专利名称：一种采用薯类原料制备乙醇的方法
技术领域：
本发明涉及一种采用薯类原料制备乙醇的方法。
背景技术：
薯类，例如红薯、马铃薯、木薯等，富含淀粉，因此广泛用于发酵制乙醇、淀粉等领域中。在现有技术的采用薯类原料制备乙醇的方法所使用的粉碎系统中，针对干的薯类原料和新鲜的薯类原料，在进入粉碎装置之前分别设置有一套输送装置。以木薯的加工过程为例，在对新鲜木薯进行加工的粉碎系统中，在粉碎装置之前设置有具有去皮功能的去皮设备(如在CN 101288500A中公开的薯类去皮设备)；在对干木薯进行加工的粉碎系统中，在粉碎装置之前仅设置有普通的进料装置。然而，在实际生产中，干木薯的加工量远大于新鲜木薯，更具体地说，对新鲜木薯进行加工的粉碎系统每年只用到2-3个月。而且，因为通常采购的干木薯不带皮，且带有很多细粒状的木薯，因而若直接用具有去皮功能的去皮设备输送干的木薯，则必然会导致大部分细粒状的木薯从所述去皮设备的滚筒中漏出， 因此，现有的新鲜木薯粉碎系统不能用于加工干的木薯。因此，在剩余的时间中对新鲜木薯进行加工的粉碎系统则得不到充分利用，从而造成设备的利用率很低。同时，在干木薯的加工量较大或者部分干木薯粉碎系统出现故障时，由于现有的新鲜木薯粉碎系统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统超负荷运行，从而由于加速了设备老化而导致经济效益降低。
发明内容
本发明为了克服现有的采用薯类原料制备乙醇的方法所使用的新鲜薯类原料粉碎系统不能用于加工干的薯类原料，并导致新鲜薯类原料粉碎系统的设备利用率较低的缺陷，提供了一种能够使新鲜薯类原料粉碎系统用于加工干的薯类原料，提高新鲜薯类原料粉碎系统的设备利用率的方法。本发明提供了一种采用薯类原料制备乙醇的方法，该方法包括将薯类原料粉碎， 将粉碎后的产物制成浆料，使浆料与酶混合进行酶解，得到酶解产物，并发酵该酶解产物， 其中，所述粉碎在薯类粉碎系统中进行，该薯类粉碎系统包括去皮装置和粉碎装置，所述去皮装置包括薯类去皮设备和壳体，该去皮设备包括机座、滚筒、螺旋式进给器和驱动装置， 滚筒可转动地安装在机座上，所述螺旋式进给器位于滚筒中并与滚筒的内壁固定连接，所述驱动装置用于驱动滚筒和螺旋式进给器一起转动，且所述壳体可拆卸地安装在滚筒内， 并且所述螺旋式进给器位于所述壳体和滚筒之间，所述粉碎的方法包括下述粉碎方式中的至少一种方式一，所述壳体安装在滚筒内，将薯类原料供给到去皮装置的壳体内，并使薯类原料通过去皮装置后进入粉碎装置中进行粉碎，所述薯类原料为干的薯类原料；方式二，将壳体从滚筒内拆卸下来，将薯类原料供给到去皮设备的滚筒内，并使薯类原料通过去皮设备后进入粉碎装置中进行粉碎，所述薯类原料为新鲜的薯类原料。本发明的采用薯类原料制备乙醇的方法在实施过程中，当所述壳体安装在薯类粉碎系统中的薯类去皮设备中时，该粉碎方法便可直接用于粉碎干的薯类原料；当所述壳体从薯类粉碎系统中的薯类去皮设备中拆卸下来时，该粉碎方法便可直接用于粉碎新鲜薯类原料。因此，本发明的采用薯类原料制备乙醇的方法使新鲜薯类原料粉碎系统得到了充分利用，从而有效地提高了设备利用率。
图1表示本发明提供的采用薯类原料制备乙醇的方法所使用的薯类粉碎系统的结构示意图，其中箭头方向表示物料流向；图2表示本发明提供的采用薯类原料制备乙醇的方法所使用的薯类粉碎系统中去皮装置在安装有壳体时的横剖视图；图3表示本发明提供的采用薯类原料制备乙醇的方法所使用的薯类粉碎系统中去皮装置的正视图；图4表示本发明提供的采用薯类原料制备乙醇的方法所使用的薯类粉碎系统中去皮装置在壳体拆卸下来时的纵剖视图。
具体实施例方式本发明提供的采用薯类原料制备乙醇的方法包括在薯类粉碎系统中对薯类原料进行粉碎，将粉碎后的产物制成浆料，使浆料与酶混合进行酶解，得到酶解产物，并发酵该酶解产物，其中，所述粉碎的方法使用了一种薯类粉碎系统。如图1-4所示，所述薯类粉碎系统包括去皮装置1和粉碎装置2，所述去皮装置1 包括薯类去皮设备21和壳体22，该去皮设备包括机座23、滚筒对、螺旋式进给器25和驱动装置，滚筒M可转动地安装在机座23上，所述螺旋式进给器25位于滚筒M中并与滚筒的内壁固定连接，所述驱动装置用于驱动滚筒M和螺旋式进给器25 —起转动，且所述壳体22可拆卸地安装在滚筒M内，并且所述螺旋式进给器25位于所述壳体22和滚筒M之间。本发明提供的采用薯类原料制备乙醇的方法适用于加工各种薯类原料，例如，红薯、马铃薯、木薯，尤其适用于木薯。在所述粉碎系统中对所述薯类原料进行粉碎的方法包括下述粉碎方式中的至少一种方式一，所述壳体22安装在滚筒M内，将薯类原料供给到去皮装置1的壳体22 内，并使薯类原料通过去皮装置1后进入粉碎装置2中进行粉碎，所述薯类原料为干的薯类原料；方式二，将壳体22从滚筒M内拆卸下来，将薯类原料供给到去皮设备21的滚筒 24内，并使薯类原料通过去皮设备21后进入粉碎装置2中进行粉碎，所述薯类原料为新鲜的薯类原料。在本发明中，所述新鲜的薯类原料是指含水量为45重量％以上的薯类原料；可以是直接从地里采回后未经过任何加工或者仅经过简单的除泥步骤的薯类。所述干的薯类原料是指含水量为15重量％以下的薯类原料。所述干的薯类原料可以是通过将新鲜的薯类原料经过洗涤除泥后晾干得到的薯类，也可以是晾干前后经过简单破碎后的薯类。在所述去皮装置1中，所述壳体22的轴线与滚筒M的轴线平行或重叠，将所述壳体22安装在滚筒M内的方法没有特别地限定，能够保证所述壳体22从所述去皮装置中拆卸下来的各种常规的安装方式都适用于此，例如，可以使所述壳体22的两端分别与滚筒24 的两端可拆卸地连接，也可以使所述壳体22的中间部位与螺旋式进给器25可拆卸地连接， 所述可拆卸地连接的方式可以通过螺栓连接来实现，在本发明的一种优选实施方式中，分别通过螺栓将所述壳体22的两端安装于滚筒M的两端(即进料端和出料端)。采用上述优选的连接方式，可以保证所述壳体22能够简易地从所述去皮装置中拆卸下来和安装在所述去皮装置中。所述壳体22可以恰好与所述薯类去皮设备21的内壁贴在一起，也可以使所述壳体22与所述薯类去皮设备21的内壁存在一定的间距。为了保证所述壳体22能够简易地从所述去皮装置中拆卸下来或安装在所述去皮装置中，同时为了防止当所述壳体22与所述薯类去皮设备21的内壁恰好贴在一起时，安装或拆卸所述壳体22对其外壁的摩擦而带来的损伤，因此，优选所述壳体22的外壁与所述薯类去皮设备21的内侧之间的最小距离大于0，优选为0. 1-3毫米，更优选为0. 5-2毫米。所述壳体22的外壁与所述薯类去皮设备的内侧之间的最小距离是指所述薯类去皮设备的螺旋式进给器25与壳体22之间的距离。所述壳体22可以由各种耐磨损材料制成，例如，碳钢、不锈钢、合金、橡胶或硬质塑料材料。本发明对所述壳体22的厚度没有特别的限定，在不浪费材料的基础上能够保证强度的各种厚度尺寸都适用于所述壳体中，优选情况下，所述壳体的厚度为1.5-3毫米。所述壳体22可以为能够安装到所述去皮装置1中的各种形状，优选为圆筒。所述壳体22的长度不小于滚筒M的长度。为了保证薯类物质能够顺利地通过所述去皮装置，优选将所述去皮装置1倾斜放置，且所述壳体22的轴线与水平面之间的夹角为2-8度。在将所述去皮装置1倾斜放置的情况下，进料端的位置比出料端高，因此薯类原料可以借助自身的重力作用向下移动(即向前移动)。在所述薯类去皮设备21中，所述滚筒M可以由各种耐磨损材料制成，例如，钢、橡胶或硬质塑料。所述滚筒对中可以设置有喷淋装置，喷淋装置可以固定安装在滚筒M的内壁上，并且位于靠近滚筒的进料口的位置。所述喷淋装置可以为常规的各种喷淋装置，可用于在对新鲜的薯类原料进行加工时将水喷淋到薯类原料上，将需要去皮的新鲜薯类原料上的污物(如泥土、杂质等)去除掉。在处理新鲜薯类原料的情况下，由于新鲜薯类原料需要去皮，因而为了达到更好的去皮效果，所述滚筒对的内壁上可以设置有摩擦结构。所述摩擦结构可以为各种表面粗糙的结构，优选为一条或多条带肋钢筋，更优选为多条带肋钢筋。带肋钢筋具有横肋，可以使用常规的各种规格的热轧带肋钢筋和冷轧带肋钢筋，如符合GB1499-1998规定的带肋钢筋。带肋钢筋的公称直径可以为6-25毫米，优选为8-20毫米；横肋间距可以为3-16毫米， 优选为4-12毫米。带肋钢筋的牌号包括但不限于HRB335、HRB400和HRB500。所述带肋钢筋与滚筒M的内壁固定连接，在滚筒转动过程中，带肋钢筋可以对新鲜薯类原料起到摩擦作用。为了便于在滚筒M的内壁上固定连接带肋钢筋，带肋钢筋优选与滚筒M的中心轴线平行。
在本发明中，所述滚筒M的内直径没有特别的限定，可以根据需要进行去皮处理的薯类原料的量来选择合适的滚筒内直径，一般情况下，滚筒内直径可以为1-2米。所述螺旋式进给器25可以为机械领域常规的各种螺旋式进给器。所述螺旋式进给器25可以通过常规的各种固定连接方式连接在滚筒M的内壁上，例如，通过紧固件固定连接在滚筒M的内壁上。为了使处理新鲜薯类原料时能够获得更好的去皮效果，所述螺旋式进给器25的螺距优选为0. 3-0. 8米，螺纹高度优选为0. 1-0. 4米。所述螺旋式进给器25 可以由各种耐磨损材料制成，例如，钢、橡胶、尼龙。本发明对所述驱动装置没有特别限定，只要能驱动滚筒M和螺旋式进给器25 — 起转动即可。例如，所述驱动装置可以包括驱动源、传动链和链轮27。如图4所示，链轮27 固定在滚筒M外表面，优选将链轮27安装在滚筒M的中间部位。由于滚筒M可转动地安装在机座23上，因此传动链将驱动源的动力传递给链轮27时，链轮27能够带动滚筒转动。所述滚筒M可转动地安装在机座23上，可转动的安装方式可以为常规的各种方法，例如，可以使用支撑辊或支撑架将滚筒架设在机座上，使滚筒可以绕中心轴转动。驱动源可以为各种能够产生动力的装置，如电动机。为了便于进料，在所述薯类粉碎系统中，所述去皮装置1还可以包括风车进给器 26。如图4所示，风车进给器沈安装于滚筒的进料端，对所述滚筒M或壳体22供料。风车进给器沈可以为机械领域常规的各种风车进给器。当采用所述方式一对干的薯类原料进行粉碎时，将所述干的薯类原料供给到去皮装置1的壳体22内，并使薯类原料通过去皮装置1后进入粉碎装置2中进行粉碎。当采用所述方式二对新鲜的薯类原料进行粉碎时，将所述壳体22从滚筒M内拆卸下来，将薯类原料供给到去皮设备21的滚筒M，并使薯类原料通过去皮设备21后进入粉碎装置2中进行粉碎。为了能够有效利用滚筒的滚动对新鲜的薯类原料进行去皮，优选滚筒内所述新鲜的薯类原料占滚筒溶剂的1/5-2/3。另外，通过控制所述滚筒的转速和所述新鲜薯类原料在所述滚筒内的停留时间，能够使所述新鲜薯类原料表皮含有的氰化物的去除率达到70%以上。本发明的发明人发现，通过控制所述滚筒的转速为5-25转/分钟、所述新鲜薯类原料在所述滚筒内的停留时间0. 5-3分钟，能够使所述新鲜薯类原料表皮含有的氰化物的去除率达到70%以上，优选为75-95%，原料损失率能够保持在5重量％以下，因而有利于提高乙醇的产率。在本发明中所述粉碎装置2没有特别的限定，可以为能够将薯类原料粉碎至3. 5 毫米以下的各种粉碎装置。例如，所述粉碎装置2可以为辊式破碎机，所述辊式破碎机包括两个对置的辊，在所述两个对置的辊表面形成很多凸起，通过一边在辊之间加压一边使辊转动，破碎通过此之间的原料；所述粉碎装置2还可以为锤式破碎机，所述锤式破碎机包括锤尖和筛网，通过使所述锤尖高速旋转对原料进行反复锤碎，直到通过锤尖外围的筛网的网孔；所述粉碎装置2还可以为颚式破碎机，所述颚式破碎机包括呈V型开口的钳口和振动颚，把原料放在向上呈V型开口的钳口和振动颚之间，通过加压使原料破碎；所述粉碎装置 2还可以为销式破碎机，所述销式破碎机设置垂直方向上有很多针的圆盘形的回转盘和面对此回转圆盘的面上有很多销的固定圆盘，把原料加到回转盘的中心后，利用离心力进入装在回转盘和固定盘上的销的间隙，受到销造成的冲击和反弹的作用，从而使原料破碎；所述粉碎装置2还可以为球式破碎机。在本发明的一种实施方式中，所述粉碎装置2为锤片式粉碎机，优选型号为JFS-2000-72的锤片式粉碎机，该锤片式粉碎机包括转子、锤片、筛板、 驱动系统和控制系统，在运行过程中，通过控制系统控制锤片高速旋转，使锤片与物料进行摩擦，从而将物料粉碎至要求的颗粒尺寸范围。另外，在所述薯类粉碎系统中，所述粉碎装置2的数量没有特别地限定，可以根据后续加工中对经粉碎的薯类原料颗粒尺寸的要求而确定，通常粉碎装置的数量越多，经粉碎的薯类原料颗粒尺寸越小，然而加工过程中耗能也越多。因此，综合考虑生产工艺中对薯类原料颗粒尺寸的要求和能耗因素，通常所述薯类粉碎系统中设置有两个粉碎装置，且经过粉碎装置粉碎后的产物的平均颗粒直径为1. 0-2. 5 毫米。在所述薯类粉碎系统中，所述去皮装置1可以直接对粉碎装置2供料，所述去皮装置1与粉碎装置2之间也可以设置有输送装置，从而将将来自所述去皮装置1的原料输送到所述粉碎装置2中进行粉碎。所述输送装置可以为各种常规的输送装置，例如，刮板输送机、皮带输送机。在本发明提供的采用薯类原料制备乙醇的方法中，将粉碎后的薯类原料制成浆料可以通过制浆装置实现。所述制浆可以通过常规的方法完成，例如启动制浆装置，通过边搅拌边加入水，从而使粉碎后的物料成为浆料。在所述浆料中，以所述浆料的总重量为基准， 所述薯类原料的含量为15-35重量％，优选为20-30重量％。在本发明中，所述制浆装置可以为本领域技术人员公知的各种制浆装置。所述酶解步骤可以通过本领域常用的方法完成，比如向粉碎产物中添加产酶微生物和/或酶，在产酶微生物的生长温度和/或酶有活力的温度下保温完成。所述产酶微生物为能够分泌淀粉酶的产酶微生物。所述酶包括淀粉酶。由于微生物生长会产生副产物，因此优选直接加入酶。所述酶的用量越多越好，出于成本考虑，优选以每克粉碎后的产物的干重计，所述淀粉酶的用量为4-50酶活力单位， 更优选以每克粉碎后的产物的干重计，所述淀粉酶的用量为10-30酶活力单位。本发明所述酶的酶活力单位可以为在pH值为6.0、温度为70°C的条件下，1分钟将 1毫克淀粉转化为葡萄糖所需的酶量为一个酶活力单位。所述酶解的温度可以为淀粉酶的任何最适作用温度，一般为50-110°C，更优选 60-70°C。所述酶解的时间理论上越长越好，考虑到设备利用率，优选所述酶解的时间为 20-240分钟，更优选为30-120分钟。所述酶解的pH值可以为淀粉酶的任何最适作用pH， 一般为3. 0-7. 0，更优选pH值为5. 0-6. 0。由于酶解过程中pH值的波动不大，因此所述酶解的PH值可以按照本领域常用的方法在加入酶之前进行调节，例如先将粉碎产物与水或培养基(加酶一般与水混合，加入产酶微生物一般与该微生物的培养基)混合，一般使所得混合物的固含量为20-40重量％，根据所得混合物的pH值，用硫酸溶液或氢氧化钠将待酶解的混合物PH调节至3. 0-7. 0，更优选调节至pH值为5. 0-6. 0。淀粉酶是能够分解淀粉糖苷键的一类酶的总称，所述淀粉酶一般包括α-淀粉酶、β-淀粉酶、糖化酶和异淀粉酶。本发明所述酶包括淀粉酶。α-淀粉酶又称淀粉1，4_糊精酶，它能够任意地、不规则地切开淀粉链内部的 α-1,4-糖苷键，将淀粉水解为麦芽糖、含有6个葡萄糖单位的寡糖和带有支链的寡糖。生产此酶的微生物主要有枯草杆菌、黑曲霉、米曲霉和根霉。β -淀粉酶又称淀粉1，4-麦芽糖苷酶，能够从淀粉分子非还原性末端切开1，4_糖苷键，生成麦芽糖。此酶作用于淀粉的产物是麦芽糖与极限糊精。此酶主要由曲霉、根霉和内孢霉产生。糖化酶又称淀粉α-1，4-葡萄糖苷酶，此酶作用于淀粉分子的非还原性末端，以葡萄糖为单位，依次作用于淀粉分子中的α-1，4-糖苷键，生成葡萄糖。此酶作用于支链淀粉后的产物有葡萄糖和带有α-1，6_糖苷键的寡糖；作用于直链淀粉后的产物几乎全部是葡萄糖。此酶产生菌主要是黑曲霉(左美曲霉、泡盛曲霉)、根霉(雪白根酶、德氏根霉)、 拟内孢霉、红曲霉。异淀粉酶又称淀粉α-1，6-葡萄糖苷酶、分枝酶，此酶作用于枝链淀粉分子分枝点处的α-1，6-糖苷键，将枝链淀粉的整个侧链切下变成直链淀粉。此酶产生菌主要是嫌气杆菌、芽孢杆菌及某些假单孢杆菌等细菌。优选所述酶解使用的酶还包括磷酸酯酶。因为磷酸酯酶能够使磷酸与醇式羟基结合成酯的磷酸糊精水解成葡萄糖，并释放出磷酸，具有极明显的液化力，所以酶解使用的酶包括磷酸酯酶，可以更充分地水解淀粉，以增加乙醇产率。能够发酵单糖如葡萄糖和/或果糖、寡糖如蔗糖和/或半乳糖的微生物都可以用于本发明的发酵过程，由于酿酒酵母是酿酒工业上普遍应用的耐酒精、副产物少、乙醇产率高的发酵己糖的微生物，因此优选所述发酵所使用的酵母为酿酒酵母。以每克酶解产物计，所述发酵所使用的酵母的接种量为IO3-IO8菌落形成单位，更优选IO4-IO6菌落形成单位。所述菌落形成单位的定义为将稀释后的一定量的菌液通过浇注或涂布的方法，让其内的微生物单细胞一一分散在培养基平板上，待培养后，每一活细胞就形成一个菌落。即每毫升菌液中含有的单细胞的数目。本发明发酵所使用的酵母可以为商购酵母固体制剂(比如干酵母粉)或酵母菌种，比如拉斯2号(Rasse II)酵母，又名德国二号酵母、拉斯12号(Rasse XII)酵母，又名德国12号酵母、K字酵母、南阳五号酵母(1300)和南阳混合酵母(1308)。所述酵母的菌落形成单位可以通过本领域公知的方法测定，比如亚甲基蓝染色活菌计数法。亚甲基蓝染色活菌计数法的具体方法如下将1克干酵母粉溶于10毫升无菌水中，或将1毫升菌种活化液用无菌水稀释至10 毫升，加入0. 5毫升0. 1重量％亚甲基蓝，在35°C下保温30分钟。在10倍光学显微镜下， 用血球计数板计数保温后的溶液中活菌的数目(死菌染色，活菌不染色)，可得1克干酵母或1毫升菌种活化液中活菌的数目，即菌落形成单位数。所述酵母可以采用常规的方法接种，例如向酶解产物中加入5-15体积％的种子液。所述种子液可以为干酵母的水溶液或培养基溶液，也可以为干酵母或商购菌种的活化种子液。所述发酵的温度可以为任何适于酵母生长的温度，优选为30-36°C，更优选为 30-33°C。pH值为4-6，优选为4-4. 5。所述发酵的时间可以为从接种开始至酵母生长的衰亡期出现(即发酵时间为迟滞期、对数期加上稳定期)的时间，优选发酵的时间为阳-70小时，更优选60-70小时。物料经过发酵后便可以得到发酵产物乙醇，根据不同工业产品的要求(比如燃料酒精要求乙醇的纯度达99%以上)，可以采用不同的方法提取乙醇，例如蒸馏、浓缩、除水。
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下面结合图1-4介绍本发明提供的采用薯类原料制备乙醇的方法实施原理。在使用本发明提供的采用薯类原料制备乙醇的方法加工新鲜的薯类原料情况下， 所述壳体22从薯类去皮设备21中拆卸下来。启动驱动装置，使所述滚筒M和螺旋式进给器25绕中心轴转动；在风车进给器沈的推动作用下将新鲜的薯类原料加到滚筒M中，由于所述去皮装置的进料端高于出料端，因此，新鲜的薯类原料在向下的重力和离心力的作用下，并且在螺旋式进给器25的推动作用下，新鲜的薯类原料不断向前移动；同时新鲜的薯类原料随所述滚筒M和螺旋式进给器25 —起转动，在转动的过程中，新鲜的薯类原料之间发生摩擦，新鲜的薯类原料与滚筒壁和螺旋式进给器25之间也发生摩擦，从而将新鲜的薯类原料的表皮除掉。将去皮后的薯类原料输送到粉碎装置2中进行粉碎，将粉碎后的产物制成浆料，使浆料与酶混合进行酶解，得到酶解产物，并通过发酵装置使酶解产物发酵， 从而制得乙醇。在使用本发明提供的采用薯类原料制备乙醇的方法加工干的薯类原料的情况下， 所述薯类去皮设备21中安装有壳体22。在风车进给器沈的推动作用下将干的薯类原料加到壳体22中，并且由于所述去皮装置的进料端高于出料端，因此，干的薯类原料不断向前移动，并输送到粉碎装置2中进行粉碎，将粉碎后的产物制成浆料，使浆料与酶混合进行酶解，得到酶解产物，并通过发酵装置使酶解产物发酵，从而制得乙醇。由此可见，本发明提供的采用薯类原料制备乙醇的方法既适用于干的薯类原料， 也适用于新鲜的薯类原料，从而大大提高了设备利用率，降低了成本。以下通过实施例对本发明作进一步说明。实施例1本实施例用于说明本发明的采用木薯原料制备乙醇的方法。(1)新鲜木薯原料的去皮及粉碎如图1-4所示，将所述壳体22从薯类去皮设备21中拆卸下来，在所述薯类去皮设备21中，所述滚筒M由不锈钢制成，内直径为1. 6米；滚筒内壁上固定40条长度均为1. 5 米的热轧带肋钢筋(牌号为HRB335，公称直径为12毫米)，滚筒M倾斜地安装在机座23 上，倾斜角度为5度。螺旋进给器25由橡胶制成，螺距为0. 5米，螺纹高度为0. 2米；螺旋进给器25通过紧固件固定连接在滚筒M的内壁上。驱动装置包括电动机、传动链和链轮 27 ；链轮27固定在滚筒M上，传动链将电动机的动力传递给链轮，电动机的功率为5. 5千瓦。启动电动机，使滚筒M和螺旋进给器25绕滚筒的中心轴转动(转速为7转/分钟)；将收获的100千克表面干净的新鲜木薯连续加到滚筒M中。在滚筒转动的过程中， 新鲜木薯之间发生摩擦，新鲜木薯与滚筒壁和螺旋式进给器25之间也发生摩擦，从而进行去皮。然后，通过MS40刮板输送机将去皮后的木薯输送到SFSP系列锤片式粉碎机中进行粉碎，得到平均颗粒直径为2. 1毫米(使用美国PPS公司的AccuSizerTM 780光学粒径检测仪测得)的96千克粉碎产物。取20克上述粉碎产物，利用美国国家环保局标准检测方法EPA335. 3检测其中的氰化物含量，记做C1。将去皮前的表面干净的新鲜木薯粉碎(平均颗粒直径为0. 8mm)成浆料，从得到的浆料中取20克，加入180克蒸馏水，制得待检测的样品，利用美国国家环保局标准检测方法EPA335. 3检测其中的氰化物含量，记做C2。通过下式计算去皮后氰化物的去除率ε 2 = (C2-O. 96Q) /C2 X 100 %计算的氰化物去除率为76%。(2)制浆、酶解和发酵将步骤(1)的粉碎产物与35千克水混合，在粉浆罐中进行制浆；将制得的浆料注入酶解罐中，调节PH值至5，加热至80°C后，以每克粉碎产物的干重计，加入20酶活力单位的α -淀粉酶(诺维信公司购得)，并在80°C下保温酶解60分钟后得到酶解产物；使酶解产物的温度降至33°C，以每克酶解产物的重量计，接种IO5菌落形成单位的酒精酵母(安琪超级酿酒高活性干酵母，湖北安琪酵母股份公司)，所得混合物在33°C下于发酵罐中搅拌培养65小时，在100°C蒸馏所得发酵产物，所得蒸馏馏分在78. 3°C下二次蒸馏可得乙醇
13.9千克。实施例2本实施例用于说明本发明的采用木薯原料制备乙醇的方法。(1)干木薯原料的粉碎如图1-4所示，将所述薯类去皮设备21中安装有所述壳体22，在所述薯类去皮设备21中，所述滚筒M由钢制成，内直径为1. 6米；滚筒内壁上固定40条长度均为1. 5米的热轧带肋钢筋(牌号为HRB335，公称直径为12毫米)，滚筒M倾斜地安装在机座23上，倾斜角度为5度。螺旋进给器25由橡胶制成，螺距为0. 5米，螺纹高度为0. 2米；螺旋进给器 25通过紧固件固定连接在滚筒M的内壁上。驱动装置包括电动机、传动链和链轮27 ；链轮 27固定在滚筒M上，传动链将电动机的动力传递给链轮，电动机的功率为5. 5千瓦。通过风车进给器沈将40千克干木薯原料连续加到壳体22中，并通过MS40刮板输送机输送到SFSP系列锤片式粉碎机中进行粉碎，得到平均颗粒直径为2. 2毫米(使用美国PPS公司的AccuSizerTM 780光学粒径检测仪测得)的38. 5千克粉碎产物。(2)制浆、酶解和发酵将步骤(1)的粉碎产物与100千克水混合，在粉浆罐中进行制浆；将制得的浆料注入酶解罐中，调节PH值至5，加热至80°C后，以每克粉碎产物的干重计，加入20酶活力单位的α -淀粉酶(诺维信公司购得)，并在80°C下保温酶解60分钟后得到酶解产物；使酶解产物的温度降至33°C，以每克酶解产物的重量计，接种IO5菌落形成单位的酒精酵母(安琪超级酿酒高活性干酵母，湖北安琪酵母股份公司)，所得混合物在33°C下于发酵罐中搅拌培养65小时，在100°C蒸馏所得发酵产物，所得蒸馏馏分在78. 3°C下二次蒸馏可得乙醇
14.6千克。
权利要求
1.一种采用薯类原料制备乙醇的方法，该方法包括将薯类原料粉碎，将粉碎后的产物制成浆料，使浆料与酶混合进行酶解，得到酶解产物，并发酵该酶解产物，其特征在于，所述粉碎在薯类粉碎系统中进行，该薯类粉碎系统包括去皮装置(1)和粉碎装置O)，所述去皮装置(1)包括去皮设备和壳体(22)，该去皮设备包括机座(23)、滚筒(M)、螺旋式进给器0 和驱动装置，滚筒04)可转动地安装在机座上，所述螺旋式进给器05)位于滚筒04)中并与滚筒的内壁固定连接，所述驱动装置用于驱动滚筒04)和螺旋式进给器05) —起转动，且所述壳体02)可拆卸地安装在滚筒04)内，并且所述螺旋式进给器 (25)位于所述壳体0 和滚筒04)之间，所述粉碎的方法包括下述粉碎方式中的至少一种方式一，所述壳体02)安装在滚筒04)内，将薯类原料供给到去皮装置(1)的壳体 (22)内，并使薯类原料通过去皮装置(1)后进入粉碎装置(2)中进行粉碎，所述薯类原料为干的薯类原料；方式二，将壳体02)从滚筒04)内拆卸下来，将薯类原料供给到去皮设备的滚筒04)内，并使薯类原料通过去皮设备后进入粉碎装置(2)中进行粉碎，所述薯类原料为新鲜的薯类原料。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述壳体0 为圆筒。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述壳体02)的轴线与滚筒04)的轴线平行或重叠。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述壳体0 的两端分别与滚筒04)的两端可拆卸地连接。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述壳体0 的长度不小于滚筒04)的长度。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述壳体0 的外壁与所述薯类去皮设备的内侧之间的最小距离大于O。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述壳体0 的外壁与所述薯类去皮设备的内侧之间的最小距离为0. 1-3毫米。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述壳体0 的厚度为1.5-3毫米。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述壳体0 的轴线与水平面之间的夹角为2-8度。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述去皮装置还包括风车进给器(沈)，该风车进给器06)对所述滚筒04)或壳体0 供料。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，采用所述方式二进行粉碎时，所述滚筒的转速和所述新鲜薯类原料在所述滚筒内的停留时间使所述新鲜薯类原料表皮含有的氰化物的去除率为75-95%。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述滚筒的转速为5-25转/分钟，所述新鲜薯类原料在所述滚筒内的停留时间0. 5-3分钟。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述浆料中，以浆料的总重量为基准，薯类原料的含量为15-35重量％。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述酶解使用的酶包括淀粉酶，以每克薯类原料的干重计，所述淀粉酶的用量为4-50酶活力单位；所述酶解的温度为50-110°C，所述酶解的时间为20-240分钟，所述酶解的pH值为3-7。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述淀粉酶为α-淀粉酶、糖化酶、转移葡萄糖苷酶和磷酸酯酶中的一种或几种。
16.根据权利要求1所述的方法，其中，以每克酶解产物计，所述发酵所使用的酵母的接种量为IO3-IO8菌落形成单位，所述发酵的温度为30-36°C，发酵的时间为55-75小时。
全文摘要
本发明提供了一种采用薯类原料制备乙醇的方法，该方法包括将薯类原料粉碎，将粉碎后的产物制成浆料，使浆料与酶混合进行酶解，得到酶解产物，并发酵该酶解产物，其中，所述粉碎的方法使用一种薯类粉碎系统，该薯类粉碎系统包括去皮装置(1)和粉碎装置(2)，所述粉碎装置(2)为去皮装置(1)的后续加工装置，所述去皮装置(1)包括薯类去皮设备(21)和壳体(22)。由于所述薯类粉碎系统中去皮装置包括壳体(22)，因而既可用于粉碎干的薯类原料，也可用于粉碎新鲜的薯类原料，因此，本发明提供的制备乙醇的方法既适用于干的薯类原料也适用于新鲜的薯类原料，从而能够提高设备的利用率。
文档编号C12R1/865GK102168112SQ201010115000
公开日2011年8月31日 申请日期2010年2月25日 优先权日2010年2月25日
发明者严伟松, 严明奕, 刘玉华, 岳国君, 柳树海 申请人:中粮集团有限公司, 广西中粮生物质能源有限公司