一種厭氧發(fā)酵用的能源草本植物的青貯方法及青貯物料混合裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種厭氧發(fā)酵用的能源草本植物的青貯方法及青貯物料混合裝置。該青貯方法為以糖蜜酒精廢水為青貯添加劑，所述的糖蜜酒精廢水是指以糖蜜為原料在發(fā)酵生產(chǎn)酒精過程中產(chǎn)生的高濃度有機(jī)廢水。該青貯添加劑在草本植物青貯過程中能有效達(dá)到提高原料產(chǎn)氣率、提高青貯效率、降低青貯成本的目的，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了廢棄物的綠色循環(huán)利用。該方法青貯的能源草本植物適用于厭氧發(fā)酵中，尤其適用于制備生物燃?xì)狻Ｔ撉噘A物料混合裝置是根據(jù)青貯物料的能源草本植物與糖蜜酒精廢水的性質(zhì)而設(shè)計(jì)的，該裝置根具有結(jié)構(gòu)獨(dú)特、利于物料的完全混合等優(yōu)勢(shì)。
【專利說明】一種厭氧發(fā)酵用的能源草本植物的青貯方法及青貯物料混合裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及草本植物的青貯方法及其混合裝置，具體涉及一種用于厭氧發(fā)酵制備生物燃?xì)獾哪茉床荼局参锏那噘A方法及青貯物料混合裝置；本發(fā)明屬于生物技術(shù)能源領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]能源草本植物由于具有生物質(zhì)量高和環(huán)境友好等特點(diǎn)，逐漸受到重視。在利用能源草本植物制備生物燃?xì)獾倪^程中，在全年或在所需的時(shí)期內(nèi)為生產(chǎn)沼氣提供所需的原料使得能源草本植物的儲(chǔ)藏成為必須。此外，在適宜能源草本植物生長(zhǎng)季節(jié)相對(duì)較短的地區(qū)，原料的季節(jié)性供應(yīng)提高對(duì)能源草本植物儲(chǔ)藏的需要。
[0003]通常能源草本植物中含有的非結(jié)構(gòu)性碳水化合物，在不適宜的儲(chǔ)藏條件下易損失，造成能源草本植物霉?fàn)€變質(zhì)，質(zhì)量下降。據(jù)統(tǒng)計(jì)調(diào)制草過程中總損失占收獲量的32%?54%，其中雨淋損失為5%?10%，呼吸損失為10%?15%，凋落損失為13%?20%。由此可見，收獲后的鮮草在干燥和貯藏過程中質(zhì)量和數(shù)量的損失是很大的，且這種損失從鮮草收獲就開始發(fā)生了，并一直延續(xù)到終端應(yīng)用。因此，如何讓收獲到應(yīng)用這一過程鮮草的損失降到最低，對(duì)于推廣能源草本植物應(yīng)用尤為重要。近年來，青貯以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)條件成為首選的保存方法。為提高青貯的品質(zhì)，可加入青貯添加劑。根據(jù)青貯添加劑作用效果，可將其分為5類(見表I):1)發(fā)酵促進(jìn)型添加劑；2)發(fā)酵抑制型添加劑；3)好氧性變質(zhì)抑制劑；
4)營(yíng)養(yǎng)型添加劑；5)吸收劑。
[0004]化石能源在逐漸稀缺過程中，價(jià)格成本越來越高和環(huán)境成本逐漸內(nèi)部化會(huì)使化石能源的市場(chǎng)價(jià)格逐漸上升。而生物質(zhì)能源隨著技術(shù)的進(jìn)步，生產(chǎn)利用成本會(huì)逐漸下降，最終接近或低于化石能源成本?？梢陨镔|(zhì)能具備與化石燃料競(jìng)爭(zhēng)的價(jià)格優(yōu)勢(shì)是生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的首要條件。在以能源草本植物為原料制備生物燃?xì)鈺r(shí)，加入現(xiàn)有的青貯添加劑會(huì)增加運(yùn)營(yíng)成本，降低企業(yè)的利潤(rùn)率。
[0005]表I目前常用的青貯添加劑
[0006]
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本
【發(fā)明內(nèi)容】
針對(duì)現(xiàn)有青貯添加劑會(huì)增加厭氧發(fā)酵工程的運(yùn)營(yíng)成本的不足和缺陷，提供一種以含高濃度COD的糖蜜酒精廢水為青貯添加劑的方法及其混合裝置。
[0008]本發(fā)明提供了一種厭氧發(fā)酵用的能源草本植物的青貯方法，主要是以糖蜜酒精廢水為青貯添加劑；其具體步驟如下:
[0009](I)先將能源草本植物粉碎至l_2cm長(zhǎng)；
[0010](2)然后將粉碎后的能源草本植物與糖蜜酒精廢水按比例調(diào)配并完全混合，所述糖蜜酒精廢水的添加量為能源草本植物重量的1%?2%;所述糖蜜酒精廢水的COD濃度為107500-134000mg/L ；
[0011](3)將混合完全的能源草本植物與糖蜜酒精廢水進(jìn)行密封青貯，室溫下放置30-45d后，即可用于厭氧發(fā)酵中；
[0012]其中，所述的糖蜜酒精廢水是指以糖蜜為原料，在發(fā)酵生產(chǎn)酒精過程中產(chǎn)生的高濃度有機(jī)廢水。
[0013]具體地，所述的能源草本植物為雜交狼尾草、柳枝稷、象草中的一種或幾種。
[0014]本發(fā)明提供的一種厭氧發(fā)酵用的能源草本植物的青貯方法，是以糖蜜酒精廢水為青貯添加劑。糖蜜酒精廢水是一種具有較高色度的物質(zhì)，大多呈棕黑色，其中含有類黑色素、棕色素，其主要成分為焦糖色素、酚類色素、多糖分解產(chǎn)物和與氨基酸的濃聚產(chǎn)物等色素，相對(duì)于一般的糖蜜具有難以被微生物所降解、耐溫、耐光照，放置時(shí)間延長(zhǎng)其色值不減等優(yōu)勢(shì)。利用糖蜜酒精廢水作為青貯添加劑，能達(dá)到提高原料產(chǎn)氣率、提高青貯效率、降低青貯成本的目的，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了廢棄物的綠色循環(huán)利用的效果。通過該方法青貯的能源草本植物適用于厭氧發(fā)酵中，尤其適用于制備生物燃?xì)狻?br> [0015]本發(fā)明還提供了一種適用于所述青貯方法中的青貯物料混合裝置，該混合裝置應(yīng)用于所述能源草本植物與青貯添加劑的混合過程中；所述混合裝置包括:混合桶裝置、動(dòng)力裝置、液體循環(huán)裝置及支撐裝置；
[0016]所述混合桶裝置包括同軸設(shè)置的外桶和內(nèi)桶，所述外桶為密閉桶體，所述內(nèi)桶嵌套于外桶內(nèi)；所述內(nèi)桶嵌套于外桶內(nèi)的部分、內(nèi)桶壁上設(shè)有濾液孔；所述內(nèi)桶與外桶互相嵌套的部分、內(nèi)桶壁與外桶壁之間形成密閉的集液腔；所述動(dòng)力裝置連接于所述內(nèi)桶上，所述內(nèi)桶可繞混合桶裝置的軸芯方向轉(zhuǎn)動(dòng)；所述內(nèi)桶中還設(shè)有攪拌裝置；所述混合桶裝置上還設(shè)有進(jìn)料斗和出料口；
[0017]所述液體循環(huán)裝置包括集液斗、液體輸送管道和循環(huán)泵；所述集液斗設(shè)置在所述的集液腔底部，所述液體輸送管道的兩端分別連通集液斗和混合桶裝置的進(jìn)料斗，所述循環(huán)泵設(shè)置在液體輸送管道上；所述集液腔與混合桶裝置的內(nèi)桶通過上述液體循環(huán)裝置形成循環(huán)通道；
[0018]所述支撐裝置為設(shè)置在所述混合桶裝置底部并用于支撐所述混合桶裝置的裝置。
[0019]具體地，所述混合桶裝置相對(duì)水平面呈傾斜狀設(shè)置在所述支撐裝置上。所述支撐裝置為可調(diào)式支撐裝置；所述支撐裝置至少包括第一固定基座和第二固定基座，所述第一支撐基座為固定高度的基座，所述第二固定基座為可調(diào)支撐高度的基座；所述第一固定基座與第二固定基座分別與混合桶裝置通過軸承連接。優(yōu)選地所述混合桶裝置相對(duì)水平面呈25。角傾斜設(shè)置在所述支撐裝置上。
[0020]具體地，所述內(nèi)桶壁上的濾液孔的孔徑小于1cm，避免草本植物原料濾過內(nèi)桶進(jìn)入集液腔；優(yōu)選地，所述集液腔中內(nèi)桶壁和外桶壁之間形成的間距為5-lOcm。
[0021]具體地，所述內(nèi)桶中的攪拌裝置為沿混合桶裝置的軸芯方向設(shè)置有若干塊雙螺旋攪拌葉的攪拌裝置。
[0022]具體地，所述內(nèi)桶中還設(shè)有若干塊與混合桶裝置的軸芯方向垂直的托板。托板可對(duì)物料形成大幅度徑向攪拌，防止物料成團(tuán)結(jié)塊，提高物料松散性，增加物料混合的均勻程度。
[0023]具體地，在所述出料口附近還設(shè)有物料輸送帶。
[0024]本發(fā)明所涉及的適用于所述青貯方法中青貯物料的混合裝置，是根據(jù)青貯原料及添加劑的性質(zhì)進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)獨(dú)特，利于物料的完全混合，同時(shí)也適用于不同的青貯條件下的青貯物料混合。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為實(shí)施例的混合裝置三維示意圖；
[0026]圖2為實(shí)施例的混合裝置剖面視圖和裝置運(yùn)行示意；
[0027]圖3為添加糖蜜酒精廢水后青貯原料厭氧發(fā)酵性能比較；圖中SI為未添加糖蜜酒精廢水青貯，MSl為添加2%糖蜜酒精廢水。
[0028]附圖標(biāo)記:1-動(dòng)力裝置；2_傳動(dòng)裝置；3_軸承裝置；4-外桶；5_外桶支撐套；6-可調(diào)高式外筒支撐架集液斗；8_液體輸送管道:9_內(nèi)桶；10_內(nèi)桶支撐套；11_內(nèi)桶支撐滾輪；12_攪拌裝置；13_進(jìn)料斗；14-濾液孔；15-物料輸送帶；17_托板；18-第一固定基座；19-第二固定基座；20_循環(huán)泵；21_集液腔。

【具體實(shí)施方式】
[0029]為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段和方法，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明:
[0030]本發(fā)明適用于厭氧發(fā)酵用的能源草本植物的青貯物料混合裝置，如圖1和圖2所示，包括:混合桶裝置、動(dòng)力裝置、液體循環(huán)裝置及支撐裝置。
[0031]混合桶裝置包括同軸設(shè)置的外桶4和內(nèi)桶9，所述外桶4為密閉桶體，所述內(nèi)桶9部分嵌套于外桶4內(nèi)。內(nèi)桶9嵌套于外桶4內(nèi)的部分內(nèi)桶壁上設(shè)有若干孔徑小于Icm的濾液孔14，內(nèi)桶壁與外桶壁之間形成間距為5-lOcm的密閉的集液腔21。內(nèi)桶9與外桶4互相嵌套的部分為混合桶裝置的底部，在混合桶裝置的底部連接有動(dòng)力裝置1、傳動(dòng)裝置2及軸承裝置3，內(nèi)桶9在動(dòng)力裝置I的驅(qū)動(dòng)下可繞混合桶裝置的軸芯方向轉(zhuǎn)動(dòng)?；旌贤把b置上設(shè)有進(jìn)料斗13和出料口，在出料口附近設(shè)有物料輸送帶15。在內(nèi)桶9中設(shè)有攪拌裝置12，攪拌裝置12沿混合桶裝置的軸芯方向設(shè)置有若干塊雙螺旋攪拌葉。內(nèi)桶9中還設(shè)有若干塊與混合桶裝置的軸芯方向垂直的托板17。
[0032]液體循環(huán)裝置包括集液斗7、液體輸送管道8和循環(huán)泵20。集液斗7設(shè)置在集液腔21的底部，液體輸送管道8的兩端分別連通集液斗7和混合桶裝置的進(jìn)料斗13，循環(huán)泵20設(shè)置在液體輸送管道8上。集液腔21與混合桶裝置的內(nèi)桶9通過上述液體循環(huán)裝置形成循環(huán)通道。
[0033]支撐裝置為可調(diào)式支撐裝置，混合桶裝置相對(duì)水平面呈25°角傾斜狀設(shè)置在所述支撐裝置上。支撐裝置包括第一固定基座18和第二固定基座19。第一支撐基座18為固定高度的基座，第二固定基座19為可調(diào)支撐高度的基座。第一固定基座18用于支撐混合桶裝置的底部。第二固定基座19上設(shè)有可調(diào)高式外桶支撐架6和內(nèi)筒支撐滾輪11，可調(diào)高式外桶支撐架6上固定有外桶支撐套5，內(nèi)筒支撐滾輪11上設(shè)有內(nèi)桶支撐套10，內(nèi)桶支撐套10可相對(duì)內(nèi)筒支撐滾輪11平動(dòng)。
[0034]使用上述裝置進(jìn)行如下實(shí)施例:
[0035]所述的糖蜜酒精廢水是指以糖蜜為原料，在發(fā)酵生產(chǎn)酒精過程中產(chǎn)生的高濃度有機(jī)廢水，來源為廣西武鳴合立生物化工有限公司。
[0036]實(shí)施例1
[0037]—種用于能源草本植物厭氧發(fā)酵制備生物燃?xì)獾那噘A方法及青貯物料混合裝置，具體為將鮮草和糖蜜酒精廢水按比例通過進(jìn)料斗13加入到內(nèi)桶9中，由動(dòng)力裝置1、傳動(dòng)裝置2帶動(dòng)內(nèi)桶9旋轉(zhuǎn)，外桶4靜止不動(dòng)，內(nèi)桶9在旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)將混合物中的液體通過濾液孔14分離到集液腔21中。液體通過集液斗7、液體輸送管道8和循環(huán)泵20返回內(nèi)桶中。在進(jìn)料時(shí)攪拌裝置12按一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)使物料充分混合，并通過托板17對(duì)物料形成大幅度徑向攪拌，當(dāng)物料完全混合，攪拌裝置12逆向旋轉(zhuǎn)使物料排出罐體，并通過物料輸送帶15使物料到達(dá)青貯窖等青貯設(shè)施內(nèi)。
[0038]實(shí)施例2
[0039]一種厭氧發(fā)酵用的能源草本植物的青貯方法，具體為將刈割的鮮草粉碎至
l-2cm長(zhǎng)，按鮮草的總重加入1% -2%的糖蜜酒精廢水，所述糖蜜酒精廢水的COD濃度為107500-134000mg/L，將鮮草和糖蜜酒精廢水完全混合后放入青貯袋或青貯窖中青貯30-45天后，取出并分析測(cè)量青貯后原料的理化性質(zhì)，PH值低于5.0，乳酸濃度55mg/g以上，氨氮濃度低于40mg/g。采用現(xiàn)有工藝進(jìn)行厭氧發(fā)酵制備生物燃?xì)狻?br> [0040]實(shí)施例3
[0041]1、用2%的糖蜜酒精廢水青貯:
[0042]將刈割后雜交狼尾草人工切成l_2cm，按雜交狼尾草濕重的2%加入糖蜜酒精廢水，所述糖蜜酒精廢水的COD濃度為107500-134000mg/L，將兩種物料完全混合后，放入到青貯袋中，抽真空后室溫放置45d，將青貯后的物料取出，進(jìn)行厭氧發(fā)酵。厭氧發(fā)酵時(shí)按菌種與原料的揮發(fā)性固體物質(zhì)比為1:1加入，菌種的揮發(fā)性固體濃度為1.383%，并加入0.5g/L的碳酸氫銨，恒溫(35°C )發(fā)酵，發(fā)酵共進(jìn)行14d。
[0043]2、未添加糖蜜酒精廢水青貯:
[0044]將刈割后雜交狼尾草人工切成l-2cm，放入到青貯袋中，抽真空后室溫放置45d，將青貯后的物料取出，進(jìn)行厭氧發(fā)酵。厭氧發(fā)酵時(shí)按菌種與原料的揮發(fā)性固體物質(zhì)比為1:1加入，菌種的揮發(fā)性固體濃度為1.383%，并加入0.5g/L的碳酸氫銨，恒溫(35°C )發(fā)酵，發(fā)酵共進(jìn)行14d。
[0045]將上述兩種青貯物料厭氧發(fā)酵的性能作對(duì)比，結(jié)果表示添加2%糖蜜酒精廢水的容積產(chǎn)氣率最高為273mL/g，比未添加糖蜜酒精廢水的產(chǎn)氣率提高12%。見表I及圖3.
[0046]表I添加糖蜜酒精廢水后青貯原料厭氧發(fā)酵性能比較表
[0047]
厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣性能總固體產(chǎn)氣量揮發(fā)性固體產(chǎn)氣量~

(mL/gTS)(mL/gVS)
未添加糖蜜酒精廢水青貯原料209244
添加2%糖蜜酒精廢水青貯原料233273
【權(quán)利要求】
1.一種厭氧發(fā)酵用的能源草本植物的青貯方法，其特征在于，以糖蜜酒精廢水為青貯添加劑；其具體步驟如下: (1)先將能源草本植物粉碎至l-2cm長(zhǎng)； (2)然后將粉碎后的能源草本植物與糖蜜酒精廢水按比例調(diào)配并完全混合，所述糖蜜酒精廢水的添加量為能源草本植物重量的;所述糖蜜酒精廢水的COD濃度為107500-134000mg/L ； (3)將混合完全的能源草本植物與糖蜜酒精廢水進(jìn)行密封青貯，室溫下放置30-45天，即可用于厭氧發(fā)酵中。
2.如權(quán)利要求1所述的青貯方法，其特征在于，所述的能源草本植物選自雜交狼尾草、柳枝稷、象草中的一種或幾種。
3.一種適用于權(quán)利要求1所述青貯方法中的青貯物料混合裝置，其特征在于，該混合裝置應(yīng)用于所述能源草本植物與青貯添加劑的混合過程中；所述混合裝置包括:混合桶裝置、動(dòng)力裝置、液體循環(huán)裝置及支撐裝置； 所述混合桶裝置包括同軸設(shè)置的外桶和內(nèi)桶，所述外桶為密閉桶體，所述內(nèi)桶嵌套于外桶內(nèi)；所述內(nèi)桶嵌套于外桶內(nèi)的部分的內(nèi)桶壁上設(shè)有濾液孔；所述內(nèi)桶與外桶互相嵌套的部分內(nèi)桶壁與外桶壁之間形成密閉的集液腔；所述動(dòng)力裝置連接于所述內(nèi)桶上，所述內(nèi)桶可繞混合桶裝置的軸芯方向轉(zhuǎn)動(dòng)；所述內(nèi)桶中還設(shè)有攪拌裝置；所述混合桶裝置上還設(shè)有進(jìn)料斗和出料口； 所述液體循環(huán)裝置包括集液斗、液體輸送管道和循環(huán)泵；所述集液斗設(shè)置在所述的集液腔底部，所述液體輸送管道的兩端分別連通集液斗和混合桶裝置的進(jìn)料斗，所述循環(huán)泵設(shè)置在液體輸送管道上；所述集液腔與混合桶裝置的內(nèi)桶通過上述液體循環(huán)裝置形成循環(huán)通道； 所述支撐裝置為設(shè)置在所述混合桶裝置底部并用于支撐所述混合桶裝置的裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的青貯物料混合裝置，其特征在于，所述混合桶裝置相對(duì)水平面呈傾斜狀設(shè)置在所述支撐裝置上。
5.如權(quán)利要求3或4所述的青貯物料混合裝置，其特征在于，所述支撐裝置為可調(diào)式支撐裝置；所述支撐裝置至少包括第一固定基座和第二固定基座，所述第一支撐基座為固定高度的基座，所述第二固定基座為可調(diào)支撐高度的基座；所述第一固定基座與第二固定基座分別與混合桶裝置通過軸承連接。
6.如權(quán)利要求3所述的青貯物料混合裝置，其特征在于，所述內(nèi)桶壁上的濾液孔的孔徑小于1cm。
7.如權(quán)利要求3所述的青貯物料混合裝置，其特征在于，所述內(nèi)桶中的攪拌裝置為沿混合桶裝置的軸芯方向設(shè)置有若干塊雙螺旋攪拌葉的攪拌裝置。
8.如權(quán)利要求3所述的青貯物料混合裝置，其特征在于，所述內(nèi)桶中還設(shè)有若干塊與混合桶裝置的軸芯方向垂直的托板。
9.如權(quán)利要求3所述的青貯物料混合裝置，其特征在于，在所述出料口附近還設(shè)有物料輸送帶。
【文檔編號(hào)】A23K3/02GK104126741SQ201410324075
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月8日
【發(fā)明者】袁振宏, 李連華, 孫永明, 孔曉英, 甄峰, 李穎 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所