一种小型精炼系统，包括发酵罐、蒸馏管和膜乙醇分离机构。包含糖、酵母和水的批料在发酵罐中混合。传感器检测批料的物理性质以及系统的操作状态。传感器与控制系统相连，所述控制系统将所检测的处理信息与查找表进行比较，以确定系统是否在最优的乙醇制备条件下操作。如果传感器检测到批料存在问题，则控制系统可以向批料中加入化学成分，以校正化学失衡。系统还可以通过将检测的信息传送给操作者计算机并且从操作者计算机接收控制指令，从而有利于进行远程操作。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术总体上涉及用于远程监测小型乙醇精炼系统并且处理来自小型精炼系统的数据的系统和方法，其中所述小型乙醇精炼系统将原料和/或废弃的含醇液体转化为乙醇。
技术介绍
乙醇发酵涉及这样的生物过程，通过该过程，糖(例如)被转化为可以用作内燃机的燃料的乙醇。可以利用淀粉类或糖类原料制备乙醇或乙基醇。采用大型发酵器将糖和酵母转化为乙醇。在发酵后，采用蒸馏工艺将乙醇与其它液体分离。可以将无水乙醇与汽油混合，然后运送到汽油终端或销售商。使用大型工业乙醇发酵设备的问题是制备需要产生大批量乙醇的大规模机械。然后必须将乙醇与添加剂混合，转移到输送车上，并且输送到加油站。这些大型的乙醇制备设备也需要大量的专门训练的技术人员，以在每天24小时工作时操作并监测精炼处理过程和装置。所需要的是更简便的用于制备小批量的乙醇的小型精炼系统，该系统利用能够由未经训练的个人远程地和/或自动地操作并监测以保持最优的性能效率的机械。
技术实现思路
本专利技术涉及由糖或含醇饮料制备乙醇的小型精炼系统。小型精炼系统与计算机网络相连，所述计算机网络允许小型精炼系统与各种计算机通讯。小型精炼系统还可以包括提供系统操作数据的多个传感器。小型精炼系统可以提供状态信息，并且进行自动操作，例如根据储存或消耗速率投入所需的供应原料。该系统可以监测原料储存情况，并且估测保持用户乙醇消耗所需的供料。小型精炼系统还可以通过与任何监管实体的电子通讯而提供制备信息。该系统还可以利用任何处理机制指示是否存在任何问题。如果系统需要维护或维修，则小型精炼系统可以传送指示所需服务的要求的信号。该系统可以将信息传送给用户计算机，从而使得用户可以请求服务，或者在另一个实施方案中，该系统可以自动地将服务请求传送给服务提供者。当在用户所在地安装小型精炼系统时，该系统可以与电源、水源和液体排放源相连。由于系统包括燃料泵，因此应当将其安装在容易进入车辆的位置。小型精炼系统的设置需要位于水平面上，并且使其与水源、电源和废水排放源相连。小型精炼系统自动操作，并且由用户计算机或系统管理操作者计算机对系统操作进行监测和控制。可以通过用户界面监测和控制该系统，并且/或者可以通过传送器将数据传送到计算机网络，如因特网。然后可以通过网络将操作信息和系统控制信息传送到用户计算机或系统管理计算机，使得可以远程监测操作情况。当将小型精炼系统安装在用户所在地并且用户打开该系统时，系统可以进入启动程序，以检测各系统是否操作适当。一旦系统准备开始工作，包含糖、酵母和酵母营养液的原料与水在发酵罐内混合。发酵罐是包括搅拌器、温度控制机构和测力仪的密封单元。测量系统检测置于发酵罐中的原料成分，以及与原料混合使得能够开始发酵过程的水的体积。控制系统管理泵、搅拌器、阀、通风机、传感器和电热冷却器，以便自动地保持合适的化学混合物和发酵环境。在该过程中，酵母菌消耗糖，并且将其转化为乙醇、二氧化碳气体和热量。在一个实施方案中，系统可以通过检测所释放的二氧化碳并且检测批料的化学成分，从而监测发酵过程。可以通过控制材料流入罐中的控制阀从而手工或自动地引入原料。系统可以通过监测测力仪的输出信号，从而检测批料成分的初始重量。如果依次独立地输入原料成分，则在加入各原料成分之后将各成分的重量由重量的变化表示。基于所检测的原料重量，可以计算相应合适的水的重量/体积。可以通过测力仪或流量测量系统，从而检测引入到罐中的水的量。在一个实施方案中，罐还可以具有检测发酵罐中的液体体积的传感器。液体传感器可以包括与罐中的可变电阻相连的浮子。当罐充满的时候，电阻被设定为其较低电阻值。当罐空的时候，浮子沿着电阻滑动，从而改变电阻值。往下的移动可以增加液体传感器的电阻值，并且电阻在罐空的时候达到最高值。可以根据所检测的电阻值对系统进行校正，从而计算液体的体积。然后，系统可以用搅拌器将原料、糖和水进行混合。随着发酵过程进行，酵母和糖的反应产生热量。系统还可以控制发酵罐内的温度，使得其保持发酵的最优温度范围。通过监测温度，加热系统可以确定发酵罐是需要加热、冷却还是保持目前状态。在一个实施方案中，温度控制单元为与发酵罐相连的热板，并且能够通过转换施加给热板的电压的极性而对内容物既进行加热，又进行冷却。在发酵过程中，原料和糖被转化为乙醇和二氧化碳。二氧化碳从发酵罐中放出并且发酵罐中的材料的重量随着乙醇产生而降低。通过检测材料材料重量随时间的变化，系统可以确定发酵过程的状况和进程。在一个实施方案中，系统可以检测发酵成分的混合物，以确定混合比例或配方是否合适，以及批料是否在发酵。在发酵过程中，从发酵罐中周期性地取出批料液体样品，并且置于包括一个或多个传感器的测试区域内。可以使用与泵相连的管从批料中取出样品，并且将样品置于测试区域内。传感器可以检测物理性质，如传导性、PH值水平、光学折射率或光学波长吸收性和荧光率。对传感器输出信号进行分析，以测定发酵罐中的化学成分的量。在测试样品之后，系统可以使样品返回到批料中。为了监测发酵过程，系统可以在整个批料过程中连续地或周期性地测试批料样品。因此，样品取出系统可以连续地将一部分批料泵送到测试容器内，或者可以周期性地将测试样品输送到测试容器内。在一个实施方案中，可以直接在发酵罐中测试批料，而不将样品移送到独立的测试室内。一旦传感器对批料样品进行了测量，将所检测的特性与预期或最优的值进行比较，所述预期或最优的值可以被储存在预先编程的数值查找表中，或者由运算法则演算得至IJ。通过将所检测的化学成分与查找表或远程通讯反馈进行比较，系统可以测定批料是否含有最优混合比的批料成分。如果在所检测的值和预期的值之间存在实质性区别，则系统可以确认化学成分是否缺乏或过量。然后，系统可以告知用户应当加入到罐中以校正批料的化学成分。在其它实施方案中，化学品可以储存在内部，并且小型精炼系统会自动地将材料加入到发酵罐中，以校正批料混合物的化学失衡。在一些情况中，成分的最优混合物或比例可以以环境条件为依据。虽然系统可以控制罐的温度，但是额外的传感器测量环境气氛的变化，如温度、湿度、大气压力等。当检测到气氛的变化时，系统可以调阅查找表，或者获得成分的适当比例的在线远程反馈。然后，系统可以将罐中的材料混合比调节至环境条件下的理想配方。系统还可以打开冷却或加热元件，从而保持罐中的适当气氛。在完成发酵过程之后，发酵罐包含乙醇和水。通过蒸馏系统将乙醇与水分离。在几天的一段时间内，乙醇和水被缓慢地加热，并且由发酵罐泵送通过蒸馏柱，从而产生乙醇和水的蒸气。由于这些材料的沸点不同，因此乙醇蒸气倾向于升至蒸馏管的上部，而大多数水蒸气则在管壁上冷凝，并且不会离开蒸馏管。由于系统可以安装在不均匀的表面上，并且为了适当的蒸馏必须竖直对齐，因此系统包括用于蒸馏管的竖直对齐系统。在一个实施方案中，万向接头与蒸馏管的上半部相连。由于蒸馏管的大部分重量位于万向接头之下，因此其倾向于旋转为竖直对齐方式。系统只可以允许在对齐过程中自由旋转。在进行对齐之后，系统可以将蒸馏管锁定在合适的位置，从而防止在蒸馏过程中旋转移动。蒸馏管可以填充有材料填料或水平的打孔板，其被用于将蒸发的发酵醪与醇分离。理想地，发酵醪和乙醇进入蒸馏管的下部和发酵醪蒸发。水和其它较重的材料被填料或板堵住。与此形成对比的是，乙醇会本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种小型精炼装置，包括：蒸馏管，所述蒸馏管具有多个分段，并被连接以用于从水和乙醇的蒸气中蒸馏乙醇；连接机构，所述连接机构用于将所述蒸馏管的多个分段可分离地固定在一起；与所述蒸馏管相连的万向接头机构，所述万向接头机构用于使所述蒸馏管沿竖直方向对齐；与所述蒸馏管相连的过滤机构，所述过滤机构用于将乙醇与水分离；以及用于储存乙醇的储存罐，所述储存罐与所述过滤机构相连。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：T·J·奎恩，
申请(专利权)人：E燃料公司，
类型：发明
国别省市：
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