[發明專利]發酵燃料反應器以及生產發酵燃料的方法

有效

• 申請號: 201310340477.X
• 申請日: 2013-08-07
• 公開（公告）號: CN104342358A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發明（設計）人: 趙鵬翔;趙承宇;李強;趙正凱
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網新源控股有限公司北京非糧醇電聯產技術研發中心
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;C12M1/12;C12P7/10;C12R1/865
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 張丹

技術領域

本發明涉及微生物發酵設備技術領域，涉及一種以秸稈為原料，采用同步酶解發酵工藝，能重復利用含有纖維素酶、木聚糖酶和釀酒酵母的發酵流體生產燃料乙醇的發酵燃料反應器以及生產發酵燃料的方法。

背景技術

以可再生的秸稈廢棄物為原料，采用微生物發酵技術生產燃料乙醇，已經成為緩解我國能源危機，綜合利用秸稈廢棄物，保障能源安全的重要戰略措施，但目前還沒有形成大規模、工業化生產，主要的原因就是生產的成本過高。

以玉米為代表的秸稈纖維素轉化為乙醇一般包括預處理、酶解和發酵三個階段，其中酶解階段主要將纖維素和半纖維素分解成糖，再經過發酵階段轉化成酒精。目前，秸稈原料的酶解在整個生產燃料乙醇成本中占60%左右，為簡化設備，縮短生產周期，常采用同步酶解發酵(SSF)工藝方法，該方法是將纖維素酶和合適的釀酒酵母放在同一容器中連續進行纖維素的糖化和發酵，在這一工藝過程中，纖維素酶解后產生的六碳糖可以被不斷地被釀酒酵母發酵成酒精，因而在很大程度上減少了高濃度葡萄糖對纖維素酶的活性抑制，又不妨礙纖維素糖化的繼續進行，還可明顯提高酒精得率和生產效率，如何提高纖維素酶和釀酒酵母的利用率，提高同步酶解發酵的效率和乙醇的產量，減少纖維素酶和釀酒酵母的用量，降低乙醇生產成本，研發合適的反應器（現有技術中發明專利ZL200680034205.5，將纖維素材料轉化為乙醇的方法和設備，提到反應器的重要性），為秸稈類原料生產燃料乙醇工業化推進做出積極探索是該技術領域科研人員的課題之一。

現有技術至少存在以下技術問題：

現有技術中同步酶解發酵反應器大多采用機械攪拌式反應器，纖維素酶和釀酒酵母一次投放后到酶解和發酵的后期，殘余纖維素酶和釀酒酵母隨著發酵殘渣一起放出，造成了部分纖維素酶和釀酒酵母的浪費，沒有充分發揮酶和釀酒酵母的效率，而纖維素酶的用量成本占到酶解發酵成本的70%以上，纖維素酶和釀酒酵母的浪費，增大了發酵燃料的生產成本，導致發酵燃料的生產成本較高的技術問題。

發明內容

本發明的目的是提出一種發酵燃料反應器以及生產發酵燃料的方法，解決了現有技術存在纖維素酶和釀酒酵母浪費嚴重，導致發酵燃料的生產成本較高的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了以下技術方案：

本發明實施例提供的發酵燃料反應器，包括發酵罐、濾網、流體加壓輸送裝置、大小分子分離裝置以及酒精蒸餾塔，其中：

所述濾網設置在所述發酵罐的排液口處，所述流體加壓輸送裝置的流體進口通過管道以及所述濾網與所述發酵罐的排液口相連通；

所述流體加壓輸送裝置的流體出口與所述大小分子分離裝置的流體進口相連通；所述流體加壓輸送裝置能將經過所述濾網的發酵流體加壓后輸入所述大小分子分離裝置；

所述大小分子分離裝置包括大分子出口以及小分子出口，所述大分子出口與所述發酵罐的回料口相連通，所述小分子出口與所述酒精蒸餾塔的原料入口相連通；所述大小分子分離裝置能將所述流體加壓輸送裝置輸入的發酵流體中包含纖維素酶、木聚糖酶以及釀酒酵母的濾液由所述大分子出口輸出并將發酵流體中其余的包含乙醇的濾液由所述小分子出口輸出。

在一個優選或可選地實施例中，所述流體加壓輸送裝置為加壓泵，和/或，所述大小分子分離裝置為膜超濾分離裝置。

在一個優選或可選地實施例中，所述發酵燃料反應器還包括空氣凈化系統，所述空氣凈化系統包括無油空氣壓縮機、空氣凈化裝置以及設置在所述發酵罐上的排氣口，其中：

所述無油空氣壓縮機的進氣口與外界大氣相連通，所述無油空氣壓縮機的出氣口與所述空氣凈化裝置的氣流入口相連通，所述空氣凈化裝置的氣流出口通過管道與所述發酵罐上的進氣口相連通；

所述發酵罐上的排氣口與所述發酵罐上的進氣口兩者為同一端口，或者，所述發酵罐上的排氣口與所述發酵罐上的進氣口兩者為不同的兩個端口。

在一個優選或可選地實施例中，所述發酵燃料反應器還包括蒸汽產生系統，所述蒸汽產生系統包括第一冷卻水輸入管以及蒸汽發生器，所述第一冷卻水輸入管與所述蒸汽發生器的進水口相連通，所述蒸汽發生器的凈化蒸汽出口通過管道與所述發酵罐的凈化蒸汽入口相連通。

在一個優選或可選地實施例中，所述發酵燃料反應器還包括溫水冷水系統，所述溫水冷水系統包括加熱水箱、水流加壓輸送裝置以及第二冷卻水輸入管，其中：

所述第一冷卻水輸入管通過管道與所述加熱水箱相連通，所述發酵罐的回水口與所述加熱水箱通過管道相連通，且所述發酵罐的回水口的位置高度高于所述加熱水箱；