[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

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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，甚至还有蒸馏浓缩步骤，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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

本发明的目的是这样实现的：

本发明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CO₂循环气体管路与CO₂气瓶9连通，所述的CO₂循环气体管路还与压缩机22连接，该压缩机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11，两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CO₂气瓶9连接；经过吸附柱后CO₂载气从吸附柱上端出来，通过气路回到储气罐8，经压缩后，到达CO₂气瓶9，实现CO₂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。