Equipped with simultaneous saccharification and fermentation of hydrogen reactor enzyme recycling, including enzyme unit, hydrogen production unit, enzyme and enzyme adsorption desorption unit unit; enzyme unit located inside the hydrogen production unit; enzyme unit is communicated with the hydrogen production unit, feed enzyme and enzyme unit lower desorption unit at the upper end of the mouth connection, hydrogen production unit is communicated with the bottom through the top of the first support pipe and the enzyme adsorption unit, enzyme desorption unit at the bottom of the material outlet pipe and the second support unit top with enzyme adsorption. The invention also discloses the experimental method of the simultaneous saccharification and fermentation hydrogen production reactor with enzyme recovery and utilization. The invention of cellulase in the recovery process of hydrogen production after use, recycling reusable cellulase cellulase solution after the reaction, the effective use of residual activity of cellulase enzyme, increase sugar yield, further reduce cellulase dosage, can greatly reduce the cost of production process, promote the industrialization of biomass energy conversion the.
【技术实现步骤摘要】
配有酶回收利用的同步糖化发酵产氢反应器及其实验方法
本专利技术属于农业工程中的农村能源
,尤其涉及一种配有酶回收利用的同步糖化发酵产氢反应器及其实验方法。
技术介绍
过度使用化石能源造成的能源短缺和环境污染使得生产和使用清洁能源迫在眉睫,氢能燃烧密度高,清洁无污染,被认为是一种很有吸引力的替代能源。在各种制氢方法中,生物制氢利用微生物在常温常压下进行可再生能源的生产,已成为国内外研究热点。生物制氢主要包括光解水制氢、光发酵制氢和暗发酵制氢。其中,光发酵制氢是微生物在太阳能的驱动下利用各种有机废弃物进行的产氢,能有效的将废弃物的治理和清洁能源的生产结合起来,被认为是最具发展前景的氢气生产工艺。目前以秸秆类生物质为原料进行光合生物制氢过程中,首先需要对纤维素生物质进行粉碎,然后进行酶预处解,把纤维素转化成小分子的糖类及小分子酸等碳水化合物,酶解出来的有机质被光合细菌利用进而产氢,但是由于在酶解的过程中糖类物质的累积会抑制酶解的的进行,造成底物转化效率低,于是采用了同步糖化发酵法,将酶水解过程和发酵产氢过程耦合于同一反应器,酶水解出来的糖能及时被光合细菌利用进行产氢,提高底物转化效率。另外反应器采用酶解单元内置法,减少生物质对光的遮挡效应。因为若把纤维素生物质和光合细菌放在同一个反应器时,纤维素生物质会遮挡光线,不利于细菌接受光能量,进而影响光合细菌的光合作用从而导致产氢效率低。纤维素酶在生物制氢过程中有着不可缺少的作用,它可以把纤维素转化为可发酵性糖以供细菌发酵,但是由于其成本较高,以致加大了制氢的成本,这是阻碍生物制氢工业化运行的主要原因之一。在纤维酶 ...
【技术保护点】
配有酶回收利用的同步糖化发酵产氢反应器,其特征在于:包括酶解单元、产氢单元、酶脱附单元和酶吸附单元;酶解单元位于产氢单元内部,酶脱附单元位于酶解单元和产氢单元下方,酶吸附单元位于酶脱附单元下方;酶解单元与产氢单元连通,酶解单元的下端出料口与酶脱附单元上端的进料口连接,产氢单元的底部出料口通过第一支撑管道与酶吸附单元的顶部连通,第一支撑管道上设置有第一手动阀,酶脱附单元的底部出料口通过第二支撑管道与酶吸附单元的顶部连通,第二支撑管道上设置有第二手动阀。
【技术特征摘要】
1.配有酶回收利用的同步糖化发酵产氢反应器,其特征在于:包括酶解单元、产氢单元、酶脱附单元和酶吸附单元;酶解单元位于产氢单元内部,酶脱附单元位于酶解单元和产氢单元下方,酶吸附单元位于酶脱附单元下方;酶解单元与产氢单元连通,酶解单元的下端出料口与酶脱附单元上端的进料口连接,产氢单元的底部出料口通过第一支撑管道与酶吸附单元的顶部连通,第一支撑管道上设置有第一手动阀,酶脱附单元的底部出料口通过第二支撑管道与酶吸附单元的顶部连通,第二支撑管道上设置有第二手动阀。2.根据权利要求1所述的配有酶回收利用的同步糖化发酵产氢反应器,其特征在于:产氢单元包括顶部敞口的外筒体,外筒体顶部固定设置有第一盖体;酶解单元包括内滤网筒、电机、搅拌轴和搅拌叶片,内滤网筒设置在外筒体内部并与外筒体具有同一条中心线,内滤网筒下端固定连接在外筒体底部,内滤网筒上端与第一盖体下表面接触,搅拌轴自上而下垂直穿过第一盖体伸入到内滤网筒内部,搅拌叶片固定安装在搅拌轴上并位于内滤网筒内,第一盖体顶部固定设置有支架,电机设置在支架上,电机的主轴下端通过联轴器与搅拌轴上端同轴向传动连接;第一盖体上连接有与内滤网筒顶部连通的第一进料管,第一盖体上连接有均与外筒体内部连通的排气管和第二进料管,外筒体外侧下部连接有取样管,第一进料管、第二进料管和取样管上分别设置有第三手动阀、第四手动阀和第五手动阀;第一支撑管道上端与外筒体底部连接并与外筒体内部连通。3.根据权利要求2所述的配有酶回收利用的同步糖化发酵产氢反应器,其特征在于:酶脱附单元包括顶部敞口的酶脱附筒体,酶脱附筒体顶部设置有第二盖板,第二盖板与外筒体底部之间设置有下料管,下料管上设置有第六手动阀,酶脱附筒体内设置有上大小下呈圆锥形的上滤网筒,上滤网筒的上端外圆周与酶脱附筒体的中部内壁固定连接,上滤网筒的下端与酶脱附筒体的底部固定连接,酶脱附筒体的侧部连接有位于上滤网筒上方的脱附液进料管,酶脱附筒体底部连接有与上滤网筒下端连通的排渣管,排渣管上设置有第七手动阀。4.根据权利要求3所述的配有酶回收利用的同步糖化发酵产氢反应器,其特征在于:酶吸附单元包括顶部敞口的酶吸附筒体,酶吸附筒体顶部设置有第三盖板,第三盖板上设置有新鲜秸秆进料管,酶吸附筒体内设置有上大小下呈圆锥形的下滤网筒,下滤网筒的上端外圆周与酶吸附筒体的中部内壁固定连接,上滤网筒的下端与酶吸附筒体的底部固定连接,酶吸附筒体底部偏心处连接有排液管,排液管上设置有第八手动阀,酶吸附筒体底部的中心处连接有底物排出管,底物排出管上设置有第九手动阀。5.根据权利要求4所述的配有酶回收利用的同步糖化发酵产氢反应器,其特征在于:内滤网筒、上滤网筒和下滤网筒的筛孔孔径均为0.125mm;所有的手动阀均为蝶阀,自由控制流速;外筒...
【专利技术属性】
技术研发人员:张全国,朱胜楠,赵甲,夏晨曦,李亚猛,张志萍,张寰,张洋,
申请(专利权)人:河南农业大学,
类型:发明
国别省市:河南,41
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