專利名稱：一種制備乙醇的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備乙醇的方法。
背景技術(shù)：
在工業(yè)應(yīng)用的各種場合中，往往需要漿料的制備。例如，在生產(chǎn)乙醇的工廠中，通常的工藝過程是首先通過輸送裝置將原料(如塊狀、片狀或顆粒狀的木薯、紅薯、馬鈴薯等)輸送至粉碎裝置，然后由該粉碎裝置將較大的原料粉碎為較小或較細(xì)的原料，然后通過制漿裝置將水和較細(xì)的原料混合起來，從而形成漿料，再對獲得的漿料進(jìn)行酶解和發(fā)酵處理，最后獲得乙醇。在該傳統(tǒng)的工藝過程中，所輸送的原料中不可避免地總是會摻雜有雜物，例如較細(xì)小的砂土、較大的石塊或者碎條狀的塑料布或編織袋等塑料制品的殘留物。而且，原料在進(jìn)入加工處理工序之前也不能徹底地得到清潔處理，特別是當(dāng)原料特別多的情況下。在原料中摻雜的雜物主要包括兩種，第一種雜物的密度比原料本身的密度要大得多，例如，作為雜物的沙土相對于作為原料的木薯，作為雜物的石塊相對于作為原料的煤塊等；第二種雜物屬于比較輕質(zhì)的材料，例如，相對于木薯原料的編織袋或塑料袋殘留物。對于第一種雜物來說，如果雜物的體積較大(比如較大的石塊)，則容易將體積較大的雜物直接取出；但是如果雜物的體積較小或粒徑較小(如沙土)，則很難將這種細(xì)小的雜物清除，而摻雜有細(xì)小雜物的原料會一直存在在粉碎后的原料、漿料中，會嚴(yán)重影響后續(xù)的酶解和發(fā)酵工藝的進(jìn)行，對最終制得乙醇的品質(zhì)有不利影響。對于第二種雜物來說，如果摻雜有這種柔軟的輕質(zhì)雜物(如編織袋或塑料袋殘留物)的原料進(jìn)入隨后的粉碎工序的話，經(jīng)過一段時間后，隨原料一同被粉碎的雜物容易在隨后的輸送過程中產(chǎn)生積累，從而造成阻塞，工作人員不得不檢查發(fā)生阻塞的位置以進(jìn)行清理作業(yè)，該作業(yè)費(fèi)時、費(fèi)力且影響整個生產(chǎn)線的正常運(yùn)行；另外，這種雜物進(jìn)入(如在利用木薯制備乙醇的工藝中)隨后的如發(fā)酵或酶解工序，也會嚴(yán)重影響正常化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，從而導(dǎo)致獲得的產(chǎn)品品質(zhì)下降。另外，制備乙醇的設(shè)備一般包括酶解罐和發(fā)酵罐，物料的酶解一般在酶解罐中進(jìn)行，然后將得到的酶解產(chǎn)物在發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵，例如，將待酶解物料與產(chǎn)酶微生物和/或酶在酶解罐中混合進(jìn)行酶解，然后將酶解產(chǎn)物送至發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵。所述酶解的條件包括酶解溫度、時間和PH值，其中，酶解溫度一般為使產(chǎn)酶微生物生長的溫度和/或酶有活力的溫度，因此，在酶解過程中，通常需要對酶解罐進(jìn)行加熱以達(dá)到酶解溫度。最常見的酶解罐底部設(shè)置有保溫加熱器，在酶解前先啟動保溫加熱器對酶解罐進(jìn)行預(yù)熱，達(dá)到酶解溫度后，將待酶解物料與產(chǎn)酶微生物和/或酶加入到酶解罐中進(jìn)行酶解。在采用現(xiàn)有的酶解裝置進(jìn)行酶解時，待酶解物料很容易將管道堵塞，同樣影響乙醇的連續(xù)生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種能夠清除原料中的雜物且在酶解時不會使管道阻塞的制備乙醇的方法。本發(fā)明的制備乙醇的方法包括將薯類原料粉碎，將粉碎產(chǎn)物和水混合得到的漿料與酶混合并在一種酶解裝置中進(jìn)行酶解，得到酶解產(chǎn)物；發(fā)酵該酶解產(chǎn)物，其中粉碎薯類原料的步驟包括將薯類原料分級為小粒徑原料和大粒徑原料，其中，所述小粒徑原料中摻雜有細(xì)小雜物，所述細(xì)小雜物的密度大于水的密度，所述大粒徑原料中摻雜有輕質(zhì)雜物；對摻雜有細(xì)小雜物的小粒徑原料進(jìn)行沉沙處理，所述沉沙處理包括使所述摻雜有細(xì)小雜物的小粒徑原料隨水流動，并使所述細(xì)小雜物在流動過程中沉積，所述小粒徑原料則與水一起繼續(xù)流動形成漿液；將摻雜有輕質(zhì)雜物的大粒徑原料沿輸送線路輸送至粉碎裝置進(jìn)行粉碎處理，并在沿所述輸送線路的輸送過程中對摻雜有輕質(zhì)雜物的大粒徑原料進(jìn)行除雜處理，以將所述輕質(zhì)雜物與大粒徑原料分離；將粉碎處理得到的粉碎產(chǎn)物與上述漿液混合形成漿料，并將所述漿料在一種酶解裝置中進(jìn)行酶解，得到酶解產(chǎn)物；發(fā)酵該酶解產(chǎn)物；所述酶解裝置包括閃蒸塔、熱源、酶解罐、物料源和真空泵，所述閃蒸塔包括第一接口、第二接口、第三接口和至少一個出料口，物料源通過第一接口與閃蒸塔連通，酶解罐與閃蒸塔的出料口連通，真空泵與閃蒸塔的第二接口連通，熱源與閃蒸塔的第三接口連通； 將所述漿料與酶混合并在一種酶解裝置中進(jìn)行酶解的方法包括通過第一接口將所述漿料從物料源輸送至閃蒸塔中，真空泵使閃蒸塔內(nèi)形成負(fù)壓，使熱源中的熱介質(zhì)被吸入閃蒸塔中，并使所述漿料與熱介質(zhì)在閃蒸塔中接觸，使所述漿料的溫度升高，然后將該溫度升高后的漿料通過出料口輸送至酶解罐中與酶混合進(jìn)行酶解。按照本發(fā)明所提供的制備漿料的方法，在輸送原料的過程中，首先可利用分級裝置(如震動分級篩)將原料分為小粒徑原料和大粒徑原料，則細(xì)小雜物會摻雜在小粒徑原料中，而輕質(zhì)雜物則會與大粒徑原料摻雜在一起，從而將上述兩種不同性質(zhì)的雜物分離。之后，通過對摻雜有細(xì)小雜物的小粒徑原料進(jìn)行沉沙處理，從而利用小粒徑原料與細(xì)小雜物的不同密度，通過沉降原理將小粒徑原料與細(xì)小雜物分離開，并獲得混有小粒徑原料的漿液，實現(xiàn)細(xì)小雜物的清除。對于摻雜有輕質(zhì)雜物的大粒徑原料來說，通過在輸送該摻雜有輕質(zhì)雜物的大粒徑原料的過程中對其進(jìn)行除雜處理，從而可以通過該除雜裝置將輕質(zhì)雜物從大粒徑原料中清除出去，實現(xiàn)輕質(zhì)雜物的清除。然后，利用混有小粒徑原料的漿液，以及粉碎后的大粒徑原料來制備漿料。顯然， 通過本發(fā)明所提供的制備漿料的方法，在制得的漿料中不會摻雜有各種雜物，避免了雜物對隨后的酶解和發(fā)酵的不利影響，克服了傳統(tǒng)的制備漿料方法不能清除雜物的缺陷。另外，本發(fā)明的發(fā)明人巧妙地利用其它工段產(chǎn)生的熱介質(zhì)，如從精餾工段中排出的廢蒸汽、熱水等作為熱源用于與粉碎產(chǎn)物在閃蒸塔中混合進(jìn)行熱交換，以起到為粉碎產(chǎn)物加溫的作用，而取代了在酶解時給酶解罐進(jìn)行加熱的裝置。不但降低了成本，還使能源能夠被循環(huán)重復(fù)利用，節(jié)省了能源，同時還大大提高了酶解效率。


圖1為使用根據(jù)本發(fā)明的方法的一種制備乙醇的系統(tǒng)的示意圖；圖2為圖1中所示的系統(tǒng)的帶式輸送機(jī)和輸送管道以及粉碎裝置的連接關(guān)系的示意圖；圖3至圖6為進(jìn)行除雜處理的除雜爪的多種實施方式的示意圖；圖7為進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的除雜處理的除雜爪的另一種實施方式的立體示意圖；圖8為圖7所示除雜爪的側(cè)視圖；圖9為進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的除雜處理的除雜爪的再一種實施方式的立體示意圖；圖10為根據(jù)本發(fā)明的輸送管道的一部分的立體示意圖；圖11為圖10中輸送管道的截面圖；圖12為進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的沉沙處理的沉沙槽的一種實施方式的截面圖；圖13為進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的沉沙處理的沉沙槽的另一種實施方式的截面圖；圖14為噴射管的一種實施方式的示意圖；圖15是本發(fā)明的制備乙醇的方法采用的酶解裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖16是本發(fā)明的制備乙醇的方法采用的另一種酶解裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面參考附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進(jìn)行詳細(xì)地描述。本發(fā)明提供的粉碎薯類的步驟包括分級工序?qū)⒐?yīng)的原料分級為小粒徑原料和大粒徑原料，其中，小粒徑原料中通常會摻雜有細(xì)小雜物，所述大粒徑原料中通常會摻雜有輕質(zhì)雜物；沉沙工序?qū)诫s有細(xì)小雜物的小粒徑原料進(jìn)行沉沙處理，其中，所述細(xì)小雜物的密度大于水的密度，所述沉沙處理包括使所述摻雜有細(xì)小雜物的小粒徑原料隨水流動，并使所述細(xì)小雜物在流動過程中沉積，所述小粒徑原料則與水一起繼續(xù)流動形成漿液；除雜和粉碎工序沿輸送線路輸送摻雜有輕質(zhì)雜物的大粒徑原料，在沿所述輸送線路的輸送過程中對摻雜有輕質(zhì)雜物的大粒徑原料進(jìn)行除雜處理，以將所述輕質(zhì)雜物與大粒徑原料分離，然后對大粒徑原料進(jìn)行粉碎處理；以及制備漿料工序利用混有小粒徑原料的漿液和粉碎后的大粒徑原料制備漿料。在上述方法中，通過分級工序?qū)⒃戏旨墳閾诫s有細(xì)小雜物的小粒徑原料和摻雜有輕質(zhì)雜物的大粒徑原料，然后分別對摻雜有細(xì)小雜物的小粒徑原料進(jìn)行沉沙處理以獲得混有小粒徑原料的漿液，對摻雜有輕質(zhì)雜物的大粒徑原料進(jìn)行除雜處理并對獲得的較為純凈的大粒徑原料進(jìn)行粉碎，然后利用混有小粒徑原料的漿液和粉碎后的大粒徑原料制備漿料，用以制備乙醇的隨后工序中。由此可見，通過沉沙處理和除雜處理，能夠?qū)诫s在原料中的細(xì)小雜物和輕質(zhì)雜物從原料中清除出去，從而能夠制得較為純凈的漿料，避免了制備漿料的傳統(tǒng)方法中不能有效地清除雜物的缺陷。在生產(chǎn)過程中，可以利用分級裝置進(jìn)行分級工序。通常還利用供料裝置向分級裝置供應(yīng)薯類原料。供料裝置可以具有多種形式，如皮帶輪輸送機(jī)等。在圖1所示的使用本發(fā)明的方法的系統(tǒng)中，供料裝置包括刮板輸送機(jī)100和分配料倉101。在供應(yīng)原料時，刮板輸送機(jī)100將原料從儲存地輸送至分配料倉101中，然后由該分配料倉101向分級裝置102供應(yīng)。分級裝置102接收來自供料裝置的原料，并對該原料進(jìn)行分級(進(jìn)行上述分級工序)，從而將原料分為摻雜有細(xì)小雜物的小粒徑原料和摻雜有輕質(zhì)雜物的大粒徑原料。該分級裝置102可以為任意能夠?qū)⒃戏譃樾×皆虾痛罅皆系姆旨壯b置，如震動分級篩或分級篩等?？梢岳贸辽巢?06進(jìn)行沉沙處理。在圖1所示的系統(tǒng)中，第一輸送裝置連接分級裝置102和沉沙槽106，用于將摻雜有細(xì)小雜物的小粒徑原料輸送到所述沉沙槽106，以由該沉沙槽106進(jìn)行沉沙工序。第一輸送裝置可以具有多種形式，如皮帶輸送機(jī)、刮板輸送機(jī)等。在圖1所示的實施方式中，第一輸送裝置可包括螺旋輸送機(jī)103、斗式提升機(jī)104和第一粉倉105。螺旋輸送機(jī)103接收來自分級裝置102的小粒徑原料，并將該小粒徑原料通過斗式提升機(jī)104提升到較高位置的第一粉倉105中，由該第一粉倉105向沉沙槽106供應(yīng)小粒徑的原料。在進(jìn)行沉沙處理時，小粒徑原料與水混合在一起并進(jìn)入沉沙槽106中，從而通過該沉沙槽106將小粒徑原料和摻雜在小粒徑原料中的細(xì)小雜物分離開來。細(xì)小雜物沉積在沉沙槽106的底部，而經(jīng)過沉沙槽106的漿液將小粒徑原料帶走。通過沉沙槽106，能夠?qū)诫s在原料中的細(xì)小雜物清除出去。關(guān)于沉沙處理以及進(jìn)行該沉沙處理的沉沙槽106的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理將在下文中進(jìn)行詳細(xì)的描述。對于經(jīng)過分級工序后獲得的摻雜有輕質(zhì)雜物的大粒徑原料來說，可以通過第二輸送裝置將該摻雜有輕質(zhì)雜物的大粒徑原料輸送到粉碎裝置111，并由該粉碎裝置111進(jìn)行粉碎。在第二輸送裝置輸送該大粒徑原料的過程中，還可利用除雜裝置對該大粒徑原料進(jìn)行除雜處理，因而輸送到粉碎裝置111的大粒徑原料中(基本上)不再摻雜有輕質(zhì)雜物，該輕質(zhì)雜物已經(jīng)被除雜裝置清除出去了。優(yōu)選地，所述除雜裝置設(shè)置在所述第二輸送裝置的輸送線路中，以用于對沿該輸送線路輸送的所述大粒徑原料進(jìn)行除雜處理。因而，可以通過粉碎裝置111和設(shè)置在第二輸送裝置的除雜裝置進(jìn)行除雜和粉碎工序。第二輸送裝置可以為各種已有的能夠輸送原料的裝置，如螺旋輸送機(jī)等。在圖1 所示的系統(tǒng)中，第二輸送裝置包括料斗107、帶式輸送機(jī)108(如皮帶輸送機(jī))和抽吸式輸送機(jī)。料斗107接收來自分級裝置102的大粒徑原料，并通過帶式輸送機(jī)108和抽吸式輸送機(jī)輸送至粉碎裝置111。由于在第二輸送裝置的輸送線路上設(shè)置有除雜裝置，從而利用該除雜裝置將沿第二輸送裝置的輸送線路輸送的大粒徑原料與摻雜在原料中的輕質(zhì)雜物分離開來，實現(xiàn)輕質(zhì)雜物的清除。關(guān)于該除雜裝置的結(jié)構(gòu)和設(shè)置將在下文中進(jìn)行詳細(xì)地描述。抽吸式輸送機(jī)包括吸嘴，該吸嘴與帶式輸送機(jī)108的輸送帶輸出原料處相鄰，因而當(dāng)原料離開輸送帶而下落過程中，又會受到吸嘴的抽吸力的作用。由于原料(通常為木薯)的密度較小，重量較輕，因而大粒徑的原料會被吸入吸嘴中，從而進(jìn)入抽吸式輸送機(jī)中。但是，如果大粒徑原料中摻雜有較大塊的雜物，如石塊，顯然由于該種雜物密度較大且重量較大，不會吸入吸嘴中，因而通過抽吸式輸送機(jī)，能夠防止較大的雜物進(jìn)入隨后的粉碎、制漿工序中。經(jīng)過粉碎后的大粒徑原料變?yōu)榉勰钤?，該粉末狀原料可以?jīng)由第三輸送裝置輸送至制漿裝置117，由該制漿裝置117進(jìn)行上述制備漿料作業(yè)。另外，所述制漿裝置117 還與所述沉沙槽106連接，用于接收來自沉沙槽106的混有所述小粒徑原料的漿液。優(yōu)選地，粉碎裝置111可以在粉碎大粒徑原料時加水粉碎，從而得到適于輸送到制漿裝置117中的薯類漿液。第三輸送裝置可以為各種已有的能夠輸送原料的裝置，如帶式輸送機(jī)、螺旋輸送機(jī)等。在圖1所示的系統(tǒng)中，第三輸送裝置包括卸料斗112、螺旋輸送機(jī) 113、第二粉倉114和螺旋輸送機(jī)115、116，其中在螺旋輸送機(jī)116中添加適量的水，以使粉碎后的薯類粉漿液與水混合并進(jìn)入制漿裝置117中。以上對根據(jù)本發(fā)明的粉碎薯類的步驟做了總體描述。下面結(jié)合附圖分別對沉沙處理和除雜處理進(jìn)行詳細(xì)地描述。如圖2所示，沉沙槽106包括槽體71、入口 72和出口 73，第一粉倉105連接入口 72 以向沉沙槽106提供漿液80，槽體71包括側(cè)壁74和底部75，所述出口 73設(shè)置在側(cè)壁上， 漿液80從入口 72流入沉沙槽106內(nèi)，小粒徑原料(如木薯顆粒)和細(xì)小雜物如沙粒在槽體71內(nèi)流動的過程中因密度不同而表現(xiàn)不同。下面以細(xì)小雜物為沙粒說明分離小粒徑原料和細(xì)小雜物的過程。由于沙粒的密度較大，沉淀速度快并首先在槽體71的底部上沉積形成沉積的沙粒層82，小粒徑原料則通常懸浮在水中并隨水流動到出口 73，出口 73所在的水平面以上的水?dāng)y帶其中的小粒徑原料從出口 73流出，從而實現(xiàn)小粒徑原料與沙粒的分離。由于沉積的沙粒層82容易在其上方流動的水的影響下發(fā)生平行于流動方向的移動，從而積聚在出口 73所在的側(cè)壁上，如果堆積過多，會從出口 73溢出。因此，本發(fā)明的方法還可以包括防止沉積的沙粒層82平行于漿液80的流動方向自由移動。優(yōu)選地，為防止沉積的沙粒層82平行于漿液80的流動方向自由移動，本發(fā)明的粉碎固體混合物的方法可以通過使?jié){液80在流動過程中通過垂直于其流動方向的障礙物。 優(yōu)選地，該障礙物的高度高于沉積的沙粒層82的高度，低于漿液80的液面高度。具體地， 槽體71的底部75可以具有凸起部分76和/或凹陷部分77。由于沙粒在漿液80的流動過程中沉積，優(yōu)選地，如圖2所示，底部75具有多個凸起部分76和/或多個凹陷部分77，并設(shè)置為在槽體71的底部75上沿從入口 72到出口 73排列。沉積的沙粒沉積在槽體71的底部75上，當(dāng)沉積的沙粒受到其上方的水流動的影響而沿流動方向移動時，沙粒會移動到凹陷部分77中或被凸起部分76阻擋而不能繼續(xù)沿流動方向移動。即使沙粒一開始沉積在凸起部分76的最上端，這部分沙粒也會隨其上方的水流移動，繼而沉積在凹陷部分77的最下端。因此，沉積的沙粒層82基本上不會移動到出口 73所在的側(cè)壁，從而防止沙粒堆積到出口 73并從出口 73溢出。其中，凸起部分76的高度和凹陷部分77的深度(即底部75的垂直高度的起伏)大于沉積的沙粒層82的高度，漿液80的液面高于凸起部分76的高度。優(yōu)選地，使?jié){液80流動時，使凸起部分76或凹陷部分77的最上端與漿液80的液面高度差保持為0. 1-0. 5m,從而有效地防止沉積的沙粒層82 的自由移動并盡可能不妨礙漿液80的流動。為了盡可能地使小粒徑原料不會由于沉積而殘留在沉沙槽106中，優(yōu)選地，可以根據(jù)不同類型的小粒徑原料和沙粒來調(diào)節(jié)漿液80的流速，使得漿液80從入口 72流動到出口 73時，細(xì)小雜物基本上都沉淀到底部75上，同時小粒徑原料還沒有沉淀就隨水離開出口 73。此外，本發(fā)明的方法還可以包括攪動沉積的沙粒，使夾雜在沉積的沙粒中的小粒徑原料漂浮起來并隨水流動。優(yōu)選地，可以對沉積的沙粒層82提供氣體流(如空氣流)和 /或液體流(如水流)，所述氣體流和/或液體流的流速和流量足以使夾雜在所述沉積的沙粒層82中的所述小粒徑原料漂浮起來。更優(yōu)選地，可以在沉積的沙粒層表層的上方提供朝下的氣體流和/或液體流。
為實施上述噴射氣體流和/或液體流的步驟，在沉沙槽106內(nèi)可以設(shè)置能夠噴射氣體流和/或液體流的噴射裝置。具體地，所述噴射裝置包括至少一個噴射管78，每個噴射管78各自包括管體和位于管體上的多個孔P，氣體流和/或液體流通過該孔P噴射。噴射管78可以以各種方式布置在沉積的沙粒層82的上方，例如，噴射管78可以設(shè)置為橫跨沉沙槽106的兩個相對的側(cè)壁。如圖2所示，噴射管78可以沿沉沙槽106的縱向平行設(shè)置，或者沿沉沙槽106的橫向平行設(shè)置，也可以沿與橫向呈預(yù)定的角度平行設(shè)置。 當(dāng)然，噴射管78也可以交叉設(shè)置。優(yōu)選地，如圖3所示，噴射管78設(shè)置在沉積的沙粒層82的上方并使孔P設(shè)置為朝斜下方對沉積的沙粒層82噴射氣體流和/或液體流，即噴射方向(圖3中空心箭頭方向) 與水平方向(圖3中實心箭頭方向)呈角度A，該角度優(yōu)選為30-60°。顯然，可以使用各種泵或抽吸裝置使孔P噴射可調(diào)節(jié)強(qiáng)度的氣體流和/或液體流。 在本發(fā)明的方法中，可以調(diào)節(jié)漿液80的流速，并根據(jù)該流速相應(yīng)調(diào)節(jié)噴射裝置的噴射強(qiáng)度。當(dāng)漿液80的流速較慢時，可以加大噴射的氣體流和/或液體流的流速和流量，使得沉淀在沉積的沙粒層82的表層的小粒徑原料(如木薯顆粒)能夠懸浮在距離所述表層上方較遠(yuǎn)處，從而避免在隨水流動到出口 73時再次沉淀到出口 73下方。當(dāng)漿液80的流速較快時，被噴射裝置提供的氣體流和/或液體流吹動而懸浮的木薯顆粒能夠隨水快速流動到出口 73，在這段時間內(nèi)再次沉淀的距離相對較小，因此可以使用流速和流量較小的氣體流和 /或液體流達(dá)到相同的效果。此外，漿液80以確定的流速流動時，可以沿漿液80的流動方向減小噴射的氣體流和/或液體流的流速和流量。在沿漿液80的流動方向距離設(shè)置有出口 73的側(cè)壁較遠(yuǎn)的區(qū)域，可以使用流速和流量較大的氣體流和/或液體流，使得沉淀在沉積的沙粒層82的表層的木薯顆粒能夠懸浮在距離所述表層上方較遠(yuǎn)處，從而避免在隨水流動到出口 73時再次沉淀到出口 73下方；而在沿漿液80的流動方向距離設(shè)置有出口 73的側(cè)壁較近的區(qū)域，可以使用流速和流量較小的氣體流和/或液體流，從而在使木薯顆粒漂浮并隨水流出的同時避免沙粒也漂浮起來進(jìn)而隨水流出。具體地，如圖3所示，噴射裝置包括至少一個噴射管78，每個噴射管78各自包括管體和位于管體上的多個孔P，氣流和/或水流通過孔P噴射。根據(jù)噴射管78的布置，每米的管體上優(yōu)選具有10個孔，孔的直徑可以為3-6mm。顯然，可以使用各種泵或抽吸裝置使孔P 噴射氣流和/或水流。噴射管78的孔P優(yōu)選設(shè)置為朝向沉積的沙粒層82的表層噴射，因此，孔P優(yōu)選設(shè)置為朝向底部75噴射。更優(yōu)選地，孔P設(shè)置為沿與水平方向呈角度A向下噴射，角度A優(yōu)選為30-60°，從而在驅(qū)動木薯粉顆粒的同時避免使沙粒也漂浮起來。如圖3所示，噴射管 78沿沉沙槽106的橫向(圖3中實心箭頭所示為流動方向，流動方向為縱向)設(shè)置，孔P設(shè)置為傾斜于水平方向向下45° (圖3中空心箭頭所示)噴射。當(dāng)沙?；旧铣练e在凹陷部分77內(nèi)時，噴射管78優(yōu)選設(shè)置為在凹陷部分77的上方并向下噴射氣流和/或水流。由于除沙操作的連續(xù)性，沉沙槽106內(nèi)沉積的沙粒層82的厚度可能不同，為使噴射裝置設(shè)置在沉積的沙粒層82的上方，優(yōu)選地，噴射管78設(shè)置為能夠沿沉沙槽106的垂直高度方向調(diào)節(jié)。
將噴射管78設(shè)置在出口 73附近有利于木薯粉顆粒被噴射的氣流和/或水流吹動并迅速被水流帶走，但設(shè)置在出口 73附近的噴射管78噴射的氣流或水流的速度要控制在適當(dāng)范圍，避免將沙粒也吹動帶走，例如lm/s。此外，還可以在遠(yuǎn)離出口 73的位置設(shè)置噴射管78，在這種情況下，噴射管78可以提供較大強(qiáng)度的氣流和/或水流，例如3m/s。在本發(fā)明的實施方式中，為了實現(xiàn)連續(xù)的除沙操作，可以采用各種方法使?jié){液80 或水流動，例如可以使用泵或其它抽吸裝置或利用漿液80的勢能使?jié){液80從入口 72流入，并繼而使水?dāng)y帶小粒徑原料(如木薯粉顆粒)從出口 73流出。優(yōu)選地，可以通過泵控制漿液80的流動速度。由于沉沙槽106的上部相對“開放”，因此便于監(jiān)控，以調(diào)節(jié)得到最佳的流速和出口 73的高度。顯然，所述沉沙槽106也可以實現(xiàn)封閉式的除沙操作。當(dāng)所述沉沙槽106用于分離如木薯和沙粒時，在所述漿液中，水的重量優(yōu)選為木薯和沙粒的總重量的20-100倍。所述沉沙槽106的垂直高度優(yōu)選為0. 5-0. 9m，所述底部的凹陷部分77和凸起部分76的高度為0. 1-0. 3m，所述凸起部分76和凹陷部分77占所述底部面積的40-60%。所述出口 73的最下端與底部之間的距離優(yōu)選為0.4-0. 85m，使得凸起部分76或凹陷部分77的最上端與漿液的液面高度差保持為0. 1-0. 5m，所述入口 71與底部之間的距離為0. 3-0. 5m且所述入口 71貫通到所述入口所在側(cè)壁的頂部，所述沉沙槽 106的入口 71與出口 73所在側(cè)壁之間的距離優(yōu)選為5-7m，從而使所述漿液通過所述入口 71和所述出口 73之間的落差以3-lOm/s的流速自然流動。所述噴射裝置噴射的氣流或水流的流速為2-4m/s。使用所述沉沙槽106進(jìn)行多次重復(fù)的除沙操作可以得到更好的除沙效果，使用所述沉沙槽106分離木薯和沙粒時，使?jié){液20在沉沙槽106內(nèi)重復(fù)流動3-5次可以除去95%的沙粒。利用上述沉沙槽106，并通過該沉沙槽106進(jìn)行沉沙處理，能夠?qū)诫s在小粒徑原料中的細(xì)小雜物(如摻雜在小粒徑木薯顆粒中的沙粒)清除干凈，從而保持進(jìn)入制漿工序中的漿液中不會再摻雜有雜物。下面參考圖5至圖14對根據(jù)本發(fā)明的除雜處理以及實行除雜處理的除雜裝置進(jìn)行詳細(xì)地描述。根據(jù)本發(fā)明的方法，除雜處理包括在沿所述輸送線路輸送摻雜有輕質(zhì)雜物的大粒徑原料的過程中，使摻雜有輕質(zhì)雜物的大粒徑原料經(jīng)過除雜裝置，該除雜裝置位于摻雜有輕質(zhì)雜物的大粒徑原料在所述輸送線路中必經(jīng)的位置。這里所謂的輸送線路是指，摻雜有輕質(zhì)雜物的大粒徑原料在輸送過程中所經(jīng)過的線路或路徑。例如，第二輸送裝置可以包括帶式輸送機(jī)108(如皮帶輸送機(jī))，則摻雜有輕質(zhì)雜物的大粒徑原料在帶式輸送機(jī)108的輸送帶上經(jīng)過的路徑為摻雜有輕質(zhì)雜物的大粒徑原料經(jīng)過該帶式輸送機(jī)108的輸送線路。在該情況下，所述除雜裝置可包括除雜爪109，該除雜爪109位于所述帶式輸送機(jī)108的輸送帶輸出大粒徑原料處的下方。除雜爪109可以安裝在帶式輸送機(jī)108的輸送帶輸出大粒徑原料處的下方的機(jī)架上(如圖5所示)，也可以安裝在帶式輸送機(jī)108的適當(dāng)位置，只要在上述輸送線路上能夠起到對摻雜有輕質(zhì)雜物的大粒徑原料的除雜作用即可。帶式輸送機(jī)108的輸送帶輸送的大粒徑原料離開輸送帶時，大粒徑原料在重力作用下，會向下或斜向下移動。由于在輸送帶輸出大粒徑原料處的下方設(shè)置有用作除雜作用的除雜爪109，因而，大粒徑原料必然會經(jīng)過除雜爪109，并受到該除雜爪109的除雜作用，從而將大粒徑原料中摻雜的輕質(zhì)雜物保留在除雜爪109上，實現(xiàn)清除雜物的目的。雖然圖 1中所示的帶式輸送機(jī)108為水平方向設(shè)置，但帶式輸送機(jī)108的設(shè)置方式不限于此，帶式輸送機(jī)108還可傾斜設(shè)置。再如，如圖5所示，所述輸送裝置包括帶式輸送機(jī)108和輸送管道110，該輸送管道Iio連接所述帶式輸送機(jī)108和粉碎裝置111，所述除雜裝置包括除雜爪109，所述除雜爪109位于所述輸送管道110中和/或該除雜爪109位于所述帶式輸送機(jī)108的輸送帶輸出大粒徑原料處的下方。該輸送管道110與所述帶式輸送機(jī)108相配合，以接收來自所述帶式輸送機(jī)108的大粒徑原料。輸送管道110可以任意設(shè)置，以能夠?qū)捷斔蜋C(jī)108輸送來的大粒徑原料傳遞至粉碎裝置111為限。例如，輸送管道110位于比帶式輸送機(jī)108更低的位置，或者說，輸送管道110從輸送帶輸出大粒徑原料處向下方或斜下方延伸，這樣，大粒徑原料可以在重力的作用下較為容易地在輸送管道110中輸送。如圖5中所示的輸送管道110，輸送管道 110可以為抽吸式輸送機(jī)，即輸送管道110從輸送帶輸出大粒徑原料處向上方或斜上方延伸。由于抽吸式輸送機(jī)中通過大功率抽風(fēng)機(jī)使輸送管道110中形成較大的負(fù)壓，因而當(dāng)大粒徑原料經(jīng)過輸送管道110的端口時，會被吸入輸送管道110中，而在輸送管道110中進(jìn)行輸送。在該情況下，摻雜在大粒徑原料中的密度較大的雜物，如石塊等，由于重力較大而一般不會吸入輸送管道110中。因此，該實施方式具有清除較重雜物的功能。在該情況中，大粒徑原料經(jīng)過帶式輸送機(jī)108的輸送后，經(jīng)由輸送管道110而輸送到粉碎裝置111中，以進(jìn)行粉碎。所述除雜裝置包括除雜爪109，該除雜爪109可以為一個或多個，一個或多個除雜爪109可以位于帶式輸送機(jī)108的輸送帶輸出大粒徑原料處的下方，或者位于輸送管道110中，或者在這個兩個位置(即帶式輸送機(jī)108的輸送帶輸出大粒徑原料處的下方以及輸送管道110中)均有設(shè)置，以獲得更好的除雜效果。通過以上描述可知，當(dāng)摻雜有輕質(zhì)雜物的大粒徑原料經(jīng)過除雜裝置的除雜爪109 時，由該除雜裝置將摻雜在所述輕質(zhì)雜物保留下來，從而實現(xiàn)大粒徑原料與輕質(zhì)雜物的分離，實現(xiàn)清除雜物的目的，從而使進(jìn)入粉碎裝置111的大粒徑原料不再摻雜有各種雜物，克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。大粒徑原料經(jīng)過第二輸送裝置輸送到粉碎裝置111后，由粉碎裝置111對大粒徑原料進(jìn)行粉碎處理。粉碎裝置111可以為常用的各種粉碎裝置，如輥式破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)、顎式破碎機(jī)等。這里所述的大粒徑原料可以是多種材料，如塊狀、片狀或顆粒狀的木薯、
紅薯、馬鈴薯等。下面參考圖6至圖12對本發(fā)明的除雜爪109進(jìn)行描述。如圖6至圖12所示，除雜爪109包括桿狀的基底件1和與該基底件1連接多個齒狀件2，該多個齒狀件2沿基底件1的徑向方向排列。當(dāng)摻雜有柔軟的輕質(zhì)雜物(如編織袋或塑料袋殘留物)的大粒徑原料經(jīng)過該除雜爪109時，大粒徑原料與除雜爪109的齒狀件 2充分接觸，從而利用齒狀件2將雜物保留下來，同時允許大粒徑原料經(jīng)過該裝置。通過該過程，能夠?qū)⒋罅皆现械碾s物從大粒徑原料中清除出去，從而實現(xiàn)了本發(fā)明的目的?；准?主要是起到支撐作用，以便于齒狀件2安裝設(shè)置在基底件1上。但基底件1也能夠發(fā)揮梳理的作用，并在輕質(zhì)雜物經(jīng)過時保留部分的雜物。為了便于在該基底件1的徑向方向上設(shè)置齒狀件2，該基底件1為桿狀，其截面形狀可以為矩形、正方形或圓形等。但基底件1也可以為任意合適的形狀，如平板狀?；准?和齒狀件2可以由各種合適的材料制成，可以選擇金屬，如鋼、鑄鐵、不銹鋼等；還可以選擇非金屬材料，如塑料、陶瓷等。關(guān)于基底件1和齒狀件2的材料可以根據(jù)大粒徑原料的種類進(jìn)行選擇。如圖6至圖9所示，多個齒狀件2位于同一平面。根據(jù)該實施方式，齒狀件2都位于同一個平面中。因而，該除雜裝置與大粒徑原料相互作用的區(qū)域為所述齒狀件2所在的平面區(qū)域。根據(jù)該實施方式，當(dāng)摻雜有輕質(zhì)雜物的大粒徑原料經(jīng)過齒狀件2的梳理區(qū)域時， 會經(jīng)過齒狀件2之間的間隙，同時該齒狀件2起到梳理作用，將大粒徑原料中摻雜的輕質(zhì)雜物保留住，將該雜物清除出去。對于該種實施方式，由于該裝置中與大粒徑原料相互作用的梳理區(qū)域為平面的， 因而對流經(jīng)該區(qū)域的大粒徑原料的阻力較小，便于大粒徑原料以較高速度經(jīng)過所述齒狀件 2的梳理區(qū)域，同時能夠?qū)Υ罅皆现械碾s物進(jìn)行清除處理。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，如圖6至圖8所示，所述多個齒狀件2彼此平行地從基底件1沿該基底件1的徑向方向延伸。由于齒狀件2彼此平行，因而相鄰齒狀件2 之間的空間相對較大，便于大粒徑原料以相對較高的速度流過。根據(jù)不同的實施方式，齒狀件2能夠以不同的形式設(shè)置在基底件1上。如圖6所示，在該實施方式中，基底件1上設(shè)置有多個平行的齒狀件2且該多個齒狀件2位于基底件 1的同一側(cè)，形成類似梳子的形狀。在根據(jù)圖7所示的另一優(yōu)選實施方式中，在基底件1的兩個相對側(cè)對稱地分別分布有多個平行的齒狀件2。因而，與圖6所示的實施方式相比，圖4所示的實施方式中的齒狀件2的作用區(qū)域更大，從而具有更強(qiáng)的清除雜物的能力。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式，如圖8所示，通過對圖3所示的實施方式中的齒狀件2的安裝位置的調(diào)整，從而對齒狀件2的疏密程度進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)不同作用區(qū)域的要求。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式，如圖9所示，所述多個齒狀件2中的至少一部分相互交叉。該實施方式中，由于多個齒狀件2中不都是相互平行，而是一些齒狀件2相互交叉，從而能夠在傾斜于基底件1的徑向方向的方向上起到梳理作用，以盡可能地將大粒徑原料中的雜物保留下來。對于圖9所示的實施方式而言，該實施方式中齒狀件2的作用區(qū)域大于圖3所示的實施方式，因而具有更大的清除雜物的能力。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方式，如圖10和圖12所示，齒狀件2沿基底件1的軸向方向分為多組，該多組齒狀件2沿所述基底件1的圓周方向等角度地間隔開。與圖6至圖9所示的實施方式不同，在圖10和圖12所示的實施方式中，多個齒狀件不是位于同一平面，而是形成為圍繞基底件1的類似“狼牙棒”的立體結(jié)構(gòu)，因而能夠起到梳理作用的梳理區(qū)域為立體的。換句話說，齒狀件圍繞基底件1在該基底件1的四周空間中延伸排列。當(dāng)摻雜有輕質(zhì)雜物的大粒徑原料經(jīng)過該立體的多個齒狀件2時，多個齒狀件2能夠?qū)Υ罅皆线M(jìn)行多次的清除作用，這與圖6至圖9中所示的除雜裝置中位于同一平面的齒狀件2顯然不同。因而，圖10和圖12中所示的實施方式的裝置具有更強(qiáng)的清除雜物的能力。在圖10和圖12所示的實施方式中，多個齒狀件2的分組按照基底件1的縱向方向(即軸向方向)劃分，可以分為多組(雖然圖7表示為3組，但并不限于此，可以為2組、 3組、5組、6組等)。而且該多組齒狀件2沿所述基底件1的圓周方向以等角度地間隔開， 從而使多個齒狀件2均勻地分布在基底件1的周圍空間，形成立體的梳理區(qū)域。根據(jù)一種優(yōu)選實施方式，如圖10所示，所述多組齒狀件2中任意一組中的多個齒狀件2位于同一平面內(nèi)。在圖10所示的情形中，多個齒狀件2沿基底件1的軸向方向分別分為三組，即第一組21、第二組22和第三組23。該三組齒狀件沿所述基底件1的圓周方向以等角度地間隔開，也就是說，每相鄰的兩組齒狀件之間的夾角α為120°，如圖11所示。 而且，第一組21的三個齒狀件彼此相互平行，位于同一個平面內(nèi)。第二組22和第三組23 也是如此。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式，如圖12所示，多組齒狀件2中任意一組中的多個齒狀件2沿基底件1的軸向方向呈螺旋形排列。也就是說，該實施方式與圖10和圖11 所示的實施方式的不同之處在于，對于一組齒狀件而言，該組齒狀件中的多個齒狀件不在同一個平面內(nèi)，而是圍繞基底件1的軸向方向呈螺旋形排列。具體來說，在圖12所示的情形中，基底件1優(yōu)選為圓柱體，齒狀件的第一組21、第二組22和第三組23中的三個齒狀件分別按照三條不同的螺旋線排列在基底件1上。優(yōu)選地，為了便于設(shè)置這三組齒狀件2，這三條螺旋線的螺旋半徑均為基底件1的半徑，軸線為基底件1的圓柱中軸線，導(dǎo)程也相同，旋向也相同，不同的是各自的起點(diǎn)。而且，各組齒狀件 21、22、23之間的夾角α相等，即120°。但本發(fā)明的實施方式并不限于此，多組齒狀件2的螺旋線也可以具有不同或相同的螺旋半徑、圓柱中軸線或?qū)С?。雖然圖10和圖12中的齒狀件表示有三組21、22和23，但本發(fā)明并不限于此，根據(jù)不同的實施方式，也可以沿基底件1的軸向方向設(shè)置2組、4組、5組或6組齒狀件，則相鄰兩組齒狀件之間的夾角α為180°、90°、72°或60°。優(yōu)選地，所述齒狀件2的端部具有鉤形結(jié)構(gòu)。當(dāng)輕質(zhì)柔軟的雜物受到齒狀件2的作用時，利用該鉤形結(jié)構(gòu)能夠更為可靠且充分地將雜物保持在齒狀件2上。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述除雜裝置還包括至少一個篩網(wǎng)，所述篩網(wǎng)位于所述輸送管道110內(nèi)且所述篩網(wǎng)所在的平面與該輸送管道110的縱向方向垂直。因而， 當(dāng)大粒徑原料在輸送管道110中輸送時，可以通過所述篩網(wǎng)將大粒徑原料中摻雜的雜物清除掉。篩網(wǎng)也可以設(shè)置一個，優(yōu)選地設(shè)置有多個，從而充分發(fā)揮該篩網(wǎng)的清除雜物的作用。篩網(wǎng)能夠以各種方式設(shè)置在輸送管道110內(nèi)，例如篩網(wǎng)可以固定設(shè)置(如焊接、卡扣配合等方式)在輸送管道110的側(cè)壁的內(nèi)表面。但是，為了能夠及時地清理保留在篩網(wǎng)上的雜物，以保持輸送管道110的通暢性， 優(yōu)選地，如圖13和圖14所示，在輸送管道110的側(cè)壁上設(shè)置有至少一個開槽44，至少一個篩網(wǎng)分別插入所述至少一個開槽44中。篩網(wǎng)插入開槽44中而進(jìn)入輸送管道110內(nèi)，從而對流經(jīng)輸送管道110的雜物進(jìn)行梳理，以將雜物清除。優(yōu)選地，篩網(wǎng)所在的平面與輸送管道110的縱向方向相垂直，從而能夠?qū)?jīng)過的大粒徑原料充分進(jìn)行梳理。篩網(wǎng)在開槽44中的支撐可以有多種方式，例如可以在輸送管道110內(nèi)設(shè)置凸起 45 (如圖14所示)，或者直接利用輸送管道110在開槽44處的壁支撐。在使用時，將篩網(wǎng)置入輸送管道110內(nèi)(即將篩網(wǎng)插入開槽44中)。當(dāng)需要對篩網(wǎng)上的雜物清理時，可以將篩網(wǎng)從開槽40抽出，將篩網(wǎng)上的雜物清理干凈，然后再將篩網(wǎng)插入開槽44中，以備下次使用。通過以上描述可知，在本發(fā)明所提供的制備乙醇的方法中，首先通過分級工序?qū)⒃戏旨墳閾诫s有細(xì)小雜物的小粒徑原料和摻雜有輕質(zhì)雜物的大粒徑原料。然后通過利用沉沙槽106的沉沙處理將細(xì)小雜物與小粒徑原料分離，以獲得混有小粒徑原料的漿液。通過除雜處理將輕質(zhì)雜物和大粒徑原料分離，并隨后將沒有輕質(zhì)雜物的大粒徑原料粉碎。然后，在制漿工序中，將粉碎產(chǎn)物(混有小粒徑原料的漿液和粉碎后的大粒徑原料)制備成漿料，以用于隨后的酶解和發(fā)酵工序。所述制漿裝置117可以使用各種本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的混合攪拌設(shè)備，薯類和水的混合比例也是本領(lǐng)域公知的。本發(fā)明的方法克服了傳統(tǒng)方法不能有效地將各種雜物清除的缺陷。本發(fā)明采用一種酶解裝置中進(jìn)行酶解，得到酶解產(chǎn)物，然后發(fā)酵該酶解產(chǎn)物以制備乙醇。如圖15所示，所述酶解裝置包括閃蒸塔210、熱源220、酶解罐230、物料源240和真空泵250，所述閃蒸塔210包括第一接口 211、第二接口 212、第三接口 213和至少一個出料口，物料源240通過第一接口 211與閃蒸塔210連通，酶解罐230與閃蒸塔210的出料口連通，真空泵250與閃蒸塔210的第二接口 212連通，熱源220與閃蒸塔210的第三接口 213連通；將漿料與酶混合并在一種酶解裝置中進(jìn)行酶解的方法包括通過第一接口 211將漿料從物料源240輸送至閃蒸塔210中，真空泵250使閃蒸塔210內(nèi)形成負(fù)壓，使熱源220 中的熱介質(zhì)被吸入閃蒸塔210中，并使?jié){料與熱介質(zhì)在閃蒸塔210中接觸，使?jié){料的溫度升高，然后將該溫度升高后的漿料通過出料口輸送至酶解罐230中與酶混合進(jìn)行酶解。按照本發(fā)明提供的方法，所述酶解罐230與閃蒸塔210的出料口連通，真空泵250 與閃蒸塔210的第二接口 212連通，熱源220與閃蒸塔210的第三接口 213連通。熱源220 中的熱介質(zhì)的溫度可以達(dá)到100-170°C左右。啟動真空泵250，將閃蒸塔210抽真空，當(dāng)閃蒸塔210中達(dá)到一定真空度時熱介質(zhì)可以被從熱源220中吸入閃蒸塔210中，同時將漿料通過第一接口 211從物料源240中輸送至閃蒸塔210中，使?jié){料與熱介質(zhì)在閃蒸塔210中接觸并進(jìn)行熱交換，起到使?jié){料加溫的作用，當(dāng)漿料達(dá)到酶解溫度時，物料被直接通入酶解罐230中進(jìn)行酶解。一般情況下，在正常的生產(chǎn)過程中，真空泵250可以一直開啟，且使閃蒸塔210中的真空度要求能夠滿足能夠吸入所需的熱介質(zhì)的量，且能夠保證不會將待酶解物料抽出。按照本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式，如圖16所示，可以通過連通器270將熱源220 與閃蒸塔210的第三接口 213連通，所述連通器270的頂端高于閃蒸塔210中漿料的液面。由于真空泵在工作過程中的不穩(wěn)定性或者在不規(guī)范地操作真空泵的情況下，當(dāng)閃蒸塔210中的真空度不能達(dá)到吸入熱介質(zhì)的條件時，閃蒸塔210中的漿料有被倒吸入連通器270中的趨勢，如果連通器270的頂端低于或者與閃蒸塔210中的漿料的液面齊平，則閃蒸塔210中的漿料會被倒吸入連通器270中，從而造成管路堵塞。而所述酶解裝置中，由于連通器270的頂端高于閃蒸塔210中漿料的液面，且閃蒸塔210中的壓力小于熱源220中的壓力，使得閃蒸塔210中的壓力不足以將漿料倒吸入閃蒸塔210與熱源220連通的管道中， 而由于物料自身的重力作用，被倒吸入連通器270中的漿料還未能到達(dá)連通器的頂端就會重新回流到閃蒸塔210中，從而避免了物料被倒吸入管道，產(chǎn)生使管道阻塞的問題。按照本發(fā)明，優(yōu)選情況下，為了便于使用，所述連通器270的頂端高于閃蒸塔210 的頂端，所述連通器270的頂端與閃蒸塔210的頂端之間的高度差可以為1-2. 5米，更優(yōu)選為1.5-2米。由于彎形管連通器不容易產(chǎn)生死角，而且能夠使物料流動的更順暢，優(yōu)選情況下，所述連通器270為彎形管，例如，所述彎形管的形狀可以為倒置的U形管或者蛇形管?？紤]到生產(chǎn)成本，按照本發(fā)明的一個具體實施方案，所述連通器270進(jìn)一步優(yōu)選為倒置的U形管，所述倒置的U形管的頂端與閃蒸塔210的頂端的高度差可以為1-2. 5米，優(yōu)選為1.5-2 米。所述連通器270的材質(zhì)可以由各種具有一定強(qiáng)度以及耐熱的材料制成，例如，鐵、 不銹鋼等材料。按照本發(fā)明，為了更有利于熱蒸汽對漿料的加溫作用，優(yōu)選使熱源220中的熱介質(zhì)與漿料在閃蒸塔210中逆流接觸，即，使通入漿料的第一接口 211的位置低于通過連通器 270將熱源220與閃蒸塔210的第三接口 213連通的第三接口 213的位置。為了便于控制與漿料接觸的熱蒸汽的量以控制漿料的溫度以及便于控制漿料的通入量以控制閃蒸塔中漿料的液位，優(yōu)選情況下，下述任意一個或幾個位置還設(shè)置有閥門 連通器270與閃蒸塔210的第三接口 213之間可以設(shè)置有閥門；連通器270與熱源220之間可以設(shè)置有閥門；物料源240與第一接口 211之間可以設(shè)置有閥門。按照本發(fā)明，所述閃蒸塔210可以為本領(lǐng)域常規(guī)的各種閃蒸塔，例如，可以為各種常用的填料塔或篩板塔。所述閃蒸塔210的塔板數(shù)或理論塔板數(shù)取決于希望達(dá)到的熱交換程度。通常，在其它條件相同的情況下，塔板數(shù)或理論塔板數(shù)越高，熱交換的程度越高，也就是說熱介質(zhì)的熱量越能充分傳遞給漿料。本發(fā)明的發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，對于漿料為20-40°C的薯類原料的淀粉漿液，熱介質(zhì)為100-170°C的水蒸氣時，閃蒸塔210的塔板數(shù)或理論塔板數(shù)優(yōu)選為2-6塊，在該條件下即可使從閃蒸塔210排出的漿料的溫度在50-90°C，滿足酶解要求。所述填料塔裝填有拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、階梯環(huán)、鞍型環(huán)、弧鞍型、矩鞍型、0網(wǎng)環(huán)、壓延孔環(huán)、板波紋與網(wǎng)波紋規(guī)整填料中的一種或幾種。所述篩板塔的篩板優(yōu)選還具有溢流堰，這樣，熱介質(zhì)從篩板塔的底部穿過篩板上的篩孔向上流動，漿料在篩板上停留至超過溢流堰的高度時向下流動，進(jìn)入下一個篩板。為了進(jìn)一步提高熱交換效率，第一接口 211的位置設(shè)置在填料塔或篩板塔的第0塊或第1塊塔板處，第三接口 213的位置設(shè)置在填料塔或篩板塔的最后一塊塔板處或更靠塔底的位置。按照本發(fā)明，閃蒸塔210上還可以設(shè)置有溫度測試單元，以隨時監(jiān)測漿料在閃蒸塔210中的溫度，當(dāng)閃蒸塔210中漿料的溫度達(dá)到酶解條件時，便可以將它輸送至酶解罐 230中進(jìn)行酶解。此外，閃蒸塔210上還可以設(shè)置有液位測試單元，以監(jiān)測疏送至閃蒸塔210 中漿料的液位。按照本發(fā)明，所述閃蒸塔210的表壓可以為-0.3至-0.01兆帕，優(yōu)選為-0. 1 至-0.05兆帕；在閃蒸塔210中接觸的待酶解物料與熱介質(zhì)的重量比可以為15-30 1 ；接觸的時間只要保證待酶解物料能夠達(dá)到酶解溫度即可，一般情況下，所述接觸時間可以為5-10分鐘。按照本發(fā)明，所述熱源220可以提供熱蒸汽、熱水等各種熱介質(zhì)，例如，所述熱源 220可以為輸送各種熱介質(zhì)的管道，也可以為儲存各種熱介質(zhì)的容器。為了節(jié)省能源、使能源能夠被循環(huán)重復(fù)利用，所述熱源220優(yōu)選為其它工段產(chǎn)生的熱介質(zhì)，如從精餾工段中排出的廢蒸汽、熱水等。在將熱源220中的熱介質(zhì)與漿料在閃蒸塔210中接觸時，為了保證熱介質(zhì)的用量， 所述熱源220優(yōu)選為可以儲存各種熱介質(zhì)的容器，以在接觸前將熱介質(zhì)暫時保存在容器中，所述熱介質(zhì)的溫度一般為100-170°C。所述酶解罐可以為本領(lǐng)域常規(guī)的各種酶解罐，例如碳鋼材質(zhì)250立方米的帶攪拌裝置的容器。為了監(jiān)控酶解溫度，所述酶解罐230上也可以設(shè)置有溫度測試單元。所述真空泵250的個數(shù)可以為一個也可以為并聯(lián)連接的多個，只要能夠滿足能夠使閃蒸塔210達(dá)到真空度的要求即可。對使真空泵250與閃蒸塔210連通的第二接口 212 的位置也沒有特別限定，可以位于閃蒸塔210的任何位置，優(yōu)選在閃蒸塔210的中部或中上部。所述熱源220提供的熱蒸汽在閃蒸塔210中與漿料進(jìn)行熱交換后，可以直接將熱蒸汽從閃蒸塔210中排出塔外，為了達(dá)到環(huán)保要求，該裝置還可以包括冷凝器觀0，所述冷凝器280可以與閃蒸塔210的上部連通，所述蒸汽被輸送至冷凝器觀0中，冷凝成水，以便于在其它工段中應(yīng)用。因此，當(dāng)本發(fā)明的方法中提供的酶解裝置還包括冷凝器280且所用熱介質(zhì)為熱的水蒸氣時，在采用本發(fā)明的方法提供的酶解裝置進(jìn)行酶解時在實現(xiàn)酶解的同時還能副產(chǎn)蒸餾水。優(yōu)選情況下，為了便于操作，所述冷凝器280與閃蒸塔210的頂部連通。 所述冷凝器可以為本領(lǐng)域常規(guī)的各種冷凝器，例如列管式冷凝器。所述漿料可以為在制備漿料的工序得到的漿料；所述漿料的粘度通常為 1200-1500mpa. s。本發(fā)明的發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，對于漿料為20-40°C的淀粉漿液，熱介質(zhì)為100-170°C 的水蒸氣時，閃蒸塔210的塔板數(shù)或理論塔板數(shù)優(yōu)選為2-6塊，在該條件下即可使從閃蒸塔 210排出的漿料的溫度在50-90°C，滿足酶解要求。所述酶解的條件為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，例如，所述酶解條件包括酶解的溫度為50-90°C，所述酶解的時間為20-240分鐘，所述酶解的pH值為3-7 ；所述酶解使用的酶為淀粉酶，以每克漿料的干重計，所述淀粉酶的用量為4-50酶活力單位；所述淀粉酶為α -淀粉酶、糖化酶、轉(zhuǎn)移葡萄糖苷酶和磷酸酯酶中的一種或幾種。所述薯類原料可以為各種薯類原料，如紅薯、馬鈴薯、木薯等，本發(fā)明的具體實施方案中采用的薯類原料為木薯。由于薯類原料中可能會含有泥土、沙石雜質(zhì)以及鐵雜質(zhì)，會對去皮設(shè)備造成損害，因此，按照本發(fā)明的方法，還可以包括去皮之前對薯類原料進(jìn)行預(yù)處理的常規(guī)操作，所述預(yù)處理的步驟一般包括除去雜質(zhì)和清洗的步驟。如，在鮮木薯采收后， 除去木薯上的泥土、根、須及木質(zhì)部分以及砂石等雜質(zhì)。并對木薯進(jìn)行清洗，所述清洗的方法和設(shè)備為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。所述薯類原料可以為各種薯類原料，如紅薯、馬鈴薯、木薯等，本發(fā)明的具體實施方案中采用的薯類原料為木薯。所述薯類原料可以為鮮木薯或干木薯，如果采用鮮木薯，在粉碎前可以將鮮木薯(經(jīng)除雜裝置除雜處理后的大粒徑原料)與水混合，也可以不與水混合而直接粉碎；如果采用干木薯，通常需要在粉碎前將干木薯(經(jīng)除雜裝置除雜處理后的大粒徑原料)與水混合，所述水的用量只要保證將干木薯粉碎后能夠得到淀粉漿液即可， 一般情況下，所述木薯與水的重量比可以為1 0.2-5，優(yōu)選為1 0.5-2。所述薯類原料也可以為鮮木薯與干木薯的混合物。所述干木薯與鮮木薯的重量沒有特別限定，通常情況下，所述干木薯與鮮木薯的重量比可以為1 1. 5-2. 5，優(yōu)選為1 1.5-2。鮮木薯原料的外表皮內(nèi)還含有一層薄皮，即內(nèi)表皮，該內(nèi)表皮中含有氰化物以及一種能引起食物中毒的氰貳——亞麻苦甙。亞麻苦甙被水解后產(chǎn)生氫氰酸。氫氰酸和氰化物都有劇毒，而且中毒非常迅速。它們可以通過多種途徑進(jìn)入人體，如皮膚吸收、傷口侵入、 呼吸道吸入、誤食等，進(jìn)入人體后，能使中樞神經(jīng)系統(tǒng)癱瘓，使呼吸酶及血液中血紅蛋白中毒，引起呼吸困難，全身細(xì)胞會因缺氧窒息而使機(jī)體死亡。因此，優(yōu)選情況下，通常在將鮮木薯原料進(jìn)行粉碎之前，需要先除去鮮木薯原料的內(nèi)表皮。所述除去鮮木薯原料內(nèi)表皮的方法有可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的各種去皮方法，例如，采用人工去皮的方法除去鮮木薯原料的外表皮及內(nèi)表皮，同時去除原料表面的泥沙；或者采用去皮設(shè)備進(jìn)行去皮，所述去皮設(shè)備可以采用各種去皮設(shè)備，例如CN101289674A中公開的薯類原料的去皮設(shè)備。所述酶解步驟可以通過本領(lǐng)域常用的方法完成，比如向漿料中添加產(chǎn)酶微生物和/或酶，在產(chǎn)酶微生物的生長溫度和/或酶有活力的溫度下保溫完成。所述產(chǎn)酶微生物為能夠分泌淀粉酶的產(chǎn)酶微生物。所述酶包括淀粉酶。由于微生物生長會產(chǎn)生副產(chǎn)物，因此優(yōu)選直接加入酶。所述酶的用量越多越好，出于成本考慮，優(yōu)選以每克粉碎后的產(chǎn)物的干重計，所述淀粉酶的用量為4-50酶活力單位， 更優(yōu)選以每克粉碎后的產(chǎn)物的干重計，所述淀粉酶的用量為10-30酶活力單位。本發(fā)明所述酶的酶活力單位可以為在pH值為6.0、溫度為70°C的條件下，1分鐘將 1毫克淀粉轉(zhuǎn)化為葡萄糖所需的酶量為一個酶活力單位。所述酶解的溫度可以為淀粉酶的任何最適作用溫度，一般為50-90°C，更優(yōu)選 60-70°C。所述酶解的時間理論上越長越好，考慮到設(shè)備利用率，優(yōu)選所述酶解的時間為 20-240分鐘，更優(yōu)選為30-120分鐘。所述酶解的pH值可以為淀粉酶的任何最適作用pH， 一般為3. 0-7. 0，更優(yōu)選pH值為5. 0-6. 0。由于酶解過程中pH值的波動不大，因此所述酶解的PH值可以按照本領(lǐng)域常用的方法在加入酶之前進(jìn)行調(diào)節(jié)，例如先將漿料與水或培養(yǎng)基(加酶一般與水混合，加入產(chǎn)酶微生物一般與該微生物的培養(yǎng)基)混合，一般使所得混合物的固含量為20-40重量％，根據(jù)所得混合物的pH值，用硫酸溶液或氫氧化鈉將待酶解的混合物PH調(diào)節(jié)至3. 0-7. 0,更優(yōu)選調(diào)節(jié)至pH值為5. 0-6. 0。淀粉酶是能夠分解淀粉糖苷鍵的一類酶的總稱，所述淀粉酶一般包括α-淀粉酶、β-淀粉酶、糖化酶和異淀粉酶。本發(fā)明所述酶包括淀粉酶。α-淀粉酶又稱淀粉1，4_糊精酶，它能夠任意地、不規(guī)則地切開淀粉鏈內(nèi)部的 α-1,4-糖苷鍵，將淀粉水解為麥芽糖、含有6個葡萄糖單位的寡糖和帶有支鏈的寡糖。生產(chǎn)此酶的微生物主要有枯草桿菌、黑曲霉、米曲霉和根霉。β -淀粉酶又稱淀粉1，4-麥芽糖苷酶，能夠從淀粉分子非還原性末端切開1，4_糖苷鍵，生成麥芽糖。此酶作用于淀粉的產(chǎn)物是麥芽糖與極限糊精。此酶主要由曲霉、根霉和內(nèi)孢霉產(chǎn)生。糖化酶又稱淀粉α-1，4-葡萄糖苷酶，此酶作用于淀粉分子的非還原性末端，以葡萄糖為單位，依次作用于淀粉分子中的α-1，4-糖苷鍵，生成葡萄糖。此酶作用于支鏈淀粉后的產(chǎn)物有葡萄糖和帶有α-1，6_糖苷鍵的寡糖；作用于直鏈淀粉后的產(chǎn)物幾乎全部是葡萄糖。此酶產(chǎn)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)、 擬內(nèi)孢霉、紅曲霉。異淀粉酶又稱淀粉α-1，6-葡萄糖苷酶、分枝酶，此酶作用于枝鏈淀粉分子分枝點(diǎn)處的α-1，6-糖苷鍵，將枝鏈淀粉的整個側(cè)鏈切下變成直鏈淀粉。此酶產(chǎn)生菌主要是嫌氣桿菌、芽孢桿菌及某些假單孢桿菌等細(xì)菌。優(yōu)選所述酶解使用的酶還包括磷酸酯酶。因為磷酸酯酶能夠使磷酸與醇式羥基結(jié)合成酯的磷酸糊精水解成葡萄糖，并釋放出磷酸，具有極明顯的液化力，所以酶解使用的酶包括磷酸酯酶，可以更充分地水解淀粉，以增加乙醇產(chǎn)率。能夠發(fā)酵單糖如葡萄糖和/或果糖、寡糖如蔗糖和/或半乳糖的微生物都可以用于本發(fā)明的發(fā)酵過程，由于釀酒酵母是釀酒工業(yè)上普遍應(yīng)用的耐酒精、副產(chǎn)物少、乙醇產(chǎn)率高的發(fā)酵己糖的微生物，因此優(yōu)選所述發(fā)酵所使用的酵母為釀酒酵母。以每克酶解產(chǎn)物計，所述發(fā)酵所使用的酵母的接種量為103-108菌落形成單位， 更優(yōu)選104-106菌落形成單位。所述菌落形成單位的定義為將稀釋后的一定量的菌液通過澆注或涂布的方法，讓其內(nèi)的微生物單細(xì)胞一一分散在培養(yǎng)基平板上，待培養(yǎng)后，每一活細(xì)胞就形成一個菌落。即每毫升菌液中含有的單細(xì)胞的數(shù)目。本發(fā)明發(fā)酵所使用的酵母可以為商購酵母固體制劑(比如干酵母粉)或酵母菌種，比如拉斯2號(Rasse II)酵母，又名德國二號酵母、拉斯12號(Rasse XII)酵母，又名德國12號酵母、K字酵母、南陽五號酵母(1300)和南陽混合酵母(1308)。所述酵母的菌落形成單位可以通過本領(lǐng)域公知的方法測定，比如亞甲基藍(lán)染色活菌計數(shù)法。亞甲基藍(lán)染色活菌計數(shù)法的具體方法如下將1克干酵母粉溶于10毫升無菌水中，或?qū)?毫升菌種活化液用無菌水稀釋至10 毫升，加入0. 5毫升0. 1重量％亞甲基藍(lán)，在35°C下保溫30分鐘。在10倍光學(xué)顯微鏡下， 用血球計數(shù)板計數(shù)保溫后的溶液中活菌的數(shù)目(死菌染色，活菌不染色)，可得1克干酵母或1毫升菌種活化液中活菌的數(shù)目，即菌落形成單位數(shù)。所述酵母可以采用常規(guī)的方法接種，例如向酶解產(chǎn)物中加入5-15體積％的種子液。所述種子液可以為干酵母的水溶液或培養(yǎng)基溶液，也可以為干酵母或商購菌種的活化種子液。所述發(fā)酵的溫度可以為任何適于酵母生長的溫度，優(yōu)選為30-36°C，更優(yōu)選為 30-33°C。pH值為4-6，優(yōu)選為4-4. 5。所述發(fā)酵的時間可以為從接種開始至酵母生長的衰亡期出現(xiàn)(即發(fā)酵時間為遲滯期、對數(shù)期加上穩(wěn)定期)的時間，優(yōu)選發(fā)酵的時間為陽-70小時，更優(yōu)選60-70小時。發(fā)酵產(chǎn)物乙醇可以用常規(guī)的方法，根據(jù)不同工業(yè)產(chǎn)品的要求(比如燃料酒精要求乙醇的純度達(dá)99%以上)分離并精制，比如蒸餾、濃縮、除水。下面通過實施例對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說明。實施例中所用的木薯原料為同一批收獲的新鮮木薯，粗4-8厘米，長20-30厘米， 含水量為約65重量％。下面將通過實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
實施例1本實施例用于說明本發(fā)明的采用木薯制備乙醇的方法(1)使用圖15所示的酶解裝置進(jìn)行酶解。所述酶解裝置包括閃蒸塔210、熱源220、酶解罐230、物料源M0、真空泵250和冷凝器觀0，所述閃蒸塔210包括第一接口 211、第二接口 212、第三接口 213和至少一個出料口，物料源240通過第一接口 211與閃蒸塔210連通，酶解罐230與閃蒸塔210的出料口連通，真空泵250與閃蒸塔210的第二接口 212連通，熱源220與閃蒸塔210的第三接口 213 連通，冷凝器觀0與閃蒸塔210的頂部連通。閃蒸塔的塔板數(shù)為6塊，從上往下，第一接口 211和第三接口 213分別位于閃蒸塔的第1塊和第6塊塔板處。(2)木薯原料的預(yù)破碎將95千克鮮木薯原料(粗4-8厘米，長20-30厘米，含水量65重量％)清洗后破碎成長約1厘米左右、寬約2-3厘米的木薯塊(還含有一些木薯粉末顆粒)，取10克使用 SFSP系列錘片式粉碎機(jī)對該木薯片進(jìn)行粉碎，得到平均顆粒直徑為2毫米(采用美國PPS 公司的Accu Sizer TM 780光學(xué)粒徑檢測儀測定)的10克粉碎物。將上述10克粉碎物過濾并在45 °C下烘干至恒重3. 4克，稱量300. 0毫克該干燥后的粉碎物，放置于重80克的100毫升干燥三角燒瓶內(nèi)。向所述三角燒瓶內(nèi)加入3. 00毫升濃度為72重量％的硫酸溶液，攪拌1分鐘。然后將三角燒瓶在30°C的水浴中放置60分鐘， 每隔5分鐘攪拌一次以確保均勻水解。水解結(jié)束后，用去離子水使硫酸的濃度稀釋到4重量％，然后用布氏漏斗過濾，共得到濾液84毫升。將20毫升濾液轉(zhuǎn)移至干燥的50毫升的三角瓶中。使用2. 5克碳酸鈣調(diào)節(jié)該濾液的pH值至5. 5，靜置5小時，收集上層清液。用0.2 微米濾膜過濾收集的上層清液，所得濾液用Biorad AmineXHPX-87P高效液相色譜(HPLC) 分析。HPLC條件進(jìn)樣量20微升；流動相為0. 2微米濾膜過濾并且超聲振蕩脫氣的HPLC 超純水；流速為0. 6毫升/分鐘；柱溫80-85°C ；檢測器溫度80-85°C ；檢測器為折光率檢測器；運(yùn)行時間為35分鐘。以0. 1-4. 0毫克/毫升濃度范圍的D-(+)葡萄糖作為標(biāo)準(zhǔn)樣品。 HPLC分析得到粉碎物酸水解液中葡萄糖濃度為3. 70毫克/毫升，計算可得1克所述粉碎物酸水解能得到重量為0. 311克的葡萄糖，因為濃度為72重量％的硫酸溶液可以將粉碎物中的淀粉全部水解成葡萄糖，因此所得葡萄糖的重量是粉碎物中的淀粉重量的1. 11倍，即 1克所述粉碎物中的淀粉含量為0. 280克。(3)進(jìn)行粉碎以及酶解所述上述經(jīng)過預(yù)破碎的95千克木薯塊供給到顆粒分級裝置102中，和從而使木薯原料分成摻雜有輕質(zhì)雜物的木薯大顆粒(1-3厘米)和包括摻雜有細(xì)小雜物的木薯小顆粒 (1. 8-2. 5毫米)，并使所述摻雜有細(xì)小雜物的木薯小顆粒輸送到第一粉倉115中，然后使所述摻雜有細(xì)小雜物的木薯小顆粒經(jīng)過沉沙槽106并作為具有木薯小顆粒的漿液輸出；使所述摻雜有輕質(zhì)雜物的木薯大顆粒沿輸送線路輸送以除去輕質(zhì)雜物并將木薯大顆粒輸送至粉碎裝置111后，由粉碎裝置111對木薯大顆粒進(jìn)行粉碎處理(干式或濕式)。粉碎裝置 111和沉沙槽106的出口與所述制漿裝置117連接以提供粉碎產(chǎn)物(可知95千克粉碎物中共含淀粉26. 6千克)；在制漿裝置117中，將粉碎裝置111和沉沙槽106的供料與21千克水混合后得到漿料，將所述漿料送至物料源240中保存。開啟真空泵250將閃蒸塔210抽真空，使得閃蒸塔210的表壓為-0. 25兆帕，然后開啟熱源220與閃蒸塔210之間的閥門，使熱源220中的溫度為130°C的水蒸汽被吸入閃蒸塔210中，同時開啟物料源240的閥門，使通過第一接口 211將溫度為30°C的上述淀粉漿液從物料源240輸送至閃蒸塔210中，并使淀粉漿液與水蒸汽在閃蒸塔210中接觸，水蒸汽與該漿料的重量比為15 1，接觸的時間為8分鐘，此時通過閃蒸塔210上設(shè)置的溫度監(jiān)控設(shè)備監(jiān)測淀粉漿液的溫度升高至65°C，將淀粉漿液通過出料口輸送至酶解罐230中與淀粉酶混合進(jìn)行酶解，酶解的時間為60分鐘，所述酶解的pH值為5 ；以每克漿料的干重計，加入 20酶活力單位的α -淀粉酶(諾維信公司購得)；開啟冷凝器觀0的電源將閃蒸塔210中剩余的水蒸汽抽出并冷凝成水。(3)發(fā)酵將步驟( 得到的酶解產(chǎn)物輸送至發(fā)酵罐中，并溫度降至33°C，以每克酶解產(chǎn)物的重量計，接種IO5菌落形成單位的酒精酵母(安琪超級釀酒高活性干酵母，湖北安琪酵母股份公司)，所得混合物在33°c下于發(fā)酵罐中攪拌培養(yǎng)65小時，在100°C蒸餾所得發(fā)酵產(chǎn)物，所得蒸餾餾分在78. 3°C下二次蒸餾可得乙醇13. 73千克。按照下式計算乙醇產(chǎn)率，計算結(jié)果見表1。乙醇產(chǎn)率=100% X乙醇重量/木薯原料中所含淀粉的重量取100克蒸餾乙醇后的發(fā)酵醪用布氏漏斗過濾，將20毫升濾液轉(zhuǎn)移至干燥50毫升的三角瓶中，靜置5小時，收集上層清液。0. 2微米濾膜過濾收集的上層清液，按照上述步驟(1)所述高效液相條件，測定并計算出發(fā)酵醪中的葡萄糖共372克。并按照下式計算殘?zhí)锹?，計算結(jié)果見表1。殘?zhí)锹?100% X發(fā)酵醪中殘?zhí)橇?木薯原料中所含淀粉的重量對比例1本對比例用于說明采用木薯制備乙醇的參比方法。按照實施例1的方法制備乙醇，不同的是，不采用所述酶解設(shè)備，而采用在將淀粉漿液通入酶解罐中后，采用電加熱的方法將酶解溫度提升至65°C，加熱時間為H-小時。 按照實施例1的方法發(fā)酵得到乙醇13. 43千克。取100克蒸餾乙醇后剩余的發(fā)酵醪用布氏漏斗過濾，將20毫升濾液轉(zhuǎn)移至干燥50 毫升的三角瓶中，靜置5小時，收集上層清液。0. 2微米濾膜過濾收集的上層清液，按照上述步驟(1)所述高效液相條件，測定并計算出發(fā)酵醪中的葡萄糖共575克。并按照實施例 1的公式計算乙醇產(chǎn)率和殘?zhí)锹剩嬎憬Y(jié)果見表1。實施例2本實施例用于說明本發(fā)明的采用木薯制備乙醇的方法按照實施例1的方法制備乙醇，不同的是，使用圖16所示的酶解裝置進(jìn)行酶解。所述酶解裝置包括閃蒸塔210、熱源220、酶解罐230、物料源M0、真空泵250和冷凝器觀0，所述閃蒸塔210包括第一接口 211、第二接口 212、第三接口 213和至少一個出料口，物料源240通過第一接口 211與閃蒸塔210連通，酶解罐230與閃蒸塔210的出料口連通，真空泵250與閃蒸塔210的第二接口 212連通，冷凝器280與閃蒸塔210的頂部連通， 通過倒置的U形管將熱源O)與閃蒸塔210的第三接口 213連通，所述倒置的U形管的頂端高于閃蒸塔210的頂端，倒置的U形管與閃蒸塔210的頂端的高度差為2. 5米。開啟真空泵250將閃蒸塔210抽真空，使得閃蒸塔210的表壓為-0. 1兆帕，然后開啟熱源220與閃蒸塔210之間的閥門，使熱源220中的溫度為150°C的水蒸汽被吸入閃蒸塔210中，同時開啟物料源MO的閥門，使通過第一接口 211將溫度為35°C的淀粉漿液從物料源240輸送至閃蒸塔210中，并使淀粉漿液與水蒸汽在閃蒸塔210中接觸，水蒸汽與淀粉漿液的重量比為25 1，接觸的時間為5分鐘，此時通過閃蒸塔210上設(shè)置的溫度監(jiān)控設(shè)備監(jiān)測淀粉漿液的溫度升高至55°C，將淀粉漿液通過出料口輸送至酶解罐230中與淀粉酶混合進(jìn)行酶解， 酶解的時間為80分鐘，所述酶解的pH值為5 ；以每克淀粉漿液的干重計，加入30酶活力單位的α -淀粉酶(諾維信公司購得)；開啟冷凝器觀0的電源將閃蒸塔210中剩余的水蒸汽抽出并冷凝成水。并按照實施例1的方法對酶解產(chǎn)物進(jìn)行發(fā)酵，得到乙醇14. 07千克。取100克蒸餾乙醇后剩余的發(fā)酵醪用布氏漏斗過濾，將20毫升濾液轉(zhuǎn)移至干燥50 毫升的三角瓶中，靜置5小時，收集上層清液。0. 2微米濾膜過濾收集的上層清液，按照上述步驟(1)所述高效液相條件，測定并計算出發(fā)酵醪中的葡萄糖共348克。并按照實施例 1的公式計算乙醇產(chǎn)率和殘?zhí)锹?，計算結(jié)果見表1。實施例3本實施例用于說明本發(fā)明的采用木薯制備乙醇的方法按照實施例1的方法制備乙醇，不同的是，使用圖16所示的酶解裝置進(jìn)行酶解。所述酶解裝置包括閃蒸塔210、熱源220、酶解罐230、物料源Μ0、真空泵250和冷凝器觀0，所述閃蒸塔210包括第一接口 211、第二接口 212、第三接口 213和至少一個出料口，物料源240通過第一接口 211與閃蒸塔210連通，酶解罐230與閃蒸塔210的出料口連通，真空泵250與閃蒸塔210的第二接口 212連通，冷凝器觀0與閃蒸塔210的頂部連通， 通過倒置的U形管將熱源( 與閃蒸塔210的第三接口 213連通，所述倒置的U形管的頂端高于閃蒸塔210的頂端，倒置的U形管與閃蒸塔210的頂端的高度差為1米。開啟真空泵250將閃蒸塔210抽真空，使得閃蒸塔210的表壓為-0. 02兆帕，然后開啟熱源220與閃蒸塔210之間的閥門，使熱源220中的溫度為150°C的水蒸汽被吸入閃蒸塔210中，同時開啟物料源240的閥門，使通過第一接口 211將溫度為35°C的淀粉漿液從物料源240輸送至閃蒸塔210中，并使淀粉漿液與水蒸汽在閃蒸塔210中接觸，水蒸汽與淀粉漿液的重量比為 20 1，接觸的時間為6分鐘，此時通過閃蒸塔210上設(shè)置的溫度監(jiān)控設(shè)備監(jiān)測淀粉漿液的溫度升高至60°C，將淀粉漿液通過出料口輸送至酶解罐230中與淀粉酶混合進(jìn)行酶解，酶解的時間為60分鐘，所述酶解的pH值為5 ；以每克淀粉漿液的干重計，加入30酶活力單位的α -淀粉酶(諾維信公司購得)；開啟冷凝器觀0的電源將閃蒸塔210中剩余的水蒸汽抽出并冷凝成水。并按照實施例1的方法對酶解產(chǎn)物進(jìn)行發(fā)酵，得到乙醇13. 81千克。取100克蒸餾乙醇后剩余的發(fā)酵醪用布氏漏斗過濾，將20毫升濾液轉(zhuǎn)移至干燥50 毫升的三角瓶中，靜置5小時，收集上層清液。0. 2微米濾膜過濾收集的上層清液，按照上述步驟(1)所述高效液相條件，測定并計算出發(fā)酵醪中的葡萄糖共372克。并按照實施例 1的公式計算乙醇產(chǎn)率和殘?zhí)锹?，計算結(jié)果見表1。實施例4本實施例用于說明本發(fā)明的采用木薯制備乙醇的方法按照實施例1的方法制備乙醇，不同的是，按照圖16制備酶解裝置。
所述酶解裝置包括閃蒸塔210、熱源220、酶解罐230、物料源M0、真空泵250和冷凝器觀0，所述閃蒸塔210包括第一接口 211、第二接口 212、第三接口 213和至少一個出料口，物料源240通過第一接口 211與閃蒸塔210連通，酶解罐230與閃蒸塔210的出料口連通，真空泵250與閃蒸塔210的第二接口 212連通，冷凝器觀0與閃蒸塔210的頂部連通， 通過倒置的U形管將熱源( 與閃蒸塔210的第三接口 213連通，所述倒置的U形管的頂端高于閃蒸塔210的頂端，倒置的U形管與閃蒸塔210的頂端的高度差為1. 5米。開啟真空泵250將閃蒸塔210抽真空，使得閃蒸塔210的表壓為-0. 3兆帕，然后開啟熱源220與閃蒸塔210之間的閥門，使熱源220中的溫度為150°C的水蒸汽被吸入閃蒸塔210中，同時開啟物料源240的閥門，使通過第一接口 211將溫度為25°C的淀粉漿液從物料源240輸送至閃蒸塔210中，并使淀粉漿液與水蒸汽在閃蒸塔210中接觸，水蒸汽與淀粉漿液的重量比為20 1，接觸的時間為7分鐘，此時通過閃蒸塔210上設(shè)置的溫度監(jiān)控設(shè)備監(jiān)測淀粉漿液的溫度升高至65°C，將淀粉漿液通過出料口輸送至酶解罐230中與淀粉酶混合進(jìn)行酶解， 酶解的時間為70分鐘，所述酶解的pH值為5 ；以每克淀粉漿液的干重計，加入25酶活力單位的α -淀粉酶(諾維信公司購得)；開啟冷凝器觀0的電源將閃蒸塔210中剩余的水蒸汽抽出并冷凝成水。并按照實施例1的方法對酶解產(chǎn)物進(jìn)行發(fā)酵，得到乙醇13. 95千克。取100克蒸餾乙醇后剩余的發(fā)酵醪用布氏漏斗過濾，將20毫升濾液轉(zhuǎn)移至干燥50 毫升的三角瓶中，靜置5小時，收集上層清液。0. 2微米濾膜過濾收集的上層清液，按照上述步驟(1)所述高效液相條件，測定并計算出發(fā)酵醪中的葡萄糖共359克。并按照實施例 1的公式計算乙醇產(chǎn)率和殘?zhí)锹?，計算結(jié)果見表1。表權(quán)利要求
1.一種制備乙醇的方法，該方法包括將薯類原料分級為小粒徑原料和大粒徑原料，其中，所述小粒徑原料中摻雜有細(xì)小雜物，所述細(xì)小雜物的密度大于水的密度，所述大粒徑原料中摻雜有輕質(zhì)雜物；對摻雜有細(xì)小雜物的小粒徑原料進(jìn)行沉沙處理，所述沉沙處理包括使所述摻雜有細(xì)小雜物的小粒徑原料隨水流動，并使所述細(xì)小雜物在流動過程中沉積，所述小粒徑原料則與水一起繼續(xù)流動形成漿液；將摻雜有輕質(zhì)雜物的大粒徑原料沿輸送線路輸送至粉碎裝置進(jìn)行粉碎處理，并在沿所述輸送線路的輸送過程中對摻雜有輕質(zhì)雜物的大粒徑原料進(jìn)行除雜處理，以將所述輕質(zhì)雜物與大粒徑原料分離；將粉碎處理得到的粉碎產(chǎn)物與上述漿液混合形成漿料，并將所述漿料在一種酶解裝置中進(jìn)行酶解，得到酶解產(chǎn)物；發(fā)酵該酶解產(chǎn)物；所述酶解裝置包括閃蒸塔(210)、熱源(220)、酶解罐(230)、物料源(240) 和真空泵(250)，所述閃蒸塔(210)包括第一接口(211)、第二接口(212)、第三接口 (213) 和至少一個出料口，物料源(240)通過第一接口(211)與閃蒸塔(210)連通，酶解罐(230) 與閃蒸塔(210)的出料口連通，真空泵(250)與閃蒸塔(210)的第二接口(212)連通，熱源(220)與閃蒸塔(210)的第三接口(213)連通；將所述漿料與酶混合并在一種酶解裝置中進(jìn)行酶解的方法包括通過第一接口(211)將所述漿料從物料源(240)輸送至閃蒸塔 (210)中，真空泵(250)使閃蒸塔(210)內(nèi)形成負(fù)壓，使熱源(220)中的熱介質(zhì)被吸入閃蒸塔(210)中，并使所述漿料與熱介質(zhì)在閃蒸塔(210)中接觸，使所述漿料的溫度升高，然后將該溫度升高后的漿料通過出料口輸送至酶解罐(230)中與酶混合進(jìn)行酶解。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述沉沙處理還包括防止沉積的細(xì)小雜物沿流動方向自由移動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述防止沉積的細(xì)小雜物沿流動方向自由移動的方法包括使所述漿液在流動過程中通過垂直于流動方向的障礙物，該障礙物的高度高于沉積的細(xì)小雜物的高度且低于所述漿液的液面高度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述障礙物為凸起和/或凹陷。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4中任意一項所述的方法，其中，該方法還包括攪動所述沉積的細(xì)小雜物，以使夾雜在所述沉積的細(xì)小雜物中的小粒徑原料漂浮并隨所述漿液流動。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述攪動的方法包括向所述沉積的細(xì)小雜物提供氣體流和/或液體流。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述氣體流和/或液體流的流速和流量足以使夾雜在所述沉積的細(xì)小雜物中的所述小粒徑原料漂浮起來。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，該方法還包括根據(jù)所述漿液的流動速度，調(diào)節(jié)所述氣體流和/或液體流的流速和流量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述漿液的流動速度增加時，減小所述氣體流和 /或液體流的流速和流量；或者，所述漿液的流動速度減小時，增大所述氣體流和/或液體流的流速和流量。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述氣體流和/或液體流的方向與漿液的流動方向呈朝下的30-60度角。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述除雜處理包括在沿所述輸送線路輸送摻雜有輕質(zhì)雜物的大粒徑原料的過程中，使摻雜有輕質(zhì)雜物的大粒徑原料經(jīng)過除雜裝置，該除雜裝置位于摻雜有輕質(zhì)雜物的大粒徑原料在所述輸送線路中必經(jīng)的位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述輸送線路包括帶式輸送機(jī)(108)的輸送線路，所述除雜裝置包括除雜爪(109)，該除雜爪(109)位于所述帶式輸送機(jī)(108)的輸送帶輸出大粒徑原料處的下方。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述輸送線路還包括輸送管道(110)的輸送線路，該輸送管道(110)與所述帶式輸送機(jī)(108)相配合，以接收來自所述帶式輸送機(jī)(108) 的原料，所述除雜裝置包括除雜爪(109)，該除雜爪(109)位于所述輸送管道(110)中。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其中，所述除雜爪(109)包括桿狀的基底件(1) 和與該基底件(1)連接的多個齒狀件O)，該齒狀件( 沿所述基底件(1)的徑向方向排列。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述多個齒狀件( 位于同一平面。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，多個齒狀件( 相互平行。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述多個齒狀件O)中的至少一部分相互交叉。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述齒狀件( 沿所述基底件(1)的軸向方向分為多組，該多組齒狀件(2)沿所述基底件(1)的圓周方向等角度地間隔開。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述多組齒狀件( 中任意一組中的多個齒狀件⑵位于同一平面內(nèi)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述齒狀件( 為2、3、4、5或6組，所述多組齒狀件O)中相鄰的任意兩組齒狀件O)之間的夾角為180°、120°、90°、72°或60°。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述多組齒狀件( 中任意一組中的多個齒狀件( 沿所述基底件(1)的軸向方向呈螺旋形排列。
22.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述齒狀件O)的端部具有鉤形結(jié)構(gòu)。
23.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述除雜裝置還包括至少一個篩網(wǎng)，所述篩網(wǎng)位于所述輸送管道(110)內(nèi)且所述篩網(wǎng)所在的平面與該輸送管道(110)的縱向方向垂直。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述除雜爪(109)位于所述輸送管道(110)內(nèi)先與大粒徑原料接觸的位置，所述篩網(wǎng)位于所述輸送管道(110)內(nèi)后與大粒徑原料接觸的位置。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過連通器(270)將熱源(220)與閃蒸塔(210) 的第三接口(21 連通，所述連通器Q70)的頂端高于閃蒸塔O10)中漿料的液面。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，所述連通器(270)的頂端高于閃蒸塔(210)的頂端。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的方法，其中，所述連通器(270)的頂端與閃蒸塔(210)的頂端之間的高度差為1-2. 5米。
28.根據(jù)權(quán)利要求25-27中任意一項所述的方法，其中，所述連通器O70)為彎形管。
29.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的方法，其中，所述連通器(270)為倒置的U形管或蛇形管。
30.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述熱介質(zhì)與漿料逆流接觸。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中，所述熱介質(zhì)為100-170°C的水蒸氣，來自物料源O40)的所述漿料為20-40°C的薯類原料淀粉漿液，所述接觸的時間為5-10分鐘。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，在閃蒸塔O10)中接觸的漿料與熱介質(zhì)的重量比例為15-30 1。
33.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述閃蒸塔O10)的表壓為-0.3至-0.01兆帕。
34.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述漿料為薯類原料淀粉漿液，所述酶解的條件包括酶解的溫度為50-90°C，所述酶解的時間為20-240分鐘，所述酶解的pH值為3-7 ；所述酶解使用的酶為淀粉酶，以每克漿料的干重計，所述淀粉酶的用量為4-50酶活力單位； 所述淀粉酶為α-淀粉酶、糖化酶、轉(zhuǎn)移葡萄糖苷酶和磷酸酯酶中的一種或幾種。
35.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，該方法還包括使與漿料接觸后的熱介質(zhì)進(jìn)行冷凝。
36.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述漿料的平均顆粒直徑為1.5-10毫米。
37.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，以每克酶解產(chǎn)物計，所述發(fā)酵所使用的酵母的接種量為IO3-IO8菌落形成單位，所述發(fā)酵的溫度為30-36°C，發(fā)酵的時間為50-75小時。
全文摘要
本發(fā)明提供一種制備乙醇的方法，該方法包括將薯類原料粉碎，將粉碎產(chǎn)物與酶混合并在一種酶解裝置中進(jìn)行酶解，得到酶解產(chǎn)物；發(fā)酵該酶解產(chǎn)物，其中，粉碎薯類原料包括將薯類顆粒與雜物的混合物粉碎、分離為薯類顆粒和雜物的步驟；所述酶解裝置包括閃蒸塔、熱源、酶解罐、物料源和真空泵，所述閃蒸塔包括第一接口、第二接口、第三接口和至少一個出料口，物料源通過第一接口與閃蒸塔連通，酶解罐與閃蒸塔的出料口連通，真空泵與閃蒸塔的第二接口連通，熱源與閃蒸塔的第三接口連通。本發(fā)明的方法能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)且節(jié)約能源。
文檔編號C12P7/06GK102250959SQ201010182940
公開日2011年11月23日 申請日期2010年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月19日
發(fā)明者嚴(yán)明奕, 劉玉華, 岳國君, 崔師泰, 柳樹海, 王利, 鄧立康, 郝慧英 申請人:中糧集團(tuán)有限公司, 廣西中糧生物質(zhì)能源有限公司