一種采用薯類原料制備乙醇的方法

專利名稱：一種采用薯類原料制備乙醇的方法
技術領域：
本發明涉及一種采用薯類原料制備乙醇的方法。
背景技術：
薯類，例如紅薯、馬鈴薯、木薯等，富含淀粉，因此廣泛用于發酵制乙醇、淀粉等領域中。在現有技術的采用薯類原料制備乙醇的方法所使用的粉碎系統中，針對干的薯類原料和新鮮的薯類原料，在進入粉碎裝置之前分別設置有一套輸送裝置。以木薯的加工過程為例，在對新鮮木薯進行加工的粉碎系統中，在粉碎裝置之前設置有具有去皮功能的去皮設備(如在CN 101288500A中公開的薯類去皮設備)；在對干木薯進行加工的粉碎系統中，在粉碎裝置之前僅設置有普通的進料裝置。然而，在實際生產中，干木薯的加工量遠大于新鮮木薯，更具體地說，對新鮮木薯進行加工的粉碎系統每年只用到2-3個月。而且，因為通常采購的干木薯不帶皮，且帶有很多細粒狀的木薯，因而若直接用具有去皮功能的去皮設備輸送干的木薯，則必然會導致大部分細粒狀的木薯從所述去皮設備的滾筒中漏出， 因此，現有的新鮮木薯粉碎系統不能用于加工干的木薯。因此，在剩余的時間中對新鮮木薯進行加工的粉碎系統則得不到充分利用，從而造成設備的利用率很低。同時，在干木薯的加工量較大或者部分干木薯粉碎系統出現故障時，由于現有的新鮮木薯粉碎系統不能用于加工干木薯，因而造成所有或部分的干木薯粉碎系統超負荷運行，從而由于加速了設備老化而導致經濟效益降低。

發明內容
本發明為了克服現有的采用薯類原料制備乙醇的方法所使用的新鮮薯類原料粉碎系統不能用于加工干的薯類原料，并導致新鮮薯類原料粉碎系統的設備利用率較低的缺陷，提供了一種能夠使新鮮薯類原料粉碎系統用于加工干的薯類原料，提高新鮮薯類原料粉碎系統的設備利用率的方法。本發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， 將粉碎后的產物制成漿料，使漿料與酶混合進行酶解，得到酶解產物，并發酵該酶解產物， 其中，所述粉碎在薯類粉碎系統中進行，該薯類粉碎系統包括去皮裝置和粉碎裝置，所述去皮裝置包括薯類去皮設備和殼體，該去皮設備包括機座、滾筒、螺旋式進給器和驅動裝置， 滾筒可轉動地安裝在機座上，所述螺旋式進給器位于滾筒中并與滾筒的內壁固定連接，所述驅動裝置用于驅動滾筒和螺旋式進給器一起轉動，且所述殼體可拆卸地安裝在滾筒內， 并且所述螺旋式進給器位于所述殼體和滾筒之間，所述粉碎的方法包括下述粉碎方式中的至少一種方式一，所述殼體安裝在滾筒內，將薯類原料供給到去皮裝置的殼體內，并使薯類原料通過去皮裝置后進入粉碎裝置中進行粉碎，所述薯類原料為干的薯類原料；方式二，將殼體從滾筒內拆卸下來，將薯類原料供給到去皮設備的滾筒內，并使薯類原料通過去皮設備后進入粉碎裝置中進行粉碎，所述薯類原料為新鮮的薯類原料。本發明的采用薯類原料制備乙醇的方法在實施過程中，當所述殼體安裝在薯類粉碎系統中的薯類去皮設備中時，該粉碎方法便可直接用于粉碎干的薯類原料；當所述殼體從薯類粉碎系統中的薯類去皮設備中拆卸下來時，該粉碎方法便可直接用于粉碎新鮮薯類原料。因此，本發明的采用薯類原料制備乙醇的方法使新鮮薯類原料粉碎系統得到了充分利用，從而有效地提高了設備利用率。


圖1表示本發明提供的采用薯類原料制備乙醇的方法所使用的薯類粉碎系統的結構示意圖，其中箭頭方向表示物料流向；圖2表示本發明提供的采用薯類原料制備乙醇的方法所使用的薯類粉碎系統中去皮裝置在安裝有殼體時的橫剖視圖；圖3表示本發明提供的采用薯類原料制備乙醇的方法所使用的薯類粉碎系統中去皮裝置的正視圖；圖4表示本發明提供的采用薯類原料制備乙醇的方法所使用的薯類粉碎系統中去皮裝置在殼體拆卸下來時的縱剖視圖。
具體實施例方式本發明提供的采用薯類原料制備乙醇的方法包括在薯類粉碎系統中對薯類原料進行粉碎，將粉碎后的產物制成漿料，使漿料與酶混合進行酶解，得到酶解產物，并發酵該酶解產物，其中，所述粉碎的方法使用了一種薯類粉碎系統。如圖1-4所示，所述薯類粉碎系統包括去皮裝置1和粉碎裝置2，所述去皮裝置1 包括薯類去皮設備21和殼體22，該去皮設備包括機座23、滾筒對、螺旋式進給器25和驅動裝置，滾筒M可轉動地安裝在機座23上，所述螺旋式進給器25位于滾筒M中并與滾筒的內壁固定連接，所述驅動裝置用于驅動滾筒M和螺旋式進給器25 —起轉動，且所述殼體22可拆卸地安裝在滾筒M內，并且所述螺旋式進給器25位于所述殼體22和滾筒M之間。本發明提供的采用薯類原料制備乙醇的方法適用于加工各種薯類原料，例如，紅薯、馬鈴薯、木薯，尤其適用于木薯。在所述粉碎系統中對所述薯類原料進行粉碎的方法包括下述粉碎方式中的至少一種方式一，所述殼體22安裝在滾筒M內，將薯類原料供給到去皮裝置1的殼體22 內，并使薯類原料通過去皮裝置1后進入粉碎裝置2中進行粉碎，所述薯類原料為干的薯類原料；方式二，將殼體22從滾筒M內拆卸下來，將薯類原料供給到去皮設備21的滾筒 24內，并使薯類原料通過去皮設備21后進入粉碎裝置2中進行粉碎，所述薯類原料為新鮮的薯類原料。在本發明中，所述新鮮的薯類原料是指含水量為45重量％以上的薯類原料；可以是直接從地里采回后未經過任何加工或者僅經過簡單的除泥步驟的薯類。所述干的薯類原料是指含水量為15重量％以下的薯類原料。所述干的薯類原料可以是通過將新鮮的薯類原料經過洗滌除泥后晾干得到的薯類，也可以是晾干前后經過簡單破碎后的薯類。在所述去皮裝置1中，所述殼體22的軸線與滾筒M的軸線平行或重疊，將所述殼體22安裝在滾筒M內的方法沒有特別地限定，能夠保證所述殼體22從所述去皮裝置中拆卸下來的各種常規的安裝方式都適用于此，例如，可以使所述殼體22的兩端分別與滾筒24 的兩端可拆卸地連接，也可以使所述殼體22的中間部位與螺旋式進給器25可拆卸地連接， 所述可拆卸地連接的方式可以通過螺栓連接來實現，在本發明的一種優選實施方式中，分別通過螺栓將所述殼體22的兩端安裝于滾筒M的兩端(即進料端和出料端)。采用上述優選的連接方式，可以保證所述殼體22能夠簡易地從所述去皮裝置中拆卸下來和安裝在所述去皮裝置中。所述殼體22可以恰好與所述薯類去皮設備21的內壁貼在一起，也可以使所述殼體22與所述薯類去皮設備21的內壁存在一定的間距。為了保證所述殼體22能夠簡易地從所述去皮裝置中拆卸下來或安裝在所述去皮裝置中，同時為了防止當所述殼體22與所述薯類去皮設備21的內壁恰好貼在一起時，安裝或拆卸所述殼體22對其外壁的摩擦而帶來的損傷，因此，優選所述殼體22的外壁與所述薯類去皮設備21的內側之間的最小距離大于0，優選為0. 1-3毫米，更優選為0. 5-2毫米。所述殼體22的外壁與所述薯類去皮設備的內側之間的最小距離是指所述薯類去皮設備的螺旋式進給器25與殼體22之間的距離。所述殼體22可以由各種耐磨損材料制成，例如，碳鋼、不銹鋼、合金、橡膠或硬質塑料材料。本發明對所述殼體22的厚度沒有特別的限定，在不浪費材料的基礎上能夠保證強度的各種厚度尺寸都適用于所述殼體中，優選情況下，所述殼體的厚度為1.5-3毫米。所述殼體22可以為能夠安裝到所述去皮裝置1中的各種形狀，優選為圓筒。所述殼體22的長度不小于滾筒M的長度。為了保證薯類物質能夠順利地通過所述去皮裝置，優選將所述去皮裝置1傾斜放置，且所述殼體22的軸線與水平面之間的夾角為2-8度。在將所述去皮裝置1傾斜放置的情況下，進料端的位置比出料端高，因此薯類原料可以借助自身的重力作用向下移動(即向前移動)。在所述薯類去皮設備21中，所述滾筒M可以由各種耐磨損材料制成，例如，鋼、橡膠或硬質塑料。所述滾筒對中可以設置有噴淋裝置，噴淋裝置可以固定安裝在滾筒M的內壁上，并且位于靠近滾筒的進料口的位置。所述噴淋裝置可以為常規的各種噴淋裝置，可用于在對新鮮的薯類原料進行加工時將水噴淋到薯類原料上，將需要去皮的新鮮薯類原料上的污物(如泥土、雜質等)去除掉。在處理新鮮薯類原料的情況下，由于新鮮薯類原料需要去皮，因而為了達到更好的去皮效果，所述滾筒對的內壁上可以設置有摩擦結構。所述摩擦結構可以為各種表面粗糙的結構，優選為一條或多條帶肋鋼筋，更優選為多條帶肋鋼筋。帶肋鋼筋具有橫肋，可以使用常規的各種規格的熱軋帶肋鋼筋和冷軋帶肋鋼筋，如符合GB1499-1998規定的帶肋鋼筋。帶肋鋼筋的公稱直徑可以為6-25毫米，優選為8-20毫米；橫肋間距可以為3-16毫米， 優選為4-12毫米。帶肋鋼筋的牌號包括但不限于HRB335、HRB400和HRB500。所述帶肋鋼筋與滾筒M的內壁固定連接，在滾筒轉動過程中，帶肋鋼筋可以對新鮮薯類原料起到摩擦作用。為了便于在滾筒M的內壁上固定連接帶肋鋼筋，帶肋鋼筋優選與滾筒M的中心軸線平行。
在本發明中，所述滾筒M的內直徑沒有特別的限定，可以根據需要進行去皮處理的薯類原料的量來選擇合適的滾筒內直徑，一般情況下，滾筒內直徑可以為1-2米。所述螺旋式進給器25可以為機械領域常規的各種螺旋式進給器。所述螺旋式進給器25可以通過常規的各種固定連接方式連接在滾筒M的內壁上，例如，通過緊固件固定連接在滾筒M的內壁上。為了使處理新鮮薯類原料時能夠獲得更好的去皮效果，所述螺旋式進給器25的螺距優選為0. 3-0. 8米，螺紋高度優選為0. 1-0. 4米。所述螺旋式進給器25 可以由各種耐磨損材料制成，例如，鋼、橡膠、尼龍。本發明對所述驅動裝置沒有特別限定，只要能驅動滾筒M和螺旋式進給器25 — 起轉動即可。例如，所述驅動裝置可以包括驅動源、傳動鏈和鏈輪27。如圖4所示，鏈輪27 固定在滾筒M外表面，優選將鏈輪27安裝在滾筒M的中間部位。由于滾筒M可轉動地安裝在機座23上，因此傳動鏈將驅動源的動力傳遞給鏈輪27時，鏈輪27能夠帶動滾筒轉動。所述滾筒M可轉動地安裝在機座23上，可轉動的安裝方式可以為常規的各種方法，例如，可以使用支撐輥或支撐架將滾筒架設在機座上，使滾筒可以繞中心軸轉動。驅動源可以為各種能夠產生動力的裝置，如電動機。為了便于進料，在所述薯類粉碎系統中，所述去皮裝置1還可以包括風車進給器 26。如圖4所示，風車進給器沈安裝于滾筒的進料端，對所述滾筒M或殼體22供料。風車進給器沈可以為機械領域常規的各種風車進給器。當采用所述方式一對干的薯類原料進行粉碎時，將所述干的薯類原料供給到去皮裝置1的殼體22內，并使薯類原料通過去皮裝置1后進入粉碎裝置2中進行粉碎。當采用所述方式二對新鮮的薯類原料進行粉碎時，將所述殼體22從滾筒M內拆卸下來，將薯類原料供給到去皮設備21的滾筒M，并使薯類原料通過去皮設備21后進入粉碎裝置2中進行粉碎。為了能夠有效利用滾筒的滾動對新鮮的薯類原料進行去皮，優選滾筒內所述新鮮的薯類原料占滾筒溶劑的1/5-2/3。另外，通過控制所述滾筒的轉速和所述新鮮薯類原料在所述滾筒內的停留時間，能夠使所述新鮮薯類原料表皮含有的氰化物的去除率達到70%以上。本發明的發明人發現，通過控制所述滾筒的轉速為5-25轉/分鐘、所述新鮮薯類原料在所述滾筒內的停留時間0. 5-3分鐘，能夠使所述新鮮薯類原料表皮含有的氰化物的去除率達到70%以上，優選為75-95%，原料損失率能夠保持在5重量％以下，因而有利于提高乙醇的產率。在本發明中所述粉碎裝置2沒有特別的限定，可以為能夠將薯類原料粉碎至3. 5 毫米以下的各種粉碎裝置。例如，所述粉碎裝置2可以為輥式破碎機，所述輥式破碎機包括兩個對置的輥，在所述兩個對置的輥表面形成很多凸起，通過一邊在輥之間加壓一邊使輥轉動，破碎通過此之間的原料；所述粉碎裝置2還可以為錘式破碎機，所述錘式破碎機包括錘尖和篩網，通過使所述錘尖高速旋轉對原料進行反復錘碎，直到通過錘尖外圍的篩網的網孔；所述粉碎裝置2還可以為顎式破碎機，所述顎式破碎機包括呈V型開口的鉗口和振動顎，把原料放在向上呈V型開口的鉗口和振動顎之間，通過加壓使原料破碎；所述粉碎裝置 2還可以為銷式破碎機，所述銷式破碎機設置垂直方向上有很多針的圓盤形的回轉盤和面對此回轉圓盤的面上有很多銷的固定圓盤，把原料加到回轉盤的中心后，利用離心力進入裝在回轉盤和固定盤上的銷的間隙，受到銷造成的沖擊和反彈的作用，從而使原料破碎；所述粉碎裝置2還可以為球式破碎機。在本發明的一種實施方式中，所述粉碎裝置2為錘片式粉碎機，優選型號為JFS-2000-72的錘片式粉碎機，該錘片式粉碎機包括轉子、錘片、篩板、 驅動系統和控制系統，在運行過程中，通過控制系統控制錘片高速旋轉，使錘片與物料進行摩擦，從而將物料粉碎至要求的顆粒尺寸范圍。另外，在所述薯類粉碎系統中，所述粉碎裝置2的數量沒有特別地限定，可以根據后續加工中對經粉碎的薯類原料顆粒尺寸的要求而確定，通常粉碎裝置的數量越多，經粉碎的薯類原料顆粒尺寸越小，然而加工過程中耗能也越多。因此，綜合考慮生產工藝中對薯類原料顆粒尺寸的要求和能耗因素，通常所述薯類粉碎系統中設置有兩個粉碎裝置，且經過粉碎裝置粉碎后的產物的平均顆粒直徑為1. 0-2. 5 毫米。在所述薯類粉碎系統中，所述去皮裝置1可以直接對粉碎裝置2供料，所述去皮裝置1與粉碎裝置2之間也可以設置有輸送裝置，從而將將來自所述去皮裝置1的原料輸送到所述粉碎裝置2中進行粉碎。所述輸送裝置可以為各種常規的輸送裝置，例如，刮板輸送機、皮帶輸送機。在本發明提供的采用薯類原料制備乙醇的方法中，將粉碎后的薯類原料制成漿料可以通過制漿裝置實現。所述制漿可以通過常規的方法完成，例如啟動制漿裝置，通過邊攪拌邊加入水，從而使粉碎后的物料成為漿料。在所述漿料中，以所述漿料的總重量為基準， 所述薯類原料的含量為15-35重量％，優選為20-30重量％。在本發明中，所述制漿裝置可以為本領域技術人員公知的各種制漿裝置。所述酶解步驟可以通過本領域常用的方法完成，比如向粉碎產物中添加產酶微生物和/或酶，在產酶微生物的生長溫度和/或酶有活力的溫度下保溫完成。所述產酶微生物為能夠分泌淀粉酶的產酶微生物。所述酶包括淀粉酶。由于微生物生長會產生副產物，因此優選直接加入酶。所述酶的用量越多越好，出于成本考慮，優選以每克粉碎后的產物的干重計，所述淀粉酶的用量為4-50酶活力單位， 更優選以每克粉碎后的產物的干重計，所述淀粉酶的用量為10-30酶活力單位。本發明所述酶的酶活力單位可以為在pH值為6.0、溫度為70°C的條件下，1分鐘將 1毫克淀粉轉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50-110°C，更優選 60-70°C。所述酶解的時間理論上越長越好，考慮到設備利用率，優選所述酶解的時間為 20-240分鐘，更優選為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. 0-7. 0，更優選pH值為5. 0-6. 0。由于酶解過程中pH值的波動不大，因此所述酶解的PH值可以按照本領域常用的方法在加入酶之前進行調節，例如先將粉碎產物與水或培養基(加酶一般與水混合，加入產酶微生物一般與該微生物的培養基)混合，一般使所得混合物的固含量為20-40重量％，根據所得混合物的pH值，用硫酸溶液或氫氧化鈉將待酶解的混合物PH調節至3. 0-7. 0，更優選調節至pH值為5. 0-6. 0。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α-淀粉酶、β-淀粉酶、糖化酶和異淀粉酶。本發明所述酶包括淀粉酶。α-淀粉酶又稱淀粉1，4_糊精酶，它能夠任意地、不規則地切開淀粉鏈內部的 α-1,4-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。生產此酶的微生物主要有枯草桿菌、黑曲霉、米曲霉和根霉。β -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1，4_糖苷鍵，生成麥芽糖。此酶作用于淀粉的產物是麥芽糖與極限糊精。此酶主要由曲霉、根霉和內孢霉產生。糖化酶又稱淀粉α-1，4-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α-1，4-糖苷鍵，生成葡萄糖。此酶作用于支鏈淀粉后的產物有葡萄糖和帶有α-1，6_糖苷鍵的寡糖；作用于直鏈淀粉后的產物幾乎全部是葡萄糖。此酶產生菌主要是黑曲霉(左美曲霉、泡盛曲霉)、根霉(雪白根酶、德氏根霉)、 擬內孢霉、紅曲霉。異淀粉酶又稱淀粉α-1，6-葡萄糖苷酶、分枝酶，此酶作用于枝鏈淀粉分子分枝點處的α-1，6-糖苷鍵，將枝鏈淀粉的整個側鏈切下變成直鏈淀粉。此酶產生菌主要是嫌氣桿菌、芽孢桿菌及某些假單孢桿菌等細菌。優選所述酶解使用的酶還包括磷酸酯酶。因為磷酸酯酶能夠使磷酸與醇式羥基結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，以增加乙醇產率。能夠發酵單糖如葡萄糖和/或果糖、寡糖如蔗糖和/或半乳糖的微生物都可以用于本發明的發酵過程，由于釀酒酵母是釀酒工業上普遍應用的耐酒精、副產物少、乙醇產率高的發酵己糖的微生物，因此優選所述發酵所使用的酵母為釀酒酵母。以每克酶解產物計，所述發酵所使用的酵母的接種量為IO3-IO8菌落形成單位，更優選IO4-IO6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，讓其內的微生物單細胞一一分散在培養基平板上，待培養后，每一活細胞就形成一個菌落。即每毫升菌液中含有的單細胞的數目。本發明發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(Rasse XII)酵母，又名德國12號酵母、K字酵母、南陽五號酵母(1300)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域公知的方法測定，比如亞甲基藍染色活菌計數法。亞甲基藍染色活菌計數法的具體方法如下將1克干酵母粉溶于10毫升無菌水中，或將1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，在35°C下保溫30分鐘。在10倍光學顯微鏡下， 用血球計數板計數保溫后的溶液中活菌的數目(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目，即菌落形成單位數。所述酵母可以采用常規的方法接種，例如向酶解產物中加入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基溶液，也可以為干酵母或商購菌種的活化種子液。所述發酵的溫度可以為任何適于酵母生長的溫度，優選為30-36°C，更優選為 30-33°C。pH值為4-6，優選為4-4. 5。所述發酵的時間可以為從接種開始至酵母生長的衰亡期出現(即發酵時間為遲滯期、對數期加上穩定期)的時間，優選發酵的時間為陽-70小時，更優選60-70小時。物料經過發酵后便可以得到發酵產物乙醇，根據不同工業產品的要求(比如燃料酒精要求乙醇的純度達99%以上)，可以采用不同的方法提取乙醇，例如蒸餾、濃縮、除水。
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下面結合圖1-4介紹本發明提供的采用薯類原料制備乙醇的方法實施原理。在使用本發明提供的采用薯類原料制備乙醇的方法加工新鮮的薯類原料情況下， 所述殼體22從薯類去皮設備21中拆卸下來。啟動驅動裝置，使所述滾筒M和螺旋式進給器25繞中心軸轉動；在風車進給器沈的推動作用下將新鮮的薯類原料加到滾筒M中，由于所述去皮裝置的進料端高于出料端，因此，新鮮的薯類原料在向下的重力和離心力的作用下，并且在螺旋式進給器25的推動作用下，新鮮的薯類原料不斷向前移動；同時新鮮的薯類原料隨所述滾筒M和螺旋式進給器25 —起轉動，在轉動的過程中，新鮮的薯類原料之間發生摩擦，新鮮的薯類原料與滾筒壁和螺旋式進給器25之間也發生摩擦，從而將新鮮的薯類原料的表皮除掉。將去皮后的薯類原料輸送到粉碎裝置2中進行粉碎，將粉碎后的產物制成漿料，使漿料與酶混合進行酶解，得到酶解產物，并通過發酵裝置使酶解產物發酵， 從而制得乙醇。在使用本發明提供的采用薯類原料制備乙醇的方法加工干的薯類原料的情況下， 所述薯類去皮設備21中安裝有殼體22。在風車進給器沈的推動作用下將干的薯類原料加到殼體22中，并且由于所述去皮裝置的進料端高于出料端，因此，干的薯類原料不斷向前移動，并輸送到粉碎裝置2中進行粉碎，將粉碎后的產物制成漿料，使漿料與酶混合進行酶解，得到酶解產物，并通過發酵裝置使酶解產物發酵，從而制得乙醇。由此可見，本發明提供的采用薯類原料制備乙醇的方法既適用于干的薯類原料， 也適用于新鮮的薯類原料，從而大大提高了設備利用率，降低了成本。以下通過實施例對本發明作進一步說明。實施例1本實施例用于說明本發明的采用木薯原料制備乙醇的方法。(1)新鮮木薯原料的去皮及粉碎如圖1-4所示，將所述殼體22從薯類去皮設備21中拆卸下來，在所述薯類去皮設備21中，所述滾筒M由不銹鋼制成，內直徑為1. 6米；滾筒內壁上固定40條長度均為1. 5 米的熱軋帶肋鋼筋(牌號為HRB335，公稱直徑為12毫米)，滾筒M傾斜地安裝在機座23 上，傾斜角度為5度。螺旋進給器25由橡膠制成，螺距為0. 5米，螺紋高度為0. 2米；螺旋進給器25通過緊固件固定連接在滾筒M的內壁上。驅動裝置包括電動機、傳動鏈和鏈輪 27 ；鏈輪27固定在滾筒M上，傳動鏈將電動機的動力傳遞給鏈輪，電動機的功率為5. 5千瓦。啟動電動機，使滾筒M和螺旋進給器25繞滾筒的中心軸轉動(轉速為7轉/分鐘)；將收獲的100千克表面干凈的新鮮木薯連續加到滾筒M中。在滾筒轉動的過程中， 新鮮木薯之間發生摩擦，新鮮木薯與滾筒壁和螺旋式進給器25之間也發生摩擦，從而進行去皮。然后，通過MS40刮板輸送機將去皮后的木薯輸送到SFSP系列錘片式粉碎機中進行粉碎，得到平均顆粒直徑為2. 1毫米(使用美國PPS公司的AccuSizerTM 780光學粒徑檢測儀測得)的96千克粉碎產物。取20克上述粉碎產物，利用美國國家環保局標準檢測方法EPA335. 3檢測其中的氰化物含量，記做C1。將去皮前的表面干凈的新鮮木薯粉碎(平均顆粒直徑為0. 8mm)成漿料，從得到的漿料中取20克，加入180克蒸餾水，制得待檢測的樣品，利用美國國家環保局標準檢測方法EPA335. 3檢測其中的氰化物含量，記做C2。通過下式計算去皮后氰化物的去除率ε 2 = (C2-O. 96Q) /C2 X 100 %計算的氰化物去除率為76%。(2)制漿、酶解和發酵將步驟(1)的粉碎產物與35千克水混合，在粉漿罐中進行制漿；將制得的漿料注入酶解罐中，調節PH值至5，加熱至80°C后，以每克粉碎產物的干重計，加入20酶活力單位的α -淀粉酶(諾維信公司購得)，并在80°C下保溫酶解60分鐘后得到酶解產物；使酶解產物的溫度降至33°C，以每克酶解產物的重量計，接種IO5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33°C下于發酵罐中攪拌培養65小時，在100°C蒸餾所得發酵產物，所得蒸餾餾分在78. 3°C下二次蒸餾可得乙醇
13.9千克。實施例2本實施例用于說明本發明的采用木薯原料制備乙醇的方法。(1)干木薯原料的粉碎如圖1-4所示，將所述薯類去皮設備21中安裝有所述殼體22，在所述薯類去皮設備21中，所述滾筒M由鋼制成，內直徑為1. 6米；滾筒內壁上固定40條長度均為1. 5米的熱軋帶肋鋼筋(牌號為HRB335，公稱直徑為12毫米)，滾筒M傾斜地安裝在機座23上，傾斜角度為5度。螺旋進給器25由橡膠制成，螺距為0. 5米，螺紋高度為0. 2米；螺旋進給器 25通過緊固件固定連接在滾筒M的內壁上。驅動裝置包括電動機、傳動鏈和鏈輪27 ；鏈輪 27固定在滾筒M上，傳動鏈將電動機的動力傳遞給鏈輪，電動機的功率為5. 5千瓦。通過風車進給器沈將40千克干木薯原料連續加到殼體22中，并通過MS40刮板輸送機輸送到SFSP系列錘片式粉碎機中進行粉碎，得到平均顆粒直徑為2. 2毫米(使用美國PPS公司的AccuSizerTM 780光學粒徑檢測儀測得)的38. 5千克粉碎產物。(2)制漿、酶解和發酵將步驟(1)的粉碎產物與100千克水混合，在粉漿罐中進行制漿；將制得的漿料注入酶解罐中，調節PH值至5，加熱至80°C后，以每克粉碎產物的干重計，加入20酶活力單位的α -淀粉酶(諾維信公司購得)，并在80°C下保溫酶解60分鐘后得到酶解產物；使酶解產物的溫度降至33°C，以每克酶解產物的重量計，接種IO5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33°C下于發酵罐中攪拌培養65小時，在100°C蒸餾所得發酵產物，所得蒸餾餾分在78. 3°C下二次蒸餾可得乙醇
14.6千克。
權利要求
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，將粉碎后的產物制成漿料，使漿料與酶混合進行酶解，得到酶解產物，并發酵該酶解產物，其特征在于，所述粉碎在薯類粉碎系統中進行，該薯類粉碎系統包括去皮裝置(1)和粉碎裝置O)，所述去皮裝置(1)包括去皮設備和殼體(22)，該去皮設備包括機座(23)、滾筒(M)、螺旋式進給器0 和驅動裝置，滾筒04)可轉動地安裝在機座上，所述螺旋式進給器05)位于滾筒04)中并與滾筒的內壁固定連接，所述驅動裝置用于驅動滾筒04)和螺旋式進給器05) —起轉動，且所述殼體02)可拆卸地安裝在滾筒04)內，并且所述螺旋式進給器 (25)位于所述殼體0 和滾筒04)之間，所述粉碎的方法包括下述粉碎方式中的至少一種方式一，所述殼體02)安裝在滾筒04)內，將薯類原料供給到去皮裝置(1)的殼體 (22)內，并使薯類原料通過去皮裝置(1)后進入粉碎裝置(2)中進行粉碎，所述薯類原料為干的薯類原料；方式二，將殼體02)從滾筒04)內拆卸下來，將薯類原料供給到去皮設備的滾筒04)內，并使薯類原料通過去皮設備后進入粉碎裝置(2)中進行粉碎，所述薯類原料為新鮮的薯類原料。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述殼體0 為圓筒。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述殼體02)的軸線與滾筒04)的軸線平行或重疊。
4.根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述殼體0 的兩端分別與滾筒04)的兩端可拆卸地連接。
5.根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述殼體0 的長度不小于滾筒04)的長度。
6.根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述殼體0 的外壁與所述薯類去皮設備的內側之間的最小距離大于O。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，所述殼體0 的外壁與所述薯類去皮設備的內側之間的最小距離為0. 1-3毫米。
8.根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述殼體0 的厚度為1.5-3毫米。
9.根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述殼體0 的軸線與水平面之間的夾角為2-8度。
10.根據權利要求1所述的方法，其中，所述去皮裝置還包括風車進給器(沈)，該風車進給器06)對所述滾筒04)或殼體0 供料。
11.根據權利要求1所述的方法，其中，采用所述方式二進行粉碎時，所述滾筒的轉速和所述新鮮薯類原料在所述滾筒內的停留時間使所述新鮮薯類原料表皮含有的氰化物的去除率為75-95%。
12.根據權利要求11所述的方法，其中，所述滾筒的轉速為5-25轉/分鐘，所述新鮮薯類原料在所述滾筒內的停留時間0. 5-3分鐘。
13.根據權利要求1所述的方法，其中，在所述漿料中，以漿料的總重量為基準，薯類原料的含量為15-35重量％。
14.根據權利要求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，所述淀粉酶的用量為4-50酶活力單位；所述酶解的溫度為50-110°C，所述酶解的時間為20-240分鐘，所述酶解的pH值為3-7。
15.根據權利要求14所述的方法，其中，所述淀粉酶為α-淀粉酶、糖化酶、轉移葡萄糖苷酶和磷酸酯酶中的一種或幾種。
16.根據權利要求1所述的方法，其中，以每克酶解產物計，所述發酵所使用的酵母的接種量為IO3-IO8菌落形成單位，所述發酵的溫度為30-36°C，發酵的時間為55-75小時。
全文摘要
本發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，將粉碎后的產物制成漿料，使漿料與酶混合進行酶解，得到酶解產物，并發酵該酶解產物，其中，所述粉碎的方法使用一種薯類粉碎系統，該薯類粉碎系統包括去皮裝置(1)和粉碎裝置(2)，所述粉碎裝置(2)為去皮裝置(1)的后續加工裝置，所述去皮裝置(1)包括薯類去皮設備(21)和殼體(22)。由于所述薯類粉碎系統中去皮裝置包括殼體(22)，因而既可用于粉碎干的薯類原料，也可用于粉碎新鮮的薯類原料，因此，本發明提供的制備乙醇的方法既適用于干的薯類原料也適用于新鮮的薯類原料，從而能夠提高設備的利用率。
文檔編號C12R1/865GK102168112SQ201010115000
公開日2011年8月31日 申請日期2010年2月25日 優先權日2010年2月25日
發明者嚴偉松, 嚴明奕, 劉玉華, 岳國君, 柳樹海 申請人:中糧集團有限公司, 廣西中糧生物質能源有限公司