践表明,在砍割后24小时内破碎较宜。
打捆的目的是便于运输和将破碎后松散秸秆中的空气挤出去,抑制好氧微生物的生长繁殖。
一般捆包密实度在0.4-0.9kg/dm3之间,经实践认为在0.5-0.6kg/dm3为宜。挤出的汁液与前序破碎时收集的汁液一同送往乙醇厂发酵。破碎后的秸秆应在10小时内打捆为宜。打捆时为防止破碎秸秆失水和后续捆包搬运时污染,也可在捆包外加外封皮。
1.池库。使用前应对池库清洗,例如用3%-6%的盐水清洗池壁池底,感温探头及连线做防酸腐蚀处理等。
2.将秸秆捆包运至池库边,人工或机械送入清理好的池库内,自下往上一层一层地堆码紧密,尽量不留下空隙。边堆码边安置感温探头。
3.感温探头放置。放置密度以50-500m3/个为宜。
4.最上层捆包面的处理。池库内捆包面低于池库面10--50cm。在捆包面上撒上一层盐,用量50-300g/m3。清理池库内的工具等杂物准备密封。
5.加入酸液。加入浓度是2%-20%浓度的盐酸、硫酸、碳酸等无机酸,或如草酸、植酸、醋酸等有机酸,或上述有机酸与无机酸的混合物。加入量是秸秆总重量的5%-30%,以加入液完全赶出空气并充填池库内容物缝隙而又不淹没捆包面为准。
上述加酸工序也可用加入微生物的方法保鲜,如纤维素酶、淀粉酶等微生物。还可以是有机酸、无机酸和微生物的混合物。
6.池库的密封。装满秸秆捆和充填酸液的池库需密封。先在捆包面上铺上一层塑料膜,赶出膜内空气,膜四周没入池液中,在膜上铺一层柔软物,如稻麦草或秸秆干榨渣,厚度约以高出池库面为准,柔软物不能刺破下层薄膜;在柔软物上铺一层塑料膜,这层塑料膜四周延伸至池库边沿外;再在塑料膜上加覆泥土或细沙,以起到加强密闭性和镇压池内物的作用,泥土或细沙约高出池库面30-100cm并形成坡面,内高外低勿使雨雪水及其他杂物不能进入池库内。为了更好的保护池库,最好还应在池库上空加盖棚顶,池库周边设排水沟。
2.监视池库内温度变化。将池库内温度在25℃以下。
本发明提供的保存的植物秸秆的方法,可达到以下良好保存效果:
1.保存质量好。保存后秸秆中总可发酵糖含糖量比保存前有所增加,保存3个月后增加10%以上,提高了鲜秸秆的乙醇工业加工价值,扩大了可利用植物鲜秸秆品种。
2.保存时间长。保存时间可达10个月以上,可保证一个植物生长周期内(一年)乙醇厂全年连续均匀生产。
3.保存数量大。多池库并设,可无限量保存植物鲜秸秆。
4.保存设施投入低,保存费用少。
利用本发明提供的方法保存秸秆和利用本发明方法保存的秸秆制备乙醇,具有如下有益效果:
扩大了生产乙醇的原料范围,增加原料品种数量;乙醇厂全年连续均匀生产;乙醇厂的固定资产投入;降低了乙醇生产成本。例如,在我国常年种有3亿亩玉米,在玉米成熟收获玉米棒的同时,如果将其鲜秸秆收集起来,平均每亩可收3吨。这3吨玉米鲜秸秆破碎、打捆、入池库保存后,可榨出可发酵糖14%的汁液,可生产乙醇140kg(基本上与用玉米粒生产的乙醇单位面积产量相同),3亿亩可生产4000万吨燃料乙醇。如果没有本发明技术,待玉米秸秆干燥后再用纤维水解生产乙醇,生产过程困难,技术复杂,产量大大减少。
又例如,专门种植甜高粱生产燃料乙醇,每亩收获5吨秸秆,经本发明技术处理后可榨含糖18%的汁液4吨,可生产燃料乙醇360kg,比用玉米粒生产乙醇单位面积产量增加一倍以上。而如果不能有效保存大量的这种鲜秸秆,只能在约4个月生产乙醇,那么经济效益就会大大降低。
再如例,种植甘蔗以生产乙醇,将甘蔗经本发明技术保存后可发酵糖也会大量增加。因为甘蔗鲜榨汁只有可溶于水的单双糖可榨出来,而保存过程甘蔗中的淀粉和纤维素也部分水解,从而增加了可发酵糖,提高了甘蔗利用价值,增加了乙醇产量。
再例如:红薯藤蔓、花生秧、黄姜蔓、马铃薯藤等大部分农作物鲜秸秆藤蔓经本发明技术保存后都具有生产乙醇的工业经济价值,且榨渣可生产成更好的饲料、肥料等。
                            附图说明
图1:本发明的工艺流程图。
图2:本发明的长方体池库示意图。
图3:本发明的正方体池库示意图。
图4:本发明的锥体池库示意图。
图5:本发明的坛体池库示意图。
图6:本发明的圆柱锥体池库示意图。
图7:本发明的一个池库群的平面示意图。
图8:本发明的一个乙醇厂的原料仓库分布平面示意图。
其中:1、池库上口;2、池库侧壁;3、池库底及滤液槽;4、感温探头连线套管(代输液管);5、池液输液管;6、输液管道线。
                            具体实施方式
实施例一
在地面挖一个长如20m、宽10m、深10m的地池(如图二),用钢筋混凝土固筑池底及池四壁。池底预筑滤液槽,滤液槽不能被秸秆捆堵塞,槽内预设输液管并从池壁墙内引出,输液管防腐蚀(比如高强塑胶管),能将池液抽滤干,也能从池库外将液体注入池库内。池壁的一面壁墙内预设感温探头连线套管,该套管内有感温探头连线,且能将液体从池内抽出或从池外注入。池库四壁墙高出地面50-100cm。池壁池底及池内设物用环氧树脂作防腐蚀、防渗漏处理。池库内容积约1900m3
在滤液输液管出口设封闭阀。
将感温探头连线及套管出口设三通阀,其一准备抽、注池液体,其二与感温探头连线一同通到温度显示器(监视房内)。
池库旁设道路及排水沟。准备将秸秆捆吊入池库内的行吊车。准备池库口密封材料2块24m×14m塑料膜、麦草、泥土或细沙等。
这样一个池库约容1500-1800吨秸秆捆。如果要存贮更多秸秆捆,需多建设几个上述池库,这些池库可形状各异、大小不一,池库间至少相距4m以上。池库群四周修建围墙和看护房。
3.保存步骤及方法。
应用本发明技术保存甜高粱秸秆中可发酵糖的步骤及方法如下:
①成熟甜高粱收获;②甜高粱秸秆破碎、灭菌;③打捆;④入库;⑤加酸液;⑥密封;⑦监管;⑧破池出库;⑨出入库检测。
步骤①:成熟甜高粱及时收获。
成熟甜高粱秸秆是指秸秆糖度为14%-22%、高粱米粒黄熟时的秸秆。最佳收获期是甜高粱秸秆汁液糖度达到峰值时的前后10天。甜高粱秸秆汁液糖度达到峰值时若未收割,称为过熟。表1-1为成熟甜高粱秸秆收割时的化学成分表,表1-2为甜高粱秸秆过熟时间与含可发酵糖损失关系表。
表1-1成熟甜高粱秸秆收割时的化学成分表
 亩产量(吨)     水分    可发酵糖   纤维素、胶白质及灰分
     4-8    45-65%     14-22%          15-25%
表1-2过熟时间与可发酵糖损失关系表
过熟时间(天)   10天   20天   30天    40天    50天   60天
可发酵糖损失   1-5%   5-18%   18-25%    25-32%    30-45%   50%以上
由表1-2可看出,甜高粱成熟后如不及时收割,可发酵糖会大量损失。
步骤②:甜高粱秸秆破碎、灭菌。
收割后的甜高粱秸秆应及时破碎、灭菌。
表1-3是甜高粱秸秆收割后不破碎时间与可发酵糖损失关系表。
  不破碎时间   1-5小时   6-10小时   11-24小时   1-2天 5天 20天 50天
  可发酵糖损失 2-3% 4-6% 7-10% 10-12% 45-50% 60-70% 80-90%
可见甜高粱秸秆收割后不破碎,可发酵糖损失很快,应及时破碎。本例采用秸秆收割后10小时内破碎。
灭菌剂种类很多,本例采用在秸秆破碎时加秸秆总量3‰的漂白粉灭菌,利用粉碎机高速剪切、搅动作用使之均匀分散于粉碎物中。
步骤③:甜高粱秸秆破碎物打捆。
甜高粱秸秆加灭菌剂破碎后需打捆。打捆的目的有三个:一是便于搬运,破碎秸秆杂乱松散,不便搬运;二是为了挤出秸秆内的空气,空气中的氧气有利秸秆中的微生物生长而不利于可发酵糖保质,所以要将其挤压出来;挤压使秸秆捆密度增加,也把秸秆中的汁液挤压出来,这些汁液要收集送乙醇厂发酵;三是为了在池库内堆码紧实,规则的秸秆捆便于进出池库。
本例采用秸秆打包机打捆,秸秆捆密度0.6kg/dm3
本例用上述甜高粱秸秆捆包总重量约1600吨运至池库边。
清理池库内泥沙杂物,用5%食盐水清洗池壁和池底,清洗液从滤液输液管抽出。
将甜高粱秸秆捆包用行吊车吊入池库内,人工堆码整齐且紧密,尽量少留缝隙。从下往上逐层堆码,最下层堆码不能阻塞滤液槽。码二层后捆包面上放置感温探头连线套管,以后在八层、十二层捆包面上也放置同样的套管。每层4个探头,分别标明①2 1-4①8 1-4①12 1-4。数字排序是①代表第一池库,2,8,12分别代表捆包层数,1-4代表同一捆包层的4个不同方位,这些排序分别对应在监视房内的各个显示器上。
本例堆码15层秸秆捆包后到达离池库口面约20cm,池库共容秸秆1600吨,不再堆码,在捆包面上漫撒食盐,用量100g/m2
加酸液。本例配制浓度为5%的盐酸(HCl)溶液150吨,从池库一角缓缓注入,除最上层捆包面外,其他秸秆捆全部浸入酸液中。
池库密封。拿一块24m×14m的塑料膜,铺在池库内捆包面上,本池库长20m、宽10m,所以塑料膜要比池库面大,应将塑料膜的四周没入池库四壁的液体内,仅留一角,将膜内空气赶出后也立即没及池液中。
将稻、麦草漫撒或平铺于塑料膜上,厚度20-30cm,高于池库面,此时再将另一块塑料膜平铺其上,因膜大而池库口小,此层膜的四周应延伸至池库四壁边沿外;这时再将沙土漫撒其上,镇压住塑料膜,沙土厚度20-50cm,中心高四周低,形成坡面。
在池库上空加盖石棉瓦顶棚,池库四周挖排水沟和建围墙,并专人看管。
池库监管。池库不管是否有保存物都应有专人看管。
监视池库内温度变化,并记录和处理。如果密封池库内秸秆被杂菌感染温度就会升高,一般池库内温度在25℃以下为正常。
破池出库。本发明保存的标的物是植物鲜秸秆中的可发酵糖,是为生产乙醇保存原料。
保存前:秸秆总量1600吨,用偏振光糖量计测得汁液糖度为18%,榨汁率为68%,经简单计算即可得知得可发酵糖总量1600×68%×18%≈195吨。
利用本发明提供的方法将植物秸秆保存后6个月出库,保存物总量1750吨(1600+150),其中收集滤液250吨,秸秆经榨汁得糖液1080吨,共计混合糖液1330吨,混合糖液用如成都泰华光学公司生产的WYT手持糖量计一类的偏振光糖量计测得糖度为16.8%,可发酵糖总量1330×16.8%≈222(吨)。
保存后的可发酵糖总量222吨,比保存前的195吨多27吨,增加了13%(27÷195),达到保存的目的。
实施例二
1.保存材料:成熟玉米鲜秸秆。
表2-1玉米成熟后(去玉米棒)鲜秸秆成分表
    水分   纤维素     淀粉   可发酵糖   蛋白质 灰分及其他
  25%-40%   20%-30%   3%-8%   6%-14%   5%-10%   4%-7%
由表2-2可以看出玉米成熟后其鲜秸秆中还含有大量的可发酵糖,但是玉米鲜秸秆砍割后自然干燥或长成地里老熟风干后,其可发酵糖就会大量损失。100kg鲜秸秆干燥后只得45-55kg干秸秆。这种干秸秆的化学成份如2-3表
表2-2玉米干秸秆化学成分表
    水分   纤维素   淀粉   可发酵糖   蛋白质   灰分及其他
  8%-15%   50%-60%  5%-10%   2%-5%    4%-8%    8%-17%
从鲜秸秆到干秸秆,可发酵糖减少70%-90%,减少有两种途径:①鲜秸秆从砍割到失去生理活性时的有氧呼吸;②鲜秸秆大量失水后,可发酵糖与空气中的氧气直接接触被氧化。这两种途径交互叠加造成可发酵糖大量损失,从而失去乙醇工业生产价值。
根据本发明提供的方法,不仅玉米鲜秸秆能长时间保存,能全年连续均匀生产乙醇,并且玉米秸秆的榨汁量、汁液可发酵糖含量都有所提高。经实践证明,玉米鲜秸秆用本发明技术保存6个月后,榨汁率达75%以上,汁液糖度可达12%以上,那么这时亩均生产乙醇的量就提高许多:3000kg×75%×12%×50%≈135kg/亩。
选择地势较高不易被水淹没的地方修建池库,在地面挖一个长宽深均为20m的正方体地池,用5mm不锈钢板铺(焊)满池壁池底。池底预筑滤液槽,滤液槽不能被秸秆捆堵塞,槽内预设输液管并从池壁墙内引出,输液管防腐蚀(比如高强塑胶管),能将池液抽滤干,也能从池库外将液体注入池库内。池壁的一面壁墙内预设感温探头连线套管,该套管内有感温探头连线,且能将液体从池内抽出或从池外注入。池库四壁墙高出地面50-100cm。池壁池底及池内设物用环氧树脂作防腐蚀、防渗漏处理。池库内容积约8000m3
在滤液输液管出口设封闭阀。
将感温探头连线及套管出口设三通阀,其一准备抽注液体,其二与感温探头连线一同通到温度显示器(监视房内)。
池库旁设道路及排水沟。准备将秸秆捆吊入池库内的行吊车。准备池库口密封材料2mm的不锈钢板约20m×20m。
这样一个池库约容5000吨秸秆捆。如果要存贮更多秸秆捆,需多建设几个上述池库,这些池库可形状各异、大小不一,池库间至少相距4m以上。池库群四周修建围墙和看护房。
保存步骤:
①成熟玉米鲜秸秆收获;②玉米鲜秸秆破碎、灭菌;③打捆;④入库;⑤加酸液;⑥密封;⑦监管;⑧破池出库;⑨出入库检测。
本发明提供的技术方案优选保存玉米鲜秸秆。玉米鲜秸秆破碎、灭菌。收割后的玉米鲜秸秆应及时破碎、灭菌。收割后的玉米鲜秸秆仍具有生命力,还能进行新陈代谢,因为砍割口在大量失水,秸秆处于缺水状态,为保持生物活性,玉米鲜秸秆就会分解自身所含糖分。
玉米鲜秸秆收割后应尽快破碎,以破坏其生理结构,加速灭活,阻止可发酵糖的分解损失。破碎时有大量汁液溢出,这些汁液含有大量可发酵糖,需收集送乙醇厂发酵。本例采用秸秆收割后10小时内破碎。玉米鲜秸秆在破碎时应加入灭菌剂灭菌。
灭菌剂种类很多,本例采用在秸秆破碎时加秸秆总量5‰的漂白粉灭菌,利用粉碎机高速剪切、搅动作用使之均匀分散于粉碎物中。
玉米鲜秸秆破碎物打捆。
玉米鲜秸秆加灭菌剂破碎后需打捆。秸秆捆密度0.6kg/dm3。打捆时由于挤压,会有部分汁液挤出,但这里不是为了榨汁,只要捆包紧实不松散即可。捆包呈长方体,每捆20-50kg,用高强塑料带热粘捆绑。
本例用上述玉米鲜秸秆捆包总重量约5000吨运至池库边。
入库。
清理池库内泥沙杂物。将玉米鲜秸秆捆包用行吊车吊入池库内堆码整齐,尽量紧密无缝隙,从下往上逐层堆码,最下层不能阻塞滤液槽,由下往上数在第二层、第八层、第十四层、第二十层、第二十六层分别放置感温探头连线套管,每层8个感温探头,分别标明②(2)1-8、②(8)1-8、②(14)1-8、②(20)1-8、②(26)1-8。数字排序是②代表第二池库,(2) ,(8),(14) (20) (26)分别代表捆包层数,1-8代表同一捆包层的8个不同方位,这些排序分别对应在监视房内的各个显示器上。
本例堆码28层秸秆捆包后到达离池库口面约20cm,池库共容装秸秆5000吨。
加酸液。本例现制500吨浓度为6%的硫酸溶液,由池库一角缓缓注入池库中,秸秆捆包全部浸入酸液中,但不漫出池库。
保存前:玉米鲜秸秆总重5000T,榨汁率52%,用偏振光糖量计测得汁含量为10.5%。
保存后:本池库保存10个月破池出库,滤、榨液合并共有3700吨,用偏光糖量计测得汁液糖含量为14%。
实施例三
1.保存材料:甘蔗。
本发明提供的方法也适用于甘蔗秸秆中可发酵糖的保存,以提高甘蔗生产乙醇的经济效益。
2.保存池库。
本例采用圆柱体池库,在地下挖直径为20m的地池,池壁池底用10mm厚的塑料板铺(焊)严密。池底预筑滤液槽,滤液槽不能被秸秆捆堵塞,槽内预设输液管并从池壁墙内引出,输液管防腐蚀(比如高强塑胶管),能将池液抽滤干,也能从池库外将液体注入池库内。池壁的一面壁墙内预设感温探头连线套管,该套管内有感温探头连线,且能将液体从池内抽出或从池外注入。池库四壁墙高出地面50-100cm。池壁池底及池内设物用环氧树脂作防腐蚀、防渗漏处理。池库内容积约3000m3
在滤液输液管出口设封闭阀。
将感温探头连线及套管出口设三通阀,其一准备抽注液体,其二与感温探头连线一同通到温度显示器(监视房内)。
池库旁设道路及排水沟。准备将秸秆捆吊入池库内的行吊车。准备池库口密封材料2块24m×24m塑料膜、稻草、泥土或细沙等。
这样一个池库约容2200-2500吨秸秆捆。如果要存贮更多秸秆捆,需多建设几个上述池库,这些池库可形状各异、大小不一,池库间至少相距4m以上。池库群四周修建围墙和看护房。
应用本发明技术保存甘蔗秸秆中可发酵糖的步骤及方法如下:
①成熟甘蔗秸秆收获;②甘蔗秸秆破碎、灭菌;③打捆;④入库;⑤加酸液;⑥密封;⑦监管;⑧破池出库;⑨出入库检测。
步骤①:成熟甘蔗秸秆要及时收获,收获如同甜高粱秸秆一样(实施例一)。
步骤②:甘蔗秸秆破碎、灭菌。
收割后的甘蔗秸秆应及时破碎、灭菌。收割后的甘蔗秸秆仍具有生命力,还能进行新陈代谢,因为砍割口在大量失水,秸秆处于缺水状态,为保持生物活性,甘蔗就会分解自身所含糖分。
甘蔗秸秆收割后应尽快破碎,以破坏其生理结构,加速灭活,阻止可发酵糖的分解损失。及时破坏甘蔗秸秆的生理活性,一般采用粉碎机破碎。本例采用秸秆收割后10小时内破碎。
甘蔗秸秆破碎后,甘蔗秸秆在破碎时应加入灭菌剂灭菌。灭菌剂种类很多,本例采用在秸秆破碎时加秸秆总量4‰的漂白粉灭菌,利用粉碎机高速剪切、搅动作用使之均匀分散于粉碎物中。
甘蔗秸秆破碎物打捆。
本例采用秸秆打包机打捆,秸秆捆密度0.7kg/dm3。打捆时由于挤压,会有部分汁液挤出,但这里不是为了榨汁,只要捆包紧实不松散即可。捆包呈长方体,每捆20-50kg,用高强塑料带热粘捆绑。
本例用上述甘蔗秸秆捆包总重量约2300吨运至池库边。
清理池库内泥沙杂物,用5%食盐水清洗池壁和池底,清洗液从滤液输液管抽出。
从下往上逐层堆码,最下层堆码不能阻塞滤液槽。码二层后捆包面上放置感温探头连线套管,以后在八层、十二层捆包面上也放置同样的套管。每层4个探头,分别标明③(2)1-6③(8)1-6③(12)1-6。数字排序是③代表第三池库,(2),(8),(12)分别代表捆包层数,1-6代表同一捆包层的6个不同方位,这些排序分别对应在监视房内的各个显示器上。
本例堆码15层秸秆捆包后到达离池库口面约20cm,池库共容秸秆2300吨,不再堆码,在捆包面上漫撒食盐,用量150g/m2
加酸液。本例配制浓度为5%的硫酸溶液200吨,从池库一角缓缓注入秸秆捆中,酸液漫出秸秆捆最上层捆面。
池库密封。用塑料膜,铺在池库内捆包面上,本池库直径20m、宽10m,所以塑料膜要比池库面大,应将塑料膜的四周没入池库四壁的液体内,仅留一角,将膜内空气赶出后也立即没及池液中。
将稻、麦草漫撒或平铺于塑料膜上,厚度20-30cm,高于池库面,此时再将另一块塑料膜平铺其上,因膜大而池库口小,此层膜的四周应延伸至池库四壁边沿外;这时再将沙土漫撒其上,镇压住塑料膜,沙土厚度20-50cm,中心高四周低,形成坡面。
在池库上空加盖石棉瓦顶棚,池库四周挖排水沟和建围墙,并专人看管。
破池出库,出入库检测:
保存前(加酸液前):浆渣总重量2300吨,浆渣榨汁率72%,汁液可发酵糖浓液12.8%。
保存3个月后出库检测,浆渣总重2500吨,浆渣榨汁率78%,汁液糖度14.2%,将保存前后的物料进行比较可知,保存后比保存前的可发酵糖量增加了,不仅达到了延长加工时间的目的,还在保存中使榨汁率增加78%-72%=6%,汁液可发酵糖浓度增加14.2%-12.8%≈1.4%,提高了甘蔗生产乙醇的经济价值。
实施例四
1.保存材料:普通粒用高粱秸秆。
2.保存池库。
在地面挖一个半径为12m球体的地池(如图二),用钢筋混凝土固筑池底及池四壁。池底预筑滤液槽,滤液槽不能被秸秆捆堵塞,槽内预设输液管并从池壁墙内引出,输液管防腐蚀(比如高强塑胶管),能将池液抽滤干,也能从池库外将液体注入池库内。池壁的一面壁墙内预设感温探头连线套管,该套管内有感温探头连线,且能将液体从池内抽出或从池外注入。池库四壁墙高出地面50-100cm。池壁池底及池内设物用环氧树脂作防腐蚀、防渗漏处理。池库内容积约600m3
在滤液输液管出口设封闭阀。池库内容积约1900m3
用重量百分比为3%的盐溶液清洗池壁、池底。
3.保存步骤及方法。
(1)高粱秸秆破碎、灭菌
将收获的植物秸秆在100天内利用粉碎机破碎,同时加入占秸秆总量的1‰、有效成分含量在10%的漂白粉灭菌。
(2)打捆
将破碎后的植物秸秆在破碎后5小时打捆,打捆密度为0.4kg/dm3
甜高粱秸秆捆包总重量约1500吨运至池库边。
(3)入库垛码处理
将打捆后的植物秸秆运至池库,在用重量百分比为3%的盐溶液清洗池壁、池底;的池库内码砌紧实,池库内捆包面低于池库10cm;在捆包面上撒上一层盐,用量300g/m2;在秸秆捆中放置若干感温探头监控池库内温度,感温探头放置密度为500m3/个。
(4)加酸液
向池库内加入百分比浓度2%的碳酸的150吨,完全赶出秸秆捆间的空气并充填池库内容物缝隙,未淹没捆包面。
(5)池库密封
在保存有植物秸秆的池库口的捆包面上覆盖一层塑料膜,赶出膜内空气,膜四周没入池液中;膜上加覆20-50cm柔软物,厚度以高出库池面为准;柔软物上面再覆盖一层塑料膜,这层塑料膜四周延伸至池库边沿外,再在塑料膜上加覆泥土或细沙,泥土或细沙高出池库面30-100cm并形成坡面;
(6)池库温度监测
池库内的温度在25℃以下,说明池库内保存物保存状态良好,是正常的。
池库的温度在25℃-35℃之间,需要抽液检查,针对不同的菌种注入不同的灭菌剂;
池库的温度在35℃以上需要将池库内液体全部抽出,重新注入新的酸液,或者将秸秆取出榨汁生产乙醇。
(7)破池出库
保存10个月后,将库池打开,取出秸秆及浆液。
保存前:秸秆总量1500吨,用偏振光糖量计测得汁液糖度为8%,榨汁率为65%。
保存后:本池库保存10个月出库,保存物总量1650吨(1500+150),其中收集滤液200吨,秸秆经榨汁得糖液1080吨,共计混合糖液1280吨,混合糖用偏振光糖量计测得糖度12%。
保存后的可发酵糖总量153吨,比保存前的78吨多75吨,增加了近一倍。
实施例五
1.保存材料:红薯叶藤。
绿色植物中除甘蔗、甜高粱秸秆、玉米秸秆等富含可发酵糖(或较易水解为可发酵糖)的植物或植物部位外,还有许多绿色植物的根、茎、叶含有可发酵糖,过去被人们当作废弃物丢掉了,或者没有充分利用,比如红薯的藤蔓、马铃薯和木薯的茎叶、花生秧、鲜稻草、树叶(包括锯末)、野草等。上述原料或它们的混合物均可采用本发明技术方法保存并在保存中增加可发酵糖含量,达到有生产乙醇的工业价值。
从理论上讲,任何植物的根、茎、叶、花、果各部位里都含有单、双糖(可发酵糖)、淀粉(较易水解为可发酵糖)、纤维素、半纤维素(不易水解为可发酵糖),这些成分都可以直接或间接地生产乙醇,但不同植物品种或同种植物的不同部位含有这些成分的差异很大。从乙醇发酵的角度讲,单、双糖最好,淀粉次之,纤维素最差。在不影响粮食生产的情况下,在能大量收集到这些农产品废弃物的地方,将它们收集整理保存,使之具有乙醇工业生产价值,既增加农民收入,又减轻农业污染,还增加了优质可再生能源,一举数得,体现了资源充分利用价值观。
上述农作物废弃物,在农产品收获后,有的还很青鲜(如红薯藤),含水量大;有的已经老黄(如稻草),含水量较小。我们要在它们还未失水(或失水较少)时收获并处理保存,这样会最大限度地保存可发酵糖,并能更容易地在保存中水解其中的淀粉和纤维素成为可发酵糖。因此,在不影响主收农产品的情况下,应尽快或在农产品收获的同时,收获这些原料并尽快破(粉)碎、打捆、入池库保存,而不要待其干燥(枯)后再用。对于含水量小的农产品废弃物,如稻草茎叶、花生秧等可采用粉碎、加灭菌剂、打捆、入池库堆码、加酸液、密封等工序保存;对于含水量大的如红薯藤、甜菜叶等农产品废弃物,可采用打浆、入库、加灭菌剂、加液酸、密封等工序保存。本例采用红薯叶藤打浆保存。
2.保存池库。
本例采用坛体池库(图五)。池底直径10m,坛口直径2m,坛高5m,容积400m3砖混结构,用沥青涂层做防蚀防渗处理。分别在池底和池中间设两个感温探头,池底设滤液槽并输液管,池库口(坛口)直径小,便于密封,也能容吊篮出入。
3.保存步骤和方法。
①收获、打浆、加灭菌剂、入库、加酸液、密封池库。红薯是我国广泛种植的农作物,特别是河南、河北、山东、安徽等省都有很大的种植面积,年种植面积在1亿亩以上。在通常情况下,只有块茎被认为是有用的,用以鲜(煮)食用或切片晾干制粉(粉条或淀粉)、或用之生产乙醇;而非块茎的部分产量2-5吨/亩,平均3吨/亩,基本与块茎产量相等,基本上被废弃了。
在采挖红薯块茎之前,人工将红薯藤蔓收割,在地头用打浆机将其打碎成浆渣状,用槽车将这种浆渣状物送至池库,称量,检测糖度,倾倒入坛体池库中,在打浆时放入漂白粉,或在边往池库倾倒边加入3‰的漂白粉。在浆渣状物填充距池库口100cm时停止倒入,加入20%的盐酸溶液20吨,然后用塑料膜密封,用泥沙镇压。
②保存、监管、出库。监管人员管理,不让人畜破坏池库密封。监视池库内温度是否异常,一旦池库内温度超过35℃,立即出库或从滤液槽输液管输入青霉素或土霉素溶液。如果因乙醇厂需要,需破池出库,可从滤液槽输液管抽出部分滤液,同时从池库口(坛口)用吊篮吊出浆渣。
③检测。保存前(加酸液前),浆渣总重量380吨,浆渣榨汁率69%,汁液糖度6.6%。
保存10个月后,浆渣总重量400吨,浆渣榨汁率78%,汁液糖度11.8%。
保存后比保存前的可发酵糖增加1倍。达到保存时间长、质量好的目的。
实施例六
1.保存材料:木薯地上茎叶
2.保存池库。
木薯在我国南方数省山区有种植,有甜木薯和茎木薯,多年生。每年可以收割地上茎叶保存,田作生产乙醇的原料。
在地面挖一个体积约1000m3的地窖当作池库,用钢筋混凝土固筑池底及池四壁。池底预筑滤液槽,滤液槽不能被秸秆捆堵塞,槽内预设输液管并从池壁墙内引出,输液管防腐蚀本例采用高强塑胶管,能将池液抽滤干,也能从池库外将液体注入池库内。池壁的一面壁墙内预设感温探头连线套管,该套管内有感温探头连线,且能将液体从池内抽出或从池外注入。池壁池底及池内设物用沥青作防腐蚀、防渗漏处理。
在滤液输液管出口设封闭阀。
用重量百分比为6%的盐溶液清洗池壁、池底。
3.保存步骤及方法。
(1)破碎、灭菌
将收获的植物秸秆在5天内利用粉碎机破碎,同时加入占秸秆总量的1‰、有效成分含量在10%的漂白粉灭菌。
(2)打捆
将破碎后的植物秸秆在破碎后5小时打捆,打捆密度为0.4kg/dm3
甜高粱秸秆捆包总重量约500吨运至池库边。
(3)入库垛码处理
将打捆后的植物秸秆运至池库,在用重量百分比为3%的盐溶液清洗池壁、池底;的池库内码砌紧实,在秸秆捆中放置若干感温探头监控池库内温度,感温探头放置密度为500m3/个。
(4)加酸液
向池库内加入百分比浓度2%的碳酸的50吨,完全赶出秸秆捆间的空气并充填池库内容物缝隙。
(5)池库密封
在保存有植物秸秆的池库口的捆包面上覆盖一层塑料膜,赶出膜内空气,膜四周没入池液中;膜上加覆20-50cm柔软物,厚度以高出库池面为准;柔软物上面再覆盖一层塑料膜,这层塑料膜四周延伸至池库边沿外,再在塑料膜上加覆泥土或细沙,泥土或细沙高出池库面30-100cm并形成坡面。
(6)池库内温度监测
池库内温度在25℃以下时,说明库内保存物保存好。
池库的温度在25℃-35℃之间,需要抽液检查,针对不同的菌种注入不同的灭菌剂;
池库的温度在35℃以上需要将池库内液体全部抽出,重新注入新的酸液,或者将秸秆取出榨汁生产乙醇。
(7)破池出库
保存6个月后,将库池打开,取出秸秆。
保存前:秸秆总量500吨,用偏振光糖量计测得汁液糖度为6%,榨汁率为53%,经简单计算即可得知得可发酵糖总量
                   500×53%×6%≈16吨
保存后:本池库保存6个月出库,保存物总量550吨(550+50),其中收集滤液80吨,秸秆经榨汁得糖液280吨,共计混合糖液360吨,混合糖液用偏振光糖量计测得糖度10%。
保存后的可发酵糖总量36吨,比保存前的16吨多19吨,增加了119%,达到保存的目的。
实施例七
1.保存材料:马铃薯叶藤。
马铃薯是全球广泛种植的作物,主收块茎为食。在收获时叶藤还是青绿的。
2.保存池库。
在地面挖一个长20m、宽10m、深10m的地池(如图二),用钢筋混凝土固筑池底及池四壁。池底预筑滤液槽,滤液槽不能被秸秆捆堵塞,槽内预设输液管并从池壁墙内引出,输液管防腐蚀,本例采用混凝土管,能将池液抽滤干,也能从池库外将液体注入池库内。池壁的一面壁墙内预设感温探头连线套管,该套管内有感温探头连线,且能将液体从池内抽出或从池外注入。池库四壁墙高出地面50-100cm。池壁池底及池内设物用涂料作防腐蚀、防渗漏处理。池库内容积约2000m3
在滤液输液管出口设封闭阀。
用重量百分比为3%的盐溶液清洗池壁、池底。
3.保存步骤及方法。
(1)马铃薯叶藤破碎、灭菌
将收获的植物秸秆在10天内用粉碎机破碎,破碎粒度在20cm以下,同时加入占秸秆总量的1‰、有效成分含量在10%的漂白粉灭菌。
(2)打捆
将破碎后的植物秸秆在破碎后1小时打捆,打捆密度为0.5kg/dm3
甜高粱秸秆捆包总重量约1500吨运至池库边。
(3)入库垛码处理
将打捆后的植物秸秆运至池库,在用重量百分比为3%的盐溶液清洗池壁、池底后在池库内码砌紧实,池库内捆包面低于池库10cm;在捆包面上撒上一层盐,用量300g/m2;在秸秆捆中放置若干感温探头监控池库内温度,感温探头放置密度为500m3/个。
(4)加酸液
向池库内加入百分比浓度为2%的碳酸150吨,完全赶出秸秆捆间的空气并充填池库内容物缝隙,未淹没捆包面。
(5)池库密封
在保存有植物秸秆的池库口的捆包面上覆盖一层塑料膜,赶出膜内空气,膜四周没入池液中;膜上加覆20-50cm柔软物,厚度以高出库池面为准;柔软物上面再覆盖一层塑料膜,这层塑料膜四周延伸至池库边沿外,再在塑料膜上加覆泥土或细沙,泥土或细沙高出池库面30-100cm并形成坡面。
(6)池库内温度监测
池库温度在25℃以说明库内保存物保存良好。
池库的温度在25℃-35℃之间,需要抽液检查,针对不同的菌种注入不同的灭菌剂;
池库的温度在35℃以上需要将池库内液体全部抽出,重新注入新的酸液,或者将秸秆取出榨汁生产乙醇。
(7)破池出库
保存10个月后,将库池打开,取出秸秆。
保存前:秸秆总量1500吨,用偏振光糖量计测得汁液糖度为7.5%,榨汁率为48%。
保存后:本池库保存10个月出库,保存物总量1650吨(1500+150),秸秆经榨汁得糖液920吨,用偏振光糖量计测得汁液糖度11.8%。
经简单计算即可得出保存后的可发酵糖总量108吨,比保存前的54吨多54吨,增加了一倍。
实施例八
1.保存材料:木薯全株(地下块茎和地上茎叶)。
以主收块茎的作物有甜菜、红薯、马铃薯、木薯等。甜菜是传统上生产食糖的原料,含单、双糖较多。薯类作物的块茎里主要含淀粉,但在其鲜茎时也含有较多糖分。如红薯较甜,另有瓜果类如南瓜、冬瓜等也含有较多的糖分和淀粉。如果这些块茎或瓜果较多能够用于生产乙醇的话,也可用本发明技术保存,达到长期优质大量保存以供乙醇厂全年连续均匀生产的目的。红薯、木薯传统上大都切片干燥保存,工作量大且在干燥过程中可发酵糖大量损失。甜菜一般只能打浆、滤汁、浓缩保存,马铃薯以生鲜保存为主,容易腐烂变质。而采用本发明技术保存,就显得工序简便,费用低廉,及时快捷。
不仅如此,如果从乙醇发酵原料的角度讲,玉米、小麦等也不用干燥保存。用本发明技术保存,能使用这些传统意义的淀粉质原料生产乙醇的生产工序更简化、费用更低、效果更好、经济效益更好。
本例保存成熟鲜全木薯茎叶(地下块茎和地上茎叶),用打浆法粉碎。
2.保存池库。
本例池库选用圆柱体池库。池库上部做圆拱形小口。池底直径20m,高10m,库口直径2m。库容2800m3。钢筋混凝土结构。用聚氨脂涂层做防腐防渗处理;分别在池库上中下设6个感温探头;池底设滤液槽及输液管;池库口直径2m,吊篮能顺利出入。
3.保存步骤和方法。
①收获、打浆、加灭菌剂、入库、加酸液、密封池库。选取二年生木薯全株挖出,地下块茎连同地上茎叶一起送入粉碎打浆机粉碎成浆渣状物,用槽车运至池库旁,边倒入池库边加5‰的漂白粉,倒至浆渣离池库口面100cm时停止,称量倒入2550吨全木薯浆渣物。这时再从滤槽输液管加入10%硫酸与淀粉酶混合物300吨,将池库口密封,保存。
②保存,监管,出库。监管人员管理,不让人畜破坏池库密封。监视池库内温度是否异常,一旦池库内温度超过35℃,立即出库或从滤液槽输液管输入青霉素或土霉素溶液。如果因乙醇厂需要,需破池出库,可从滤液槽输液管抽出部分滤液,同时从池库口(坛口)用吊篮吊出。
③检测。保存前(加酸液前),浆渣总重量2550吨。浆渣榨汁率72%,汁液糖度8%。根据经简单计算即可得知保存物总糖量为:2550×72%×8%≈146吨。
保存6个月后出库检测,浆渣总重2840吨,浆渣榨汁率78%,汁液糖度14%。
根据经简单计算即可得知保存物总糖量为:2840×78%×14%≈310吨。
保存后比保存前的可发酵糖增加164吨,达到保存的目的。但在榨渣中还有许多可水解的淀粉,可加酸液或淀粉酶继续水解。
实施例九
1、保存材料:甜菜全株(地下块根和地上茎叶)。
甜菜是全世界广泛种植的糖料作物,我国北方数省以甜菜地下块根打浆榨汁,用汁液中的双糖生产白糖,种植面积约有2000万亩/年,以甜菜为原料生产糖产品的工厂在我国北方数省区星罗棋布,大多规模不大,以甜菜鲜块根生产。如果从乙醇发酵的角度来看,可以将甜菜地下块根和地上茎叶一起粉碎打浆保存,用以全年生产乙醇。但我国甜菜产地不大,产量不高,只能以甜菜作为乙醇能源的补充原料。
2、收获、粉碎、打浆、加灭菌剂、入库、加酸液、密封。
我国甜菜在10月和11月份收获,收获时不切去地上茎叶,不用水清洗,只将块根上的大块泥土去掉即可。在田地里粉碎打浆,浆粕(渣)中加入灭菌剂灭菌。
将这些浆粕(渣)运至池库房,倾倒入库,边倒浆粕(渣)边加保存液,保存液用8%的盐酸溶液,加入量占浆粕(渣)总重的20%,池库倒满后密封。
3、保存、监管、出库。由于甜菜粕(渣)是液状物,出库时可用浓浆泵抽取,也可从池库滤液槽只抽滤糖液,余下粕渣继续保存并在保存中继续水解。
实施例十
1.保存材料:红薯。
红薯,也叫甘薯、红芋、地瓜等,在我国种植有约6000万亩/年,其地下块根中含有大量的淀粉、单双糖,以鲜食和制取淀粉为主要用途。从乙醇发酵的角度,可以用本发明方法打浆保存。
2、将鲜红薯在地里打浆,加入1%的漂白粉,将浆粕用槽车运至池库,倾入,倾倒同时加入10%的硫酸,硫酸加入量为浆粕总重量的50%,因红薯块根中含有大量淀粉,需加大量的酸液才能将其水解为果葡糖浆(也称液化),如同现在用粮食生产工序中淀粉需经高温酶液化的目的一样。池库装满后,密封。
3、出库时可用浓浆泵抽取,也可从池库滤液槽只抽滤糖液,余下粕渣继续保存并在保存中继续水解。
实施例十一
1.保存材料:马铃薯。
马铃薯又叫土豆、山药蛋等,我国种植约有5000万亩/年,其块根含有大量的淀粉和单双糖。若作为乙醇生产原料,用本发明方法保存效果更佳。
2、将马铃薯清除泥土后在种植地里打浆,打浆时加入2%的漂白粉,将马铃薯浆粕用槽车运至池库旁,倒入池库,同时加入6%的硫酸,加入量占浆粕总重量40%,,因马铃薯块根中含有大量淀粉,需加大量的酸液才能将其水解为果葡糖浆(也称液化),如同现在用粮食生产工序中淀粉需经高温酶液化的目的一样。池库装满后,密封。
3、保存、监管、出库。出库时用浓浆泵抽取,也可从池库滤液槽只抽滤糖液,余下粕渣继续保存并在保存中继续水解。
实施例十二
1.保存材料:榨渣纤维。
甜高粱、玉米、甘蔗、红薯、木薯的榨渣,以及黄姜、树叶、麦秆、稻草等经本发明技术保存后也可榨汁发酵乙醇。本例是保存上述材料榨汁时产生的榨渣,把这些榨渣继续保存,在保存中部分水解为可发酵糖,再供乙醇发酵使用。
上述榨渣如果能用于生产饲料、肥料、燃料、纸浆、食用菌基料、沼气和可燃气气化原料等,则尽量用之,以达到资源最优化利用。而如果暂时用不完,或是为了给乙醇发酵准备备用原料,则用本发明技术方法将其保存,并在保存中提高可发酵糖含量。
①不用专门收集,榨渣产生量大且集中。过去利用秸秆纤维水解以生产乙醇,有一个收集难问题,指的是原料分散、集中困难、运输物密度低、运输半径大、需要费用高等,使之缺乏经济效益。本例所指原料是在乙醇厂原料保存池库榨汁时产生的纤维质原料。
②不用专门粉碎。纤维质原料水解为可发酵糖以生产乙醇,首先要将纤维质原料粉碎,需消耗大量动力,增加加工工序。本例保存(水解)的榨渣是经过多次加工的特别是经过榨汁机高压压榨的纤维质,粒度已经较小,可不用再粉碎。
③水解容易。本例采用的纤维素原料基本上一直处于水解状态,对纤维素分子晶格时时处在破坏之中,因此水解起来更容易。
④长时间缓慢水解,液化更彻底,不必要求水解速率高、强、快,在保存的过程中水解,视水解过程为保存。
⑤清液发酵,清液蒸馏。比如用玉米、小麦的淀粉乳水解及发酵,在其中的纤维素(所谓膳食纤维)是不能水解的,随着醪液进入蒸馏塔,又随着废糟液排出,使醪液不好分离酵母蛋白,这种带糟醪液给蒸馏带来困难,也为后续糟水处理增加了难度。采用本发明技术首先通过像棉饼一样的纤维滤清,滤液是清糖液,更便于后序发酵蒸馏和糟水处理。
例如将1000吨甜高粱秸秆榨渣保存在池库里,加酸液与纤维素酶的混合液体500吨,保存12个月后破池出库检测:
保存前:可发酵糖总量为零。
保存后:总重1500吨,榨汁率45%,汁液糖度12%,由此即可计算可发酵糖总量为1500×45%×12%≈80(吨)。
这80吨可发酵糖能生产40吨乙醇,达到了作为乙醇厂补充原料的目的。
实施例十三  池库群建设及布局设计例
1.一个池库群的平面图。(如图七)
一个池库群容装20万吨植物破碎物,在池库里用榨汁生产线榨汁,汁液澄清,机泵房将清汁液用管道输入乙醇厂。
一个池库群收集存贮原料的种植半径在2-10km,植物种植面积在1-10万亩。
2.一个乙醇厂的原料仓库示意图。(如图八)
一个乙醇厂的原料半径在5-25km2的土地面积内,收集植物50-500万吨,生产乙醇5-50万吨。池库用管道泵将汁液(糖液)输入乙醇厂,榨渣就地处理。乙醇厂产生的糟水沿管道输回各库,用于土地浇水。图8中“6”为输液管道线,各仓库之间管道相连,直线距离最近的仓库与乙醇厂相连,直线距离与邻近乙醇厂最近的仓库也相连,便于乙醇厂之间的原料调剂余缺。

Claims (4)

1、一种植物秸秆的保存方法,其特征在于包括如下步骤:
①破碎灭菌
植物秸秆破碎成不超过20cm长的碎块,灭菌;
②入池库
将所说碎块放入池库内,在其最上面撒上一层盐;
③加酸液
向码实植物秸秆的池库内加入百分比浓度2%-20%的酸液,加入量是植物秸秆总重量的5%-30%;
④密封池库;
⑤贮存过程中的池库温度维持在35℃以下。
2、根据权利要求1的一种植物秸秆的保存方法,其特征在于:
所说灭菌为加入占秸秆总量0.1%-1%的、有效成分含量在10%-50%的灭菌剂。
3、根据权利要求2的植物秸秆的保存方法,其特征在于:
所说池库密封为在保存有植物秸秆的池库口的上层捆包面上依次覆盖一层塑料膜,20-50cm厚柔软物,塑料膜和泥土或细沙层。
4.利用权利要求1的方法保存的秸秆用于制备乙醇的用途。
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