一种用于纤维素乙醇生产过程中纤维质酶解的反应装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于纤维素乙醇生产过程中纤维质酶解的反应装置，包括酶解罐，该酶解罐包括罐体和设于所述罐体内的搅拌机构，所述搅拌机构包括搅拌轴、设于所述搅拌轴上的三角形桨叶组和设于所述搅拌轴底端的锚式桨叶，所述搅拌轴与电机的输出轴连接，所述罐体的底部为锥形结构，并且该锥形结构的尖端处设有出料口。与现有技术相比，本发明专利技术具有搅拌均匀、下料方便、不易粘壁、酶解效果好、成本低等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于纤维素乙醇生产过程中纤维质酶解的反应装置
本专利技术涉及生物化工
，尤其是涉及一种用于纤维素乙醇生产过程中纤维质酶解的反应装置。
技术介绍
随着石油资源的逐渐枯竭和环境的日益恶化，大力推广使用可再生能源技术已成为研究热点，以减少对化石能源的依赖和温室气体的排放。纤维素乙醇技术，是一种高端的清洁能源技术，因为它可以被用来替代传统的粮食乙醇技术，利用地球上广泛存在的纤维素质生物原料生产清洁的乙醇燃料，被寄予了很高的期望。利用酶水解比化学水解糖得率高，副产物少，反应条件温和，能耗低，环境友好。酶水解工艺中，纤维素酶是由多种水解酶组成的一个复杂酶系。一个完整的纤维素酶体系，通常由作用方式不同但却能相互协同催化水解纤维素的3类酶组成。关键酶包括：外切葡聚糖酶、内切葡聚糖酶、β-葡聚糖苷酶。但由于酶水解法反应时间长，至今仍未达到工业化水平。因而加快酶水解速度提高水解率特别重要。要加快酶反应速度强化反应过程，反应器的选择是关键因素。目前对于纤维素酶解设备的研究还处于实验室研究阶段，而且大多侧重于工艺条件的研究。现在的酶解设备存在搅拌不均匀导致酶解率偏低、可处理物料浓度低等问题。另外，现有装置中还存在下料粘壁，下料过程慢的问题，导致生产效率降低。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了提供一种用于纤维素乙醇生产过程中纤维质酶解的反应装置从而解决现有的酶解设备搅拌不均匀导致酶解效率偏低、可处理物料浓度低等问题。本专利技术的反应器采用机械搅拌的原理，促进酶解反应，采用两种类型的搅拌叶片，提高了搅拌均匀性。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种用于纤维素乙醇生产过程中纤维质酶解的反应装置，包括酶解罐，该酶解罐包括罐体和设于所述罐体内的搅拌机构，所述搅拌机构包括搅拌轴、设于所述搅拌轴上的三角形桨叶组和设于所述搅拌轴底端的锚式桨叶，所述搅拌轴与电机的输出轴连接。进一步地，所述搅拌轴上设有1～2个三角形桨叶组或所述搅拌轴上等间距设置3～5个三角形桨叶组。进一步地，每组三角形桨叶组由三片三角形叶片组成。进一步地，本专利技术采用多个三角形桨叶组合设于底部的锚式桨叶组合，首先提高了搅拌效果，有利于提高搅拌均匀性；进一步将三角形桨叶组等间距设置，有利于进一步减少搅拌不匀性。进一步地，所述罐体的底部为锥形结构，并且该锥形结构的尖端处设有出料口；从而进一步解决了下料粘壁的问题，酶解结束时，罐体底部呈锥子型，下料方便，不易粘壁，且该装置设计简单。进一步地，所述锚式桨叶为平板式结构，并且该锚式桨叶左右对称安装于所述搅拌轴上。进一步地，所述锚式桨叶靠近所述罐体底部的轮廓与所述罐体底部内壁之间的距离为5～50mm。进一步地，所述三角形桨叶组和锚式桨叶的桨径为所述罐体直径的1/2～3/4。进一步地，所述搅拌电机为无级变速电机。进一步地，所述罐体的侧壁上设有用于放置温度传感器的自控温度口和用于放置pH计的自控pH口；所述自控温度口和自控pH口相对于所述罐体的侧壁倾斜设置，并且伸入所述罐体的内部，位于所述罐体的外部的自控温度口和自控pH口朝上。通过设置温度传感器和pH计等检测机构，可以进一步配合控制元件实现了反应器的自动调节功能，具有可以容易工业化放大的特点。进一步地，本专利技术的装置还包括恒温装置，该恒温装置为设于所述反应器外部的恒温水浴加热装置、设于所述罐体外侧壁的保温层或包覆于所述罐体外侧壁上的电加热套。通过在罐体设置保温层，装置在纤维质原料酶解过程中可以很好的实现动量传递、热量传递和质量传递。进一步地，本专利技术的装置还包括混合输送器，该混合输送器包括横向设置的管体和设于所述管体内的搅拌推送机构，所述管体上设有物料进口和物料出口，所述物料出口与反应器的顶盖上的补料口连接。进一步地，所述搅拌推送机构包括转轴和设于所述转轴上的双螺旋带，所述转轴的端部与补料电机连接，所述双螺旋带上设有搅拌齿。搅拌齿为平行于搅拌轴的条状或片状。本专利技术中，搅拌齿的形状一般为适合剪切物料的形状。进一步地，所述管体上还设有进水口、药剂添加口或将管体上的物料进口作为进水口或药剂添加口。进一步地，所述管体的长度为100-200cm。搅拌推送机构中的管体长度不宜过长，因为纤维物料基本为半固体状态，所述管体过长的话，推送机构阻力会过大，也不宜过短，因为过短的话，混合剪切的程度不够，会影响后续的酶解效果。进一步地，所述补料电机为高速电机。本专利技术中补料电机为高速电机，高速电机可以快速转动，切打物料。螺带为两条，方向相对，以增强剪切搅拌混合的效果。本专利技术的工作原理为：首先纤维质物料在管式输送器上得到初步的破碎疏解和酶解，物料变稀变细，酶制剂和物料得到充分的混合并得到部分酶解，以便于进行下一步的酶解罐内酶解，提高酶解效果。现有的酶解装置基本上仅仅是一个酶解罐，直接投料后酶解，并没有注重物料的预处理，如果不对物料进行部分酶解预处理，则因为纤维质物料基本处于半固体状态，流动性很差，在酶解罐内极容易造成搅拌不均匀，酶解效果不佳，另外纤维物料的浓度也上不去，导致酶解糖很低，发酵后的酒精含量低，生产成本高，耗能大。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)通过特殊桨叶组合得到的搅拌机构，搅拌均匀，减少搅拌不匀所带来酶解率偏低以及可酶解处理的物料浓度低的问题。(2)本专利技术的装置底部采用锥子型设计，下料过程快速且不易粘壁。(3)本专利技术的装置结构简单，容易工业化实施。(4)本专利技术设置了能够将原料初步的破碎疏解和酶解的混合输送器，改善酶解罐的进料条件，从而大大提高了酶解效果。(5)本专利技术可以将酶制剂根据需要分步从混合输送器、酶解罐分别添加，提高了酶添加的灵活性，并根据酶解阶段特性和不同酶制剂的作用分步添加，提高了酶解效果，节约了成本。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术中酶解罐的结构示意图；图中，1为罐体，2为搅拌电机，3为支架，4为三角形桨叶组，5为锚式桨叶，6为自控温度口，7为自控PH口，8为补料口，9为保温层，10为搅拌轴，11为出料口，12为管体，13进料口，14为补料电机。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。实施例1一种用于纤维素乙醇生产过程中纤维质酶解的反应装置，如图1所示，包括依次连接的混合输送器和酶解罐，纤维质物料在混合输送器上得到初步的破碎疏解和酶解，物料变稀变细，并酶制剂和物料得到充分的混合并得到部分酶解，以便于进行下一步的酶解罐内酶解，提高酶解效果。具体地，如图2所示，酶解罐包括罐体1、设于罐体1内的搅拌机构、罐体1的外侧包覆有保温层9。罐体1为的底部为密封反应器，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于纤维素乙醇生产过程中纤维质酶解的反应装置，包括酶解罐，该酶解罐包括罐体(1)和设于所述罐体(1)内的搅拌机构，其特征在于，所述搅拌机构包括搅拌轴(10)、设于所述搅拌轴(10)上的三角形桨叶组(4)和设于所述搅拌轴(10)底端的锚式桨叶(5)，所述搅拌轴(10)与电机(2)的输出轴连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于纤维素乙醇生产过程中纤维质酶解的反应装置，包括酶解罐，该酶解罐包括罐体(1)和设于所述罐体(1)内的搅拌机构，其特征在于，所述搅拌机构包括搅拌轴(10)、设于所述搅拌轴(10)上的三角形桨叶组(4)和设于所述搅拌轴(10)底端的锚式桨叶(5)，所述搅拌轴(10)与电机(2)的输出轴连接。


2.根据权利要求1所述的一种用于纤维素乙醇生产过程中纤维质酶解的反应装置，其特征在于，所述搅拌轴(10)上设有1～2个三角形桨叶组(4)或所述搅拌轴(10)上等间距设置3～5个三角形桨叶组(4)。


3.根据权利要求2所述的一种用于纤维素乙醇生产过程中纤维质酶解的反应装置，其特征在于，每组三角形桨叶组(4)由三片三角形叶片组成。


4.根据权利要求1所述的一种用于纤维素乙醇生产过程中纤维质酶解的反应装置，其特征在于，所述罐体(1)的底部为锥形结构，并且该锥形结构的尖端处设有出料口(11)。


5.根据权利要求1所述的一种用于纤维素乙醇生产过程中纤维质酶解的反应装置，其特征在于，所述锚式桨叶(5)为平板式结构，并且该锚式桨叶(5)左右对称安装于所述搅拌轴(10)上。


6....

【专利技术属性】
技术研发人员：代淑梅，李秋园，全英达，吴超勇，
申请(专利权)人：中溶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13