[发明专利]薯类原料酒精生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种薯类原料酒精生产方法，实现薯类原料酒精生产过程中，液化醪中砂石等杂物的有效脱除，确保生产装置能长周期稳定运行，并通过纤维素酶解薯类原料中的纤维素组分生产酒精，同时提高了淀粉利用率，使薯类原料中的淀粉及纤维素组分得到充分利用，降低液化过程中的能耗，降低薯类酒精生产成本，提高薯类酒精的市场竞争力。

背景技术

发酵酒精是一种可再生的重要基础原料及产品，主要在调制饮料酒、电子元件制造、溶剂、化工生产原料和生物质燃料等领域广泛应用。

近年来，随着新型替代能源燃料乙醇产业的发展，单纯以玉米、甘蔗等农作物为原料生产酒精，可能会产生与人争粮的新问题，且原料价格增长较快，缺乏市场的竞争力。因此，近年来，世界范围内采用非粮原料已成为生物乙醇领域的技术发展趋势。薯类原料不与粮争地，经济上可行，可以大规模种植，是目前工业应用前景较为乐观的生产酒精的非粮原料，在中国的广西已建成年产20万吨的木薯非粮燃料乙醇生产装置，经济及社会效益良好。

本发明涉及的薯类原料酒精生产方法的生产原料主要包括木薯和红薯等根生的淀粉质原料，薯类酒精生产工艺与玉米、甘蔗等酒精生产工艺存在诸多不同：薯类原料受收获及晾晒方式的影响，砂石杂质含量较高，而粉浆中的砂石有效脱除困难，造成酒精生产过程中设备磨蚀严重，装置不能长周期稳定运行，必须定期更换机泵等设备，生产不稳定；薯类原料中的纤维素没有充分利用；纤维素及木质素等包裹的淀粉也不能实现充分利用，造成废醪液中残余淀粉较高；传统的薯类酒精生产液化工艺能耗较高。因此，亟待采用现代技术进步成果，改进和完善薯类酒精生产技术，降低生产过程的能耗和物耗，实现原料中淀粉、纤维素等成分的高值、充分利用，提高薯类酒精的市场竞争力。

发明内容

采用薯类为原料生产酒精过程中，粉浆的浓度越高，成熟醪的酒度就越高，生产过程的能耗就越低，但粉浆的浓度越高，粉浆的黏度也就越大，混在物料中的砂石的有效脱除越困难，造成薯类酒精生产过程中设备磨蚀严重，装置不能长周期稳定运行。

本发明的发明人发现：通过对粉浆进行液化处理可降低物料的黏度，再对黏度降低的物料进行液固分离处理，可容易实现液化醪中砂石等杂物的有效脱除，解决了薯类酒精生产过程中设备磨蚀严重，装置不能长周期稳定运行的行业难题。

本发明的发明人还发现：薯类酒精液化醪中的固含物(以下简称：液化醪渣)(干基)主要包括纤维素：30～32％；半纤维素：11～13％；木质素：32～35％；粗蛋白：5～6％；淀粉：1％；其它(沙石、灰份、无机盐等)15～20％，组分含量为重量百分比，其中，纤维素、半纤维素和木质素的含量较高；液化醪渣受薯类原料结构，以及蒸汽喷射液化、淀粉液化等处理过程的影响，液化醪渣中的木质素与纤维素和半纤维素是处于较松散的结合状态，纤维素存在纤维素酶可利用的非结晶体结构，而非像秸秆原料中的木质素将纤维素紧紧包裹的结构，秸秆纤维素多以结晶体结构存在。因此，液化醪渣酶解前无需对液化醪渣进行预处理，而可以直接将液化醪渣进行酶解和发酵来制备酒精。

本发明的发明人通过纤维素酶解反应使液化醪渣中的纤维素成分也用来生产酒精，并通过液化酶作用使液化醪渣酶解释放的残余淀粉也进一步得到利用，提高单位薯类原料生产酒精量。

本发明涉及的薯类原料酒精生产方法，包括液化酶解、酒精发酵、精馏脱水和废醪液处理单元，其特征是薯类原料在液化酶解单元制备液化醪及酶解液，液化醪通过管线送至液化醪液固分离装置分离得到液化醪清液，酶解液通过管线送至酶解液液固分离装置分离得到酶解清液，液化醪清液和酶解清液通过管线混合后得到混合清液，混合清液通过管线送至混合清液冷凝器冷却后，通过管线送至酒精发酵单元制备酒精发酵成熟醪，再通过管线将发酵成熟醪送至精馏脱水单元，制备酒精产品及无水酒精产品，精馏脱水单元排放的废醪液送至废醪液处理单元进行处理。

液化酶解单元的液化罐中的液化醪送至液化醪液固分离装置，通过液化醪液固分离装置分离得到的液化醪渣送至酶解罐，酶解罐中同时加入纤维素酶解拌料水、纤维素酶，实现液化醪渣中纤维素的酶解，得到酵母代谢酒精所需的葡萄糖，液化醪渣中所含纤维素的酒精转化率70～88％。

液化酶解单元的液化罐操作方法，其特征是酶解罐加入纤维素酶解拌料水和纤维素酶的同时加入淀粉酶，淀粉酶将液化醪渣中所含的通过纤维素酶解后释放的残余淀粉液化，酶解液残渣中淀粉重量含量小于0.1％。