專利名稱：一種對發酵原料處理的方法
技術領域：
本發明涉及工業發酵前處理工藝，特別是涉及用機械方法產生空化現象，并以此對發酵 原料進行預處理的方法。 '背景技術目前，提高原料的利用效率對于大規模的工業發酵行業來說具有重大意義。對于固體原 料而言，原料越細、分布越均勻、細胞壁越薄，越易于被微生物利用，具體有高溫蒸煮、原 料糊化、機械粉碎等方式，但是這些方法己經到了極限，無法進一步提高原料利用率，需要 一種新的方式進一步提高原料利用率。葉片在水中旋轉時，會產生汽蝕現象，這是由于壓力變化導致水中產生氣泡并瞬間崩潰 閉合，由此產生沖擊力將葉片損壞，這種現象稱為"空化效應"。生產中經常使用的均質機工 作時也會產生空化現象，但是它產生的數量和強度均很小，均質機主要還是利用機械剪切力 的原理進行工作。目前尚未見到專用于產生這種空化氣泡集群的機器，也未見到專門利用空 化現象的沖擊力對發酵原料進行預處理的報道。發明內容本發明方法在于對發酵固體原料用"空化效應"的沖擊力進行預處理，使發酵用固體原 料的顆粒更細、分布更均勻、降低體系粘度同時促使原料細胞壁破裂，使細胞內容物流出， 原料這樣處理后有利于下一步發酵作業，從而大幅度提高發酵工業對原料的利用率。發明是利用專門設計的機器在液體中產生大量的空化氣泡集群來實現的。機器是由具有 特別設計的定子和轉子及腔體組成，當流體經過轉子時，接觸轉子的那部分流體內部壓力會 驟降，導致液體達到沸點和溶解液體中的氣體會因壓力降低而引發大量的微小空化氣泡集群。 而液體流過轉子時，壓力恢復正常，空化氣泡就會崩潰閉合，但在緊靠氣泡的固體顆粒邊界 處氣泡破裂是非均勻的，這導致產生穿透氣泡的射流，它將氣泡的勢能轉化為液體噴射的動 能，射速達到400km/h，這個具有很高能量的沖擊力對固體表面的破壞極大，它將固體顆粒 粉碎至5微米以下、促使顆粒更均勻地分布在液體中、大大提高了固體顆粒在液體中的溶解 性、將體系的粘度大幅下降同時使原料細胞的細胞壁破裂，使細胞內容物質更易于被下一步 發酵作業利用，原料這樣處理后就大幅提高了發酵的有效利用率。


圖1是空化氣泡發生器的結構圖具體實施方式
實例1:將粗磨至平均顆粒尺寸為1毫米的玉米粉50公斤混入水溫為4(TC的150公斤水 中，用泵送至每小時處理液體量為IO噸的空化氣泡發生器中，循環12分鐘。取樣分析，其 玉米顆粒平均粒徑為3 5微米，分布均勻。然后將上述處理后的混合物進行糖化后發酵，發 酵參數為糖化醪中固形物含量25%、發酵成熟醪中酒精含量12%。以玉米重量計算其乙醇收 率為40.6%，相應對照原玉米糊化糖化發酵工藝乙醇收率僅為31%。實例2:將粗磨至2亳米大小的小麥秸桿粉與甲醇混合24小時后進入空化氣泡發生器， 循環5分鐘，再將甲醇蒸出，將余下物質加入到纖維素酶發酵罐進行發酵，其乙醇得率高于 常用的秸桿汽爆法預處理工藝15.4個百分點。在電子顯微鏡下觀察上述處理后的秸桿粉發現 其纖維素和木質素結晶區已遭到明顯破壞，這樣更易于酶對纖維素的處理，也就提高了秸桿 的利用率。實例3:將100公斤甜高粱莖粉碎至2毫米以下，在水溫為30'C的200公斤水中浸泡2 小時，混合物進入空化氣泡發生器，循環8分鐘，然后進入發酵，其乙醇得率(以甜高梁莖 計算)高于榨汁發酵法22個百分點，而且工藝簡潔，能耗明顯低于原工藝。
權利要求
1、一種對發酵原料處理的方法，其特征在于將混有固體發酵原料的液體通過空化氣泡發生器，利用其引發的空化作用沖擊力將固體顆粒粉碎、分散、溶解以及促使細胞壁破裂。
2、 根據權利要求1所述的空化氣泡發生器是動力驅動的，經特殊設計的定子、轉子及腔體組 成的，它能在流過其中的流體內部引發大量的微小空化氣泡集群。
3、 根據權利要求l所述的液體可以是水或者是甲醇、乙醇、丙酮、乙烯基乙二醇、三甘醇、 四氫化糠基乙醇、草酸、乙酰水楊酸，水楊酸，也可以為它們的混合物。
4、 根據權利要求1所述的發酵原料為谷物或者是制糖廢棄物糖蜜、含有淀粉的經濟作物、含 有糖份的經濟作物、含有纖維素的農林廢棄物。
全文摘要
一種有助于提高發酵效率的方法，它在于利用特別設計的機器對發酵原料進行預處理。該設備通過機械旋轉的方式使流經的液體中產生大量的空化氣泡集群，當空化氣泡群崩潰時因空化作用原理會形成強大的沖擊力，沖擊壓力將液體中的固體發酵原料粉碎、溶解、均質及細胞壁破裂，這樣處理后有助于微生物對原料的充分利用，以此提高發酵原料的有效利用率。
文檔編號B02C19/06GK101157062SQ20071014455
公開日2008年4月9日 申請日期2007年11月5日 優先權日2007年11月5日
發明者初景濤 申請人:初景濤