[发明专利]天然纤维水解反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种糖化水解制程设备，特别是涉及一种具有压出机料筒装置塑化增压与不需额外加入添加剂的天然纤维水解反应器。

背景技术

我国对进口能源的依赖度越来越高，国际石油价格不断攀升，若能使用生质酒精减少石油的使用量，乃是涉及国家总体战略意义的重要政策，生质酒精能够有效降低温室气体与空气污染物的排放量，更可以提升车辆的性能，为取代石化燃料的重要再生与环保燃料之一。以糖液为原料发酵产制的酒精即为一相当成熟的技术，并且已经在巴西发展逾30年，成为举世争相效法的对象。然而近年来，国际糖价逐渐攀升且高居不下，以糖为原料的酒精制程成本难以降低，要使生质酒精成为具有竞争力的汽油添加剂或替代品，尚有待寻找更廉价的生质原料，产制生质酒精的生质原料必须具有来源多样化与不会竞争粮食作物耕地等特性，于是地球含量最高的生物高分子—纤维素即是满足这两项条件的最佳原料之一。

因此，许多国家的政府部门与民间企业莫不争相投入发展以纤维素为原料产制酒精的相关技术，纤维素原料的主要来源有甘蔗渣、稻草、玉米梗、牧草、甚至是废弃纸类回收物等，这些原料含有60-80％纤维素与半纤维素，以及15-25％木质素，将纤维素与半纤维素水解糖化，便能利用发酵技术将糖转化成酒精。近年来各种富含纤维素物质的农产品废弃物在工业上大量地被回收利用于生质能源的开发上，如将含纤维素物质经前处理，把纤维素转化成糖类，再将糖类经生化程序转化为醇类，成为生质酒精，这些植物性纤维素中，半纤维素约为20～40％略仅次纤维素，半纤维素也是一种大分子量具分支的非纤维结构的异质多糖，其组成包含聚木糖、聚葡萄糖及聚甘露糖，其中又以聚木糖占量最多，可利用来制造寡木糖。

在先前现有技术中，水解纤维素的方式有采用酸水解、酵素水解、超声波水解等。酸水解速率高且操作容易，但由于酸水解缺乏专一性且反应后须经中和处理及分离纯化等步骤而产生大量废液，增加额外成本与环境的负担。超声波水解则受限于水解速率会随处理时间增加而降低，而有最低可水解分子量的限制，制程控制复杂。利用酵素进行半纤维素水解，不但可在常温与常压下进行，具有高度专一性与不限于分子大小，并可经由控制水解条件制得特定聚合度或功能性的寡糖产物，但酵素作用活性与产物性质容易受半纤维素组成、反应液酸碱度、温度及液量或其他共存物质的影响，必须额外添加酵素，制程控制复杂。

然而，先前现有技术具有无法避免的缺点，就是必须使用添加剂、制程复杂、制程控制不易、对环境造成负担与制造成本高等缺失。

由此可见，上述现有的水解纤维素的方式在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但是长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的天然纤维水解反应器，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

有鉴于上述现有的水解纤维素的方式存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的天然纤维水解反应器，能够改进一般现有的水解纤维素方式，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的水解纤维素的方式存在的缺陷，而提供一种新型结构的天然纤维水解反应器，所要解决的技术问题是使其将淀粉或掺有植物纤维素与半纤维素原料加入天然纤维水解反应器，可不需加入任何添加剂，制成生成物糖液，非常适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本发明提出的一种天然纤维水解反应器，该天然纤维水解反应器至少包含有：一压出机料筒装置，该压出机料筒装置内设置有一进料压缩螺杆，该压出机料筒装置并设置有一温度控制装置，该压出机料筒装置并设有一第一进料口与一第一出料口；一动力驱动装置，该动力驱动装置连接该进料压缩螺杆，使该进料压缩螺杆旋转；以及一气液分离槽装置，该气液分离槽装置有一第二进料口与一第二出料口，该气液分离槽装置以该第二进料口与该压出机料筒装置有该第一出料口相连接；将淀粉或掺有植物纤维素与半纤维素原料放入该天然纤维水解反应器内，经该天然纤维水解反应器塑化增压与加热引发水解反应，制成糖液。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的天然纤维水解反应器，其中所述的压出机料筒装置的该第一进料口为漏斗状。