專利名稱：一種采用薯類原料制備乙醇的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于乙醇的制備方法，更具體地是關(guān)于采用薯類原料制備乙醇的方法。
背景技術(shù)：
薯類，例如紅薯、馬鈴薯、木薯等，富含淀粉，因此廣泛用于發(fā)酵制糖、制淀粉等領(lǐng)域。
木薯是熱帶和亞熱帶多年生、溫帶一年生薯屬灌木，原產(chǎn)于南美洲，適
宜在平均溫度為25-29°C、年均降水量1000-1500毫米的低緯度地區(qū)生長。大約在1820年前，木薯傳到中國南方，主要在廣東、廣西和海南種植，現(xiàn)在逐漸擴(kuò)大到云南、福建、貴州等省。木薯分為兩類苦味木薯(有毒木薯)和甜味木薯(無毒木薯)。新鮮的木薯塊根的主要化學(xué)成分是水，其次是碳水化合物，還有一些含量較少的蛋白質(zhì)、脂肪和果膠。鮮木薯淀粉含量達(dá)到25-30重量％，干木薯淀粉含量為70重量％左右。
由于木薯的塊根較大，在采用木薯原料酶解、發(fā)酵制備乙醇之前通常需要對木薯原料進(jìn)行粉碎，以破壞木薯的組織結(jié)構(gòu)，從而使微小的淀粉顆粒能夠從木薯塊根中解體、分離出來。為了提高糖分的抽提率，需要使木薯組織的解體更充分、更細(xì)小，使淀粉顆粒的分離更徹底。現(xiàn)有技術(shù)的采用木薯制備乙醇的方法中，所述木薯的粉碎方法通常包括將木薯與水混合后進(jìn)行粉碎得到粉碎產(chǎn)物。采用現(xiàn)有的粉碎方法消耗水的量較大，為了保證得到的粉碎產(chǎn)物中對木薯顆粒的粒度要求，采用現(xiàn)有的粉碎方法消耗的能量較大，設(shè)備的利用率低。
由于薯類原料發(fā)酵制備乙醇的廢液含有高濃度的有機(jī)物，目前絕大部分
5乙醇廠排放的薯類原料發(fā)酵制備乙醇的廢液沒有經(jīng)過有效處理直接向外排 放，對當(dāng)?shù)睾拖掠蔚乃h(huán)境造成嚴(yán)重影響。
目前，薯類原料發(fā)酵制備乙醇的廢液的處理方法有1、焚燒法，即將 薯類原料發(fā)酵制備乙醇的廢液濃縮后進(jìn)行焚燒，該方法的缺點(diǎn)為焚燒后容易 造成二次污染；2、用薯類原料發(fā)酵制備乙醇的廢液發(fā)酵制備沼氣，該方法 的缺點(diǎn)為投資大和控制技術(shù)要求高。
因此，目前通常采用回收薯類原料發(fā)酵制備乙醇的廢液中的固體殘?jiān)?br> 為飼料來處理廢液的方法，該方法包括將廢液過濾去水，得到濾餅；之后對
濾餅進(jìn)行烘干。該方法是一種投資少、容易操作并且對環(huán)境友好的薯類原料 發(fā)酵制備乙醇的廢液的處理方法，但是，采用該方法的能耗較大，并且該方 法過濾去除的水中雜質(zhì)較多對壓榨設(shè)備的磨損嚴(yán)重，增加了維護(hù)成本，并且
去除的水中化學(xué)需氧量值(COD值)較高，環(huán)境壓力很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的采用薯類原料制備乙醇的方法中粉碎薯類 原料的方法消耗水的量較大，消耗的能量較大，設(shè)備的利用率低的缺陷以及 克服現(xiàn)有的從薯類原料發(fā)酵制備乙醇的廢液中回收固體殘?jiān)姆椒ù嬖谀?耗大的缺點(diǎn)，提供一種粉碎薯類原料的消耗水的量較小，消耗的能量較小， 設(shè)備的利用率高的以及從薯類原料發(fā)酵制備乙醇的廢液中回收固體殘?jiān)?能耗小的采用薯類原料制備乙醇的方法。
本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)的采用薯類原料制備燃料乙醇的方法中 對于粉碎薯類原料的方法，無論薯類原料是鮮木薯還是干木薯，均需在粉碎 前將木薯原料與水混合(木薯原料的鮮重與水的重量比通常為1:1)后進(jìn)行 粉碎，粉碎過程中消耗水的量較大，因而，粉碎產(chǎn)物的量也相應(yīng)較多，粉碎 產(chǎn)物的儲存問題也較難解決。此外，現(xiàn)有技術(shù)的粉碎的方法通常為二次粉碎，
6即，在將薯類原料與水混合后先進(jìn)行一次粉碎，將得到的一次粉碎產(chǎn)物再次 進(jìn)行二次粉碎，而得到最終的粉碎產(chǎn)物。在采用現(xiàn)有的二次粉碎方法粉碎得 到的粉碎產(chǎn)物中薯類原料顆粒的粒徑大小不均勻，且顆粒粒度較大；若為了 保證得到的粉碎產(chǎn)物中木薯顆粒的粒度能夠達(dá)到一定要求，則采用現(xiàn)有的粉 碎方法的粉碎時(shí)間會延長，因而消耗的能量較大，設(shè)備的利用率低。
此外，本發(fā)明的發(fā)明人對現(xiàn)有的從薯類原料發(fā)酵制備乙醇的廢液中回收 固體殘?jiān)姆椒ㄟM(jìn)行了細(xì)致的研究，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的方法中，廢液除水后得到的
濾餅的含水量通常高達(dá)75重量％以上，并且現(xiàn)有的方法也無法進(jìn)一步降低 濾餅的含水量；從而使后續(xù)烘干過程中所需的能耗較高。
本發(fā)明提供了一種采用薯類原料制備乙醇的方法，該方法包括將薯類原 料粉碎，將粉碎后的產(chǎn)物與酶混合、酶解，得到酶解產(chǎn)物；發(fā)酵該酶解產(chǎn)物， 從發(fā)酵產(chǎn)物中分離乙醇，然后從廢液中回收固體殘?jiān)?，其中，所述粉碎的?法包括先將薯類原料進(jìn)行一次粉碎，得到一次粉碎產(chǎn)物，將部分一次粉碎產(chǎn) 物進(jìn)行二次粉碎，得到二次粉碎產(chǎn)物，將剩余部分的一次粉碎產(chǎn)物與未粉碎 的薯類原料混合然后進(jìn)行一次粉碎；所述從廢液中回收固體殘?jiān)姆椒ò?去除廢液中的水，得到含水量小于60重量％的濾餅，然后對濾餅進(jìn)行烘干， 得到固體殘?jiān)?br> 本發(fā)明提供的采用薯類原料制備乙醇的方法中，將薯類原料粉碎的方法 為二次粉碎的方法，與現(xiàn)有技術(shù)不同的是，在粉碎薯類原料之前不需要將薯 類原料與水混合，或者僅僅加入少量的水，而后將一次粉碎后的部分一次粉 碎產(chǎn)物返回與未經(jīng)過粉碎的薯類原料重新混合，然后再次進(jìn)行一次粉碎，該 返回的部分一次粉碎產(chǎn)物為薯類原料顆粒的淀粉漿液，該部分粉碎產(chǎn)物即能 夠起到稀釋的作用，又能夠與未經(jīng)過粉碎的薯類原料一起被再次粉碎。本發(fā) 明的方法不但消耗水的量少，消耗的能量較少，設(shè)備的利用率高，粉碎效率 高，同時(shí)采用本發(fā)明的二次粉碎的方法能夠很好的控制粉碎后的得到的粉碎
7產(chǎn)物中薯類原料顆粒的粒徑，使最終得到的薯類原料顆粒的粒徑小且均勻， 同時(shí)還解決了粉碎產(chǎn)物的儲存問題。此外，本發(fā)明的發(fā)明人意外的發(fā)現(xiàn)，采 用本發(fā)明的薯類原料制備乙醇的方法得到的淀粉乙醇產(chǎn)率得到顯著提高，推 測原因可能是由于本發(fā)明的粉碎方法能夠很好的控制粉碎后得到的粉碎產(chǎn) 物中薯類原料顆粒的粒徑，使最終得到的薯類原料顆粒的粒徑小且均勻，從 而能夠使粉碎產(chǎn)物中的淀粉被充分釋放出來，使最終得到的粉碎產(chǎn)物中的薯 類原料顆粒中的微小淀粉顆粒能被充分利用，即能充分與酶接觸、酶解，大 大提高了淀粉的利用率，從而大大提高了淀粉乙醇產(chǎn)率。例如，在其它條件
都相同的情況下，采用實(shí)施例1的方法得到的淀粉乙醇產(chǎn)率達(dá)51.6%，殘?zhí)?率為1.4%，而采用對比例1的方法得到的淀粉乙醇產(chǎn)率僅為50.5%，殘?zhí)?率為2.2%，乙醇產(chǎn)率的提高幅度高達(dá)2.2%，殘?zhí)锹式档土?6.4%。
本發(fā)明中，通過在大幅度的降低了得到的濾餅的含水量，從而顯著的降 低了后續(xù)烘干過程中所需的能耗。例如，本發(fā)明實(shí)施例l-4得到的濾餅Al-A4 的含水量分別為60重量％、 50重量％、 55重量。％和52重量％，而對比例1 得到的參比濾餅CA1的含水量則高達(dá)78重量％，說明通過本發(fā)明提供的方 法對廢液進(jìn)行壓榨得到的濾餅的含水量顯著的降低，并且實(shí)施例1-4與對比 例1相比，烘干所需的能耗大幅度的減少，說明通過本發(fā)明提供的方法能夠 大幅度的降低回收固體殘?jiān)璧哪芎摹?br> 具體實(shí)施例方式
按照本發(fā)明，采用薯類原料制備乙醇的方法包括將薯類原料粉碎，將粉 碎后的產(chǎn)物與酶混合、酶解，得到酶解產(chǎn)物；發(fā)酵該酶解產(chǎn)物，從發(fā)酵產(chǎn)物 中分離乙醇，然后從廢液中回收固體殘?jiān)?，其中，所述粉碎的方法包括先?薯類原料進(jìn)行一次粉碎，得到一次粉碎產(chǎn)物，將部分一次粉碎產(chǎn)物進(jìn)行二次 粉碎，得到二次粉碎產(chǎn)物，將剩余部分的一次粉碎產(chǎn)物與未粉碎的薯類原料混合然后進(jìn)行一次粉碎；所述從廢液中回收固體殘?jiān)姆椒òㄈコ龔U液中
的水，得到含水量小于60重量％的濾餅，然后對濾餅進(jìn)行烘干，得到固體殘?jiān)?br> 按照本發(fā)明，所述剩余部分的一次粉碎產(chǎn)物為全部一次粉碎產(chǎn)物重量的
5-20重量％;剩余部分的一次粉碎產(chǎn)物占剩余部分的一次粉碎產(chǎn)物與未粉碎
的薯類原料的總重量的5-20重量％。優(yōu)選情況下，所述剩余部分的一次粉 碎產(chǎn)物為全部一次粉碎產(chǎn)物重量的5-10重量Q/^;剩余部分的一次粉碎產(chǎn)物 占剩余部分的一次粉碎產(chǎn)物與未粉碎的薯類原料的總重量的5-10重量％。 按照本發(fā)明的方法粉碎得到的最終粉碎產(chǎn)物中薯類原料顆粒的粒度小且顆 粒粒度分布更均勻，該薯類原料的平均顆粒直徑可以達(dá)到1.8至小于2.5毫 米，甚至更小，如優(yōu)選為1.6至小于1.8毫米。
根據(jù)本發(fā)明提供的方法，在將薯類原料進(jìn)行一次粉碎前，無需將薯類原 料與水混合，或者僅僅加入少量的水，例如，所述水的用量可以為薯類原料 干重的0.5-2倍，優(yōu)選為1-1.5倍。優(yōu)選情況下，在粉碎薯類原料之前無需特 別將薯類原料與水混合，而是在將一次粉碎后的部分一次粉碎產(chǎn)物返回與未 經(jīng)過粉碎的薯類原料重新混合，然后進(jìn)行一次粉碎，該返回的部分一次粉碎 產(chǎn)物為薯類原料顆粒的淀粉漿液，該返回部分的一次粉碎產(chǎn)物既能夠起到稀 釋的作用，因此在初始粉碎時(shí)可以不將薯類原料與水混合，此外，該返回部 分的一次粉碎產(chǎn)物又能夠與鮮木薯原料一起被再次粉碎，不但消耗水的量 少，消耗的能量較少，設(shè)備的利用率高，粉碎效果高，且本發(fā)明的二次粉碎 的方法能夠很好的控制粉碎后的得到的粉碎產(chǎn)物中薯類原料顆粒的粒徑，使 最終得到的薯類原料顆粒的粒徑小且均勻。按照本發(fā)明，為了使最終得到的 粉碎產(chǎn)物中薯類原料顆粒的直徑在1.8至小于2.5毫米，優(yōu)選為1.6至小于 1.8毫米，在將薯類原料進(jìn)行一次粉碎后，得到的一次粉碎產(chǎn)物中薯類原料 的平均顆粒直徑一般在2.5-10毫米，優(yōu)選為2.5-5毫米。
9根據(jù)本發(fā)明的一個具體實(shí)施方式
，當(dāng)所述進(jìn)料方式為連續(xù)進(jìn)料時(shí)，可以 將剩余部分的一次粉碎產(chǎn)物與未粉碎的薯類原料混合并進(jìn)行一次粉碎后的 一次粉碎產(chǎn)物中的部分取出，繼續(xù)與未經(jīng)過粉碎的薯類原料混合并進(jìn)行一次 粉碎，并按照這樣的方法循環(huán)、連續(xù)的進(jìn)行粉碎。
根據(jù)本發(fā)明的另一個具體實(shí)施方式
，當(dāng)所述進(jìn)料方式為間歇進(jìn)料時(shí)，可 以將剩余部分的一次粉碎產(chǎn)物與未經(jīng)過粉碎的薯類原料混合并進(jìn)行一次粉 碎后得到的一次粉碎產(chǎn)物直接進(jìn)行二次粉碎得到二次粉碎產(chǎn)物，也可以將該 一次粉碎產(chǎn)物與初次粉碎后的得到的一次粉碎產(chǎn)物混合后一起進(jìn)行二次粉 碎。
可以使用常規(guī)的各種粉碎設(shè)備，例如SFSP系列錘片式粉碎機(jī)。 所述薯類原料可以為各種薯類原料，如紅薯、馬鈴薯、木薯等，本發(fā)明 的具體實(shí)施方案中采用的薯類原料為木薯。所述木薯可以為鮮木薯或干木 薯，也可以為鮮木薯與干木薯的混合物。所述干木薯與鮮木薯的重量沒有特
別限定，通常情況下，所述干木薯與鮮木薯的重量比為1:1.5-2.5，優(yōu)選為 1:1.5-2。
成熟的木薯一般粗4-8厘米，長20-30厘米，薯形粗短，呈短圓柱狀， 木薯由內(nèi)及外的機(jī)構(gòu)為薯肉，內(nèi)表皮和外表皮，外表皮為深褐色，間有白色 環(huán)狀條紋，內(nèi)皮和肉質(zhì)白色。由于薯類原料中可能會含有泥土、沙石雜質(zhì)以 及鐵雜質(zhì)，會對破碎設(shè)備造成損害，因此，按照本發(fā)明的方法，還可以包括 破碎之前對薯類原料進(jìn)行預(yù)處理的常規(guī)操作，所述預(yù)處理的步驟一般包括除 去雜質(zhì)和清洗的步驟。如，在鮮木薯采收后，除去木薯上的泥土、根、須及 木質(zhì)部分以及砂石等雜質(zhì)。并對木薯進(jìn)行清洗，所述清洗的方法和設(shè)備為本 領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，在這里不再贅述。
所述酶解步驟可以通過本領(lǐng)域常用的方法完成，比如向粉碎產(chǎn)物中添加 產(chǎn)酶微生物和/或酶，在產(chǎn)酶微生物的生長溫度和/或酶有活力的溫度下保溫完成。所述產(chǎn)酶微生物為能夠分泌淀粉酶的產(chǎn)酶微生物。所述酶包括淀粉酶。 由于微生物生長會產(chǎn)生副產(chǎn)物，因此優(yōu)選直接加入酶。所述酶的用量越 多越好，出于成本考慮，優(yōu)選以每克粉碎后的產(chǎn)物的干重計(jì)，所述淀粉酶的 用量為4_50酶活力單位，更優(yōu)選以每克粉碎后的產(chǎn)物的干重計(jì)，所述淀粉 酶的用量為10-30酶活力單位。
本發(fā)明所述酶的酶活力單位的定義為在pH值為6.0、溫度為7(TC的 條件下，1分鐘將1毫克淀粉轉(zhuǎn)化為葡萄糖所需的酶量為一個酶活力單位。
所述酶解的溫度可以為淀粉酶的任何最適作用溫度， 一般為50-90°C， 更優(yōu)選60-70°C。所述酶解的時(shí)間理論上越長越好，考慮到設(shè)備利用率，優(yōu) 選所述酶解的時(shí)間為20-240分鐘，更優(yōu)選為30-120分鐘。所述酶解的pH 值可以為淀粉酶的任何最適作用pH， 一般為3-7，更優(yōu)選pH值為5-6。由 于酶解過程中pH值的波動不大，因此所述酶解的pH值可以按照本領(lǐng)域常 用的方法在加入酶之前進(jìn)行調(diào)節(jié)，例如先將粉碎產(chǎn)物與水或培養(yǎng)基(加酶--般與水混合，加入產(chǎn)酶微生物一般與該微生物的培養(yǎng)基)混合，此外，為了 保證蒸餾得到的乙醇的濃度， 一般使所得混合物的固含量為20-40重量％， 根據(jù)所得混合物的pH值，用硫酸溶液或氫氧化鈉將待酶解的混合物pH調(diào) 節(jié)至3-7，更優(yōu)選調(diào)節(jié)至pH值為5-6。
淀粉酶是能夠分解淀粉糖苷鍵的一類酶的總稱，所述淀粉酶一般包括cx-淀粉酶、卩-淀粉酶、糖化酶和異淀粉酶。本發(fā)明所述酶包括淀粉酶。
a-淀粉酶又稱淀粉1， 4-糊精酶，它能夠任意地、不規(guī)則地切開淀粉鏈 內(nèi)部的(x-l， 4-糖苷鍵，將淀粉水解為麥芽糖、含有6個葡萄糖單位的寡糖 和帶有支鏈的寡糖。生產(chǎn)此酶的微生物主要有枯草桿菌、黑曲霉、米曲霉和 根霉。
卩-淀粉酶又稱淀粉1， 4-麥芽糖苷酶，能夠從淀粉分子非還原性末端切 開l， 4-糖苷鍵，生成麥芽糖。此酶作用于淀粉的產(chǎn)物是麥芽糖與極限糊精。
ii此酶主要由曲霉、根霉和內(nèi)孢霉產(chǎn)生。
糖化酶又稱淀粉(X-l， 4-葡萄糖苷酶，此酶作用于淀粉分子的非還原性
末端，以葡萄糖為單位，依次作用于淀粉分子中的a-l， 4-糖苷鍵，生成葡 萄糖。此酶作用于支鏈淀粉后的產(chǎn)物有葡萄糖和帶有(X-1， 6-糖苷鍵的寡糖; 作用于直鏈淀粉后的產(chǎn)物幾乎全部是葡萄糖。此酶產(chǎn)生菌主要是黑曲霉(左 美曲霉、泡盛曲霉)、根霉(雪白根酶、德氏根霉)、擬內(nèi)孢霉、紅曲霉。
異淀粉酶又稱淀粉ct-l， 6-葡萄糖苷酶、分枝酶，此酶作用于枝鏈淀粉 分子分枝點(diǎn)處的ct-l， 6-糖苷鍵，將枝鏈淀粉的整個側(cè)鏈切下變成直鏈淀粉。
此酶產(chǎn)生菌主要是嫌氣桿菌、芽孢桿菌及某些假單孢桿菌等細(xì)菌。
優(yōu)選所述酶解使用的酶還包括磷酸酯酶。因?yàn)榱姿狨ッ改軌蚴沽姿崤c醇 式羥基結(jié)合成酯的磷酸糊精水解成葡萄糖，并釋放出磷酸，具有極明顯的液 化力，所以酶解使用的酶包括磷酸酯酶，可以更充分地水解淀粉，以增加乙
醇產(chǎn)率。
能夠發(fā)酵單糖如葡萄糖和/或果糖、寡糖如蔗糖和/或半乳糖的微生物都 可以用于本發(fā)明的發(fā)酵過程，由于釀酒酵母是釀酒工業(yè)上普遍應(yīng)用的耐酒 精、副產(chǎn)物少、乙醇產(chǎn)率高的發(fā)酵己糖的微生物，因此優(yōu)選所述發(fā)酵所使用 的酵母為釀酒酵母。
以每克酶解產(chǎn)物計(jì)，所述發(fā)酵所使用的酵母的接種量為103-108菌落形 成單位，更優(yōu)選104-106菌落形成單位。
所述菌落形成單位的定義為將稀釋后的一定量的菌液通過澆注或涂布 的方法，讓其內(nèi)的微生物單細(xì)胞一一分散在培養(yǎng)基平板上，待培養(yǎng)后，每一 活細(xì)胞就形成一個菌落。即每毫升菌液中含有的單細(xì)胞的數(shù)目。
本發(fā)明發(fā)酵所使用的酵母可以為商購酵母固體制劑(比如干酵母粉)或 酵母菌種，比如拉斯2號(Rasse II)酵母，又名德國二號酵母、拉斯12號 (RasseXD)酵母，又名德國12號酵母、K字酵母、南陽五號酵母(1300)
12和南陽混合酵母(1308)。所述酵母的菌落形成單位可以通過本領(lǐng)域公知的 方法測定，比如亞甲基藍(lán)染色活菌計(jì)數(shù)法。亞甲基藍(lán)染色活菌計(jì)數(shù)法的具體 方法如下
將1克干酵母粉溶于10毫升無菌水中，或?qū)?毫升菌種活化液用無菌
水稀釋至10毫升，加入0.5毫升0.1重量％亞甲基藍(lán)，在35t:下保溫30分 鐘。在IO倍光學(xué)顯微鏡下，用血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)保溫后的溶液中活菌的數(shù)目 (死菌染色，活菌不染色)，可得1克干酵母或1毫升菌種活化液中活菌的 數(shù)目，即菌落形成單位數(shù)。
所述酵母可以采用常規(guī)的方法接種，例如向酶解產(chǎn)物中加入5-15體積％ 的種子液。所述種子液可以為干酵母的水溶液或培養(yǎng)基溶液，也可以為干酵 母或商購菌種的活化種子液。
所述發(fā)酵的溫度可以為任何適于酵母生長的溫度，優(yōu)選為30-36°C，更 優(yōu)選為30-33"C。 pH值為4-6，優(yōu)選為4-4.5。所述發(fā)酵的時(shí)間可以為從接種 開始至酵母生長的衰亡期出現(xiàn)(即發(fā)酵時(shí)間為遲滯期、對數(shù)期加上穩(wěn)定期) 的時(shí)間，優(yōu)選發(fā)酵的時(shí)間為50-75小時(shí)，更優(yōu)選60-70小時(shí)。發(fā)酵產(chǎn)物乙醇 可以用常規(guī)的方法，根據(jù)不同工業(yè)產(chǎn)品的要求(比如燃料酒精要求乙醇的純 度達(dá)99%以上)分離并精制，比如蒸餾、濃縮、除水。
根據(jù)本發(fā)明，所述含水量小于60重量％的濾餅可以通過各種方式得到， 例如可以通過對所述廢液進(jìn)行過濾和壓搾得到的。
本發(fā)明的發(fā)明人對現(xiàn)有的從薯類原料發(fā)酵制備乙醇的廢液中回收固體 殘?jiān)姆椒ㄟM(jìn)行了細(xì)致的研究，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中通常使用普通的壓濾機(jī)對薯 類原料發(fā)酵制備乙醇的廢液進(jìn)行過濾，在過濾時(shí)廢液進(jìn)入壓濾機(jī)的普通濾板 之間，固體顆粒被濾板的過濾介質(zhì)截留在濾板之間的空間內(nèi)，液體則通過過 濾介質(zhì)，由出孔排出壓濾機(jī)外，隨著過濾過程的延續(xù)，濾餅的厚度逐漸增加， 脫水的阻力隨之成倍增大，從而導(dǎo)致處理量的急劇下降，并且由于普通濾板
13本身性質(zhì)的限制，過濾壓力無法進(jìn)一步的提高(一般在lMPa以下)，從而
無法進(jìn)一步降低得到濾餅的含水量。
根據(jù)本發(fā)明，可以使用各種設(shè)備對所述廢液進(jìn)行過濾和壓榨，優(yōu)選情況 下，可以使用隔膜壓濾機(jī)來實(shí)現(xiàn)，隔膜壓濾機(jī)具有與普通隔膜壓濾機(jī)相同的 過濾功能，還具有對濾餅進(jìn)行壓榨而使其再次脫水的功能，在隔膜壓濾機(jī)中， 普通濾板與隔膜濾板間隔排列，所述隔膜濾板的中間芯板與兩側(cè)隔膜壓緊形 成兩個密封夾層，所述隔膜濾板的過濾功能與普通濾板相同，但增加了壓榨 功能，即，在過濾結(jié)束后將擠壓介質(zhì)從中間芯板入孔注入到密封層中，由于 隔膜的彈性作用，能夠?qū)^濾后的濾餅進(jìn)行鼓漲壓榨，使濾餅再次脫水。
所述隔膜壓濾機(jī)中普通濾板和隔膜濾板的數(shù)量可以根據(jù)廢液的濃度進(jìn)
行調(diào)整，優(yōu)選情況下，普通濾板的數(shù)量為50-60個，所述普通濾板可以通過 商購得到，例如景津壓濾機(jī)集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的廂式濾板；隔膜濾板的數(shù)量 為50-60個，所述隔膜濾板可以通過商購得到，例如景津壓濾機(jī)集團(tuán)有限公 司生產(chǎn)的1250型隔膜濾板；普通濾板與隔膜濾板間隔排列并且普通濾板的 數(shù)量與隔膜濾板的數(shù)量之比為1: 1;符合上述要求的隔膜壓濾機(jī)可以通過商 購得到，例如，景津壓濾機(jī)集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的XMAZG600/1500x2000U\ 型號的隔膜壓濾機(jī)。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，使用隔膜壓濾機(jī)不但能夠顯著的降低壓榨得到的濾餅的 含水量，還能夠大幅度的降低壓搾去除的水中雜質(zhì)的含量，減少了雜質(zhì)對設(shè) 備的磨損，降低了維護(hù)成本；并且去除的水中COD值也較低，減輕了環(huán)境 壓力。
本發(fā)明中，所述薯類原料發(fā)酵制備乙醇的廢液是指通過木薯發(fā)酵來制備 乙醇時(shí)，蒸餾出得到的乙醇以后，殘留的固液混合物。
本發(fā)明中，所述過濾的條件沒有特別的限制，優(yōu)選情況下，所述過濾的 條件包括過濾的壓力為0.4-lMPa，過濾的時(shí)間為2-8小時(shí)；進(jìn)一步優(yōu)選為，
14所述過濾的條件包括過濾的壓力為0.5-0.8MPa，過濾時(shí)間為4-6小時(shí)。
根據(jù)本發(fā)明，所述壓榨的條件沒有特別的限制，優(yōu)選情況下，所述壓榨 的條件包括壓榨的壓力為10-25MPa，壓榨的時(shí)間為0.2-2小時(shí)；進(jìn)一步優(yōu)選 為，所述壓榨的條件包括壓榨的壓力為15-20MPa，壓榨的時(shí)間為0.5-1小時(shí)。
本發(fā)明中，所述壓榨壓力可以通過在隔膜壓濾機(jī)中充入擠壓介質(zhì)來實(shí) 現(xiàn)，所述擠壓介質(zhì)可以為隔膜壓濾機(jī)常用的各種擠壓介質(zhì)，例如，所述擠壓 介質(zhì)可以為壓縮空氣和/或水。
根據(jù)本發(fā)明，所述烘干的設(shè)備可以為各種常規(guī)的烘干設(shè)備，例如，沈陽 遠(yuǎn)大公司生產(chǎn)的HZG系列烘干機(jī)和北京益民工貿(mào)有限公司生產(chǎn)的WJI-900B 沸騰干燥機(jī)與XLS-100型閃蒸干燥機(jī)組合型烘干機(jī)。本發(fā)明中，所述烘干的 條件為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，例如，所述烘千的條件包括烘干溫度為 100-200°C，烘干時(shí)間為0.2-2小時(shí)；進(jìn)一步優(yōu)選為，烘干溫度為120-150°C， 烘干時(shí)間為0.5-1小時(shí)。
下面將通過具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的具體描述。
實(shí)施例1
本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的采用木薯原料制備乙醇的方法。 (1)木薯原料的粉碎
將95千克鮮木薯原料(粗4-8厘米，長20-30厘米，含水量65重量％) 清洗后切成1厘米左右厚的圓片，然后使用SFSP系列錘片式粉碎機(jī)對該木 薯片進(jìn)行粉碎，所述粉碎的方法包括先將60千克該木薯片進(jìn)行一次粉碎20 分鐘，得到平均顆粒直徑為4.5毫米(采用美國PPS公司的Accu SizerTM 780 光學(xué)粒徑檢測儀測定)的一次粉碎產(chǎn)物60千克，然后將10重量％的該一次 粉碎產(chǎn)物60千克與剩余的35千克未經(jīng)過粉碎的鮮木薯原料混合再次進(jìn)行一 次粉碎15分鐘，得到平均顆粒直徑為3毫米的一次粉碎產(chǎn)物，并將上述全
15部一次粉碎產(chǎn)物進(jìn)行二次粉碎5分鐘，得到95千克粉碎產(chǎn)物(該粉碎產(chǎn)物
中木薯原料的平均顆粒直徑為2毫米)。
取10克上述粉碎產(chǎn)物過濾并在45。C下烘干至恒重3.4克，稱量300.0 毫克該干燥后的粉碎產(chǎn)物，放置于重80克的IOO毫升干燥三角燒瓶內(nèi)。向 所述三角燒瓶內(nèi)加入3.00毫升濃度為72重量％的硫酸溶液，攪拌1分鐘。 然后將三角燒瓶在3(TC的水浴中放置60分鐘，每隔5分鐘攪拌一次以確保 均勻水解。水解結(jié)束后，用去離子水使硫酸的濃度稀釋到4重量％，然后用 布氏漏斗過濾，共得到濾液84毫升。將20毫升濾液轉(zhuǎn)移至干燥的50毫升 的三角瓶中。使用2.5克碳酸鈣調(diào)節(jié)該濾液的pH值至5.5，靜置5小時(shí)，收 集上層清液。用0.2微米濾膜過濾收集的上層清液，所得濾液用BioradAminex HPX-87P高效液相色譜(HPLC)分析。HPLC條件進(jìn)樣量20微升；流動 相為0.2微米濾膜過濾并且超聲振蕩脫氣的HPLC超純水；流速為0.6毫升/ 分鐘；柱溫80-85。C;檢測器溫度80-85。C;檢測器為折光率檢測器；運(yùn)行時(shí) 間為35分鐘。以0.1-4.0毫克/毫升濃度范圍的D- (+)葡萄糖作為標(biāo)準(zhǔn)樣品。 HPLC分析得到粉碎產(chǎn)物酸水解液中葡萄糖濃度為3.70毫克/毫升，計(jì)算可 得1克所述粉碎產(chǎn)物酸水解能得到重量為0.311克的葡萄糖，因?yàn)闈舛葹?2 重量％的硫酸溶液可以將粉碎產(chǎn)物中的淀粉全部水解成葡萄糖，因此所得葡 萄糖的重量是粉碎產(chǎn)物中的淀粉重量的1.11倍，即1克所述粉碎產(chǎn)物中的淀 粉含量為0.280克，則95千克粉碎產(chǎn)物中共含淀粉26.6千克。
(2) 酶解
將步驟(1)取樣測試后剩余的粉碎產(chǎn)物與21千克水混合，調(diào)節(jié)pH值 至5，加熱至70。C后，以每克粉碎產(chǎn)物的干重計(jì)，加入20酶活力單位的01-淀粉酶(諾維信公司購得)，并在7(TC下保溫酶解60分鐘后得到酶解產(chǎn)物。
(3) 發(fā)酵
使酶解產(chǎn)物的溫度降至33。C，以每克酶解產(chǎn)物的重量計(jì)，接種105菌落形成單位的酒精酵母(安琪超級釀酒高活性干酵母，湖北安琪酵母股份公
司)，所得混合物在33X:下于發(fā)酵罐中攪拌培養(yǎng)65小時(shí)，在10(TC蒸餾所得 發(fā)酵產(chǎn)物，所得蒸餾餾分在78.3。C下二次蒸餾可得乙醇13.73千克。按照下 式計(jì)算乙醇產(chǎn)率，計(jì)算結(jié)果見表l。
乙醇產(chǎn)率400。/。X乙醇重量/木薯原料中所含淀粉的重量 取100克蒸餾乙醇后的發(fā)酵醪用布氏漏斗過濾，將20毫升濾液轉(zhuǎn)移至 干燥50毫升的三角瓶中，靜置5小時(shí)，收集上層清液。0.2微米濾膜過濾收 集的上層清液，按照上述步驟(1)所述高效液相條件，測定并計(jì)算出發(fā)酵 醪中的葡萄糖共372克。并按照下式計(jì)算殘?zhí)锹?，?jì)算結(jié)果見表l。 殘?zhí)锹?100%乂發(fā)酵醪中殘?zhí)橇?木薯原料中所含淀粉的重量 (4)廢液處理
將發(fā)酵罐中的薯類原料發(fā)酵制備乙醇的廢液從發(fā)酵罐中取出，用水沖洗 發(fā)酵罐，將取出的廢液和沖洗后的水混合。
將15批次上述發(fā)酵的廢液混合，通過水份測定儀(上海精密科學(xué)儀器 有限公司，SH-10A)檢測該混合廢液中的含水量為85重量％。取l噸該混 合廢液加入到隔膜壓濾機(jī)(景津壓濾機(jī)集團(tuán)有限公司， XMAZG600/1500x2000UBK)中進(jìn)行過濾，所述隔膜壓濾機(jī)中普通濾板(景津 壓濾機(jī)集團(tuán)有限公司，廂式濾板)的數(shù)量為50個，隔膜濾板(景津壓濾機(jī) 集團(tuán)有限公司，1250型)的數(shù)量為50個，并且普通濾板與隔膜濾板間隔排 列；所述過濾的條件包括過濾的壓力為0.8MPa，過濾的時(shí)間為2小時(shí)，得 到濾餅；之后在隔膜濾板中充入擠壓介質(zhì)空氣，對過濾后的濾餅進(jìn)行壓搾， 所述壓榨的壓力為lOMPa，壓榨的時(shí)間為2小時(shí)，得到的濾餅A1。
通過水份測定儀(上海精密科學(xué)儀器有限公司，SH-10A)檢測濾餅A1 的含水量，結(jié)果如表2所示。
將得到的濾餅A1放入到氣流滾筒型烘干機(jī)中(鄭州萬谷機(jī)械有限公司，JB/T10279-2001)進(jìn)行烘干，烘干的溫度為120。C，烘干的時(shí)間為1.5小時(shí)， 得到固體殘?jiān)麯1，通過水份測定儀(上海精密科學(xué)儀器有限公司，SH-10A) 檢測固體殘?jiān)麯1的含水量，固體殘?jiān)麯1的含水量和烘干的能耗如表2所
所述能耗是指烘干除去1千克的水所消耗的煤，單位為千克/千克。 對比例1
本對比例說明釆用木薯制備乙醇的參比方法。
按照實(shí)施例1的方法制備乙醇，不同的是，將95千克鮮木薯原料與95 千克水混合(木薯原料鮮重與水的重量比為1:1)后進(jìn)行一次粉碎35分鐘， 然后將一次粉碎產(chǎn)物直接進(jìn)行二次粉碎5分鐘，共得到190千克粉碎產(chǎn)物(該 粉碎產(chǎn)物中木薯原料的平均顆粒直徑為5毫米)。按照實(shí)施例1步驟(1)所 述高效液相條件，測定并計(jì)算出該190千克粉碎產(chǎn)物中共含淀粉26.5千克。
采用與實(shí)施例1相同的條件對取樣測試后剩余的粉碎產(chǎn)物進(jìn)行酶解，對 酶解產(chǎn)物進(jìn)行發(fā)酵，得到乙醇13.38千克。
取100克蒸餾乙醇后剩余的發(fā)酵醪用布氏漏斗過濾，將20毫升濾液轉(zhuǎn) 移至干燥50毫升的三角瓶中，靜置5小時(shí)，收集上層清液。0.2微米濾膜過 濾收集的上層清液，按照上述步驟(1)所述高效液相條件，測定并計(jì)算出 發(fā)酵醪中的葡萄糖共583克。并按照實(shí)施例1的公式計(jì)算乙醇產(chǎn)率和殘?zhí)锹剩?計(jì)算結(jié)果見表l。
根據(jù)與實(shí)施例1相同的方法對木薯發(fā)酵制備乙醇的廢液進(jìn)行過濾，不同 的是將隔膜濾板(景津壓濾機(jī)集團(tuán)有限公司，1250型)替換為普通濾板(景 津壓濾機(jī)集團(tuán)有限公司，廂式濾板)，所述過濾的條件包括過濾的壓力為 0.8MPa，過濾的時(shí)間為2小時(shí)，得到參比濾餅CA1。
通過水份測定儀(上海精密科學(xué)儀器有限公司，SH-10A)檢測參比濾 餅CA1的含水量，結(jié)果如表2所示。將得到的參比濾餅CA1放入到氣流滾筒型烘干機(jī)中(鄭州萬谷機(jī)械有
限公司，JB/T10279-2001)進(jìn)行烘干，烘干的溫度為180°C，烘干的時(shí)間為 0.5小時(shí)，得到固體殘?jiān)麮D1，通過水份測定儀(上海精密科學(xué)儀器有限公 司，SH-10A)檢測參比固體殘?jiān)麮D1的含水量，參比固體殘?jiān)麮D1的含水
量和烘干的能耗如表2所示。
所述能耗是指烘干除去1千克的水所消耗的煤，單位為千克/千克。
實(shí)施例2
本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的采用木薯原料制備乙醇的方法。
按照實(shí)施例1的方法制備乙醇，不同的是，所述粉碎的方法包括使用 SFSP系列錘片式粉碎機(jī)先將30千克鮮木薯原料進(jìn)行一次粉碎12分鐘，得 到平均顆粒直徑為5毫米的一次粉碎產(chǎn)物30千克，然后將5重量Q^的該一 次粉碎產(chǎn)物1.5千克與剩余的25千克未經(jīng)過粉碎的鮮木薯原料混合并再次進(jìn) 行一次粉碎10分鐘，得到平均顆粒直徑為4毫米的一次粉碎產(chǎn)物55千克， 將5重量％的該一次粉碎產(chǎn)物2.75千克再與剩余的40千克未經(jīng)過粉碎的木 薯進(jìn)行一次粉碎15分鐘，共得到一次粉碎產(chǎn)物95千克，并將上述一次粉碎 產(chǎn)物進(jìn)行二次粉碎3分鐘，得到95千克粉碎產(chǎn)物(該粉碎產(chǎn)物中木薯原料 的平均顆粒直徑為2毫米)。按照實(shí)施例1步驟(1)所述高效液相條件，測 定并計(jì)算出該95千克木薯漿液中共含淀粉26.8千克。
采用與實(shí)施例1相同的條件對取樣測試后剩余的粉碎產(chǎn)物進(jìn)行酶解，對 酶解產(chǎn)物進(jìn)行發(fā)酵，得到乙醇14.07千克。
取100克蒸餾乙醇后剩余的發(fā)酵醪用布氏漏斗過濾，將20毫升濾液轉(zhuǎn) 移至干燥50毫升的三角瓶中，靜置5小時(shí)，收集上層清液。0.2微米濾膜過 濾收集的上層清液，按照上述步驟(1)所述高效液相條件，測定并計(jì)算出 發(fā)酵醪中的葡萄糖共348克。并按照實(shí)施例1的公式計(jì)算乙醇產(chǎn)率和殘?zhí)锹剩?計(jì)算結(jié)果見表l。
19廢液處理
將發(fā)酵罐中的薯類原料發(fā)酵制備乙醇的廢液從發(fā)酵罐中取出，用水沖洗 發(fā)酵罐，將取出的廢液和沖洗后的水混合。
將15批次上述發(fā)酵的廢液混合，通過水份測定儀(上海精密科學(xué)儀器
有限公司，SH-10A)檢測該混合廢液中的含水量為85重量％。取l噸該混
合廢液加入到隔膜壓濾機(jī)(景津壓濾機(jī)集團(tuán)有限公司，
XMAZG600/1500x2000UBK)中進(jìn)行過濾，所述隔膜壓濾機(jī)中普通濾板(景津 壓濾機(jī)集團(tuán)有限公司，廂式濾板)的數(shù)量為60個，隔膜濾板(景津壓濾機(jī) 集團(tuán)有限公司，1250型)的數(shù)量為60個，并且普通濾板與隔膜濾板間隔排 列；所述過濾的條件包括過濾的壓力為0.4MPa，過濾的時(shí)間為8小時(shí)，得 到濾餅；之后在隔膜濾板中充入擠壓介質(zhì)空氣，對過濾后的濾餅進(jìn)行壓榨， 所述壓榨的壓力為25MPa，壓搾的時(shí)間為0.2小時(shí)，得到的濾餅A2。
通過水份測定儀(上海精密科學(xué)儀器有限公司，SH-10A)檢測濾餅A2 的含水量，結(jié)果如表2所示。
將得到的濾餅A2放入到氣流滾筒型烘干機(jī)中(鄭州萬谷機(jī)械有限公司， JB/T10279-2001)進(jìn)行烘干，烘干的溫度為18(TC，烘干的時(shí)間為0.5小時(shí)， 得到固體殘?jiān)麯2，通過水份測定儀(上海精密科學(xué)儀器有限公司，SH-10A) 檢測固體殘?jiān)麯2的含水量，固體殘?jiān)麯2的含水量和烘干的能耗如表2所 示。
所述能耗是指烘干除去1千克的水所消耗的煤，單位為千克/千克。 實(shí)施例3
本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的采用木薯原料制備乙醇的方法。 按照實(shí)施例1的方法制備乙醇，不同的是，所述粉碎的方法包括使用 SFSP系列錘片式粉碎機(jī)先將50千克鮮木薯進(jìn)行一次粉碎15分鐘，得到平
20均顆粒直徑為5.5毫米的一次粉碎產(chǎn)物50千克，然后將8重量％的該一次粉 碎產(chǎn)物4千克與剩余的45千克未粉碎的鮮木薯原料混合并再次進(jìn)行一次粉 碎15分鐘，將該粉碎產(chǎn)物與第一次粉碎后的粉碎產(chǎn)物混合共得到平均顆粒 直徑為4毫米的一次粉碎產(chǎn)物95千克，并將上述一次粉碎產(chǎn)物進(jìn)行二次粉 碎3分鐘，得到95千克粉碎產(chǎn)物木薯漿液(木薯原料平均顆粒直徑為2毫 米)。按照實(shí)施例1步驟(1)所述高效液相條件，測定并計(jì)算出該95千克 粉碎產(chǎn)物中共含淀粉26.6千克。
采用與實(shí)施例1相同的條件對取樣測試后剩余的粉碎產(chǎn)物進(jìn)行酶解，對 酶解產(chǎn)物進(jìn)行發(fā)酵，得到乙醇13.81千克。
取100克蒸餾乙醇后剩余的發(fā)酵醪用布氏漏斗過濾，將20毫升濾液轉(zhuǎn) 移至干燥50毫升的三角瓶中，靜置5小時(shí)，收集上層清液。0.2微米濾膜過 濾收集的上層清液，按照上述步驟(1)所述高效液相條件，測定并計(jì)算出 發(fā)酵醪中的葡萄糖共372克。并按照實(shí)施例1的公式計(jì)算乙醇產(chǎn)率和殘?zhí)锹剩?計(jì)算結(jié)果見表1。
廢液處理
將發(fā)酵罐中的薯類原料發(fā)酵制備乙醇的廢液從發(fā)酵罐中取出，用水沖洗 發(fā)酵罐，將取出的廢液和沖洗后的水混合。
將15批次上述發(fā)酵的廢液混合，通過水份測定儀(上海精密科學(xué)儀器 有限公司，SH-10A)檢測該混合廢液中的含水量為85重量％。取l噸該混 合廢液加入到隔膜壓濾機(jī)(景津壓濾機(jī)集團(tuán)有限公司， XMAZG600/1500x2000UBK)中進(jìn)行過濾，所述隔膜壓濾機(jī)中普通濾板(景津 壓濾機(jī)集團(tuán)有限公司，廂式濾板)的數(shù)量為55個，隔膜濾板(景津壓濾機(jī) 集團(tuán)有限公司，1250型)的數(shù)量為55個，并且普通濾板與隔膜濾板間隔排 列；所述過濾的條件包括過濾的壓力為0.5MPa，過濾的時(shí)間為6小時(shí)，得 到濾餅；之后在隔膜濾板中充入擠壓介質(zhì)空氣，對過濾后的濾餅進(jìn)行壓榨， 所述壓榨的壓力為20MPa，壓搾的時(shí)間為0.5小時(shí)，得到的濾餅A3。
21通過水份測定儀(上海精密科學(xué)儀器有限公司，SH-10A)檢測濾餅A3 的含水量，結(jié)果如表2所示。
將得到的濾餅A3放入到氣流滾筒型烘干機(jī)中(鄭州萬谷機(jī)械有限公司， JB/T10279-2001)進(jìn)行烘干，烘干的溫度為12(TC，烘干的時(shí)間為0.5小時(shí)， 得到固體殘?jiān)麯3，通過水份測定儀(上海精密科學(xué)儀器有限公司，SH-10A) 檢測固體殘?jiān)麯3的含水量，固體殘?jiān)麯3的含水量和烘干的能耗如表2所 示。
所述能耗是指烘干除去1千克的水所消耗的煤，單位為千克/千克。
本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的采用木薯原料制備乙醇的方法。 按照實(shí)施例1的方法制備乙醇，不同的是，將61千克鮮木薯原料切片 后與40千克干木薯片(含水量為13重量％ )和65千克水混合后得到的166 千克混合物進(jìn)行粉碎，粉碎的方法包括使用SFSP系列錘片式粉碎機(jī)先將40 千克木薯原料混合物進(jìn)行一次粉碎20分鐘，得到木薯平均顆粒直徑為5.5 毫米的一次粉碎產(chǎn)物40千克，然后將8重量％的該粉碎產(chǎn)物3.2千克與剩余 的木薯原料混合物中的30千克混合并重新進(jìn)行一次粉碎10分鐘，得到木薯 平均顆粒直徑為5毫米的一次粉碎產(chǎn)物共70千克，將該一次粉碎產(chǎn)物的10 重量％的該粉碎產(chǎn)物7千克再與剩余的木薯原料混合物中的40千克混合物 進(jìn)行一次粉碎10分鐘，得到平均顆粒直徑為4毫米的一次粉碎產(chǎn)物共110 千克，將該一次粉碎產(chǎn)物的6重量％的該粉碎產(chǎn)物6.6千克再與剩余的木薯 原料混合物中的56千克混合物進(jìn)行一次粉碎10分鐘，得到平均顆粒直徑為 2.5毫米的一次粉碎產(chǎn)物166千克，并將上述全部一次粉碎產(chǎn)物進(jìn)行二次粉 碎5分鐘，得到166千克粉碎產(chǎn)物(該粉碎產(chǎn)物中木薯原料的平均顆粒直徑 為1.6毫米)。按照實(shí)施例1步驟(1)所述高效液相條件，測得并計(jì)算出166 千克粉碎產(chǎn)物中共含淀粉43.65千克。
22采用與實(shí)施例1相同的條件對取樣測試后的粉碎產(chǎn)物進(jìn)行酶解，不同的 是，酶解時(shí)加水量為30千克，對酶解產(chǎn)物進(jìn)行發(fā)酵，得到乙醇23.09千克。
取100克蒸餾乙醇后剩余的發(fā)酵醪用布氏漏斗過濾，將20毫升濾液轉(zhuǎn) 移至干燥50毫升的三角瓶中，靜置5小時(shí)，收集上層清液。0.2微米濾膜過 濾收集的上層清液，按照上述步驟(1)所述高效液相條件，測定并計(jì)算出 發(fā)酵醪中的葡萄糖共592克。并按照實(shí)施例1的公式計(jì)算乙醇產(chǎn)率和殘?zhí)锹剩?計(jì)算結(jié)果見表1。
廢液處理
將發(fā)酵罐中的薯類原料發(fā)酵制備乙醇的廢液從發(fā)酵罐中取出，用水沖洗 發(fā)酵罐，將取出的廢液和沖洗后的水混合。
將15批次上述發(fā)酵的廢液混合，通過水份測定儀(上海精密科學(xué)儀器 有限公司，SH-10A)檢測該混合廢液中的含水量為85重量％。取l噸該混 合廢液加入到隔膜壓濾機(jī)(景津壓濾機(jī)集團(tuán)有限公司， XMAZG600/1500x2000UBK)中進(jìn)行過濾，所述隔膜壓濾機(jī)中普通濾板(景津 壓濾機(jī)集團(tuán)有限公司，廂式濾板)的數(shù)量為55個，隔膜濾板(景津壓濾機(jī) 集團(tuán)有限公司，1250型)的數(shù)量為55個，并且普通濾板與隔膜濾板間隔排 列；所述過濾的條件包括過濾的壓力為0.5MPa，過濾的時(shí)間為6小時(shí)，得 到濾餅；之后在隔膜濾板中充入擠壓介質(zhì)空氣，對過濾后的濾餅進(jìn)行壓榨， 所述壓榨的壓力為20MPa，壓搾的時(shí)間為0.5小時(shí)，得到的濾餅A4。
通過水份測定儀(上海精密科學(xué)儀器有限公司，SH-10A)檢測濾餅A4 的含水量，結(jié)果如表2所示。
將得到的濾餅A4放入到氣流滾筒型烘干機(jī)中(鄭州萬谷機(jī)械有限公司， JB/T10279-2001)進(jìn)行烘干，烘干的溫度為12(TC，烘干的時(shí)間為0.5小時(shí)， 得到固體殘?jiān)麯4，通過水份測定儀(上海精密科學(xué)儀器有限公司，SH-10A) 檢測固體殘?jiān)麯4的含水量，固體殘?jiān)麯4的含水量和烘干的能耗如表2所
23示。
所述能耗是指烘干除去1千克的水所消耗的煤，單位為千克/千克。
表l
實(shí)施例或?qū)Ρ壤龑?shí)施例1對比例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4
乙醇產(chǎn)率(％)51.650,552.551.952.9
殘?zhí)锹?％)1.42.21.31.41.35
本發(fā)明的方法不但消耗水的量少，能夠在短時(shí)間內(nèi)完成粉碎，消耗的能 量較少，設(shè)備的利用率較高，粉碎效率較高，同時(shí)采用本發(fā)明的二次粉碎的 方法能夠很好的控制粉碎后得到的粉碎產(chǎn)物中薯類原料顆粒的粒徑，使最終 得到的薯類原料顆粒的粒徑小且均勻。
從上表l中的數(shù)據(jù)可以看出，采用本發(fā)明提供的薯類原料制備乙醇的方 法得到的乙醇的淀粉乙醇的產(chǎn)率明顯高于由參比方法的淀粉乙醇產(chǎn)率，且與 現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的制備乙醇的方法的殘?zhí)锹蚀蟠蠼档汀?br> 表2
實(shí)施例編號濾餅含水量固體殘?jiān)磕芎?br> (重量％)(重量％)(千克/千克)
實(shí)施例16010%0.17
對比例17810%0.31
實(shí)施例25011%0.09
實(shí)施例35512%0.12
實(shí)施例45211%0.11
從上表2可以看出，本發(fā)明實(shí)施例l-4得到的濾餅Al-A4的含水量分別 為60重量％、 50重量％、 55重量％和52重量％，而對比例1得到的參比 濾餅CA1的含水量則高達(dá)78重量％，說明通過本發(fā)明提供的方法對廢液進(jìn) 行壓榨得到的濾餅的含水量顯著的降低，并且實(shí)施例l-4與對比例1相比， 烘干所需的能耗大幅度的減少，說明通過本發(fā)明提供的方法能夠大幅度的降 低回收固體殘?jiān)璧哪芎摹?br> 24實(shí)施例5-8
通過以下方法分別檢測實(shí)施例1-4中壓榨去除的水的雜質(zhì)含量和COD
值
雜質(zhì)含量的檢測
分別將實(shí)施例l-4壓搾去除的水進(jìn)行攪拌均勻，形成懸浮液；然后取懸
浮液1000克，靜置24小時(shí)，除去上清溶液，并稱取沉淀物的重量，得到壓 榨去除的水中雜質(zhì)的含量，結(jié)果如表3所示。 COD值的檢測
通過國家標(biāo)準(zhǔn)GB11914-89水質(zhì)一化學(xué)需氧量測定一重絡(luò)酸鉀法分別檢 測實(shí)施例1-3處理得到的廢水的COD值，結(jié)果如表3所示。
對比例2
通過與實(shí)施例5-8相同的方法，檢測對比例1處理得到的廢水中的雜質(zhì)
含量和COD值，結(jié)果如表3所示。 表3
實(shí)施例編號雜質(zhì)含量(重量Q/^)COD值(毫克/升)
實(shí)施例50.05%35000
對比例20.55%76000
實(shí)施例60.04%34000
實(shí)施例70.06%32000
實(shí)施例80.07%33000
從表3可以看出，與對比例l壓搾去除的水相比，本發(fā)明實(shí)施例l-4壓 搾去除的水的雜質(zhì)含量和COD值的雜質(zhì)含量和COD值顯著的降低，說明通 過本發(fā)明提供的方法不但能夠大幅度的降低回收固體殘?jiān)璧哪芎?，還能 夠顯著的降低壓榨去除的水的雜質(zhì)含量和COD值，從而見減少了雜質(zhì)對設(shè) 備的磨損，降低了維護(hù)成本；同時(shí)也降低了環(huán)境壓力。
2權(quán)利要求
1、一種采用薯類原料制備乙醇的方法，該方法包括將薯類原料粉碎，將粉碎后的產(chǎn)物與酶混合、酶解，得到酶解產(chǎn)物；發(fā)酵該酶解產(chǎn)物，從發(fā)酵產(chǎn)物中分離乙醇，然后從廢液中回收固體殘?jiān)涮卣髟谟?，所述粉碎的方法包括先將薯類原料進(jìn)行一次粉碎，得到一次粉碎產(chǎn)物，將部分一次粉碎產(chǎn)物進(jìn)行二次粉碎，得到二次粉碎產(chǎn)物，將剩余部分的一次粉碎產(chǎn)物與未粉碎的薯類原料混合然后進(jìn)行一次粉碎；所述從廢液中回收固體殘?jiān)姆椒òㄈコ龔U液中的水，得到含水量小于60重量％的濾餅，然后對濾餅進(jìn)行烘干，得到固體殘?jiān)?br> 2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，剩余部分的一次粉碎產(chǎn)物為全部一次粉碎產(chǎn)物重量的5-20重量。/^;剩余部分的一次粉碎產(chǎn)物占剩余部分的一次粉碎產(chǎn)物與未粉碎的薯類原料的總重量的5-20重量％。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，剩余部分的一次粉碎產(chǎn)物為全部一次粉碎產(chǎn)物重量的5-10重量。/^;剩余部分的一次粉碎產(chǎn)物占剩余部分的一次粉碎產(chǎn)物與未粉碎的薯類原料的總重量的5-10重量％。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中， 一次粉碎產(chǎn)物中，薯類原料的平均顆粒直徑為2-10毫米；二次粉碎產(chǎn)物中，薯類原料的平均顆粒直徑為1.6毫米至小于2毫米。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述含水量小于60重量％的濾餅是通過對所述廢液進(jìn)行過濾和壓搾得到的。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述過濾的條件包括過濾的壓力為0.4-lMPa，過濾的時(shí)間為2-8小時(shí)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述過濾的條件包括過濾的壓力為0.5-0駕Pa，過濾時(shí)間為4-6小時(shí)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述壓榨的條件包括壓搾的壓力為10-25MPa，壓搾的時(shí)間為0.2-2小時(shí)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述壓榨的條件包括壓榨的壓力為15-20MPa，壓榨的時(shí)間為0.5-1小時(shí)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述過濾和壓榨是通過隔膜壓濾機(jī)實(shí)現(xiàn)的。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述烘干的條件包括烘干溫度為100-200°C，烘干時(shí)間為0.2-2小時(shí)。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述薯類原料為鮮木薯與干木薯的混合物，所述干木薯與鮮木薯的重量比為1:1.5-2.5。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述酶解使用的酶包括淀粉酶，以每克薯類原料的干重計(jì)，所述淀粉酶的用量為3.8-4.2酶活力單位；所述酶解的溫度為50-90°C，所述酶解的時(shí)間為20-70分鐘，所述酶解的pH值為5-6。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述淀粉酶為a-淀粉酶、糖化酶、轉(zhuǎn)移葡萄糖苷酶和磷酸酯酶中的一種或幾種。3
15、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，以每克酶解產(chǎn)物計(jì)，所述發(fā)酵所使用的酵母的接種量為103-108菌落形成單位，所述發(fā)酵的溫度為30-33°C ， 發(fā)酵的時(shí)間為50-75小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種采用薯類原料制備乙醇的方法，采用本發(fā)明提供的薯類原料制備乙醇的方法得到的乙醇的淀粉乙醇的產(chǎn)率明顯高于由現(xiàn)有方法得到的乙醇的淀粉乙醇的產(chǎn)率，且與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的制備乙醇的方法的殘?zhí)锹蚀蟠蠼档?；并且通過本發(fā)明提供的方法不但能夠大幅度的降低回收固體殘?jiān)璧哪芎?，還能夠顯著的降低壓榨去除的水的雜質(zhì)含量和COD值，從而減少了雜質(zhì)對設(shè)備的磨損，降低了維護(hù)成本；同時(shí)也降低了環(huán)境壓力。
文檔編號C12P7/06GK101487026SQ20081005621
公開日2009年7月22日 申請日期2008年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月15日
發(fā)明者于天楊, 岳國君, 杜金寶, 武國慶, 郝小明, 高士良 申請人:中糧集團(tuán)有限公司