[发明专利]一种利用甜高粱秸秆固态发酵制备酒精的设备和方法

权利要求书

1.一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CO₂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CO₂循环气体管路(20)与CO₂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)。

2.按权利要求1所述的利用甜高粱秸秆固态发酵制备酒精的设备，其特征在于，还包括在CO₂循环气体管路上设置一质量流量控制器(13)。

3.按权利要求1所述的利用甜高粱秸秆固态发酵制备酒精的设备，其特征在于，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)。

4.按权利要求1、2或3所述的利用甜高粱秸秆固态发酵制备酒精的设备，其特征在于，所述的发酵罐(2)的一端与气提罐(3)垂直连接是通过法兰连接为一体的。

5.一种应用权利要求1所述的利用甜高粱秸秆固态发酵制备酒精的设备，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121-125℃，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，混合比例按酵母1g：无菌水20mL-酵母1g：无菌水40mL，在活化温度32-35℃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，按照预定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35℃，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CO₂循环气体，将发酵产生的酒精从甜高粱底物中带走，其中CO₂循环气体的流速为2-10L/min；

(6)吸附：从气提罐(3)流出的CO₂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CO₂气体压缩后可以被循环利用；

(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90℃，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，带入冷凝管(6)，冷凝后回收，就得到酒精产品。