含糖秸秆连续固态发酵固态蒸馏制取乙醇的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种含糖秸秆连续固态发酵固态蒸馏制取乙醇的系统和方法，包括缓冲计量仓系统、连续固态发酵系统、连续固态蒸馏系统；缓冲计量仓系统通过皮带输送机上料，出料端通过皮带输送机将物料输送到连续固态发酵系统，连续固态发酵系统出料端则通过密封的螺旋输送机将物料送至连续固态蒸馏系统加料端，连续固态蒸馏系统通过螺旋输送机出料。本发明专利技术物料发酵环境密封，系统内温度均匀，发酵物料密度高，发酵物质传导顺畅，发酵充分；与固态蒸馏系统密封连接连续运行，渣料连续排出；具有无废水、产量大、效率高、能耗低、无堵塞、连续性强、系统无死角不染杂菌等优点。

Systems and Methods for Producing Ethanol from Sugar-Containing Straw by Continuous Solid State Fermentation and Solid State Distillation

【技术实现步骤摘要】
含糖秸秆连续固态发酵固态蒸馏制取乙醇的系统和方法
本专利技术属于生物质原料综合利用
，具体涉及一种含糖秸秆连续固态发酵固态蒸馏制取乙醇的系统和方法。
技术介绍
非粮作物生产燃料乙醇已成为发展趋势，含糖秸秆以其抗旱、耐盐碱、适应力强、生物质产量高、茎秆含糖量高等特性，成为广泛种植的能源作物。含糖秸秆生产乙醇，主要有液态和固态发酵两种方式。液态发酵是将新鲜含糖秸秆压榨取汁，并对汁液进行浓缩储存，储存汁液要加入防腐剂等化学品，不利于酵母的发酵；压榨后的物料中有残留糖分，降低了糖分的利用率；榨取、浓缩蒸发、储存、废水处理等需增加固定资产投入和运行费用，导致投资和成本大幅上升。固态发酵是将含糖秸秆粉碎后直接进行发酵，直接将糖分转化为乙醇；流程简单、固定资产投资少、运行费用低、糖分利用率高、无化学品添加、不产生废水，具有较大的成本优势。固态发酵物料的混合，是少量酵母与大量成固态状秸秆料片的混合，只是相对均匀，并不是每一个单独的料片都均等的与酵母混合，在发酵过程中，物料需逐步压实排出空气，提供厌氧环境，并使物料紧密接触，以便进行酵母、糖等物质的传导交换；发酵过程产生的二氧化碳进一步优化厌氧环境，排出并带走发酵产生的多余热量，保持合适的发酵温度；才能最终实现均匀良好的发酵效果。粉碎后的秸秆类物料，具有相互缠绕、易搭桥、没有流动性等特点，目前，还没有含糖秸秆连续固态发酵和连续固态蒸馏的大型工业化装置运行；因此，开发新型装备装置及工艺，提高秸秆糖分利用率，降低成本，实现含糖秸秆固态发酵和固态蒸馏的连续化生产，是发展生物质燃料乙醇产业的当务之急。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供含糖秸秆连续固态发酵固态蒸馏制取乙醇的系统和方法。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：含糖秸秆连续固态发酵固态蒸馏制取乙醇的系统，包括缓冲计量仓系统、连续固态发酵系统、连续固态蒸馏系统；缓冲计量仓系统通过皮带输送机上料，缓冲计量仓系统的出料端通过皮带输送机将物料输送到连续固态发酵系统，连续固态发酵系统出料端则通过密封的螺旋输送机将物料送至连续固态蒸馏系统加料端，连续固态蒸馏系统通过螺旋输送机出料。缓冲计量仓系统包括物料缓冲计量仓，在物料缓冲计量仓底部平行排满变径变螺距的组合计量螺旋机，组合计量螺旋机个数大于2条；轴向各点输出物料量一致，多条平行排列，实现仓体内物料全部平面均匀下料；物料缓冲计量仓为锥台体，且锥台体锥角2-5°，截面积上部小、下部大；组合计量螺旋机的出料口连接皮带输送机，顶部是进料口，物料缓冲计量仓外侧壁还设置有加强筋板。连续固态发酵系统包括固态发酵仓体、排布在固态发酵仓体下方用于出料的多点进料螺旋收集输送机，以及固态发酵仓体顶部依次排布的螺旋加热输送机、混合输送机、发酵装置布料螺旋机；发酵仓体顶部设置有多个进料口，底部平行排满变径变螺距的组合计量出料螺旋机；螺旋加热输送机两侧带有蒸汽进口，进出口部位则带有温度计接口；混合输送机带有螺带式混合螺旋叶片和搅拌铲，进口处有2个发酵菌种加入口，进口下部和出口上部同样设置有温度计接口，在出口处则设置有有取样口；发酵装置布料螺旋机由多支多级双向布料螺旋机组成，每个双向布料螺旋机的螺旋叶片从中间进口处叶片双分点向两侧反向旋转，第一级布料螺旋机的出料口分别输送至两端的布料螺旋机进料口，第二级的布料螺旋机出料口在分别输送至第三级布料螺旋机的进料口，使第一级第二级第三级第四级的出料口个数分别为两个、四个、八个、十六个，以此类推成二的指数增长；连续固态发酵系统的固态发酵仓体是锥台体形状，锥台体锥角0-3°，截面积上部小、下部大，固态发酵仓体顶部及外侧壁设置有多个二氧化碳收集口，且固态发酵仓体外侧壁还焊接有提高强度的加强筋板；锥台底部平行排满变径变螺距的组合计量出料螺旋机，组合计量出料螺旋机个数大于2条，变径变螺距的组合计量出料螺旋机螺旋叶片空隙（N）的轴向单位长度内平均的出料体积＝螺旋叶片空隙（N）的体积－螺旋叶片空隙（N－1）的体积；每个螺旋叶片空隙轴向单位长度内平均的出料体积为：N≈N－1≈……≈8≈7≈6≈5≈4≈3≈2≈1。连续固态蒸馏系统包括螺旋预热输送机、蒸馏布料螺旋机、固态蒸馏仓体、以及排布在固态蒸馏仓体底部通过减速电机驱动的变径变螺距的进汽组合计量出料螺旋机，设置在固态蒸馏仓体下方用于出料的多点进料螺旋收集输送机；螺旋预热输送机两侧带有蒸汽进口，进出口及中间部位带有温度计接口；连续固态蒸馏系统顶部排布的蒸馏布料螺旋机，也由多支多级双向布料螺旋机组成，螺旋叶片从中间进口处叶片双分点向两侧反向旋转；固态蒸馏仓体是锥台体形状，锥台体锥角0-5°，截面积上部小、下部大，仓体底部有蒸汽进口和蒸馏蒸汽出口，仓体底部的变径变螺距的进汽组合计量出料螺旋机个数大于两条，且每个变径变螺距的进汽组合计量出料螺旋机轴头设置有连通的旋转进汽头，每个变径变螺距的进汽组合计量出料螺旋机轴身均匀布有与旋转进汽头连通的轴身蒸汽出口；固态蒸馏仓体外壁设有乙醇蒸汽收集口，仓体外壁还焊接有提高强度的加强筋板；每个变径变螺距的进汽组合计量出料螺旋机的下端出料口分别通过多点进料螺旋收集输送机将固态蒸馏仓体物料送出至末端的螺旋输送机，再由末端的螺旋输送机完成最终的出料，变径变螺距的进汽组合计量出料螺旋机每个螺旋叶片空隙轴向单位长度内平均的出料体积为：M≈M－1≈……≈10≈9≈8≈7≈6≈5≈4≈3≈2≈1，连续固态发酵和固态蒸馏系统每个装置单元都是密封连接的。另外，本专利技术还提供了上述含糖秸秆连续固态发酵固态蒸馏制取乙醇的系统制取乙醇的方法，包括缓冲计量、连续固态发酵、连续固态蒸馏步骤。缓冲计量具体步骤为：经切断粉碎后的秸秆物料，通过皮带输送机送入物料缓冲计量仓，物料缓冲计量仓可储存物料缓冲时间10-60min，向后工序连续稳定计量供料，物料缓冲计量仓出料口连接皮带输送机。连续固态发酵具体步骤为：皮带输送机输送来的物料，进入连续固态发酵系统的螺旋加热输送机，加热至发酵温度28-35℃；在混合输送机进口处加入发酵菌种，折合加入干酵母0.015‰-30‰；发酵装置布料螺旋机将物料均匀分布在发酵仓体上部；固态发酵仓体底部平行排列的变径变螺距的组合计量出料螺旋机，使螺旋机叶片平面上的所有点出料量一致，无论进料落点在何处，最终从出料口排出的时间都是一致的，即发酵装置内每个物料点的发酵时间一致，发酵时间40-72h，在固态发酵仓体内完成发酵后，最后进入多点进料螺旋收集输送机、并通过固态发酵仓体与固态蒸馏仓体之间的螺旋输送机将含有乙醇的发酵物料密封输送至固态蒸馏前的螺旋预热输送机，完成连续固态发酵。固态蒸馏具体步骤为：螺旋输送机将含有乙醇的发酵物料密封输送至固态蒸馏前的螺旋预热输送机，加热至温度50-60℃，再依次进入连续固态蒸馏系统的蒸馏布料螺旋机、固态蒸馏仓体；蒸馏布料螺旋机将物料均匀分布在仓体上部，仓体底部平行排列的变径变螺距的进汽组合计量出料螺旋机，使螺旋机叶片平面上的所有点出料量一致，实现了固态蒸馏仓体内物料全部平面均匀出料下降，无论进料落点在何处，最终从出料口排出的时间都是一致的，即蒸馏装置内每个物料点的蒸馏时间完全一致，蒸馏时间40～120min，蒸馏温度90-110℃；乙醇蒸汽从乙醇蒸汽收集口进入冷凝系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.含糖秸秆连续固态发酵固态蒸馏制取乙醇的系统，包括缓冲计量仓系统、连续固态发酵系统、连续固态蒸馏系统；缓冲计量仓系统通过皮带输送机上料，出料端通过皮带输送机将物料输送到连续固态发酵系统，连续固态发酵系统出料端则通过密封的螺旋输送机将物料送至连续固态蒸馏系统加料端，连续固态蒸馏系统通过螺旋输送机出料，其特征在于：缓冲计量仓系统包括物料缓冲计量仓，在物料缓冲计量仓底部平行排满变径变螺距的组合计量螺旋机，组合计量螺旋机个数大于两条。连续固态发酵系统包括固态发酵仓体、及顶部依次排布的螺旋加热输送机、混合输送机、发酵装置布料螺旋机，还有发酵仓体出料口依次连接的多点进料螺旋收集输送机和螺旋输送机；固态发酵仓体是锥台体形状，锥台底部平行排满变径变螺距的组合计量出料螺旋机，顶部设置有多个进料口和二氧化碳收集口；螺旋加热输送机两侧带有蒸汽进口，进出口部位则带有温度计接口；混合输送机带有螺带式混合螺旋叶片和搅拌铲，进口处有2个发酵菌种加入口，进口下部和出口上部同样设置有温度计接口，在出口处则设置有取样口；发酵装置布料螺旋机由多支多级双向布料螺旋机组成，每个双向布料螺旋机的螺旋叶片从中间进口处叶片双分点向两侧反向旋转，第一级布料螺旋机的出料口分别输送至两端的布料螺旋机进料口，第二级的布料螺旋机出料口在分别输送至第三级布料螺旋机的进料口，使第一级第二级第三级第四级的出料口个数分别为两个、四个、八个、十六个或更多。连续固态蒸馏系统包括螺旋预热输送机、蒸馏布料螺旋机、固态蒸馏仓体、以及排布在固态蒸馏仓体底部通过减速电机驱动的变径变螺距的进汽组合计量出料螺旋机；螺旋预热输送机两侧带有蒸汽进口，进出口及中间部位带有温度计接口；连续固态蒸馏仓体顶部排布的蒸馏布料螺旋机，也由多支多级双向布料螺旋机组成，螺旋叶片从中间进口处叶片双分点向两侧反向旋转；固态蒸馏仓体是锥台体形状，仓体底部有蒸汽进口和蒸馏蒸汽出口，仓体底部的变径变螺距的进汽组合计量出料螺旋机个数大于两条，且每个变径变螺距的进汽组合计量出料螺旋机轴头设置有连通的旋转进汽头，每个变径变螺距的进汽组合计量出料螺旋机轴身均匀布有与旋转进汽头连通的轴身蒸汽出口；固态蒸馏仓体外壁设有乙醇蒸汽收集口；每个变径变螺距的进汽组合计量出料螺旋机的下端出料口分别通过多点进料螺旋收集输送机将固态蒸馏仓体物料送出至末端的螺旋输送机，再由末端的螺旋输送机完成最终的出料，连续固态发酵和固态蒸馏系统每个装置单元都是密封连接的。...

【技术特征摘要】
1.含糖秸秆连续固态发酵固态蒸馏制取乙醇的系统，包括缓冲计量仓系统、连续固态发酵系统、连续固态蒸馏系统；缓冲计量仓系统通过皮带输送机上料，出料端通过皮带输送机将物料输送到连续固态发酵系统，连续固态发酵系统出料端则通过密封的螺旋输送机将物料送至连续固态蒸馏系统加料端，连续固态蒸馏系统通过螺旋输送机出料，其特征在于：缓冲计量仓系统包括物料缓冲计量仓，在物料缓冲计量仓底部平行排满变径变螺距的组合计量螺旋机，组合计量螺旋机个数大于两条。连续固态发酵系统包括固态发酵仓体、及顶部依次排布的螺旋加热输送机、混合输送机、发酵装置布料螺旋机，还有发酵仓体出料口依次连接的多点进料螺旋收集输送机和螺旋输送机；固态发酵仓体是锥台体形状，锥台底部平行排满变径变螺距的组合计量出料螺旋机，顶部设置有多个进料口和二氧化碳收集口；螺旋加热输送机两侧带有蒸汽进口，进出口部位则带有温度计接口；混合输送机带有螺带式混合螺旋叶片和搅拌铲，进口处有2个发酵菌种加入口，进口下部和出口上部同样设置有温度计接口，在出口处则设置有取样口；发酵装置布料螺旋机由多支多级双向布料螺旋机组成，每个双向布料螺旋机的螺旋叶片从中间进口处叶片双分点向两侧反向旋转，第一级布料螺旋机的出料口分别输送至两端的布料螺旋机进料口，第二级的布料螺旋机出料口在分别输送至第三级布料螺旋机的进料口，使第一级第二级第三级第四级的出料口个数分别为两个、四个、八个、十六个或更多。连续固态蒸馏系统包括螺旋预热输送机、蒸馏布料螺旋机、固态蒸馏仓体、以及排布在固态蒸馏仓体底部通过减速电机驱动的变径变螺距的进汽组合计量出料螺旋机；螺旋预热输送机两侧带有蒸汽进口，进出口及中间部位带有温度计接口；连续固态蒸馏仓体顶部排布的蒸馏布料螺旋机，也由多支多级双向布料螺旋机组成，螺旋叶片从中间进口处叶片双分点向两侧反向旋转；固态蒸馏仓体是锥台体形状，仓体底部有蒸汽进口和蒸馏蒸汽出口，仓体底部的变径变螺距的进汽组合计量出料螺旋机个数大于两条，且每个变径变螺距的进汽组合计量出料螺旋机轴头设置有连通的旋转进汽头，每个变径变螺距的进汽组合计量出料螺旋机轴身均匀布有与旋转进汽头连通的轴身蒸汽出口；固态蒸馏仓体外壁设有乙醇蒸汽收集口；每个变径变螺距的进汽组合计量出料螺旋机的下端出料口分...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘同林，刘笑辰，
申请(专利权)人：刘同林，
类型：发明
国别省市：山东,37