[实用新型]发酵燃料反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及微生物发酵设备技术领域，涉及一种以秸秆为原料，采用同步酶解发酵工艺，能重复利用含有纤维素酶、木聚糖酶和酿酒酵母的发酵流体生产燃料乙醇的发酵燃料反应器。

背景技术

以可再生的秸秆废弃物为原料，采用微生物发酵技术生产燃料乙醇，已经成为缓解我国能源危机，综合利用秸秆废弃物，保障能源安全的重要战略措施，但目前还没有形成大规模、工业化生产，主要的原因就是生产的成本过高。

以玉米为代表的秸秆纤维素转化为乙醇一般包括预处理、酶解和发酵三个阶段，其中酶解阶段主要将纤维素和半纤维素分解成糖，再经过发酵阶段转化成酒精。目前，秸秆原料的酶解在整个生产燃料乙醇成本中占60%左右，为简化设备，缩短生产周期，常采用同步酶解发酵(SSF)工艺方法，该方法是将纤维素酶和合适的酿酒酵母放在同一容器中连续进行纤维素的糖化和发酵，在这一工艺过程中，纤维素酶解后产生的六碳糖可以被不断地被酿酒酵母发酵成酒精，因而在很大程度上减少了高浓度葡萄糖对纤维素酶的活性抑制，又不妨碍纤维素糖化的继续进行，还可明显提高酒精得率和生产效率，如何提高纤维素酶和酿酒酵母的利用率，提高同步酶解发酵的效率和乙醇的产量，减少纤维素酶和酿酒酵母的用量，降低乙醇生产成本，研发合适的反应器（现有技术中实用新型专利ZL200680034205.5，将纤维素材料转化为乙醇的方法和设备，提到反应器的重要性），为秸秆类原料生产燃料乙醇工业化推进做出积极探索是该技术领域科研人员的课题之一。

现有技术至少存在以下技术问题：

现有技术中同步酶解发酵反应器大多采用机械搅拌式反应器，纤维素酶和酿酒酵母一次投放后到酶解和发酵的后期，残余纤维素酶和酿酒酵母随着发酵残渣一起放出，造成了部分纤维素酶和酿酒酵母的浪费，没有充分发挥酶和酿酒酵母的效率，而纤维素酶的用量成本占到酶解发酵成本的70%以上，纤维素酶和酿酒酵母的浪费，增大了发酵燃料的生产成本，导致发酵燃料的生产成本较高的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种发酵燃料反应器，解决了现有技术存在纤维素酶和酿酒酵母浪费严重，导致发酵燃料的生产成本较高的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型实施例提供的发酵燃料反应器，包括发酵罐、滤网、流体加压输送装置、大小分子分离装置以及酒精蒸馏塔，其中：

所述滤网设置在所述发酵罐的排液口处，所述流体加压输送装置的流体进口通过管道以及所述滤网与所述发酵罐的排液口相连通；

所述流体加压输送装置的流体出口与所述大小分子分离装置的流体进口相连通；所述流体加压输送装置能将经过所述滤网的发酵流体加压后输入所述大小分子分离装置；

所述大小分子分离装置包括大分子出口以及小分子出口，所述大分子出口与所述发酵罐的回料口相连通，所述小分子出口与所述酒精蒸馏塔的原料入口相连通；所述大小分子分离装置能将所述流体加压输送装置输入的发酵流体中包含纤维素酶、木聚糖酶以及酿酒酵母的滤液由所述大分子出口输出并将发酵流体中其余的包含乙醇的滤液由所述小分子出口输出。

在一个优选或可选地实施例中，所述流体加压输送装置为加压泵，和/或，所述大小分子分离装置为膜超滤分离装置。

在一个优选或可选地实施例中，所述发酵燃料反应器还包括空气净化系统，所述空气净化系统包括无油空气压缩机、空气净化装置以及设置在所述发酵罐上的排气口，其中：

所述无油空气压缩机的进气口与外界大气相连通，所述无油空气压缩机的出气口与所述空气净化装置的气流入口相连通，所述空气净化装置的气流出口通过管道与所述发酵罐上的进气口相连通；

所述发酵罐上的排气口与所述发酵罐上的进气口两者为同一端口，或者，所述发酵罐上的排气口与所述发酵罐上的进气口两者为不同的两个端口。

在一个优选或可选地实施例中，所述发酵燃料反应器还包括蒸汽产生系统，所述蒸汽产生系统包括第一冷却水输入管以及蒸汽发生器，所述第一冷却水输入管与所述蒸汽发生器的进水口相连通，所述蒸汽发生器的净化蒸汽出口通过管道与所述发酵罐的净化蒸汽入口相连通。

在一个优选或可选地实施例中，所述发酵燃料反应器还包括温水冷水系统，所述温水冷水系统包括加热水箱、水流加压输送装置以及第二冷却水输入管，其中：

所述第一冷却水输入管通过管道与所述加热水箱相连通，所述发酵罐的回水口与所述加热水箱通过管道相连通，且所述发酵罐的回水口的位置高度高于所述加热水箱；