一种橡实制备燃料乙醇及资源化利用的方法技术

本发明专利技术公开一种橡实制备燃料乙醇及资源化利用的方法，包括：（1）橡实仁壳分离；（2）橡壳制备活性炭，同时产生木醋液和合成气，活性炭用于乙醇制备中产生废水的处理；合成气用于发电和产蒸汽，用做乙醇制备中所需的能耗；（3）橡仁粉碎后加入乙醇浸提，固液分离后液相用于提取油脂和单宁，固相进行干燥；（4）干燥后的固相经乳液调配、液化、糖化，发酵生产乙醇；（5）乙醇发酵液经精馏、脱水获得无水乙醇，精馏产生的冷凝水回用于步骤（4）乳液调配；（6）精馏产生的釜底液进行过滤，滤渣烘干后制备DDGS；滤液去环保单元，采用生化法和步骤（2）的活性炭处理后用于乙醇制备过程。本发明专利技术节能环保，简单易行，实现了橡实的资源化利用。

【技术实现步骤摘要】
一种橡实制备燃料乙醇及资源化利用的方法
本专利技术涉及橡实的资源化利用方法，具体涉及一种利用橡实制备燃料乙醇及资源化利用的方法。
技术介绍
燃料乙醇是一种新型清洁燃料，是可再生能源开发利用的重要方向。燃料乙醇可以用玉米、小麦等粮食作物和甘蔗、木薯、红薯、高粱、甜菜等非粮作物通过生物发酵方式来生产，也可以利用植物纤维经过预处理、无机酸或纤维素酶水解、再通过生物发酵方式生产。将一定比例的燃料乙醇掺混在普通汽油即调和成乙醇汽油，中国和美国车用乙醇汽油中乙醇含量为10v%，巴西车用乙醇汽油中乙醇含量平均达22v%。乙醇汽油可以有效改善油品的性能和质量，降低一氧化碳、碳氢化合物等主要污染物的排放。橡实是壳斗科（Fagaceae）植物籽实的统称。橡实含有淀粉、单宁以及蛋白质、脂肪、纤维素、矿质、维生素和色素等成分。我国橡实资源十分丰富，橡实中淀粉含量高达50%～68%。目前国内橡实资源主要用于制备食用橡实淀粉，例如CN94110375.7公开了一种橡实淀粉的制作方法，过程包括：加水和亚硫酸浸泡，破碎，磨浆，过滤制得精浆，精浆精磨成淀粉乳，最后脱水干燥制成含有94%～99%淀粉，0.5%～1%植物胶，0.03%～0.06%维生素E和余量水的产品。利用橡实制备的淀粉可取代玉米淀粉和其它粮食淀粉，节省粮食，但是由于橡实中含有大量单宁，精制过程复杂，成本高。橡实也可以造酒，例如CN200610134400.7公开了一种橡子酒的制备方法，包括混料，糊化，发酵和蒸馏步骤。CN200710123394.x公开了了一种利用橡子淀粉代替粮食淀粉生产乙醇的方法，包括浸泡去单宁，细磨，筛分出纤维，离心去蛋白，洗涤得橡子淀粉，糖化，发酵等过程。该过程浸泡去单宁，离心去蛋白等步骤降低淀粉利用率；纤维素经纤维素酶水解亦可发酵乙醇，筛分去除纤维步骤多余且浪费资源。CN200910204262.9公开了一种橡实粉发酵生产燃料乙醇的方法，橡实粉首先进行糖化，然后使用耐受单宁的酵母菌种子直接发酵经过糖化的橡实粉，橡实粉糖化过程包括高温淀粉酶液化，以及糖化酶与纤维素酶糖化橡实粉中的淀粉与纤维素两个步骤。CN200710121391.2公开了一种橡子果汽爆处理发酵燃料乙醇及其综合利用的方法。橡子经汽爆预处理，不但可以达到传统方法仅能达到的粉碎目的，而且将橡子果中影响发酵乙醇的成分单宁，以滤液的形式大部分溶于液化的水蒸气中，为单宁的进一步分离纯化打好了基础，实现橡子的综合利用。但是，该法仅仅是实现了橡子的部分利用，提取出了影响乙醇发酵的单宁，橡子的其它成分并未得到有效的利用。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种橡实制备燃料乙醇及资源化利用的方法。本专利技术在制备燃料乙醇的同时，可以获得活性炭、合成气等副产品，活性炭用于乙醇制备过程中产生废水的处理，可实现废水的回用；合成气用于发电和产蒸汽，可用做乙醇制备过程中所需的能耗。本专利技术节能环保，简单易行，可实现橡实的资源化利用，具有良好的应用前景。本专利技术橡实制备燃料乙醇及资源化利用的方法，包括以下内容：（1）橡实仁壳分离；（2）橡壳经过碳化和活化制备活性炭，同时产生木醋液和合成气，活性炭用于乙醇制备过程中产生废水的处理，合成气用于发电和产蒸汽，用做乙醇制备过程中所需的能耗；（3）橡仁经粉碎后加入乙醇浸提，固液分离后的液相用于提取油脂和单宁，固相进行干燥；（4）步骤（3）干燥后的固相经过乳液调配、液化和糖化，发酵生产乙醇；（5）步骤（4）的乙醇发酵液经精馏、脱水获得无水乙醇，精馏产生的冷凝水用于步骤（4）的乳液调配；（6）步骤（5）精馏产生的釜底液进行过滤，滤渣烘干后制备DDGS；滤液去环保单元，采用生化法和步骤（2）制备的活性炭处理后用于乙醇制备过程中。本专利技术中，步骤（1）的橡实仁壳分离可采用一切物理化学的方法。如将橡实浸入水中10～120h使其发胀后捞出，晾干或烘干至橡壳与橡仁分开，对仁壳分开的橡实进行碾压，使橡实脱壳，然后利用风送分离设备把橡壳和橡仁分离开，橡壳与橡仁的质量比为1:1～1:5。本专利技术中，步骤（2）的橡壳制备活性炭可采用现有的活性炭制备方法，一般包括碳化和活化两个步骤。橡壳的碳化是指橡壳在300～1000℃隔绝氧气的条件下制备焦炭，副产合成气和木醋液的过程。橡壳的活化是指将制备的焦炭在700～900℃的环境中通入蒸汽活化制备成活性炭。活性炭的产量为0.1～0.8吨/吨乙醇，用于乙醇制备过程中产生废水的处理，如可用于本专利技术工艺中乙醇精馏冷凝水、喷雾干燥冷凝水和精馏釜底液的的COD的吸附；合成气的产量为120～1200m3/吨乙醇，热值为4000～6000kcal/m3，用于发电和产蒸汽，用做乙醇制备过程中所需的能耗。橡壳碳化副产的木醋液产量为0.1～0.6吨/吨乙醇，可用作杀菌剂、消毒剂和驱虫剂。本专利技术中，步骤（3）的橡仁粉碎可采用一切可行的方法，如机械粉碎，磨浆等，粉碎成30～100目的橡实粉即可使用。橡实油脂的提取可采用压榨法或溶剂萃取法，优选溶剂萃取法。选用的溶剂可以是一切传统油脂提取工艺中使用的溶剂，如正己烷和乙醇等，优选乙醇。采用乙醇作为溶剂萃取油脂可同时实现单宁提取，提取的单宁可制备橡椀栲胶。具体过程和条件如下：取橡实粉添加无水乙醇至固液质量比为1:1.5～1:5，50～90℃保温1～4h，冷却至室温，固液分离；固相用初始添加乙醇质量0.5～2倍的无水乙醇洗涤1～3次；收集所有液相部分，加入液相部分总体积的0.2～0.5倍的水使溶解在无水乙醇中的油脂释放出来，静置分层，即可收集液体上层的油脂，油脂产量为0.1～0.3吨/吨乙醇。下层的乙醇溶液经过精馏回收乙醇，精馏塔产生的冷凝水可用于橡实粉的乳液调配；精馏塔釜水中含有单宁，进一步浓缩、干燥制备橡椀栲胶，产量为0.3～0.6吨/吨乙醇；二次冷凝水去环保单元，排出量为4.5～9.0m3/吨乙醇。本专利技术中，步骤（4）干燥后的橡实粉加水至固液质量比为1:1.5～1:3，调节pH到5.0～6.0，搅拌均匀即调配成适用于液化和糖化的橡实粉乳液。橡实粉乳液液化具体过程和条件如下：加入高温α-淀粉酶10～30U/g橡实粉，80～100℃液化0.5～2h。高温α-淀粉酶可以采用市售商品。橡实粉乳液糖化具体过程和条件如下：经过液化的橡实粉乳液降温到40～60℃，调节pH到4.0～5.0，加入淀粉糖化酶50～150U/g橡实粉，纤维素酶0.1～0.5U/g橡实粉，40～60℃保温8～72h。淀粉糖化酶和纤维素酶可以采用市售商品。发酵生产乙醇的具体过程为：耐受单宁的酵母菌种子液为经过双酶法水解的橡实粉乳液加0.1～2.0g/L含氮化合物在28～38℃培养16～24h的培养液；橡实粉糖化后加入0.1～2.0g/L的含氮化合物，优选硫酸铵或/和尿素，酵母菌种子液的接种量为1wt%～20wt%，28～38℃发酵24～48h，精馏、脱水即可获得燃料乙醇产品。本专利技术中，步骤（5）的精馏采用本领域常规使用过的精馏装置。通过精馏获得95v%乙醇，再通过分子筛脱水得到无水乙醇，乙醇产量为3.5～4.5吨橡实粉/吨乙醇。本专利技术中，步骤（6）中釜底液通过板框压滤进行分离，滤渣为50wt%～80wt%水分的浓酒糟，浓酒糟在蒸汽管式旋转干燥器中干燥至含5wt%～15本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种橡实制备燃料乙醇及资源化利用的方法，包括以下内容：（1）橡实仁壳分离；（2）橡壳经过碳化和活化制备活性炭，同时产生木醋液和合成气，活性炭用于乙醇制备过程中产生废水的处理，合成气用于发电和产蒸汽，用做乙醇制备过程中所需的能耗；（3）橡仁经粉碎后加入乙醇浸提，固液分离后的液相用于提取油脂和单宁，固相进行干燥；提取油脂和单宁的具体过程和条件如下：取橡实粉添加无水乙醇至固液质量比为1:1.5～1:5，50～90℃保温1～4h，冷却至室温，固液分离；固相用初始添加乙醇质量0.5～2倍的无水乙醇洗涤1～3次；收集所有液相部分，加入液相部分总体积的0.2～0.5倍的水使溶解在无水乙醇中的油脂释放出来，静置分层，即可收集液体上层的油脂；下层的乙醇溶液经过精馏回收乙醇，精馏塔产生的冷凝水可用于橡实粉的乳液调配，精馏塔釜水中含有单宁，进一步浓缩、干燥制备橡椀栲胶；（4）步骤（3）干燥后的固相经过乳液调配、液化和糖化，发酵生产乙醇；干燥后的固相加水至固液质量比为1:1.5～1:3，调节pH到5.0～6.0，搅拌均匀即调配成适用于液化和糖化的橡实粉乳液；橡实粉乳液的液化过程和条件如下：加入高温α-淀粉酶10～30U/g橡实粉，80～100℃液化0.5～2h；糖化过程和条件如下：经过液化的橡实粉乳液降温到40～60℃，调节pH到4.0～5.0，加入淀粉糖化酶50～150U/g橡实粉，纤维素酶0.1～0.5U/g橡实粉，40～60℃保温8～72h；发酵生产乙醇具体过程为：耐受单宁的酵母菌种子液为经过糖化后的橡实粉乳液加0.1～2.0g/L含氮化合物在28～38℃培养16～24h的培养液；糖化后的橡实粉乳液加入0.1～2.0g/L的含氮化合物，酵母菌种子液的接种量为1wt%～20wt%，28～38℃发酵24～48h；（5）步骤（4）的乙醇发酵液经精馏、脱水获得无水乙醇，精馏产生的冷凝水用于步骤（4）的乳液调配；（6）步骤（5）精馏产生的釜底液进行过滤，滤渣烘干后制备DDGS；滤液采用生化法和步骤（2）制备的活性炭处理后用于乙醇制备过程中。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）的橡实仁壳分离采用将橡实浸入水中10～120...

【专利技术属性】
技术研发人员：张全，关浩，李凤华，唐开宇，白富栋，佟明友，金平，乔凯，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：