本实用新型涉及生物发酵生产领域，具体涉及一种高效香蕉皮固体同步糖化发酵燃料乙醇生产系统。
背景技术：
随着能源危机的加剧和石油燃料的逐渐枯竭，开发新型环保可持续的新型燃料成为当务之急。燃料乙醇作为替代汽油的优质燃料，越来越受到重视。而现有的燃料乙醇发酵原料大多限于秸秆、玉米芯等，却忽略了纤维素含量高、来源范围广的香蕉皮这一废弃物。
现有技术条件下，纤维素乙醇的制备方法主要为同时糖化和发酵法(ssf)。该方法是在一个容器中同时进行糖化和发酵两步反应。水解产生的葡萄糖立即被发酵微生物利用以产乙醇，消除糖对纤维素酶的产物抑制作用，进而减少纤维素酶的用量，缩短反应时间，而且免去了shf的固液分离操作，避免还原糖的损失。但同时糖化和发酵法中的发酵反应会随乙醇含量增加而受到抑制，导致发酵不够充分。因此改变发酵营养物的成分，进而增加发酵产率和效率是当前纤维素乙醇发酵的技术关键。
传统发酵装置中，以秸秆为原料的同步糖化发酵装置多采用机械搅拌式反应器，虽然设备简单易操作，但发酵结束时残余纤维素酶随底料一同排除，利用率低。且秸秆原料在实际生产中存在预处理困难、半纤维素降解糖不能被充分利用的诸多问题。另外，现有技术条件下缺乏一体化预处理发酵蒸馏装置，原料经多装置转移后，燃料乙醇易挥发，造成乙醇浓度降低。因此设计更科学的反应器，并提高装置的一体化程度是增加燃料乙醇生产效能的重要措施。
技术实现要素：
针对上述问题，本实用新型提供了一种高效香蕉皮固体同步糖化发酵燃料乙醇生产系统，具体的是提出一种可工业化生产的香蕉皮乙醇生产工艺，以解决传统纤维素乙醇发酵效率低下且产品品质难以保证的问题。
本实用新型设置了香蕉皮预处理装置、发酵罐装置及蒸馏回收装置等单项工艺，在一体化设计的同时对于单项工艺进行了优化，提高产品产率，保证工艺生产的稳定性，且实现对发酵原材料的回收利用，进一步降低成本，以期探索出一条节能环保高效的香蕉皮发酵乙醇生产线；
本实用新型的技术方案是：一种高效香蕉皮固体同步糖化发酵燃料乙醇生产系统，包括香蕉皮预处理装置、发酵罐装置及蒸馏回收装置；所述的香蕉皮预处理装置与发酵罐装置通过连接管一相连接，发酵罐装置与蒸馏回收装置通过连接管二相连接；
其中，在所述香蕉皮预处理装置外部的顶端安设有倾斜的香蕉皮进料口和转动电机，
在所述香蕉皮预处理装置内部的顶端安设有连接转动电机的搅拌轴一，在所述搅拌轴一上安设有粉碎装置，
在所述香蕉皮预处理装置内部的底端安设有上、下两层圆形密封板，在所述两层圆形密封板之间安设有加热器，在所述香蕉皮预处理装置的外部安设有开关组和用于控制圆形密封板的步进电机，
在所述香蕉皮预处理装置外部的底端安设有接连连接管一的预处理物料出料口；
在所述发酵罐装置外部的顶端安设有搅拌电机，在所述发酵罐装置内部的顶端安设有连接搅拌电机的搅拌轴二，在所述搅拌轴二的另一端安设有搅拌叶片，
在所述发酵罐装置内部的中端安设有循环水管道，
在所述发酵罐装置的外部安设有接连连接管一的发酵物料进料口和空气出口，还安设有气压计和温度控制器，
在所述发酵罐装置外部的底端安设有接连连接管二的发酵物料输出口和空气进气口；
所述蒸馏回收装置包括蒸馏室，在所述蒸馏室外部的顶端安设有接连连接管二的蒸馏物料进料口，在所述蒸馏室的外壁上安设有温度控制装置和保温层，
在所述蒸馏室上还安设有精馏塔和蛇形冷凝管，所述精馏塔和蛇形冷凝管通过导管连接在回收罐上。
进一步的，所述的粉碎装置安设在搅拌轴一外部的外套筒、安设在搅拌轴一中端的切片及底端的螺旋叶片。
进一步的，所述的开关组通过有线线路连接在转动电机、加热器和步进电机上。
进一步的，所述香蕉皮预处理装置内的圆形密封板采用不锈钢圆形筛板，圆形孔径大小为80mm。
进一步的，在所述发酵物料输出口的内部安设有滤孔及推进装置。
进一步的，所述搅拌电机通过有线线路连接在外部控制器上。
进一步的，在所述蒸馏物料进料口的内部安设有过滤装置。
进一步的，在所述蒸馏回收装置中温度控制装置的控制温度在70～95摄氏度。
进一步的，在所述接管一及连接管二的表面均固定安设有密封阀。
进一步的，在所述精馏塔的内部安设有蛇形蒸汽加热管。
本实用新型的有益效果是：1、本实用新型设计严谨，工序设计新颖合理，设置了预处理，发酵，蒸馏回收装置等一体化发酵工序，各工序各设备之间的连接科学合理，使得香蕉皮的发酵高效连续一体化进行，发酵效率提升；同时，发酵罐中底部的吹扫装置提高了纤维素酶和果胶酶的利用率，减少了物料浪费，使发酵更完全；另外，一体化的装置设计使香蕉皮从切割起便快速高效地进入发酵循环，大大缩短了反应时间；2、本系统设计思路新颖，装置特殊针对香蕉皮这种农林废弃物，在环保和二次利用的同时也为提供了优质的清洁能源；对比其他发酵装置，本装置实现了预处理、发酵、纯化一体化设计，避免了在多装置之间转运时的时间和物料浪费；此外，本装置的发酵系统对于营养物进行了创新设计，对比其他发酵营养物来说发酵效率更高。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图中1是转动电机，2是香蕉皮进料口，3是搅拌轴一，4是切片，5是螺旋叶片，6是外套筒，7是开关组，8是圆形密封板，9是步进电机，10是加热器，11是预处理物料出料口，12是发酵物料进料口和空气出口，13是搅拌电机，14是气压计和温度控制器，15是循环水管道，16是搅拌叶片，17是空气进气口，18是发酵物料输出口，19是蒸馏物料进料口，20是过滤装置，21是温度控制装置，22是保温层，23是蒸馏室，24是精馏塔，25是蛇形蒸汽加热管，26是蛇形冷凝管，27是回收罐，28是连接管一，29是连接管二，30是搅拌轴二。
具体实施方式
为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：
如图所述；一种高效香蕉皮固体同步糖化发酵燃料乙醇生产系统，包括香蕉皮预处理装置、发酵罐装置及蒸馏回收装置；所述的香蕉皮预处理装置与发酵罐装置通过连接管一28相连接，发酵罐装置与蒸馏回收装置通过连接管二29相连接；
其中，在所述香蕉皮预处理装置外部的顶端安设有倾斜的香蕉皮进料口2和转动电机1，
在所述香蕉皮预处理装置内部的顶端安设有连接转动电机1的搅拌轴一3，在所述搅拌轴一3上安设有粉碎装置，
在所述香蕉皮预处理装置内部的底端安设有上、下两层圆形密封板8，在所述两层圆形密封板8之间安设有加热器10，在所述香蕉皮预处理装置的外部安设有开关组7和用于控制圆形密封板8的步进电机9，
在所述香蕉皮预处理装置外部的底端安设有接连连接管一28的预处理物料出料口11；
通常情况下，所述的香蕉皮预处理装置呈桶型状，所述的开关组7通过有线线路用于控制转动电机1和步进电机9；
所述的圆形密封板8是安设在香蕉皮预处理装置的内部，通过步进电机9来控制的，所述的圆形密封板8是可以翻转活动的，所述的加热器10是固定连接在香蕉皮预处理装置内壁上的；
在所述发酵罐装置外部的顶端安设有搅拌电机13，在所述发酵罐装置内部的顶端安设有连接搅拌电机13的搅拌轴二30，在所述搅拌轴二30的另一端安设有搅拌叶片16，
在所述发酵罐装置内部的中端安设有循环水管道15，
在所述发酵罐装置的外部安设有接连连接管一28的发酵物料进料口和空气出口12，还安设有气压计和温度控制器14，
在所述发酵罐装置外部的底端安设有接连连接管二29的发酵物料输出口18和空气进气口17；
其中，发酵罐装置内中部设有的蛇形状的循环水管道15，通过发酵罐装置内侧固定在发酵罐装置内部，其下部水管连通发酵罐装置外侧循环水入口，上部水管连通发酵罐装置外侧循环水出口，发酵罐装置底部设有压缩的空气进气口17和发酵物料输出口18，顶部设有压缩的气压计和温度控制器14，通过度控制器1414伸入发酵罐装置内部工作；空气进气口17利用空气充分搅拌物料，避免物料堆积，使反应充分进行，提高发酵效率；
所述蒸馏回收装置包括蒸馏室23，在所述蒸馏室23外部的顶端安设有接连连接管二29的蒸馏物料进料口19，在所述蒸馏室23的外壁上安设有温度控制装置21和保温层22，
在所述蒸馏室23上还安设有精馏塔24和蛇形冷凝管26，所述精馏塔24和蛇形冷凝管26通过导管连接在回收罐27上。
进一步的，所述的粉碎装置安设在搅拌轴一3外部的外套筒6、安设在搅拌轴一3中端的切片4及底端的螺旋叶片5。
进一步的，所述的开关组7通过有线线路连接在转动电机1、加热器10和步进电机9上。
进一步的，所述香蕉皮预处理装置内的圆形密封板8采用不锈钢圆形筛板，圆形孔径大小为80mm。
进一步的，在所述发酵物料输出口18的内部安设有滤孔及推进装置。
进一步的，所述搅拌电机13通过有线线路连接在外部控制器上。
进一步的，在所述蒸馏物料进料口19的内部安设有过滤装置20。
进一步的，在所述蒸馏回收装置中温度控制装置21的控制温度在70～95摄氏度。
进一步的，在所述接管一28及连接管二29的表面均固定安设有密封阀。
进一步的，在所述精馏塔24的内部安设有蛇形蒸汽加热管25。
本实用新型的工作原理：香蕉皮预处理装置使用时，将香蕉皮通过倾斜的香蕉皮进料口2放入到香蕉皮预处理装置的内部，通过开关组7控制搅拌电机1工作，转动电机1带动搅拌轴一3转动，搅拌轴一3带动切刀4和螺旋叶片5和外套筒6转动，切刀4对香蕉皮进行切割粉碎，螺旋叶片5和外套筒6旋转将下侧的香蕉皮向香蕉皮预处理装置的上侧输送，从而使切刀4再次对香蕉皮进行切割粉碎，当粉碎完成后，通过转动电机1反向转动，转动电机1带动搅拌轴一3反向转动，搅拌轴一3带动切刀4和螺旋叶片5和外套筒6反向转动，螺旋叶片5将香蕉皮向下输送，并使香蕉皮落入到圆形密封板8的上表面，然后通过开关组7控制加热器10工作，对香蕉皮进行加热烘干，从而完成香蕉皮的干燥，再通过开关组7使步进电机9工作，步进电机9带动圆形密封板8转动，从而使圆形密封板8上表面的香蕉皮落入到香蕉皮预处理装置的下端，并通过预处理物料出料口11将香蕉皮排出；本实用新型便于对香蕉皮预处理装置进行支撑，提高香蕉皮预处理装置的稳定性；可以通过螺旋叶片5对香蕉皮进行输送，便于香蕉皮的多次粉碎和输送；还可以将香蕉皮预处理装置分隔成上下两部分，便于香蕉皮的处理；可以对香蕉皮进行干燥处理；便于加热器10对香蕉皮进行烘干处理；整个用于生产发酵原料的香蕉皮发酵预处理装置，稳定性好，可以依次对香蕉皮进行粉碎和干燥处理，粉碎效果好，并且可以有效缩短香蕉皮处理的时间，能有效提高工作效率，操作简单，使用方便；
经预处理过的香蕉皮从香蕉皮预处理装置进入发酵罐装置，使用时，预处理后的香蕉皮通过预处理物料出料口11进入发酵罐装置，经发酵物料进料口和空气出口12中的发酵物料进料口进入发酵罐装置，开启蛇形状的循环水管道15，循环水从与发酵罐装置的外侧下部循环水入口流入，经发酵罐装置内部的循环水管道15从发酵罐装置外侧上部循环水出口流出，然后，开启气压计和温度控制器14，气压计和温度控制器14伸入发酵罐装置的内部，监测发酵罐装置内部的温度和气压并回馈信号调整温度和气压大小，控制发酵罐装置内的温度在70～95摄氏度，对物料进行发酵，然后经外部控制器控制搅拌电机13运作，搅拌电机13带动搅拌轴二30转动，搅拌轴二30带动底端的搅拌叶片16旋转，对发酵罐装置内物料进行充分搅拌，接着开启发酵罐装置底部的空气进气口17，输入空气对底部物料进行充分搅拌，避免物料堆积，提高发酵效率；
发酵产物从发酵罐装置进入蒸馏回收装置，使用时，首先，待回收的含有乙醇的物料通过发酵物料输出口18进入蒸馏回收装置，经蒸馏物料进料口19的过滤装置20后，开启温度控制装置21对蒸馏室23进行加热，保温层22对蒸馏室23进行保温，室内的温度上升至70-95℃，保证蒸馏室23每个部分的温度相对均匀，具体的实现过程是：温度控制装置21感应到蒸馏室23内的温度超过95℃或者低于70℃时将停止发热或者继续发热，然后，含有乙醇的物料中的乙醇成分达到沸点后进行蒸发，乙醇蒸汽沿着蒸馏室23向上流动，进入精馏塔24，通过蛇形蒸汽加热管25加热蒸馏，对乙醇蒸汽进一步纯化分离，杂醇油因沸点不同无法蒸发而从杂醇油出口流出，乙醇蒸汽则从蒸汽管道流入蛇形冷凝器26内进行冷凝，大部分的乙醇蒸汽经过冷却水的冷却液化成液态，全部的乙醇蒸汽被液化，从乙醇出料口流入到回收罐27中，乙醇回收完毕。
优选地，发酵营养物包含有蛋白胨，硫酸镁，软脂酸，油酸，硬脂酸；三种脂肪酸可以有效降低发酵副产物对酵母发酵的抑制作用，并为酵母发酵提供充足营养物，提高发酵效率；
优选地，本装置采取管道连接的一体化生产系统，不仅避免了多装置之间物料转运的浪费和乙醇的挥发，也节省了多步骤操作的时间，提高了发酵效率。
优选地，反应剂包含有酵母，果胶酶，纤维素酶。
综上，本实用新型通过设计预处理、发酵、蒸馏回收等高效连续一体化发酵工序，科学合理连接各工序设备，保证了本实用新型的工作的有效性和稳定性；通过使用管道连接各装置，实现了连续一体化发酵的有效性和稳定性。
本实用新型具有反应原料利用度高、发酵效率高、产品品质优良、产品稳定性高、产率高和节能绿色环保等优点。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
1.一种高效香蕉皮固体同步糖化发酵燃料乙醇生产系统，其特征在于，包括香蕉皮预处理装置、发酵罐装置及蒸馏回收装置；所述的香蕉皮预处理装置与发酵罐装置通过连接管一相连接，发酵罐装置与蒸馏回收装置通过连接管二相连接；
其中，在所述香蕉皮预处理装置外部的顶端安设有倾斜的香蕉皮进料口和转动电机，
在所述香蕉皮预处理装置内部的顶端安设有连接转动电机的搅拌轴一，在所述搅拌轴一上安设有粉碎装置，
在所述香蕉皮预处理装置内部的底端安设有上、下两层圆形密封板，在所述两层圆形密封板之间安设有加热器，在所述香蕉皮预处理装置的外部安设有开关组和用于控制圆形密封板的步进电机，
在所述香蕉皮预处理装置外部的底端安设有接连连接管一的预处理物料出料口；
在所述发酵罐装置外部的顶端安设有搅拌电机，在所述发酵罐装置内部的顶端安设有连接搅拌电机的搅拌轴二，在所述搅拌轴二的另一端安设有搅拌叶片，
在所述发酵罐装置内部的中端安设有循环水管道，
在所述发酵罐装置的外部安设有接连连接管一的发酵物料进料口和空气出口，还安设有气压计和温度控制器，
在所述发酵罐装置外部的底端安设有接连连接管二的发酵物料输出口和空气进气口；
所述蒸馏回收装置包括蒸馏室，在所述蒸馏室外部的顶端安设有接连连接管二的蒸馏物料进料口，在所述蒸馏室的外壁上安设有温度控制装置和保温层，
在所述蒸馏室上还安设有精馏塔和蛇形冷凝管，所述精馏塔和蛇形冷凝管通过导管连接在回收罐上。
2.根据权利要求1所述的一种高效香蕉皮固体同步糖化发酵燃料乙醇生产系统，其特征在于，所述的粉碎装置安设在搅拌轴一外部的外套筒、安设在搅拌轴一中端的切片及底端的螺旋叶片。
3.根据权利要求1所述的一种高效香蕉皮固体同步糖化发酵燃料乙醇生产系统，其特征在于，所述的开关组通过有线线路连接在转动电机、加热器和步进电机上。
4.根据权利要求1所述的一种高效香蕉皮固体同步糖化发酵燃料乙醇生产系统，其特征在于，所述香蕉皮预处理装置内的圆形密封板采用不锈钢圆形筛板，圆形孔径大小为80mm。
5.根据权利要求1所述的一种高效香蕉皮固体同步糖化发酵燃料乙醇生产系统，其特征在于：在所述发酵物料输出口的内部安设有滤孔及推进装置。
6.根据权利要求1所述的一种高效香蕉皮固体同步糖化发酵燃料乙醇生产系统，其特征在于：所述搅拌电机通过有线线路连接在外部控制器上。
7.根据权利要求1所述的一种高效香蕉皮固体同步糖化发酵燃料乙醇生产系统，其特征在于：在所述蒸馏物料进料口的内部安设有过滤装置。
8.根据权利要求1所述的一种高效香蕉皮固体同步糖化发酵燃料乙醇生产系统，其特征在于：在所述蒸馏回收装置中温度控制装置的控制温度在70～95摄氏度。
9.根据权利要求1所述的一种高效香蕉皮固体同步糖化发酵燃料乙醇生产系统，其特征在于：在所述接管一及连接管二的表面均固定安设有密封阀。
10.根据权利要求1所述的一种高效香蕉皮固体同步糖化发酵燃料乙醇生产系统，其特征在于：在所述精馏塔的内部安设有蛇形蒸汽加热管。
技术总结