本发明专利技术涉及利用甜高粱秸秆固态发酵制备酒精的设备和方法，该设备由内设置螺旋推进器，壳体上有关风器的发酵罐，该罐横卧与气提罐垂直连通安装成一体，步进电机与发酵罐内部的螺旋推进器电连接；气提罐下端口通过气体管路与气瓶、压缩机连接，压缩机通过管道与储气罐连通；气提罐上口分别与２根活性炭吸附柱下口连接，该管道上设有酒精浓度测量仪和切换用的阀门，活性炭吸附柱上口通过管路与储气罐连接；活性炭吸附柱下端口分别接到空气泵，上端口通过气体管路与冷凝器相连，冷凝器与接收器连通组成。该方法采用包括粉碎、灭菌、接种活化、发酵、气提和吸附，再冷凝回收，从发酵到得到酒精均在该设备内完成，减少了工序。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种利用连续固态发酵设备生产酒精的技术，特别是涉及一种利用甜高粱秸秆固态发酵酒精的技术。
技术介绍
随着燃料需求量的增加，汽油价格的不断上涨，用粮食生产乙醇成本过高，而用于发酵生产酒精的底物诸如糖蜜等原料的价格不断攀升，我们必须寻找一种低廉的物料和有效的生产工艺，以降低生物燃料的成本。其中甜高粱就是一种很有潜力的生产酒精的原料。甜高粱也称为糖高粱，是生物质能源中的高能作物，因其具有抗旱、耐涝、耐盐碱的特性，又有"作物中的骆驼"的美誉，是未来能源的希望。甜高粱的茎汁成份中主要含有蔗糖、葡萄糖、果糖，并以蔗糖居多，为发酵生产酒精提供了丰富的糖分来源。 现有的液态发酵技术是先榨取甜高粱秸秆中的汁液，然后用汁液进行液态发酵酒精。但是用甜高粱榨汁存在着一定的问题，甜高粱秸秆不像甘蔗含有那么高的水分和糖分，在榨汁的过程中会有大量的糖分损失。另外榨汁发酵时，榨出的混合汁液，必须经过絮凝过滤，滤出高粱渣，甚至还有蒸馏浓縮步骤，工艺复杂。最后发酵结束后必须做好废水的处理工作，又是一笔巨额的费用。 现有的固态发酵制取酒精的技术是按照传统的方式，先接种然后在发酵池中发酵，结束后再将发酵料装入蒸馏釜中进行蒸馏，得到乙醇产品。其间需要经过物料的几次转移，工艺繁琐，并且无法连续进行发酵操作；该技术发酵时间长，酒精产量低，不符合工业生产的高产高效要求。本申请人申请的名称为"采用气升式发酵分离耦合技术制备酒精的方法和专用设备"的专利(公开号CN1403579)中应用了气升式发酵反应器，和并联的两个活性炭吸附柱，酒精气体冷凝后得到酒精产品；但是此设备无法实现固态发酵的连续操作，只能进行间歇发酵，对于大量的底物发酵来说，需要几次发酵才能完成，比较费时费力。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对已有的利用甜高粱固态发酵制备酒精的方法和设备，无法连续进行生产的缺陷；提供一种利用甜高粱秸秆固态发酵制备酒精的设备，该设备将发酵与气提、吸附回收相结合，从发酵开始到得到酒精全过程中不再需要人为的物料转移，是能实现一步到位的制备酒精生产技术的设备。 本专利技术的另一 目的是提供一种利用甜高粱秸秆固态发酵制备酒精的方法，该方法将发酵分离相耦合，减少了工序，降低了生产成本，增加了利润，提高了经济效益。 本专利技术的目的是这样实现的 本专利技术提供的利用甜高粱秸秆固态发酵制备酒精的设备，包括发酵罐2、活性碳吸附柱4， 5、接收器7、储气罐8和C02气瓶9 ;其特征在于，还包括气提罐3、冷凝器6、步进电机10、酒精浓度测量仪11、12和空气泵14 ;其中所述的发酵罐2内设置螺旋推进器，上壳体上设有进料装置关风器1，该发酵罐2横卧与所述的气提罐3垂直安装连通成一体；所述4的步进电机10与发酵罐内部的螺旋推进器电连接，当开动步进电机时，螺旋推进器会推动物料前进；所述的活性碳吸附柱至少有2根，该2根活性碳吸附柱外面安装有电加热装置；所述的发酵罐2和所述的气体罐3的外面均设有水冷夹套，通过循环水调节罐内温度，所述的气提罐3下端口通过C02循环气体管路与C02气瓶9连通，所述的C02循环气体管路还与压縮机22连接，该压縮机22通过管道20与储气罐8连通；所述的气提罐3的上端口通过管道分别与第一活性碳吸附柱4、第二活性碳吸附柱5的下端口连接，该管道上设有用来检测从气提罐中出来的气体中是否还有酒精用的第一酒精浓度测量仪ll，两根活性碳吸附柱并联安装，在两根活性碳吸附柱下端口并联管路中安装切换用的第一阀门16，而在两根活性碳吸附柱上端口并联管路中安装切换用的第二阀门18，可以通过并联管路中的第一阀门16和第二阀门18共同作用，而进行活性碳吸附柱的切换，所述的第一活性碳吸附柱4、第二活性碳吸附柱5通过管路19连接到所述的储气罐8，该储气罐8通过气路20与C02气瓶9连接；经过吸附柱后0)2载气从吸附柱上端出来，通过气路回到储气罐8，经压縮后，到达0)2气瓶9，实现C02被循环利用，这样就形成了一条回路；所述的第一活性碳吸附柱4、所述的第二活性碳吸附柱5下端口分别与空气管路相接到空气泵14 ;两根活性碳吸附柱上端口通过气体管路21与所述的冷凝器6相连，该冷凝器6与接收器7连通，气体管路21上还连接第二酒精浓度测量仪12。 当其中的一根吸附柱吸附酒精达饱和后，利用吸附柱外面的电加热装置加热到9(TC，在由空气泵14压縮进入的空气的作用下，将酒精带到冷凝器中冷凝，冷凝后的酒精用接收器7接收。 在上述的技术方案中，所述的发酵罐2的端与气提罐3垂直连接是通过法兰连接为一体的，通过法兰连接便于拆卸清洗。 在上述的技术方案中，还包括在C02循环气体管路上设置一质量流量控制器13，该通过质量流量控制器13来调节C02流量。 在上述的技术方案中，还包括在所述的第一活性碳吸附柱4、所述的第二活性碳吸附柱5下端口与空气泵14连接的空气管路中设置一第一三通阀15。 在上述的技术方案中，还包括在所述的管路19中安装一第二三通阀17。 本专利技术提供的应用上述的制备酒精的设备，进行发酵制备酒精的方法，包括如下步骤 (1)原料准备将成熟收获后的甜高粱秸秆去掉高粱穗、高粱叶子和根后粉碎；用酸或碱调整粉碎后的甜高粱秸秆pH值为2. 5-7. 0 ; (2)灭菌将步骤(1)粉碎后的甜高粱秸秆放入灭菌锅中进行灭菌，灭菌温度在121-125t:，灭菌时间为15-20min ; (3)酵母活化接种将活性干酵母与无菌水混合，混合比例按lg : 20mL-lg : 40mL(lg酵母，20-40mL无菌水)，在活化温度32-35 。C下进行活化，活化时间为25-30min，活化后再置于室温下45_60min ;在无菌操作室里，再加入秸秆重量0. 2-10%的活性干酵母； (4)发酵将步骤(3)灭菌接种后的甜高粱发酵底物，按照10L/30min的进料速度加入到发酵罐中，并密封发酵罐进行发酵，发酵温度保持在34°C _36°C ， 24h后发酵完毕； (5)气提在进行步骤(4)发酵的同时，将发酵的甜高粱底物按照预定的推进速度前进，24h后恰好到达气提罐3内，利用气提罐3下方进入的C02循环气体，将发酵得到的酒精从甜高粱底物中带走，其中C02循环气体的流速为2-10L/min ; (6)吸附从气提罐3流出的C02和酒精的混合气体，经过并联的两个活性碳吸附柱酒精被吸附，剩余的C02气体压縮后可以被循环利用； (7)解吸用酒精浓度测量仪11检测出混合气中没有酒精后，将活性碳吸附柱温度升高到9(TC，使吸附的酒精从活性碳吸附柱上解吸下来； (8)冷凝回收利用从活性碳吸附柱下端进入的空气流，将从活性碳吸附柱上解吸下来的酒精，带入冷凝器6，冷凝后回收，就得到酒精。 还包括后处理工序，将发酵后的甜高粱残渣从气提罐下端泄出，用作造纸原料和微贮饲料。 在上述的技术方案中，还包括添加可以为发酵提供必需的养分，能参与构成菌体成分，作为酶的组成部分或维持酶的活性，并调节渗透压的营养盐；其中该营养盐MgS04、KH2P04、CaCl2对微生物的生长和发酵影响最大，而氮源由(NH4)2S04来补给；(NH4)2S04的补给量按甜高粱秸秆重量比加入O. 25%，0. 5%， 1. 0%的(NH4)2S04 ;其中&(]12添加量按甜高粱秸秆重本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用甜高粱秸秆固态发酵制备酒精的设备，包括：发酵罐（２）、活性碳吸附柱、接收器（７）、储气罐（８）和ＣＯ↓［２］气瓶（９）；其特征在于，还包括气提罐（３）、冷凝器（６）、步进电机（１０）、酒精浓度测量仪（１２）和空气泵（１４）；其中所述的发酵罐（２）内设置螺旋推进器，上壳体上设有进料装置关风器（１），该发酵罐（２）横卧与所述的气提罐（３）垂直连通安装成一体，所述的发酵罐（２）和所述的气提罐（３）的外面均设有水冷夹套；所述的步进电机（１０）与发酵罐内部的螺旋推进器电连接；所述的活性碳吸附柱至少有２根，该２根活性碳吸附柱外面安装有电加热装置；所述的气提罐（３）下端口通过ＣＯ↓［２］循环气体管路（２０）与ＣＯ↓［２］气瓶（９）连通，还顺序与压缩机（２２）和储气罐（８）连通；所述的气提罐（３）的上端口通过管道分别与第一活性碳吸附柱（４）、第二活性碳吸附柱（５）的下部连接，该管道上设有第一酒精浓度测量仪（１１），两根活性碳吸附柱并联安装，在第一活性碳吸附柱（４）、第二活性碳吸附柱（５）下端口并联管路中安装切换用的第一阀门（１６），而在第一活性碳吸附柱（４）、第二活性碳吸附柱（５）上端口并联管路中安装切换用的第二阀门（１８），该第二阀门（１８）与气体管路（２１）连接，所述的气体管路（２１）顺序与第二酒精浓度测量仪（１２）、冷凝器（６）和接收器（７）连通；所述的第一活性碳吸附柱（４）、第二活性碳吸附柱（５）的上部分别连接一根管子通过第二三通阀（１７）与管路（１９）连接，该管路（１９）的末端连接到所述的储气罐（８）；所述的第一活性碳吸附柱（４）、所述的第二活性碳吸附柱（５）下端口分别与空气管路相接到空气泵（１４）。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈洪章，宋俊萍，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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