CN211311481U

CN211311481U - 一种喷雾混合酶解生物质原料的系统

Info

Publication number: CN211311481U
Application number: CN201922241753.2U
Authority: CN
Inventors: 王静; 陈德水; 李勉; 方顺成; 曾徐浩; 胡昌辉; 罗家星
Original assignee: Zhejiang Huakang Pharmaceutical Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Huakang Pharmaceutical Co Ltd
Priority date: 2019-12-15
Filing date: 2019-12-15
Publication date: 2020-08-21
Anticipated expiration: 2029-12-15

Abstract

本实用新型的一种喷雾混合酶解生物质原料的系统，包括配制罐和酶解罐，以及向酶解罐输入生物质原料的螺旋绞龙，螺旋绞龙设置有喷头，配制罐向喷头供应酶制剂，喷头输出的酶制剂与螺旋绞龙内的生物质原料在螺旋绞龙内混合。生物质原料进入螺旋绞龙，在螺旋绞龙的输送过程中，用喷头将稀释的纤维素酶喷进生物质原料中，进入酶解罐，采用边喷雾边输送边搅拌的方式使生物质原料与纤维素酶充分混合，直接进行高固酶解。该方案能有效的将稀释的纤维素酶与没有流动性的高固底物均匀混合，增加纤维素酶与底物的有效吸附，从而增加酶解速率和酶解效率，适用于15%以上的底物浓度的物料酶解。

Description

一种喷雾混合酶解生物质原料的系统

技术领域

本实用新型涉及一种喷雾混合酶解生物质原料的系统。

背景技术

为降低纤维素乙醇的生产成本，提高单位设备利用率，一般采用高浓度的酶解体系，获得高浓度的糖液然后进行乙醇发酵。其中酶解转化率受很多因素的影响，如酶解底物与纤维素酶的混合效果、搅拌均匀程度、产物抑制等，目前常用的方法有通过改变反应搅拌方式、采用分批补料或者添加表面活性剂等来提高酶解效率，同时提高产物乙醇浓度，节约燃料乙醇生产成本。

玉米芯废渣等生物质原料经预处理后吸水性非常大，预处理离心分离后的含水量高达78%。物料浓度为13%就失去流动性，粘度非常高，浓度越高越难搅拌混合，不利于酶解过程中纤维素酶的混匀和热量的流动，从而会降低酶解速率和酶解效率。如果需要酶解体系达15%以上，则额外需添加的水非常少，分批补料方法也不再适用。如公开号为CN110343727A的专利公开了一种生物质原料高固含量连续酶解的方法和系统，预处理后的秸秆物料，进入高浓预酶解系统，酶解成具有流动性的粘稠液体。该系统虽然过程连续，但是高固底物的酶解效率不高，同时系统复杂能耗高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种喷雾混合酶解生物质原料的系统，解决了现有技术中生物质酶解体系中纤维素酶与原料难以搅拌混匀的技术问题。

本实用新型是这样实现的，提供一种喷雾混合酶解生物质原料的系统，包括酶制剂配制罐和酶解罐，以及向所述酶解罐输入生物质原料的螺旋绞龙，在所述螺旋绞龙上设置多个喷头，所述配制罐向喷头供应酶制剂，所述喷头输出的酶制剂与所述螺旋绞龙内的生物质原料在螺旋绞龙内混合。

本方案中，生物质原料进入螺旋绞龙，在螺旋绞龙的输送过程中，用喷头将稀释的纤维素酶喷进生物质原料中，进入酶解罐，采用边喷雾边输送边搅拌的方式使生物质原料与纤维素酶充分混合，直接进行高固酶解。该方案能有效的将稀释的纤维素酶与没有流动性的高固底物均匀混合。

进一步地，所述螺旋绞龙包括上料斗。

利于螺旋绞龙的进料。

进一步地，在所述配制罐与喷头的管路上还设置计量泵，所述配制罐内的酶制剂通过计量泵计量后输入到喷头。

有利于控制酶制剂的用量。

进一步地，所述酶解罐包括罐体以及保温夹套。

有利于控制罐体的温度。

进一步地，所述酶解罐包括搅拌浆。

优化了酶解罐的性能。

进一步地，所述保温夹套外接有蒸汽进入管道和冷却水进入管道，在所述蒸汽进入管道上设置蒸汽调节阀，在所述酶解罐内设置了检测罐体温度的温度传感器，所述蒸汽调节阀与温度传感器信号连锁，所述蒸汽调节阀根据温度传感器检测到的参数调节罐体的温度。

与现有技术相比，本实用新型的一种喷雾混合酶解生物质原料的系统，包括酶制剂配制罐和酶解罐，以及向所述酶解罐输入生物质原料的螺旋绞龙，在所述螺旋绞龙上设置多个喷头，所述配制罐向喷头供应酶制剂，所述喷头输出的酶制剂与螺旋绞龙内的生物质原料在螺旋绞龙内混合。生物质原料进入螺旋绞龙，在螺旋绞龙的输送过程中，用喷头将稀释的纤维素酶喷进生物质原料中，进入酶解罐，采用边喷雾边输送边搅拌的方式使生物质原料与纤维素酶充分混合，直接进行高固酶解。该方案能有效的将稀释的纤维素酶与没有流动性的高固底物均匀混合，增加纤维素酶与底物的有效吸附，从而增加酶解速率和酶解效率，适用于15%以上的底物浓度的物料酶解。

附图说明

图1为本实用新型一较佳实施例的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参照图1所示，本实用新型一个较佳的实施例，一种喷雾混合酶解生物质原料的系统，包括酶制剂配制罐1和酶解罐2，以及向所述酶解罐2输入生物质原料的螺旋绞龙3。

在所述螺旋绞龙3上设置多个喷头4，所述配制罐1向喷头4供应酶制剂，所述喷头4输出的酶制剂与螺旋绞龙3内的生物质原料在螺旋绞龙3内混合。

本实施例采用边喷雾边输送边搅拌的方式使生物质原料与纤维素酶充分混合，直接进行高固酶解。该方案能有效的将稀释的纤维素酶与没有流动性的高固底物均匀混合，增加纤维素酶与底物的有效吸附，从而增加酶解速率和酶解效率，适用于15%以上的底物浓度的物料酶解。

一个较佳的实施例，所述螺旋绞龙3包括上料斗31。

一个较佳的实施例，在所述配制罐1与喷头4的管路上还设置计量泵5，所述配制罐1内的酶制剂通过计量泵5计量后输入所述喷头4。

喷头4设置于螺旋绞龙3上，喷头4可以沿绞龙的长度方向设置，并且，喷头4的位置以及相邻两个喷头4之间的距离可以调节。

一个较佳的实施例，所述酶解罐2包括罐体以及保温夹套6。

所述酶解罐2包括搅拌浆61。所述搅拌浆61为螺带式搅拌浆。

所述保温夹套6外接有蒸汽进入管道和冷却水进入管道，在所述蒸汽进入管道上设置蒸汽调节阀62，在所述酶解罐2内设置了检测罐体温度的温度传感器63，所述蒸汽调节阀62与温度传感器63信号连锁，所述蒸汽调节阀62根据温度传感器63检测到的参数调节罐体的温度。

下面结合一些可能的应用例进一步介绍本实用新型的技术方案，本实用新型技术方案的有益效果通过以下应用例将变得显而易见。

说明：酶制剂，根据酶解体系中所需物料浓度进行稀释，在配制罐中加入pH为5.0~6.5的缓冲溶液和纤维素酶，配制罐温度控制在40℃~60℃。

喷雾混合，将富含纤维素的生物质原料如玉米芯废渣、玉米秸秆等，从上料斗进入螺旋绞龙，当输送到喷头位置，开始将稀释后的纤维素酶进行喷雾，边输送边喷雾边搅拌，物料与纤维素酶混合均匀，控制生物质原料底物浓度在15%以上，纤维素酶添加量1%~6%，纤维素酶/物料干基。螺旋绞龙输出的物料进入酶解罐中后，开启酶解罐搅拌浆，酶解罐的温度通过蒸汽调节阀控制在40℃~60℃，酶解48h~96h后，得到的酶解液葡萄糖浓度100g/L~140g/L，纤维素转化率80%~90%。

应用例1

预处理：将玉米芯废渣经过16%（w/w，KOH/废渣干物）KOH，70℃，90min预处理后，通过过滤得到含水量为75%的固体物料。

酶制剂：用50℃，pH5.5，0.1M柠檬酸缓冲溶液配置纤维素酶为1.5%，纤维素/柠檬酸缓冲液，保温。

喷雾混合酶解：将预处理得到的固体物料经过螺旋绞龙输送，当经过喷头时，喷头均匀地将酶制剂喷进固体物料中，酶制剂添加量为67%，酶制剂/固体物料，即纤维素酶的添加量为4%，纤维素酶/固体物料干基，最后进入酶解罐，开始搅拌，酶解罐内的玉米芯废渣底物浓度为15%，并根据温度控制计调控罐体温度为50℃，酶解72h。得到酶解液的葡萄糖浓度为135g/L，葡萄糖产率为87%。

应用例2

酶稀释：用50℃，pH5.5，0.1M柠檬酸缓冲溶液配置纤维素酶为1.1%（w/w，纤维素/柠檬酸缓冲液），保温。

喷雾混合酶解：将预处理得到的固体物料经过螺旋绞龙输送，当经过喷头时，喷头均匀地将酶制剂得到的酶制剂喷进固体物料中，酶制剂添加量为67%（w/w，酶制剂/固体物料），即纤维素酶的添加量为3%（纤维素酶/固体物料干基），最后输入酶解罐，开始搅拌，酶解罐内的玉米芯废渣底物浓度为15%，并根据温度控制计调控罐体温度为50℃，酶解96h。得到酶解液的葡萄糖浓度为127g/L，葡萄糖产率为85%。

应用例3

酶稀释：用50℃，pH5.5，0.1M柠檬酸缓冲溶液配置纤维素酶为4%（w/w，纤维素/柠檬酸缓冲液），保温。

喷雾混合酶解：将预处理得到的固体物料经过螺旋绞龙输送，当经过喷头时，喷头均匀地将酶制剂喷进固体物料中，酶制剂添加量为25%（w/w，酶制剂/固体物料），即纤维素酶的添加量为4%（纤维素酶/固体物料干基），输入酶解罐，开始搅拌，酶解罐内的玉米芯废渣底物浓度为20%，并根据温度控制计调控罐体温度为50℃，酶解96h。得到酶解液的葡萄糖浓度为160g/L，葡萄糖产率为82%。

应用例4

预处理：将玉米芯废渣经过16%（w/w，NaOH/废渣干物）NaOH，70℃，90min预处理后，通过过滤得到含水量为78%的固体物料。

酶稀释：用50℃，pH5.5，0.1M柠檬酸缓冲溶液配置纤维素酶为1.9%（w/w，纤维素/柠檬酸缓冲液），保温。

喷雾混合酶解：将预处理得到的固体物料经过螺旋绞龙输送，当经过喷头时，喷头均匀地将步骤2）得到的酶制剂喷进固体物料中，酶制剂添加量为47%（w/w，酶制剂/固体物料），即纤维素酶的添加量为4%（纤维素酶/固体物料干基），输入酶解罐，开始搅拌，酶解罐内的玉米芯废渣底物浓度为15%，并根据温度控制计调控罐体温度为50℃，酶解72h。得到酶解液的葡萄糖浓度为144g/L，葡萄糖产率为90%。

应用例5

酶稀释：用50℃，pH5.5，0.1M柠檬酸缓冲溶液配置纤维素酶为3%（w/w，纤维素/柠檬酸缓冲液），保温。

喷雾混合酶解：将预处理得到的固体物料经过螺旋绞龙输送，当经过喷头时，喷头均匀地将酶制剂喷进固体物料中，酶制剂添加量为25%（w/w，酶制剂/固体物料），即纤维素酶的添加量为3%（纤维素酶/固体物料干基），通过螺旋绞龙输入酶解罐，开始搅拌，酶解罐内的玉米芯废渣底物浓度为20%，并根据温度控制计调控罐体温度为50℃，酶解72h。得到酶解液的葡萄糖浓度为162g/L，葡萄糖产率为83%。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种喷雾混合酶解生物质原料的系统，其特征在于，包括酶制剂配制罐（1）和酶解罐（2），以及向所述酶解罐（2）输入生物质原料的螺旋绞龙（3），在所述螺旋绞龙（3）上设置多个喷头（4），所述配制罐（1）向喷头（4）供应酶制剂，所述喷头（4）输出的酶制剂与螺旋绞龙（3）内的生物质原料在螺旋绞龙（3）内混合。

2.如权利要求1所述的喷雾混合酶解生物质原料的系统，其特征在于，所述螺旋绞龙（3）包括上料斗（31）。

3.如权利要求1所述的喷雾混合酶解生物质原料的系统，其特征在于，在所述配制罐（1）与喷头（4）的管路上还设置计量泵（5），所述配制罐（1）内的酶制剂通过计量泵（5）计量后输入到喷头（4）。

4.如权利要求1所述的喷雾混合酶解生物质原料的系统，其特征在于，所述酶解罐（2）包括罐体以及保温夹套（6）。

5.如权利要求4所述的喷雾混合酶解生物质原料的系统，其特征在于，所述酶解罐（2）包括搅拌浆（61）。

6.如权利要求4所述的喷雾混合酶解生物质原料的系统，其特征在于，所述保温夹套（6）外接有蒸汽进入管道和冷却水进入管道，在所述蒸汽进入管道上设置蒸汽调节阀（62），在所述酶解罐（2）内设置了检测罐体温度的温度传感器（63），所述蒸汽调节阀（62）与温度传感器（63）信号连锁，所述蒸汽调节阀（62）根据温度传感器（63）检测到的参数调节罐体的温度。