[发明专利]风冷在生物质原料生产乙醇中汽爆后的物料冷却工艺中的应用

说明书

本发明涉及生物质原料生产乙醇领域，公开了风冷在生物质原料生产乙醇中汽爆后的物料冷却工艺中的应用。所述应用包括以下至少一个方面：1)提高汽爆后的物料流动性，提高换热效率，避免物料结块；2)在酶解纤维素过程中，降低酶的添加量和/或缩短酶解时间；3)提高发酵产物的酒度，降低精馏蒸汽消耗。通过风冷还能够简化汽爆物料的冷却步骤，减少汽爆后的物料中C5成分的损失，能够使得酒度达到6.5‑7％v/v，还能够减少水耗。

技术领域

本发明涉及生物质原料生产乙醇领域，具体涉及风冷在生物质原料生产乙醇中汽爆后的物料冷却工艺中的应用、一种生物质原料产乙醇过程中汽爆后的物料的冷却方法以及一种生物质原料制备乙醇的系统。

背景技术

在我国，据统计，2017年我国秸秆理论资源总量已达10.2亿吨，较90年代初增加了近4亿吨。其中玉米、水稻、小麦秸秆量分别为4.3、2.4、1.8亿吨，三大作物秸秆量占比达到83.3％。玉米秸秆作为我国产量最大的农作物秸秆，总纤维含量高达70％(干重)以上，其中，纤维素含量为35％，半纤维素含量为23％。除部分用于牛羊饲料外，还有上亿吨有待合理利用。尽管2019年我国秸秆综合利用率已达到85.45％，但绝大部分以肥料化(粉碎还田)、饲料化、燃料化(秸秆颗粒)等一般利用为主，还未能对秸秆进行高效利用，生产高附加值产品。

使用含纤维素的原料(又称生物质原料)生产乙醇的研究备受国内外关注，但世界上还尚未实现大规模工业化生产，主要是因为存在原料消耗高、成本高、能耗高以及发酵酒度低(一般为4-4.5％v/v)等一系列的问题。

纤维素工艺的核心部分是汽爆单元，汽爆单元后的物料为高温物料(一般为100-105℃，固含量为30-50重量％)。汽爆后的物料需要经过酶解才能够用于发酵，酶解部分的温度要求为50℃左右，固含量要求在20-25重量％的范围内。由于汽爆后的物料为固体，该物料的冷却的工程化是个难题，目前多采用水冷的方式进行冷却。

国外技术有这样的工艺：汽爆物料加工艺水稀释，直到酶解温度50℃，物料的固含量达到10-15重量％，然后在进行板框压滤，湿糟到固含量为20-25重量％后进行酶解，然后经过发酵生产乙醇。国内也多采用与其相似的工艺。然而，在板框压滤过程中，压滤清液中有C5等水溶性糖的损失，会将部分清液返回酶解前利用。由于清液并不能全返回利用，造成可溶性糖的损失，发酵的酒度都比较低，在4-4.5％V/V左右。即使通过冷冻水系统(投资大)进行降温，使得稀释得到的物料满足酶解需要，其发酵得到的成熟醪液中的酒度也不会超过5％v/v。同时水冷过程中还存在物料混合难，易发生物料板结，以及换热效果差等问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中水冷冷却汽爆物料过程中存在的物料易板结、难混合、换热效果差以及发酵酒度低等问题，提送风冷在生物质原料生产乙醇中汽爆后的物料冷却工艺中的应用、一种生物质原料产乙醇过程中汽爆后的物料的冷却方法以及一种生物质原料制备乙醇的系统了，通过风冷冷却克服了水冷冷却汽爆物料过程中存在的物料易板结、难混合、换热效果差以及发酵酒度低等问题。

为了实现上述目的，本发明第一方面提送风冷在生物质原料生产乙醇中汽爆后的物料冷却工艺中的应用，其中，所述应用包括以下至少一个方面：

1)提高汽爆后的物料流动性，提高换热效率，避免物料结块；

2)在酶解纤维素过程中，降低酶的添加量和/或缩短酶解时间；

3)提高发酵产物的酒度，降低精馏蒸汽消耗。

本发明第二方面提供一种生物质原料产乙醇过程中汽爆后的物料的冷却方法，该方法包括：对汽爆后的物料进行风冷处理，得到冷却后物料和第一气相；

可选的，对所述第一气相进行分离处理，得到固相物料和第二气相；

其中，所述冷却后物料和固相物料为待酶解物料。