[發明專利]薯類原料酒精生產方法

有效

• 申請號: 201210078406.2
• 申請日: 2012-03-22
• 公開（公告）號: CN102605003A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 張敏華;呂惠生;董秀芹;李永輝;歐陽勝利;劉成;錢勝華;張志強;劉宗章
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C12P7/10
• 分類號: C12P7/10;C12P19/14
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

技術領域

本發明涉及一種薯類原料酒精生產方法，實現薯類原料酒精生產過程中，液化醪中砂石等雜物的有效脫除，確保生產裝置能長周期穩定運行，并通過纖維素酶解薯類原料中的纖維素組分生產酒精，同時提高了淀粉利用率，使薯類原料中的淀粉及纖維素組分得到充分利用，降低液化過程中的能耗，降低薯類酒精生產成本，提高薯類酒精的市場競爭力。

背景技術

發酵酒精是一種可再生的重要基礎原料及產品，主要在調制飲料酒、電子元件制造、溶劑、化工生產原料和生物質燃料等領域廣泛應用。

近年來，隨著新型替代能源燃料乙醇產業的發展，單純以玉米、甘蔗等農作物為原料生產酒精，可能會產生與人爭糧的新問題，且原料價格增長較快，缺乏市場的競爭力。因此，近年來，世界范圍內采用非糧原料已成為生物乙醇領域的技術發展趨勢。薯類原料不與糧爭地，經濟上可行，可以大規模種植，是目前工業應用前景較為樂觀的生產酒精的非糧原料，在中國的廣西已建成年產20萬噸的木薯非糧燃料乙醇生產裝置，經濟及社會效益良好。

本發明涉及的薯類原料酒精生產方法的生產原料主要包括木薯和紅薯等根生的淀粉質原料，薯類酒精生產工藝與玉米、甘蔗等酒精生產工藝存在諸多不同：薯類原料受收獲及晾曬方式的影響，砂石雜質含量較高，而粉漿中的砂石有效脫除困難，造成酒精生產過程中設備磨蝕嚴重，裝置不能長周期穩定運行，必須定期更換機泵等設備，生產不穩定；薯類原料中的纖維素沒有充分利用；纖維素及木質素等包裹的淀粉也不能實現充分利用，造成廢醪液中殘余淀粉較高；傳統的薯類酒精生產液化工藝能耗較高。因此，亟待采用現代技術進步成果，改進和完善薯類酒精生產技術，降低生產過程的能耗和物耗，實現原料中淀粉、纖維素等成分的高值、充分利用，提高薯類酒精的市場競爭力。

發明內容

采用薯類為原料生產酒精過程中，粉漿的濃度越高，成熟醪的酒度就越高，生產過程的能耗就越低，但粉漿的濃度越高，粉漿的黏度也就越大，混在物料中的砂石的有效脫除越困難，造成薯類酒精生產過程中設備磨蝕嚴重，裝置不能長周期穩定運行。

本發明的發明人發現：通過對粉漿進行液化處理可降低物料的黏度，再對黏度降低的物料進行液固分離處理，可容易實現液化醪中砂石等雜物的有效脫除，解決了薯類酒精生產過程中設備磨蝕嚴重，裝置不能長周期穩定運行的行業難題。

本發明的發明人還發現：薯類酒精液化醪中的固含物(以下簡稱：液化醪渣)(干基)主要包括纖維素：30～32％；半纖維素：11～13％；木質素：32～35％；粗蛋白：5～6％；淀粉：1％；其它(沙石、灰份、無機鹽等)15～20％，組分含量為重量百分比，其中，纖維素、半纖維素和木質素的含量較高；液化醪渣受薯類原料結構，以及蒸汽噴射液化、淀粉液化等處理過程的影響，液化醪渣中的木質素與纖維素和半纖維素是處于較松散的結合狀態，纖維素存在纖維素酶可利用的非結晶體結構，而非像秸稈原料中的木質素將纖維素緊緊包裹的結構，秸稈纖維素多以結晶體結構存在。因此，液化醪渣酶解前無需對液化醪渣進行預處理，而可以直接將液化醪渣進行酶解和發酵來制備酒精。

本發明的發明人通過纖維素酶解反應使液化醪渣中的纖維素成分也用來生產酒精，并通過液化酶作用使液化醪渣酶解釋放的殘余淀粉也進一步得到利用，提高單位薯類原料生產酒精量。

本發明涉及的薯類原料酒精生產方法，包括液化酶解、酒精發酵、精餾脫水和廢醪液處理單元，其特征是薯類原料在液化酶解單元制備液化醪及酶解液，液化醪通過管線送至液化醪液固分離裝置分離得到液化醪清液，酶解液通過管線送至酶解液液固分離裝置分離得到酶解清液，液化醪清液和酶解清液通過管線混合后得到混合清液，混合清液通過管線送至混合清液冷凝器冷卻后，通過管線送至酒精發酵單元制備酒精發酵成熟醪，再通過管線將發酵成熟醪送至精餾脫水單元，制備酒精產品及無水酒精產品，精餾脫水單元排放的廢醪液送至廢醪液處理單元進行處理。

液化酶解單元的液化罐中的液化醪送至液化醪液固分離裝置，通過液化醪液固分離裝置分離得到的液化醪渣送至酶解罐，酶解罐中同時加入纖維素酶解拌料水、纖維素酶，實現液化醪渣中纖維素的酶解，得到酵母代謝酒精所需的葡萄糖，液化醪渣中所含纖維素的酒精轉化率70～88％。

液化酶解單元的液化罐操作方法，其特征是酶解罐加入纖維素酶解拌料水和纖維素酶的同時加入淀粉酶，淀粉酶將液化醪渣中所含的通過纖維素酶解后釋放的殘余淀粉液化，酶解液殘渣中淀粉重量含量小于0.1％。