專利名稱：用于乙醇制備的小型精煉系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)小型乙醇精煉系統(tǒng)并且處理來自小型精煉系統(tǒng) 的數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法，其中所述小型乙醇精煉系統(tǒng)將原料和/或廢棄的含醇液體轉(zhuǎn)化為乙
背景技術(shù)：
乙醇發(fā)酵涉及這樣的生物過程，通過該過程，糖(例如)被轉(zhuǎn)化為可以用作內(nèi)燃機(jī) 的燃料的乙醇?？梢岳玫矸垲惢蛱穷愒现苽湟掖蓟蛞一?。采用大型發(fā)酵器將糖和酵 母轉(zhuǎn)化為乙醇。在發(fā)酵后，采用蒸餾工藝將乙醇與其它液體分離?？梢詫o水乙醇與汽油 混合，然后運(yùn)送到汽油終端或銷售商。使用大型工業(yè)乙醇發(fā)酵設(shè)備的問題是制備需要產(chǎn)生大批量乙醇的大規(guī)模機(jī)械。然 后必須將乙醇與添加劑混合，轉(zhuǎn)移到輸送車上，并且輸送到加油站。這些大型的乙醇制備設(shè) 備也需要大量的專門訓(xùn)練的技術(shù)人員，以在每天M小時(shí)工作時(shí)操作并監(jiān)測(cè)精煉處理過程 和裝置。所需要的是更簡(jiǎn)便的用于制備小批量的乙醇的小型精煉系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用能夠由 未經(jīng)訓(xùn)練的個(gè)人遠(yuǎn)程地和/或自動(dòng)地操作并監(jiān)測(cè)以保持最優(yōu)的性能效率的機(jī)械。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及由糖或含醇飲料制備乙醇的小型精煉系統(tǒng)。小型精煉系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng) 絡(luò)相連，所述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)允許小型精煉系統(tǒng)與各種計(jì)算機(jī)通訊。小型精煉系統(tǒng)還可以包括 提供系統(tǒng)操作數(shù)據(jù)的多個(gè)傳感器。小型精煉系統(tǒng)可以提供狀態(tài)信息，并且進(jìn)行自動(dòng)操作，例 如根據(jù)儲(chǔ)存或消耗速率投入所需的供應(yīng)原料。該系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)原料儲(chǔ)存情況，并且估測(cè)保 持用戶乙醇消耗所需的供料。小型精煉系統(tǒng)還可以通過與任何監(jiān)管實(shí)體的電子通訊而提供制備信息。該系統(tǒng)還 可以利用任何處理機(jī)制指示是否存在任何問題。如果系統(tǒng)需要維護(hù)或維修，則小型精煉系 統(tǒng)可以傳送指示所需服務(wù)的要求的信號(hào)。該系統(tǒng)可以將信息傳送給用戶計(jì)算機(jī)，從而使得 用戶可以請(qǐng)求服務(wù)，或者在另一個(gè)實(shí)施方案中，該系統(tǒng)可以自動(dòng)地將服務(wù)請(qǐng)求傳送給服務(wù) 提供者。當(dāng)在用戶所在地安裝小型精煉系統(tǒng)時(shí)，該系統(tǒng)可以與電源、水源和液體排放源相
4連。由于系統(tǒng)包括燃料泵，因此應(yīng)當(dāng)將其安裝在容易進(jìn)入車輛的位置。小型精煉系統(tǒng)的設(shè) 置需要位于水平面上，并且使其與水源、電源和廢水排放源相連。小型精煉系統(tǒng)自動(dòng)操作， 并且由用戶計(jì)算機(jī)或系統(tǒng)管理操作者計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)操作進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。可以通過用戶界 面監(jiān)測(cè)和控制該系統(tǒng)，并且/或者可以通過傳送器將數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，如因特網(wǎng)。然 后可以通過網(wǎng)絡(luò)將操作信息和系統(tǒng)控制信息傳送到用戶計(jì)算機(jī)或系統(tǒng)管理計(jì)算機(jī)，使得可 以遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)操作情況。當(dāng)將小型精煉系統(tǒng)安裝在用戶所在地并且用戶打開該系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)可以進(jìn)入啟動(dòng) 程序，以檢測(cè)各系統(tǒng)是否操作適當(dāng)。一旦系統(tǒng)準(zhǔn)備開始工作，包含糖、酵母和酵母營養(yǎng)液的 原料與水在發(fā)酵罐內(nèi)混合。發(fā)酵罐是包括攪拌器、溫度控制機(jī)構(gòu)和測(cè)力儀的密封單元。測(cè)量 系統(tǒng)檢測(cè)置于發(fā)酵罐中的原料成分，以及與原料混合使得能夠開始發(fā)酵過程的水的體積。 控制系統(tǒng)管理泵、攪拌器、閥、通風(fēng)機(jī)、傳感器和電熱冷卻器，以便自動(dòng)地保持合適的化學(xué)混 合物和發(fā)酵環(huán)境。在該過程中，酵母菌消耗糖，并且將其轉(zhuǎn)化為乙醇、二氧化碳?xì)怏w和熱量。 在一個(gè)實(shí)施方案中，系統(tǒng)可以通過檢測(cè)所釋放的二氧化碳并且檢測(cè)批料的化學(xué)成分，從而 監(jiān)測(cè)發(fā)酵過程?？梢酝ㄟ^控制材料流入罐中的控制閥從而手工或自動(dòng)地引入原料。系統(tǒng)可以通過監(jiān)測(cè)測(cè)力儀的輸出信號(hào)，從而檢測(cè)批料成分的初始重量。如果依次 獨(dú)立地輸入原料成分，則在加入各原料成分之后將各成分的重量由重量的變化表示?；?所檢測(cè)的原料重量，可以計(jì)算相應(yīng)合適的水的重量/體積。可以通過測(cè)力儀或流量測(cè)量系 統(tǒng)，從而檢測(cè)引入到罐中的水的量。在一個(gè)實(shí)施方案中，罐還可以具有檢測(cè)發(fā)酵罐中的液體 體積的傳感器。液體傳感器可以包括與罐中的可變電阻相連的浮子。當(dāng)罐充滿的時(shí)候，電 阻被設(shè)定為其較低電阻值。當(dāng)罐空的時(shí)候，浮子沿著電阻滑動(dòng)，從而改變電阻值。往下的移 動(dòng)可以增加液體傳感器的電阻值，并且電阻在罐空的時(shí)候達(dá)到最高值。可以根據(jù)所檢測(cè)的 電阻值對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校正，從而計(jì)算液體的體積。然后，系統(tǒng)可以用攪拌器將原料、糖和水進(jìn)行混合。隨著發(fā)酵過程進(jìn)行，酵母和糖 的反應(yīng)產(chǎn)生熱量。系統(tǒng)還可以控制發(fā)酵罐內(nèi)的溫度，使得其保持發(fā)酵的最優(yōu)溫度范圍。通 過監(jiān)測(cè)溫度，加熱系統(tǒng)可以確定發(fā)酵罐是需要加熱、冷卻還是保持目前狀態(tài)。在一個(gè)實(shí)施方 案中，溫度控制單元為與發(fā)酵罐相連的熱板，并且能夠通過轉(zhuǎn)換施加給熱板的電壓的極性 而對(duì)內(nèi)容物既進(jìn)行加熱，又進(jìn)行冷卻。在發(fā)酵過程中，原料和糖被轉(zhuǎn)化為乙醇和二氧化碳。 二氧化碳從發(fā)酵罐中放出并且發(fā)酵罐中的材料的重量隨著乙醇產(chǎn)生而降低。通過檢測(cè)材料 材料重量隨時(shí)間的變化，系統(tǒng)可以確定發(fā)酵過程的狀況和進(jìn)程。在一個(gè)實(shí)施方案中，系統(tǒng)可以檢測(cè)發(fā)酵成分的混合物，以確定混合比例或配方是 否合適，以及批料是否在發(fā)酵。在發(fā)酵過程中，從發(fā)酵罐中周期性地取出批料液體樣品，并 且置于包括一個(gè)或多個(gè)傳感器的測(cè)試區(qū)域內(nèi)?？梢允褂门c泵相連的管從批料中取出樣品， 并且將樣品置于測(cè)試區(qū)域內(nèi)。傳感器可以檢測(cè)物理性質(zhì)，如傳導(dǎo)性、PH值水平、光學(xué)折射率 或光學(xué)波長(zhǎng)吸收性和熒光率。對(duì)傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行分析，以測(cè)定發(fā)酵罐中的化學(xué)成分的 量。在測(cè)試樣品之后，系統(tǒng)可以使樣品返回到批料中。為了監(jiān)測(cè)發(fā)酵過程，系統(tǒng)可以在整個(gè) 批料過程中連續(xù)地或周期性地測(cè)試批料樣品。因此，樣品取出系統(tǒng)可以連續(xù)地將一部分批 料泵送到測(cè)試容器內(nèi)，或者可以周期性地將測(cè)試樣品輸送到測(cè)試容器內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施方案 中，可以直接在發(fā)酵罐中測(cè)試批料，而不將樣品移送到獨(dú)立的測(cè)試室內(nèi)。一旦傳感器對(duì)批料樣品進(jìn)行了測(cè)量，將所檢測(cè)的特性與預(yù)期或最優(yōu)的值進(jìn)行比較，所述預(yù)期或最優(yōu)的值可以被儲(chǔ)存在預(yù)先編程的數(shù)值查找表中，或者由運(yùn)算法則演算得 到。通過將所檢測(cè)的化學(xué)成分與查找表或遠(yuǎn)程通訊反饋進(jìn)行比較，系統(tǒng)可以測(cè)定批料是否 含有最優(yōu)混合比的批料成分。如果在所檢測(cè)的值和預(yù)期的值之間存在實(shí)質(zhì)性區(qū)別，則系統(tǒng) 可以確認(rèn)化學(xué)成分是否缺乏或過量。然后，系統(tǒng)可以告知用戶應(yīng)當(dāng)加入到罐中以校正批料 的化學(xué)成分。在其它實(shí)施方案中，化學(xué)品可以儲(chǔ)存在內(nèi)部，并且小型精煉系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地將材 料加入到發(fā)酵罐中，以校正批料混合物的化學(xué)失衡。在一些情況中，成分的最優(yōu)混合物或比例可以以環(huán)境條件為依據(jù)。雖然系統(tǒng)可以 控制罐的溫度，但是額外的傳感器測(cè)量環(huán)境氣氛的變化，如溫度、濕度、大氣壓力等。當(dāng)檢測(cè) 到氣氛的變化時(shí)，系統(tǒng)可以調(diào)閱查找表，或者獲得成分的適當(dāng)比例的在線遠(yuǎn)程反饋。然后， 系統(tǒng)可以將罐中的材料混合比調(diào)節(jié)至環(huán)境條件下的理想配方。系統(tǒng)還可以打開冷卻或加熱 元件，從而保持罐中的適當(dāng)氣氛。在完成發(fā)酵過程之后，發(fā)酵罐包含乙醇和水。通過蒸餾系統(tǒng)將乙醇與水分離。在 幾天的一段時(shí)間內(nèi)，乙醇和水被緩慢地加熱，并且由發(fā)酵罐泵送通過蒸餾柱，從而產(chǎn)生乙醇 和水的蒸氣。由于這些材料的沸點(diǎn)不同，因此乙醇蒸氣傾向于升至蒸餾管的上部，而大多數(shù) 水蒸氣則在管壁上冷凝，并且不會(huì)離開蒸餾管。由于系統(tǒng)可以安裝在不均勻的表面上，并且為了適當(dāng)?shù)恼麴s必須豎直對(duì)齊，因此 系統(tǒng)包括用于蒸餾管的豎直對(duì)齊系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施方案中，萬向接頭與蒸餾管的上半部相 連。由于蒸餾管的大部分重量位于萬向接頭之下，因此其傾向于旋轉(zhuǎn)為豎直對(duì)齊方式。系 統(tǒng)只可以允許在對(duì)齊過程中自由旋轉(zhuǎn)。在進(jìn)行對(duì)齊之后，系統(tǒng)可以將蒸餾管鎖定在合適的 位置，從而防止在蒸餾過程中旋轉(zhuǎn)移動(dòng)。蒸餾管可以填充有材料填料或水平的打孔板，其被用于將蒸發(fā)的發(fā)酵醪與醇分 離。理想地，發(fā)酵醪和乙醇進(jìn)入蒸餾管的下部和發(fā)酵醪蒸發(fā)。水和其它較重的材料被填料 或板堵住。與此形成對(duì)比的是，乙醇會(huì)傾向于保持為蒸氣形式，并且繼續(xù)沿著蒸餾管向上移 動(dòng)。這有助于將水和其它污染物與乙醇蒸氣分離。在一個(gè)實(shí)施方案中，將多個(gè)板豎直地偏置于蒸餾管中。然而，在優(yōu)選的實(shí)施方案 中，將傾斜一定角度的打孔板置于蒸餾管中。可以對(duì)打孔板上的孔尺寸進(jìn)行調(diào)節(jié)，以優(yōu)化蒸 餾性能。當(dāng)小型精煉系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)行較長(zhǎng)時(shí)間或短暫終止生產(chǎn)時(shí)可能發(fā)生問題。發(fā)酵醪可能 殘留在冷凝管內(nèi)的填料或打孔板上，從而導(dǎo)致孔和/或填料堵塞。然后必須在系統(tǒng)能夠以 最優(yōu)效率操作之前對(duì)整個(gè)冷凝管進(jìn)行清潔。為了減少這種堵塞問題，板可以成一定角度，使 得在水和發(fā)酵醪蒸氣在板上冷凝時(shí)，重力傾向于將冷凝液朝板的下邊緣引導(dǎo)。由于發(fā)酵醪 傾向于遠(yuǎn)離孔移動(dòng)，因此對(duì)蒸餾管破壞的可能性明顯較小。在一個(gè)實(shí)施方案中，蒸餾管為多件式單元，該單元可以被拆卸為多件。如果板或填 料需要進(jìn)行更換或修復(fù)，可以將蒸餾管拆開，并且可以到達(dá)內(nèi)部表面。在一個(gè)實(shí)施方案中， 蒸餾管可以沿其長(zhǎng)度具有一個(gè)或多個(gè)連接件。連接件可以具有任何適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)。在優(yōu)選的 實(shí)施方案中，連接件可以包括在蒸餾管的各部分旋轉(zhuǎn)時(shí)與鉤子配合的梢子。沿一個(gè)方向旋 轉(zhuǎn)使得各分段以軸向?qū)R的方式連接，并且沿相反方向的旋轉(zhuǎn)允許各部分松開并且分離。 當(dāng)各分段連接在一起時(shí)，可以使用鎖定機(jī)構(gòu)防止各分段旋轉(zhuǎn)。使離開蒸餾管的蒸氣通過分離膜，以將乙醇與其它液體分離。膜可能由于過快地 暴露于熱蒸氣中產(chǎn)生的熱沖擊而受到破壞。為了防止膜受到熱蒸氣的破壞，系統(tǒng)可以包括預(yù)加熱機(jī)構(gòu)，以及檢測(cè)膜溫度的溫度傳感器。預(yù)加熱機(jī)構(gòu)可以為在膜暴露于熱蒸氣之前逐 漸地加熱膜的加熱器?？梢酝ㄟ^控制器控制預(yù)加熱，所述控制器可以調(diào)節(jié)熱量增加的速率， 從而防止對(duì)膜的破壞。當(dāng)膜溫度與熱水和乙醇蒸氣的溫度接近時(shí)，系統(tǒng)可以打開閥，從而允 許水和乙醇蒸氣流過膜。膜具有允許較小的水分子通過、而較大的乙醇分子不通過的小孔，其中所述乙醇 分子流過離開口。可以使用真空引導(dǎo)水蒸氣通過膜孔。在水與乙醇分離之后，多個(gè)換熱器 和電熱冷卻器將乙醇和水蒸氣重新轉(zhuǎn)化為液體。水被回收，并且燃料級(jí)乙醇流入儲(chǔ)存罐，并 且可供使用。在一個(gè)實(shí)施方案中，小型精煉系統(tǒng)存儲(chǔ)乙醇以及汽油。在一個(gè)實(shí)施方案中，用 戶控制乙醇與汽油的混合比例。當(dāng)需要燃料時(shí)，只需向加油站那樣通過軟管和管嘴將混合 的燃料分配。小型精煉系統(tǒng)還可以包含能夠檢測(cè)系統(tǒng)元件性能和裝置失效的傳感器。各種類型 的傳感器可以包括在系統(tǒng)中。壓力傳感器用于檢測(cè)泵、柱流動(dòng)和馬達(dá)泵的失效條件。電學(xué)和 光學(xué)傳感器可以測(cè)定糖、酵母、各種營養(yǎng)物、醇、水和PH平衡內(nèi)容物。溫度傳感器測(cè)量?jī)?nèi)部 柱子、換熱器、水儲(chǔ)存水平、乙醇儲(chǔ)存水平、熱電冷卻器、熱電加熱器和環(huán)境氣氛內(nèi)外的環(huán)境 蒸餾情況。加速計(jì)或應(yīng)變式傳感器測(cè)量發(fā)酵罐重量。電壓和電流傳感器測(cè)量柱加熱元件、 馬達(dá)、泵以及電源輸入和輸出電壓。射頻傳感器檢測(cè)Wi-Fi或數(shù)據(jù)單元網(wǎng)絡(luò)。通過這些傳 感器，可以監(jiān)測(cè)系統(tǒng)操作情況。傳感器數(shù)據(jù)可以由傳感器傳送到控制器內(nèi)，該控制器能夠分 析、處理和顯示所檢測(cè)的信息。


圖1為小型精煉系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的側(cè)視圖；圖2示出電熱機(jī)構(gòu)；圖3為示出批料重量隨時(shí)間的變化的圖；圖4示出萬向接頭機(jī)構(gòu)的圖；圖5示出蒸餾管板組件的俯視圖；圖6示出蒸餾管板組件的側(cè)視圖；圖7示出具有多個(gè)連接件的蒸餾管；圖8-10示出蒸餾管連接件的一個(gè)實(shí)施方案；圖11示出用于分離水和乙醇的多孔膜的剖視圖；圖12示出系統(tǒng)控制器、以及與傳感器和小型精煉系統(tǒng)的控制機(jī)構(gòu)的連通；圖13示出小型精煉系統(tǒng)和其它系統(tǒng)計(jì)算機(jī)之間的通訊連通；圖14示出用于監(jiān)測(cè)批料熒光率的傳感器；圖15示出用于監(jiān)測(cè)批料的光學(xué)波長(zhǎng)吸收傳感器；圖16示出用于監(jiān)測(cè)批料的光學(xué)反射傳感器；圖17示出用于監(jiān)測(cè)批料的pH傳感器；圖18示出用于監(jiān)測(cè)批料的氧氣傳感器；以及圖19示出用于監(jiān)測(cè)批料的電阻傳感器。
具體實(shí)施例方式參照附圖1對(duì)本發(fā)明的小型精煉系統(tǒng)101的各部件進(jìn)行描述。在一個(gè)實(shí)施方案中， 發(fā)酵罐103置于一個(gè)或多個(gè)測(cè)力儀105上，該測(cè)力儀105檢測(cè)下游的力，并且產(chǎn)生相應(yīng)的電 輸出信號(hào)。測(cè)力儀105與系統(tǒng)控制器151相連，該系統(tǒng)控制器151在整個(gè)乙醇轉(zhuǎn)化工藝中監(jiān) 測(cè)罐103以及罐103中所有內(nèi)容物的重量。測(cè)力儀105輸出信號(hào)與所檢測(cè)的重量成比例。 在一個(gè)實(shí)施方案中，系統(tǒng)控制器151可以進(jìn)入校正程序，該程序檢測(cè)空罐103的重量，并且 將空罐重量?jī)?chǔ)存為補(bǔ)償值。然后可以將補(bǔ)償值從任何檢測(cè)的重量中扣除，使得系統(tǒng)控制器 151可以檢測(cè)引入到罐103中的材料的重量和量?？梢栽诿看翁幚硪慌牧蠒r(shí)重復(fù)發(fā)酵罐 103的校正過程。系統(tǒng)控制器151可以提供顯示和/或音頻指令，該指令可以基于待制備乙醇的估 測(cè)量而指示引入材料的次序和量。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，用戶可以輸入所需乙醇的量。 然后系統(tǒng)計(jì)算預(yù)期所需的材料量，以產(chǎn)生所需的乙醇量，并且指導(dǎo)用戶引入特定量的糖和 原料。為了啟動(dòng)發(fā)酵程序，打開蓋子111，并且將特定比例的糖和原料引入到罐103中。在一個(gè)實(shí)施方案中，糖是加入到發(fā)酵罐103中的第一材料。通過系統(tǒng)控制器151 檢測(cè)糖的量，并且確定相應(yīng)的水的體積。在加入糖之后，系統(tǒng)控制器151可以指導(dǎo)用戶引入 原料。系統(tǒng)控制器151可以檢測(cè)原料的重量，并且提供關(guān)于加入到發(fā)酵罐中的原料量的指 令和信息。系統(tǒng)控制器151可以檢測(cè)引入材料的重量，并且可向用戶提供指令，如加入更多 材料、在制備時(shí)降低材料引入速率以停止加入材料、以及停止加入材料。系統(tǒng)控制器151可 以具有指示向罐中加入材料的體積的目視顯示器，因此用戶知道何時(shí)應(yīng)當(dāng)終止加入材料， 以產(chǎn)生所需量的乙醇。系統(tǒng)控制器151還可以提供是否產(chǎn)生錯(cuò)誤的反饋。例如，如果系統(tǒng) 控制器151檢測(cè)到加入過多的糖，則系統(tǒng)可以通過增加加入到發(fā)酵罐103中的原料的量來 補(bǔ)償加入額外的糖的錯(cuò)誤。在另一個(gè)實(shí)施方案中，可以將糖、酵母和其它原料成分(如磷、硫、鉀、鎂、礦物、氨 基酸和維生素)儲(chǔ)存在與發(fā)酵罐103相連的容器191內(nèi)，并且控制系統(tǒng)151可以控制與容 器相連的閥193。因此，控制系統(tǒng)151可以將所需的材料加入到發(fā)酵罐103中，從而自動(dòng)引 入糖、酵母和其它成分。系統(tǒng)還可以允許手工將大量的初始材料引入到發(fā)酵罐中，然后加入 儲(chǔ)存在容器內(nèi)的額外的材料，以根據(jù)需要調(diào)節(jié)批料。當(dāng)將適合體積和比例的原料和糖引入 到發(fā)酵罐103中時(shí)，關(guān)閉蓋子111。蓋子111可以具有鎖定機(jī)構(gòu)，以防止在完成處理之前其 它任何材料加入到罐103中。如上所討論，系統(tǒng)控制器151檢測(cè)發(fā)酵罐103中的糖的量，并且計(jì)算發(fā)酵過程相應(yīng) 的水的體積。系統(tǒng)可以自動(dòng)地將發(fā)酵處理所需體積的水加入到罐103中。可以基于從水儲(chǔ) 存罐103計(jì)量流入的水檢測(cè)水的合適體積?；蛘?，系統(tǒng)控制器151可以檢測(cè)水的重量，并且 基于已知的體積重量計(jì)算所加入的水的體積。系統(tǒng)控制器151與水罐181和發(fā)酵罐103之 間的閥相連。系統(tǒng)控制器151可以打開閥，以使水流入罐103中，并且當(dāng)檢測(cè)到合適的體積 重量變化時(shí)，系統(tǒng)控制器151可以關(guān)閉閥。在其它實(shí)施方案中，可以手工將水加入到發(fā)酵罐 103中，并且系統(tǒng)會(huì)指示何時(shí)已加入合適量的水。在發(fā)酵罐103中存在水、原料和糖的合適混合物時(shí)，系統(tǒng)可以通過使攪拌器107旋 轉(zhuǎn)從而將批料成分混合，以混合各材料。在一個(gè)實(shí)施方案中，馬達(dá)109被用于轉(zhuǎn)動(dòng)與攪拌元 件107相連的軸115。攪拌元件107可以為細(xì)長(zhǎng)的成角度的混合葉片，其在旋轉(zhuǎn)時(shí)使罐103
8中的液體循環(huán)。需要進(jìn)行混合，以使原料中的酵母與發(fā)酵所需的糖和營養(yǎng)液相接觸。雖然 示出單個(gè)的攪拌器107，但是在其它實(shí)施方案中可以使用多個(gè)攪拌器，以混合材料，并且防 止糖和原料在罐103的角落結(jié)塊。在一個(gè)實(shí)施方案中，控制系統(tǒng)151可以通過攪拌器107的旋轉(zhuǎn)電阻或粘度檢測(cè)批料 是否混合適當(dāng)。較低的電阻或粘度表示攪拌器107僅與水接觸，而較高電阻可以表示攪拌器 107與糖或原料的結(jié)塊接觸。系統(tǒng)可以被構(gòu)造為使發(fā)酵罐103中的攪拌器107和軸115移動(dòng)， 以完全混合批料。在混合過程中，旋轉(zhuǎn)電阻是混合狀態(tài)的指標(biāo)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)電阻保持不變并且對(duì) 應(yīng)于混合物的合適電阻范圍時(shí)，材料可以適當(dāng)?shù)鼗旌?。一旦檢測(cè)到合適的混合粘度，則材料被 適當(dāng)?shù)鼗旌?，并且在發(fā)酵過程中可以終止攪拌器107的旋轉(zhuǎn)或者使其周期性運(yùn)轉(zhuǎn)。在發(fā)酵過程中，酵母在水中被稀釋時(shí)吸附糖。該反應(yīng)在發(fā)酵過程的最后產(chǎn)生50% 的乙醇和50%的C02。以下的化學(xué)方程式總結(jié)了這種轉(zhuǎn)化過程C6H12O6 (葡萄糖)一2CH3CH20H (乙醇)+2C02+ 熱量在其它實(shí)施方案中，小型精煉系統(tǒng)能夠處理纖維材料，以產(chǎn)生乙醇。纖維性乙醇由 植物廢料制得，所述植物廢料例如為木屑、玉米棒子和玉米桿、小麥桔和甘蔗莖、干和葉子 或地方性的固體植物廢料。纖維性燃料生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)是小型精煉系統(tǒng)可以被構(gòu)造為處理地區(qū) 性的植物材料，從而減少輸送成本。例如，位于中西部的小型精煉系統(tǒng)可以被構(gòu)造為處理小 麥秸和玉米殘?jiān)?。在美國西部，小型精煉系統(tǒng)可以處理甘蔗莖。在太平洋西北部和東南部， 木材可以被轉(zhuǎn)化為乙醇。玉米容易被處理，因?yàn)橛衩拙哂忻缚梢匀菀椎貙⑵浞纸鉃樘堑牡矸?，并且酵母?糖發(fā)酵，從而產(chǎn)生乙醇。與此形成對(duì)比的是，纖維性莖和葉含有更難以分解和分開的碳水化 合物，因?yàn)樗鼈兙o密地與其它化合物結(jié)合。因此，需要特定的處理，以由纖維性農(nóng)場(chǎng)廢料制 備乙醇。更具體而言，在發(fā)酵罐中需要特定的酶，以分解碳水化合物。除了特定的酶之外， 農(nóng)場(chǎng)廢料處理需要基因改造的細(xì)菌，以將農(nóng)場(chǎng)廢料糖發(fā)酵為乙醇。使用農(nóng)場(chǎng)廢料的另一個(gè)問題是其可能與諸如巖石、粘土和沙礫等土壤物質(zhì)混合， 所述土壤物質(zhì)可能破壞小型精煉部件。為了防止這種破壞，可以用研磨機(jī)將纖維性材料研 磨，以在處理之前更精細(xì)地弄碎材料。還可采用給纖維性材料施加熱量、壓力和酸的機(jī)械將 纖維性材料分為葡萄糖和非葡萄糖類糖。熱和壓力產(chǎn)生糖和纖維漿料混合物。非葡萄糖性 糖從纖維上洗掉，并且基于葡萄糖的纖維被酶處理，從而分解，并且使糖與纖維分離。所分 離的糖然后由特定的細(xì)菌微生物發(fā)酵為含有乙醇、水和其它殘?jiān)陌l(fā)酵醪。在發(fā)酵之后，小 型精煉系統(tǒng)使發(fā)酵醪蒸發(fā)，使得乙醇蒸氣通過蒸餾管上升，從而將乙醇與水分離。來自蒸餾 管的蒸氣通過多孔過濾器處理，如上所述，該過濾器被用于將乙醇蒸氣與任何殘留的水蒸 氣分離。在另一個(gè)實(shí)施方案中，采用不同的工藝分離葡萄糖和非葡萄糖性糖。可以通過將 纖維性材料與約25-90重量％的酸溶液混合，從而將葡萄糖與非葡萄糖性糖的混合物分 離。酸至少部分分解纖維性材料，并且將材料轉(zhuǎn)化為包含固定材料和液體部分的凝膠。然 后，將凝膠由約20重量％稀釋為約30重量％，并且加熱凝膠，從而至少部分地將材料中所 包含的纖維素分解。然后，可以將液體部分與固定材料分離，從而獲得含有糖和酸的混合 液。然后，通過樹脂分離將糖與混合液中的酸分離，從而產(chǎn)生含有總量為15重量％的糖并 且酸含量低于3重量％的混合糖液。
獲得混合糖的方法還包括將分離的固體材料與約25-90重量％的硫酸的溶液混 合，從而進(jìn)一步分解固定材料，以形成包含第二固定材料和第二液體部分的第二凝膠。將第 二凝膠液體稀釋為約20重量％至約30重量％的酸濃度。然后，將稀釋的第二凝膠液體加熱 至約80°C至100°C的溫度，從而進(jìn)一步將第二凝膠中殘余的纖維素水解。將第二液體部分 與第二固定材料分離，從而獲得含有糖和酸的第二液體。可以將第一和第二液體組合，以形 成混合液。葡萄糖分離方法在2004年1月沈日提交的美國專利申請(qǐng)No. 10/485，285中具 有更詳細(xì)的描述，其以引用的方式并入本文。用于由纖維性材料制備乙醇的所述方法具有 許多優(yōu)點(diǎn)。樹的剩余物、草坪修剪物和其它植物殘骸通常被廢棄在填筑池中。通過利用這 些材料制備乙醇，所產(chǎn)生的廢物填筑池顯著減少，小型精煉系統(tǒng)具有基本上自由的原料源， 并且產(chǎn)生更少的溫室氣體。發(fā)酵要求進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏囟瓤刂?，以保持各成分在合適的發(fā)酵溫度范圍內(nèi)。如果酵 母溫度過低，則酵母可能休眠，并且發(fā)酵減慢，而如果溫度過高，則酵母可能被殺滅。存在各 種類型的酵母，其中一些具有高溫耐受性。發(fā)酵罐103的內(nèi)部溫度應(yīng)當(dāng)在約60至90華氏 攝氏度之間，以保持酵母培養(yǎng)存活。為了增加發(fā)酵速度，溫度可以保持為酵母耐受溫度范圍 的較高一端。在一個(gè)實(shí)施方案中，系統(tǒng)101還包括能夠與發(fā)酵罐103相耦合的熱電機(jī)構(gòu)113。熱 電機(jī)構(gòu)113由直流電源供電，并且保持罐103中的最優(yōu)處理溫度。為了提供均勻的溫度控 制，可以將多個(gè)熱電機(jī)構(gòu)113附連到罐103的多個(gè)分段。在一個(gè)實(shí)施方案中，系統(tǒng)控制器 151與熱電機(jī)構(gòu)113相連，并且在發(fā)酵罐103中安裝有溫度傳感器。系統(tǒng)控制器151從溫度 傳感器接收與罐的內(nèi)部溫度相應(yīng)的信號(hào)，并且確定罐103是否處于合適的溫度范圍，或者 批料是需要加熱還是冷卻。如上所討論，發(fā)酵過程產(chǎn)生熱量，因此在一些情況中，可能不需 要對(duì)罐103進(jìn)行加熱或冷卻。如果系統(tǒng)檢測(cè)到發(fā)酵罐103過冷，則系統(tǒng)控制器151以加熱 工作模式向熱電機(jī)構(gòu)113施加直流電能。如果發(fā)酵罐103的溫度過高，則可以通過將電源 的極性與熱電機(jī)構(gòu)113逆轉(zhuǎn)，從而使熱電機(jī)構(gòu)113轉(zhuǎn)換為冷卻模式，以降低罐103的溫度。 當(dāng)發(fā)酵罐103的溫度位于發(fā)酵的合適溫度范圍或最優(yōu)溫度范圍內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)控制器151還可 以關(guān)閉熱電機(jī)構(gòu)113的電源。最優(yōu)的溫度范圍可以取決于待發(fā)酵的酵母的具體種類，但是 其通常在約25°C至30°C之間。在另一個(gè)實(shí)施方案中，系統(tǒng)可以利用泵119，該泵119將批料泵送通過與發(fā)酵罐分 離的熱電散熱器117，然后使批料返回到發(fā)酵罐中。如果系統(tǒng)控制器151檢測(cè)到批料過冷， 則驅(qū)動(dòng)泵119被驅(qū)動(dòng)以將批料泵送通過熱電散熱器117 (其由控制器151控制)，從而對(duì)批 料進(jìn)行加熱?；蛘?，如果系統(tǒng)控制器151檢測(cè)到批料過熱，則驅(qū)動(dòng)泵119被驅(qū)動(dòng)以將批料泵 送通過熱電散熱器117 (其由控制器151控制)，從而將批料冷卻。熱電散熱器117的出口 可以與發(fā)酵罐103相連，使得所有經(jīng)熱處理的批料均返回到發(fā)酵罐103中。在一個(gè)實(shí)施方案中，系統(tǒng)可以用于各種環(huán)境中，并且能夠在各種環(huán)境條件下制備 乙醇。這需要在高溫區(qū)域和季節(jié)將發(fā)酵罐冷卻，并且在低溫區(qū)域和季節(jié)將發(fā)酵罐103加熱。 在位于更極端環(huán)境條件下的系統(tǒng)中可以使用更多的熱電機(jī)構(gòu)113。在一個(gè)實(shí)施方案中，用戶 可能簡(jiǎn)單地購買并且安裝熱電機(jī)構(gòu)113，以補(bǔ)償更熱或更冷的溫度。還可以通過將小型精 煉系統(tǒng)置于保護(hù)性外殼內(nèi)并且為小型精煉系統(tǒng)添加隔熱裝置，從而減少極端環(huán)境溫度的影 響。
參照?qǐng)D2，在一個(gè)實(shí)施方案中，熱電加熱和冷卻機(jī)構(gòu)113可以具有圍繞陶瓷芯體 209的兩個(gè)金屬板205和207。當(dāng)充電時(shí)，板205和207發(fā)生震蕩，從而產(chǎn)生冷側(cè)205和熱 側(cè)207。在一個(gè)實(shí)施方案中，兩個(gè)板205和207 —直在205和207這兩側(cè)之間保持69°C的 溫差。通過由系統(tǒng)控制器151控制的直流電源203為板205和207施加電壓?？梢酝ㄟ^由 電源203將所施加的電能的極性逆轉(zhuǎn)，從而控制熱電機(jī)構(gòu)113的加熱或冷卻輸出。由于熱 電機(jī)構(gòu)113尺寸較小(直徑約為2至4英寸)，因此熱電機(jī)構(gòu)113對(duì)于小型的冷卻和加熱應(yīng) 用(如發(fā)酵罐中的批料)是理想的。可以將熱電機(jī)構(gòu)113安裝在發(fā)酵罐103的壁上，或者如參照?qǐng)D1所討論的那樣，熱 電機(jī)構(gòu)可以被構(gòu)造為熱電散熱器117?？梢詫l(fā)酵液泵送通過熱電散熱器117，以進(jìn)行加熱 和冷卻。因此，熱電加熱和冷卻機(jī)構(gòu)113以及熱電散熱器117可以冷卻批料發(fā)酵罐，或者通 過通過系統(tǒng)控制器151逆轉(zhuǎn)施加給熱電機(jī)構(gòu)113和熱電散熱器117的直流極性，從而加熱 批料。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，發(fā)酵罐103容納約200加侖的液體。熱電機(jī)構(gòu)113對(duì)于處 于這種液體體積范圍的小規(guī)模發(fā)酵批料是實(shí)用的，但是缺乏足夠的熱能對(duì)更大規(guī)模的商業(yè) 發(fā)酵處理進(jìn)行熱控制。因此，熱電系統(tǒng)可以與本發(fā)明的系統(tǒng)一起用于控制約200加侖的液 體的溫度，但是不合適對(duì)1，000加侖以上的商業(yè)發(fā)酵處理罐進(jìn)行溫度控制。發(fā)酵過程的問題是其并不總是可預(yù)測(cè)的過程。完成發(fā)酵過程所需的時(shí)間隨著糖的 和酵母的純度以及批料溫度而改變。監(jiān)測(cè)發(fā)酵過程的一種方式是監(jiān)測(cè)發(fā)酵液的重量變化。 在發(fā)酵過程中，糖轉(zhuǎn)化為乙醇和CO2，該CO2從發(fā)酵罐103中排出。因此，CO2的排出使得批 料重量降低。在一個(gè)實(shí)施方案中，采用力傳感器105在發(fā)酵過程中周期性地或連續(xù)地檢測(cè) 批料的重量。隨著CO2從發(fā)酵罐103中排出，批料變輕。系統(tǒng)可以通過監(jiān)測(cè)批料的重量，從 而監(jiān)測(cè)批料發(fā)酵的進(jìn)程?？梢源_定批料的初始重量，并且儲(chǔ)存在儲(chǔ)存裝置中。批料的變化 由糖轉(zhuǎn)化為從發(fā)酵罐103中排出的CO2而引起。當(dāng)批料的重量減低已知的百分比時(shí)，系統(tǒng)控 制器151可以確定發(fā)酵過程結(jié)束?；蛘撸?dāng)重量的降低速率減慢或停止時(shí)，系統(tǒng)控制器151 可以確定發(fā)酵過程結(jié)束。還可以將CO2傳感器與發(fā)酵罐相連。由于排出CO2，罐103中的(X)2 水平較低表明批料產(chǎn)生了較少了 C02。如上所討論，力傳感器105可以用于在發(fā)酵過程的開始檢測(cè)裝在罐103中的糖、原 料和水的初始重量。然后，可以通過以一定的時(shí)間間隔對(duì)力傳感器105采樣，從而周期性地 檢測(cè)重量。通過監(jiān)測(cè)批料隨時(shí)間的變化，重量隨時(shí)間的變化速率可以用于確定發(fā)酵過程中 批料的狀態(tài)。例如，參照?qǐng)D3，示出了批料的重量隨時(shí)間的變化的圖示。在發(fā)酵過程開始時(shí)， 批料的重量相當(dāng)快速地降低。隨著糖轉(zhuǎn)化為乙醇的過程進(jìn)行，重量減低的速率減慢。最后， 重量變化變得很低，從而表明發(fā)酵過程結(jié)束。除了檢測(cè)批料的重量之外，系統(tǒng)還可以對(duì)批料成分進(jìn)行化學(xué)檢測(cè)。在一個(gè)實(shí)施方 案中，小型精煉系統(tǒng)包括圖1所示的批料測(cè)試機(jī)構(gòu)171，其能夠檢測(cè)批料的化學(xué)成分，并且 可以包括光學(xué)、電學(xué)、化學(xué)或任何其它類型的化學(xué)傳感器。輸送機(jī)構(gòu)可以包括與泵173相連 的管175，從而將批料的樣品輸送到測(cè)試機(jī)構(gòu)171。測(cè)試機(jī)構(gòu)171可以與控制器151相連， 并且可以用于檢測(cè)發(fā)酵過程中批料的化學(xué)平衡。將由測(cè)試機(jī)構(gòu)171檢測(cè)的批料成分的量或 比例與可以儲(chǔ)存在查找表或者有其它來源提供的最優(yōu)值進(jìn)行比較。批料成分的最優(yōu)比例可 以在發(fā)酵過程中改變。如果在測(cè)定值和最優(yōu)值之間存在明顯的差異，則控制器151可以將傳送指出該問題的信號(hào)，并且/或者控制器151可以自動(dòng)地將化學(xué)成分加入到發(fā)酵罐103 中，以使批料重新平衡。通過在整個(gè)發(fā)酵構(gòu)成中連續(xù)地測(cè)試和調(diào)節(jié)批料，可以最大化地由批 料制備乙醇。以下對(duì)化學(xué)測(cè)試機(jī)構(gòu)中所用的傳感器的更具體的例子和說明進(jìn)行描述。雖然針對(duì)發(fā)酵糖和原料的發(fā)酵罐103進(jìn)行了以上描述，但是本發(fā)明的系統(tǒng)還能夠 處理不同的材料，并且可以由回收的酒精飲料(如啤酒、葡萄酒和其它的含醇產(chǎn)品)提取乙 醇。用戶可以將小型精煉系統(tǒng)的功能選擇為糖發(fā)酵罐或廢棄醇的處理器。在糖發(fā)酵模式中， 小型精煉系統(tǒng)將糖發(fā)酵，從而產(chǎn)生上述的醇。在醇回收模式中，含醇產(chǎn)品還在由蒸餾系統(tǒng)處 理之前進(jìn)入發(fā)酵罐中，以轉(zhuǎn)化為乙醇。多功能設(shè)計(jì)提供了回收通常存在于酒吧餐館或葡萄 酒廠的糖或廢棄醇的商業(yè)優(yōu)點(diǎn)。在糖發(fā)酵之后或期間，可以向發(fā)酵罐中加入醇液。處理器能夠指出可以何時(shí)加入 含醇飲料。在一個(gè)實(shí)施方案中，控制器可以驅(qū)動(dòng)與蓋子111相連的鎖定機(jī)構(gòu)，以允許或防止 用戶向發(fā)酵罐103中加入材料。由于酵母的反應(yīng)已經(jīng)將大部分液體轉(zhuǎn)化為二氧化碳，因此 在發(fā)酵結(jié)束時(shí)發(fā)酵罐103中的液體體積會(huì)降低，這產(chǎn)生了回收含醇飲料的空間。然后，小型 精煉系統(tǒng)將乙醇與批料分離，以及將醇與廢棄飲料和其它液體成分分離。通過使液體通過蒸餾系統(tǒng)進(jìn)行處理，從而將乙醇與水和其它液體分離。在一個(gè)實(shí) 施方案中，本發(fā)明的蒸餾系統(tǒng)包括泵127、加熱器128、蒸餾管131和用于將蒸餾管131置于 豎直方向的萬向接頭機(jī)構(gòu)139?？梢酝ㄟ^安裝于蒸餾管131上的回轉(zhuǎn)器132來保持豎直方 向?；剞D(zhuǎn)器132包括可以與蒸餾管的豎直軸對(duì)齊的轉(zhuǎn)子以及使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn) 動(dòng)通過任何旋轉(zhuǎn)移動(dòng)使得回轉(zhuǎn)器132和蒸餾管穩(wěn)定?？刂葡到y(tǒng)151控制泵127，以將發(fā)酵 罐103內(nèi)的液體泵送通過加熱器129，從而使水和乙醇沸騰并蒸發(fā)。蒸發(fā)的液體被引導(dǎo)到蒸 餾管131的底部。隨著蒸氣通過蒸餾管131朝上移動(dòng)，乙醇分子與水分子分離，并且離開柱 子的上部。如果水和其它非乙醇類液體蒸發(fā)，則這些蒸氣在蒸餾管131內(nèi)冷卻時(shí)傾向于在 蒸餾管的側(cè)面冷凝。然后，冷凝的液體可以附著在蒸餾管131的內(nèi)壁，或者沿著該內(nèi)壁向下 滴落，而不離開管131的上部。蒸餾系統(tǒng)還可以包括一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器，其監(jiān)測(cè)蒸氣溫 度，并且控制加熱器128，以產(chǎn)生處于最優(yōu)分離溫度的蒸氣。過量的熱會(huì)產(chǎn)生較快的蒸氣速 率，從而導(dǎo)致更多的水離開蒸餾管131，而較低溫度的蒸氣溫度會(huì)導(dǎo)致較少的乙醇從蒸餾管 131流出。蒸餾過程要求蒸餾管131處于精確的豎直對(duì)齊狀態(tài)。蒸氣緩慢地垂直上升，并且 在蒸氣通過蒸餾管131的中心向上移動(dòng)并且從上部離開時(shí)，其流動(dòng)路徑優(yōu)選不受側(cè)壁妨 礙。如果蒸餾管131不成豎直狀態(tài)，則上升的蒸氣會(huì)進(jìn)入到管131的側(cè)面，從而導(dǎo)致乙醇蒸 氣冷凝，并且降低蒸餾系統(tǒng)的效率。類似地，沿著從豎直方向傾斜的側(cè)壁上升的水蒸氣可能 不會(huì)在側(cè)壁上冷凝，從而降低水和乙醇的分離。因此，精確的豎直對(duì)齊狀態(tài)對(duì)于高效蒸餾是 必需的。參照?qǐng)D4，萬向接頭機(jī)構(gòu)139支撐蒸餾管131，并且允許管131自然地旋轉(zhuǎn)為豎直 對(duì)齊狀態(tài)。在一個(gè)實(shí)施方案中，萬向接頭機(jī)構(gòu)139包括內(nèi)樞軸305和外樞軸307，所述內(nèi)樞 軸305將蒸餾管131與圍繞管131的環(huán)309相連，所述外樞軸307將環(huán)309與固定支撐件 311(其與框架相連)相連。樞軸307和309可以包括低摩擦性軸承或軸襯，其允許樞軸307 和309以極低的摩擦力旋轉(zhuǎn)。萬向接頭機(jī)構(gòu)139安裝在蒸餾管131的重力中心以上，使得 蒸餾管131在萬向接頭機(jī)構(gòu)139以下的重力引起管131沿豎直方向自動(dòng)自身對(duì)齊。如果固定支撐件311牢固地安裝于框架上，則蒸餾管131自動(dòng)地旋轉(zhuǎn)為豎直對(duì)齊方式。在一個(gè)實(shí)施方案中，圖1所示的回轉(zhuǎn)器132安裝于蒸餾管131的底部。回轉(zhuǎn)器132 包括轉(zhuǎn)子和使得轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的馬達(dá)。由于回轉(zhuǎn)器132的重量由蒸餾管131支撐，因此回轉(zhuǎn)器 132的重力中心可以與蒸餾管131的豎直中心軸對(duì)齊，因此重量不會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)位。轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn) 軸可以與蒸餾管的豎直軸對(duì)齊，并且當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，回轉(zhuǎn)器132和蒸餾管131被穩(wěn)定，使得 小型精煉系統(tǒng)的任何成角度的移動(dòng)不會(huì)改變蒸餾管的豎直對(duì)齊方式。在一個(gè)實(shí)施方案中， 蒸餾管131在打開回轉(zhuǎn)器并且轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動(dòng)之前是豎直對(duì)齊的。蒸餾管131可能是易碎的，并且在一些情況下，可能需要將蒸餾管131鎖定在合適 的位置以防止移動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施方案中，豎直對(duì)齊系統(tǒng)包括防止蒸餾管轉(zhuǎn)動(dòng)的鎖定機(jī)構(gòu)。在 一個(gè)實(shí)施方案中，系統(tǒng)可以通過傳感器(如與外殼相連的風(fēng)力計(jì)和/或加速計(jì))檢測(cè)環(huán)境 條件。如果風(fēng)速很高，系統(tǒng)可能移動(dòng)，其會(huì)導(dǎo)致蒸餾管移動(dòng)失去豎直對(duì)齊狀態(tài)。為了防止蒸 餾管發(fā)生破壞的風(fēng)險(xiǎn)，在檢測(cè)到預(yù)定的風(fēng)速或加速移動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)可以具有能夠被控制的“安 全”模式。例如，當(dāng)所檢測(cè)的風(fēng)速大于40MPH或檢測(cè)到地震大于5.0時(shí)，小型精煉系統(tǒng)可以 進(jìn)入安全模式，其中蒸餾管和其它易碎系統(tǒng)部件被鎖定在安全的位置。系統(tǒng)還可以從外部 來源(如因特網(wǎng)氣象信息服務(wù))接收其地理位置的氣象警報(bào)，并且通過調(diào)度安全模式時(shí)間 從而應(yīng)對(duì)風(fēng)暴預(yù)警?？刂破鬟€可以關(guān)閉電源，并且/或者提供電涌保護(hù)，以防止由于電涌或 斷電而對(duì)電學(xué)部件造成破壞。在一個(gè)實(shí)施方案中，蒸餾管可以填充有材料填料或水平打孔板，其被用于將蒸發(fā) 的發(fā)酵醪與醇分離。理想地，發(fā)酵醪和乙醇進(jìn)入蒸餾管的下部，并且合并的蒸氣沿著管往上 移動(dòng)。水和其它較重的材料被填料或板堵住。與此形成對(duì)比的是，乙醇會(huì)傾向于保持為蒸 氣形式，并且繼續(xù)沿著蒸餾管向上移動(dòng)。這有助于將水和其它污染物與乙醇蒸氣分離。板 可以在蒸餾管內(nèi)水平取向，并且可以沿著蒸餾管的長(zhǎng)度設(shè)置多個(gè)板。當(dāng)小型精煉系統(tǒng)短暫 停止生產(chǎn)時(shí)可能發(fā)生問題。水會(huì)冷凝或蒸發(fā)，而發(fā)酵醪可能保留在填料或打孔板上，從而在 系統(tǒng)再次使用時(shí)導(dǎo)致孔或填料堵塞。在對(duì)系統(tǒng)再次使用時(shí)可能對(duì)整個(gè)冷凝管進(jìn)行清洗。為了減少這種問題，可以將打孔板403以一定角度安裝在蒸餾管131中。圖5示出 板組件401的俯視圖，并且示出在成角度的板403中形成的一些孔405。圖6示出組件401 的側(cè)視圖，并且示出板403的可能角度。當(dāng)水和發(fā)酵醪蒸氣冷凝在板403上時(shí)，重力傾向于 將這些液體朝向板403的下邊緣引導(dǎo)。由于發(fā)酵醪液體傾向于原料孔405而朝向板403的 下邊緣移動(dòng)，因此不容易發(fā)生由于干燥的污染物而對(duì)蒸餾管板403的破壞。當(dāng)安裝在蒸餾 管中時(shí)，環(huán)407可以緊密地配合在蒸餾管的內(nèi)徑內(nèi)。組件還可以具有將各部件保持為一件 式單元的上環(huán)和下環(huán)407，所述一件式單元容易安裝或者容易取出以進(jìn)行修復(fù)或維護(hù)。組件 401可以由任何適合的材料(如不銹鋼和塑料)制得。組件401還可以涂敷或漆有防止生 銹和氧化的保護(hù)表層。雖然所示出的板403為平面結(jié)構(gòu)，但是在其它實(shí)施方案中，其也可以 是非平面的。例如，板可以具有倒“V”形，使得冷凝的液體沿著板的相對(duì)下側(cè)往下流。參照?qǐng)D7，示出了蒸餾管131以及相關(guān)的硬件部件的實(shí)施方案的側(cè)視圖。在一個(gè)實(shí) 施方案中，蒸餾管131為多件式單元，其可以被拆卸為多個(gè)部件。在該例子中，存在三個(gè)用 于將蒸餾管131的不同分段彼此固定的連接件421。然而，也涵蓋可以使用任何數(shù)量的蒸餾 管分段和連接件421。連接件421是可分離的，以允許蒸餾管131被拆開。這在板或填料需 要更換或修復(fù)，或者需要到達(dá)內(nèi)部表面以進(jìn)行清洗時(shí)是特別有用的。這可以將所需的時(shí)間由幾小時(shí)縮短到幾分鐘。多件式構(gòu)造還允許蒸餾管131更容易運(yùn)輸，以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)和修 復(fù)，因?yàn)槿绻枰脑捒梢愿鼡Q損害的部分，而不是整個(gè)管131。為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化從系統(tǒng)中 的取出，蒸餾管可以固定在蒸餾管131的外徑上的快速分開連接器425。連接器425可用于 溫度和壓力傳感器，以及液體入口和出口。連接件421的實(shí)施方案的細(xì)節(jié)示于圖8-10中。圖8示出配合狀態(tài)的連接件421。 連接件421包括被安裝在連接在蒸餾管131的外徑的環(huán)423上、并且提供結(jié)構(gòu)支撐的多個(gè) 梢子427和鉤子429。梢子427和鉤子4 分布在環(huán)423的外周。通過旋轉(zhuǎn)蒸餾管131的 各分段，鉤子4 與梢子427相固定，并且蒸餾管的各分段被固定在一起。在一個(gè)實(shí)施方案 中，鎖定機(jī)構(gòu)4 防止環(huán)423旋轉(zhuǎn)，使得蒸餾管131的各分段不能分離。參照?qǐng)D9，當(dāng)需要將蒸餾管131拆開時(shí)，將各分段旋轉(zhuǎn)，使得梢子427與鉤子4 分 開。如圖10所示，在梢子427與鉤子4 分離時(shí)，蒸餾管131的各分段可以彼此分離。在 其它實(shí)施方案中，可以采用各種其它類型的連接機(jī)構(gòu)將蒸餾管的各分段固定在一起。在小型精煉系統(tǒng)正常操作時(shí)，熱乙醇和水蒸氣離開蒸餾管131，并且移動(dòng)通過膜系 統(tǒng)135，該膜系統(tǒng)135將水分子與醇分子分離。膜系統(tǒng)135包括可以由陶瓷、玻璃或非常粗 糙的材料制得的多孔分離膜。參照?qǐng)D11，膜606具有多個(gè)小孔607，該小孔607允許水分子 609通過，但是對(duì)于乙醇分子611卻過大而不能使其通過。較高的蒸汽壓使得較小的水分子 609流過孔607。通過使蒸氣通過膜606，水分子609被分離，并且基本純的乙醇分子609通 過膜系統(tǒng)離開。因此，孔607大于水蒸氣的直徑，而小于乙醇蒸氣的直徑。在一個(gè)實(shí)施方案 中，孔607的直徑可為約2至40埃米。使用多孔膜系統(tǒng)的潛在問題是膜材料可能容易發(fā)生熱破壞。特別是，如果乙醇蒸 氣的溫度實(shí)質(zhì)上高于膜的溫度，則膜可能發(fā)生“熱破壞”。例如，膜可能出于環(huán)境溫度下，然 后直接暴露于熱的乙醇蒸氣中，從而導(dǎo)致破壞。為了防止膜的熱破壞，采用微型控制加溫系 統(tǒng)對(duì)膜預(yù)熱，以確保膜溫度適合于處理處理熱蒸氣。在一個(gè)實(shí)施方案中，膜的溫度由與膜系 統(tǒng)相連的熱電偶檢測(cè)。當(dāng)控制系統(tǒng)引導(dǎo)液體流出發(fā)酵罐到達(dá)加熱器和蒸餾管時(shí)，該系統(tǒng)在 熱蒸氣被引導(dǎo)至蒸餾管之前檢測(cè)膜的溫度。參照?qǐng)D1，如果膜較冷，則系統(tǒng)控制器151可以 驅(qū)動(dòng)加熱元件，并且監(jiān)測(cè)膜溫度。當(dāng)膜溫度升高時(shí)，控制系統(tǒng)可以具有溫度調(diào)節(jié)設(shè)置，從而 防止加熱器對(duì)膜過度加熱。當(dāng)將膜溫度預(yù)熱至安全溫度時(shí)，系統(tǒng)控制器151可以允許熱蒸 氣通過蒸餾管131流到膜上。一旦熱蒸氣流過膜，則蒸氣會(huì)加熱膜，并且可以停止對(duì)加熱元 件的供電。為了有助于乙醇和水分離過程，可以借助于真空143將水蒸氣引導(dǎo)通過多孔膜。在一個(gè)實(shí)施方案中，膜系統(tǒng)135可以具有備用膜135。如果一個(gè)膜系統(tǒng)135受到破 壞，則控制器會(huì)檢測(cè)到失效，并且控制器151可以控制閥136將來自蒸餾管131的水和乙醇 蒸氣分流到備用膜系統(tǒng)135上。控制器151可以通過收發(fā)器197將指示膜135受到破壞的 信號(hào)傳送給操作者或者維護(hù)組。然后可以在水和乙醇通過備用膜系統(tǒng)135分離時(shí)，將受破 壞的膜系統(tǒng)135更換。在水通過膜系統(tǒng)135和真空143之后會(huì)冷凝，并且流入水儲(chǔ)存罐181中，然后其被 再次用于發(fā)酵罐131中。所分離的乙醇離開膜系統(tǒng)135，然后流過熱電冷卻器166，該冷卻 器166使乙醇冷凝為液體。然后液體乙醇流入對(duì)其進(jìn)行儲(chǔ)存的儲(chǔ)存罐145，其后使其與汽油 混合。于儲(chǔ)存罐145相連的超聲波或其它液體傳感器可以檢測(cè)儲(chǔ)存罐145中的乙醇水平， 并且將這種乙醇生產(chǎn)信息提供給系統(tǒng)控制器151。在一個(gè)實(shí)施方案中，系統(tǒng)控制器151可以
14檢測(cè)乙醇儲(chǔ)存罐145充滿的時(shí)間，并且停止蒸餾過程，直到儲(chǔ)存罐145中具有可供利用的空 間為止。在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的小型精煉系統(tǒng)可以通過系統(tǒng)控制器151將儲(chǔ)存在乙 醇儲(chǔ)存罐145中的乙醇與儲(chǔ)存在汽油儲(chǔ)存罐155中的汽油以任何由用戶設(shè)定的比例進(jìn)行混 合?？刂葡到y(tǒng)包括允許用戶選擇所需的燃料混合比的用戶界面。系統(tǒng)可以包括防止燃料 混合物設(shè)置超過車輛所允許的最大或最小乙醇百分比的鎖合結(jié)構(gòu)。一旦選擇了燃料混合 物，用戶可以采用小型精煉功能，如常規(guī)的汽油泵。用戶從小型精煉系統(tǒng)的支架上取出管嘴 163，并且將其置于車輛的罐式填充器內(nèi)。將與管嘴163相連的操作桿驅(qū)動(dòng)，以驅(qū)動(dòng)泵149， 該泵149使燃料由罐145和155通過軟管卷筒157、軟管161和管嘴163流到車輛的罐式填 充器內(nèi)。系統(tǒng)以不同的流動(dòng)速度運(yùn)行乙醇和汽油泵149，以產(chǎn)生規(guī)定的燃料比例。管嘴163 檢測(cè)車輛罐被充滿的時(shí)間，并且自動(dòng)地終止燃料通過管嘴163的流動(dòng)。當(dāng)車輛罐充滿時(shí)，用 戶將管嘴163放回到支架上，并且更換燃料填充器的蓋子，以終止填充過程。在乙醇罐145 至少部分被排放時(shí)，系統(tǒng)可以開始制備更多的乙醇。乙醇與汽油或其它燃料的混合比例可以取決于被加燃料的車輛的類型。只有針對(duì) 使用純乙醇對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)或改造時(shí)才可以在內(nèi)燃機(jī)中使用純乙醇。然而，乙醇可以與 汽油以各種比例混合，以用于未經(jīng)改造車輛發(fā)動(dòng)機(jī)中。在美國，被設(shè)計(jì)為通過汽油運(yùn)行的常 規(guī)小汽車只能使用含有至多15%乙醇的混合燃料。與此形成對(duì)比的是，美國柔性燃料汽車 可以使用含有少于20%的乙醇或至多85%乙醇的混合燃料。乙醇燃料混合物通常由后面 標(biāo)有乙醇百分比的字母“E”表示。例如，典型的乙醇燃料名稱包括E5、E7、E10、E15、E20、 E85、E95和ElOO等，其中E5為5%的乙醇和95%的汽油。在完成由各小型精煉系統(tǒng)所進(jìn)行的處理之后，還可以將小型精煉系統(tǒng)進(jìn)行清潔。 在一個(gè)實(shí)施方案中，小型精煉系統(tǒng)包括這樣的清潔機(jī)構(gòu)，其可以將加壓的肥皂水噴灑發(fā)酵 罐，這會(huì)從罐和其它部件中除去顆粒物質(zhì)。然后，系統(tǒng)可以淋洗系統(tǒng)部件，以除去肥皂和其 它殘跡。在一個(gè)實(shí)施方案中，打開排放閥，以允許發(fā)酵罐和蒸餾系統(tǒng)的廢液通過排放軟管從 系統(tǒng)中排出。系統(tǒng)可以包括自動(dòng)的清潔系統(tǒng)，其利用連接在水源和釋放高壓水的噴嘴之間 的閥，并且由系統(tǒng)控制器驅(qū)動(dòng)?？梢灾苯俞槍?duì)發(fā)酵槽壁進(jìn)行噴灑，以除去沉積的材料。當(dāng)從 小型精煉系統(tǒng)的內(nèi)表面上除去揮發(fā)性材料時(shí)，打開排放閥，并且將廢料往下傾倒入公共排 放系統(tǒng)中。由于小型精煉系統(tǒng)為復(fù)雜的機(jī)構(gòu)，因此傳感器和控制器被用于自動(dòng)進(jìn)行操作，并 且優(yōu)化乙醇制備性能。小型精煉系統(tǒng)包括監(jiān)測(cè)處理系統(tǒng)的操作條件的各種傳感器，所述處 理系統(tǒng)包括發(fā)酵罐、測(cè)力儀重量檢測(cè)系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、發(fā)酵罐的混合攪拌器、蒸餾系 統(tǒng)、膜分離系統(tǒng)、儲(chǔ)存罐以及混合和泵送系統(tǒng)。所有這些系統(tǒng)均包括與控制器相連的傳感 器。參照?qǐng)D12，示出系統(tǒng)控制器151的簡(jiǎn)化框圖?？刂破?51包括中央處理單元(CPU) 601、 目視顯示器603(其也可以是輸入裝置)、用戶輸入機(jī)構(gòu)609(如按鈕、鍵盤等)。為了使 CPU601與諸如馬達(dá)、傳感器等模擬裝置通訊，需要模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)化器611以及數(shù)字到模擬 轉(zhuǎn)化器613。模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)化器611被用于將模擬數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)化為能夠被CPTOOl解析的 數(shù)字信號(hào)，并且數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)化器613被用于將來自CPTOOl的數(shù)字控制信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬裝 置。CPTOOl可以與電子存儲(chǔ)器605相連。在一個(gè)實(shí)施方案中，控制器151與檢測(cè)小型精煉 系統(tǒng)和系統(tǒng)部件的操作的各種傳感器305-313相連，并且與控制小型精煉系統(tǒng)的操作的各種傳感器314-317相連。在一個(gè)實(shí)施方案中，控制器151可以解析所檢測(cè)的傳感器205信息，該信息可以發(fā) 出音頻或視頻狀態(tài)指示?？刂破?51還可以與提供小型精煉系統(tǒng)的狀態(tài)的指示的燈199相 連。光的顏色可以指示系統(tǒng)狀態(tài)。綠光可以表示一切正常，黃光可以表示系統(tǒng)需要注意，并 且紅光可以表示系統(tǒng)已被關(guān)閉。如圖1所示，燈199可以被安裝于小型精煉系統(tǒng)101的上 表面，以獲得最優(yōu)的可視性。如果小型精煉系統(tǒng)101彼此之間相互間隔設(shè)置，則狀態(tài)指示燈 199可以安裝在這樣的位置，該位置使得用戶相隔一定距離就能容易地看到狀態(tài)指示信號(hào)。 在其它實(shí)施方案中，音頻警報(bào)器可以在系統(tǒng)需要注意或者系統(tǒng)已經(jīng)被關(guān)閉的緊急狀態(tài)時(shí)發(fā) 出聲音。圖13為示出小型精煉系統(tǒng)101和其它系統(tǒng)部件之間的通訊聯(lián)系的圖?？刂破?51 還可以與收發(fā)器197相連，該收發(fā)器197能夠通過有線或無線通訊傳送和接受信息。例如， 小型精煉系統(tǒng)可以與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊，以允許計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)小型精煉系統(tǒng)的操作和材料的處 理情況?？刂破?51可以通過收發(fā)器197由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將小型精煉系統(tǒng)操作信息(如所檢 測(cè)的傳感器和產(chǎn)生信息)傳送給各種其它計(jì)算機(jī)或服務(wù)器223。控制器151還可以從其它 計(jì)算機(jī)或服務(wù)器223接收控制指令，以根據(jù)所檢測(cè)的操作條件進(jìn)行小型精煉系統(tǒng)的操作。收發(fā)器197允許系統(tǒng)控制器151傳送諸如傳感器輸出數(shù)據(jù)等所檢測(cè)的操作信息， 并且從外部來源接收操作指令。收發(fā)器可以是與個(gè)人計(jì)算機(jī)或網(wǎng)絡(luò)(其與其它計(jì)算機(jī)223 相連)通訊的有線單元或無線單元。硬件通訊電纜還可以在操作者計(jì)算機(jī)223和一個(gè)或多 個(gè)小型精煉系統(tǒng)101之間延伸。小型精煉系統(tǒng)101與計(jì)算機(jī)223或網(wǎng)絡(luò)之間的通訊可以通 過各種不同的模式，包括射頻，如WiFi、無線電臺(tái)或衛(wèi)星，或者光學(xué)模式，如IR。例如，傳送 的類型可以基于小型精煉系統(tǒng)的位置。接近私人居所或商業(yè)建筑的操作者計(jì)算機(jī)可以具有 WiFi通訊系統(tǒng)。距離操作者計(jì)算機(jī)223超過射頻通訊范圍的小型精煉系統(tǒng)可能需要無線電 臺(tái)或衛(wèi)星通訊系統(tǒng)。由傳感器檢測(cè)的小型精煉系統(tǒng)信息可以被傳送到微處理器601并儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器 中，并且/或者然后其被傳送到收發(fā)器，并且輸送到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)如因特網(wǎng)。傳送的類型可以 基于小型精煉系統(tǒng)的位置。接近私人居所或商業(yè)建筑的計(jì)算機(jī)223可以具有WiFi通訊系 統(tǒng)。與此形成對(duì)比的是，位于更遠(yuǎn)區(qū)域的計(jì)算機(jī)223可能需要無線電臺(tái)或衛(wèi)星通訊系統(tǒng)，或 者可能需要多個(gè)計(jì)算機(jī)223和多種通訊途徑，如無線或有線網(wǎng)絡(luò)。在采用通訊系統(tǒng)的情況下，小型精煉系統(tǒng)可以與用戶的個(gè)人計(jì)算機(jī)、系統(tǒng)維護(hù)服 務(wù)商、組長(zhǎng)、維修組、原料供應(yīng)商、管理部門或其它小型精煉系統(tǒng)之間傳送并且接收信息。在 一些情況下，信息可以由小型精煉系統(tǒng)傳送到用戶的個(gè)人計(jì)算機(jī)。用戶可以解析信息，并且 由個(gè)人計(jì)算機(jī)將信息傳送到服務(wù)商或其它計(jì)算機(jī)。通過引入通訊網(wǎng)絡(luò)，可以利用有線LAN、 無線網(wǎng)絡(luò)(如WiFi)、無線電臺(tái)或衛(wèi)星連接遠(yuǎn)程通訊，并且可以遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)小型精煉系統(tǒng)。通 過通訊系統(tǒng)傳送的信息可以用于各種目的，包括系統(tǒng)操作監(jiān)測(cè)、診斷、操作優(yōu)化、政府部門 負(fù)責(zé)的乙醇制備、材料儲(chǔ)存監(jiān)測(cè)以及材料訂購等。所傳送的數(shù)據(jù)可以取決于信息的接收者。 例如，監(jiān)管部門只可能需要知道小型精煉系統(tǒng)的乙醇輸出量。與此形成對(duì)比的是，用戶或維 護(hù)部門需要知道操作條件和任何處理錯(cuò)誤。因此，與政府部門相比，傳送給用戶或維護(hù)部門 的傳感器信息更多。用于小型精煉系統(tǒng)的通訊系統(tǒng)還可以用于其它目的。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，通訊系統(tǒng)可以與在共同待審的美國專利申請(qǐng)No. 12/110, 242( "Method For Using Carbon Credits With Micro Ref ineries (將小型精煉與碳信用一起使用的方法)”)中所討論的 碳排放項(xiàng)目一起使用，所述專利申請(qǐng)以引用的方式并入本文。碳信用項(xiàng)目可以發(fā)放兌換券， 其具有的值基于由于利用由小型精煉系統(tǒng)產(chǎn)生乙醇代替相同體積或等價(jià)體積的汽油而導(dǎo) 致的CO2排放的減少量。碳信用可以具有基于CO2排放的減少量的值，條件是利用由小型 精煉系統(tǒng)制備的乙醇代替相同體積或等價(jià)體積的汽油。由于乙醇相比于汽油的CO2排放是 直接可定量的，因此可以通過測(cè)定流入儲(chǔ)存罐145中的乙醇的體積的傳感器精確地確定CO2 排放的減少量。系統(tǒng)可以自動(dòng)地傳送由小型精煉系統(tǒng)制備的乙醇的體積測(cè)量值，使得小型 精煉系統(tǒng)的所有人可以記錄下相應(yīng)的碳信用。通訊系統(tǒng)還可以用于交易碳信用。碳信用購買者可以為個(gè)人或者公司實(shí)體，其可 能希望通過減少碳的覆蓋區(qū)域來改善世界。購買者還可能需要減少碳排放，以符合所頒布 的限制碳排放的政府規(guī)定?？梢酝ㄟ^計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或者基于因特網(wǎng)的銷售系統(tǒng)以電子方式將 碳信用銷售給購買者。小型精煉系統(tǒng)可以指示可提供的碳信用的量，并且以規(guī)定的價(jià)格銷 售一個(gè)或全部的碳信用?；蛘撸⌒途珶捪到y(tǒng)可以利用拍賣網(wǎng)址，以將一些或全部碳信用拍 賣給出價(jià)最高的投標(biāo)者。在一些情況下，小型精煉系統(tǒng)可能只具有少量的碳信用，并且可以 將多個(gè)小型精煉系統(tǒng)合并，并且將它們的累積碳信用一起銷售。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，小型精煉系統(tǒng)收發(fā)器可以通過網(wǎng)絡(luò)(如因特網(wǎng))與用戶計(jì) 算機(jī)和/或其它服務(wù)器計(jì)算機(jī)通訊，這可有助于小型精煉系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和維護(hù)。小型精煉系 統(tǒng)可以與用戶的個(gè)人計(jì)算機(jī)共享操作信息，并且根據(jù)來自小型精煉系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，用戶可以 訂購原料、進(jìn)行維護(hù)，并且被告知任何系統(tǒng)故障。根據(jù)所產(chǎn)生數(shù)據(jù)類型的不同小型精煉系統(tǒng) 信息的接收者可能有所不同。用戶的計(jì)算機(jī)可以將操作信息發(fā)送到各種其它的實(shí)體，如系 統(tǒng)維護(hù)服務(wù)組、小型精煉組管理者、小型精煉系統(tǒng)原料供應(yīng)商和政府管理部門。在一些情況 中，小型精煉系統(tǒng)可以共享信息。例如，位于相同區(qū)域的小型精煉系統(tǒng)可以比較乙醇制備 量，以幫助確認(rèn)該區(qū)域的最優(yōu)操作條件。相同區(qū)域的小型精煉系統(tǒng)還可以分享供料信息，使 得可以一起訂購大量的原料，并且在該區(qū)域的小型精煉系統(tǒng)之間可以分享運(yùn)輸成本。為了進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟僮?，可能需要將原料恒定地或周期性地引入到小型精煉系統(tǒng) 中。通過使用原料儲(chǔ)存區(qū)域的力傳感器，可以監(jiān)測(cè)供應(yīng)原料的重量。系統(tǒng)被構(gòu)造為隨著原 料的消耗自動(dòng)地將原料填充處理罐。系統(tǒng)還可以檢測(cè)儲(chǔ)存區(qū)域內(nèi)的原料和其它批料成分或 添加劑的重量/數(shù)量。當(dāng)儲(chǔ)存區(qū)域內(nèi)的原料或批料成分供料走低時(shí)，系統(tǒng)可以通知用戶、系 統(tǒng)維護(hù)服務(wù)提供者或供料分銷商批料需要補(bǔ)充。在完美的處理?xiàng)l件下，批料可能不需要恒定的化學(xué)成分再平衡。然而，如果在處理 條件下存在多個(gè)變量，或者小型精煉系統(tǒng)同時(shí)用于處理批料或廢棄的含醇飲料，則系統(tǒng)可 能需要連續(xù)地測(cè)試并調(diào)節(jié)發(fā)酵罐的批料含量。具有高糖含量的含醇飲料可以為批料提供 糖。所需的批料還可能隨著由廢棄的含醇飲料制備的乙醇的量而變化。如果由含醇飲料制 備更多的醇，則需要較少的原料來制備所需體積的乙醇。在又一個(gè)實(shí)施方案中，系統(tǒng)可以包括檢測(cè)儲(chǔ)存罐中的經(jīng)處理的醇的量的傳感器。 如果儲(chǔ)存罐幾乎充滿，則系統(tǒng)可以減少乙醇制備，而如果儲(chǔ)存罐充滿，則系統(tǒng)可以停止乙醇 制備。相反，如果系統(tǒng)檢測(cè)到乙醇儲(chǔ)存罐幾乎空的時(shí)候，則系統(tǒng)可以增加制備。通過減慢或 停止蒸餾處理可以控制制備。通過監(jiān)測(cè)用戶的乙醇需求和批料含量，系統(tǒng)能夠預(yù)測(cè)材料的需求，并且具有所需的可供處理的材料。小型精煉系統(tǒng)不必停止生產(chǎn)，因?yàn)樗璧牟牧显谛?要時(shí)總是實(shí)地存在?？梢酝ㄟ^各種通訊手段將原料通知傳送給用戶，所述通訊手段包括由小型精煉系 統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳送到用戶計(jì)算機(jī)的電子信號(hào)，該信號(hào)在用戶圖表界面信號(hào)上以指示物的形式顯 示?；蛘?，原料通知可以以電子郵件通知、文本或聲音信號(hào)的形式傳送到用戶的計(jì)算機(jī)或電 話。在其它實(shí)施方案中，用戶可以授權(quán)或者構(gòu)造系統(tǒng)自動(dòng)地聯(lián)系原料提供者，并且在原料供 應(yīng)量過低時(shí)要求額外的原料。在儲(chǔ)存過程中留有預(yù)定量的原料時(shí)就可以傳送信號(hào)，使得用 戶有時(shí)間在系統(tǒng)耗盡材料之前補(bǔ)充供料。在其它實(shí)施方案中，有規(guī)律地確定并且提供原料輸送。系統(tǒng)可以檢測(cè)生產(chǎn)需求，或 者原料消耗的速率，并且調(diào)節(jié)供料，以補(bǔ)償高于或低于預(yù)期量的乙醇制備。例如，制備需求 可以以儲(chǔ)存在罐中的乙醇體積為依據(jù)。系統(tǒng)可以在儲(chǔ)存量較低時(shí)自動(dòng)地增加原料供料，并 且在儲(chǔ)存體積幾乎充滿時(shí)，減少原料供料。還可以基于所預(yù)測(cè)的消耗速率調(diào)節(jié)原料供料的量。在一個(gè)實(shí)施方案中，系統(tǒng)還可以用于檢測(cè)小型精煉系統(tǒng)中的操作誤差?，F(xiàn)場(chǎng)問題 還可能由于故障和極端的氣象條件而導(dǎo)致裝置停工以及高成本的現(xiàn)場(chǎng)維修服務(wù)。為了檢測(cè) 裝置問題，小型精煉系統(tǒng)可以包括檢測(cè)系統(tǒng)故障的多個(gè)傳感器。參照?qǐng)D13，通過遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)小 型精煉系統(tǒng)和環(huán)境條件，系統(tǒng)可以在系統(tǒng)存在問題時(shí)通知用戶計(jì)算機(jī)223。然后操作者可以 檢查系統(tǒng)，并可以修復(fù)該問題。如果用戶不能修復(fù)該問題，用戶可以給服務(wù)中心打電話，并 且可以將維修人員送至小型精煉系統(tǒng)101。在一些情況中，小型精煉系統(tǒng)101可以進(jìn)行自 我診斷，并且確定該問題。該診斷信息可以被傳送至用戶計(jì)算機(jī)223、維修商服務(wù)器計(jì)算機(jī) 223和/或服務(wù)中心223。在一些安裝操作中，用戶可能不希望管理小型精煉系統(tǒng)101的操作，相反則讓維 修提供者維護(hù)小型精煉系統(tǒng)。所有信息都可以被傳送至系統(tǒng)維護(hù)服務(wù)器223，或者小型精煉 組管理者計(jì)算機(jī)。用戶計(jì)算機(jī)223可以接收基礎(chǔ)信息，如圖表形式(其容易被用戶解析)的 小型精煉系統(tǒng)101的狀態(tài)和來自服務(wù)提供者223的服務(wù)更新。因此，小型精煉系統(tǒng)101可 以被構(gòu)造為將不同形式的不同信息傳送給不同的計(jì)算機(jī)223。在一個(gè)實(shí)施方案中，小型精煉系統(tǒng)所有者可能為維護(hù)公司提供進(jìn)入權(quán)利，以進(jìn)行 遠(yuǎn)程系統(tǒng)輔助，并且來自小型精煉系統(tǒng)101的傳感器數(shù)據(jù)可以被傳送至監(jiān)測(cè)小型精煉系統(tǒng) 的101的維護(hù)公司服務(wù)器223。由于維護(hù)公司可能不對(duì)顯示的外觀感興趣，因此來自小型精 煉系統(tǒng)101的數(shù)據(jù)輸出可以為“服務(wù)輸出模式”(其可以主要為最低程度或沒有數(shù)據(jù)格式化 的源數(shù)據(jù))。這種源數(shù)據(jù)減少了數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧?，其能夠使多個(gè)小型精煉系統(tǒng)101由維護(hù)公司 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。如果檢測(cè)到小型精煉系統(tǒng)101的任一個(gè)存在問題，維護(hù)公司服務(wù)器223可以為 小型精煉系統(tǒng)101提供數(shù)字指令，或者如果該問題需要手工操作，服務(wù)技術(shù)人員可以進(jìn)入 小型精煉系統(tǒng)101，以進(jìn)行服務(wù)或維護(hù)。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以為小型精煉系統(tǒng)101編程，以將基礎(chǔ)服務(wù)要求傳送給用 戶計(jì)算機(jī)223，并且如果該問題需要經(jīng)訓(xùn)練的技術(shù)人員，則小型精煉系統(tǒng)101可以通知服務(wù) 中心計(jì)算機(jī)223，使得可以立即要求技術(shù)人員。小型精煉系統(tǒng)101還能夠確認(rèn)可能已經(jīng)失效 或出問題的部件，并且從服務(wù)中心計(jì)算機(jī)223要求這些部件。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以自動(dòng)地進(jìn)行一些系統(tǒng)維護(hù)。例如，參照?qǐng)D1，在一個(gè)實(shí)施方案中，小型精煉系統(tǒng)可以具有用于將乙醇與水分離的備用多孔膜135。如果多孔膜受到破 壞，小型精煉系統(tǒng)101可以檢測(cè)到該問題，然后自動(dòng)地將蒸餾管的出口的閥161轉(zhuǎn)換到備用 膜135，從而可以繼續(xù)乙醇制備。然后，小型精煉系統(tǒng)101可以要求服務(wù)商修復(fù)受破壞或有 問題的多孔膜135。各種其它系統(tǒng)部件可以具有能夠在失效情況下使用的備用單元。當(dāng)由公司和個(gè)人操作的小型精煉系統(tǒng)的數(shù)量增加時(shí)，可能需要監(jiān)測(cè)乙醇制備的政 府或監(jiān)管部門。根據(jù)商業(yè)燃料規(guī)定，允許政府監(jiān)管機(jī)構(gòu)獲得精煉制備信息，并且法律可能要 求商業(yè)燃料制備公司向政府機(jī)構(gòu)報(bào)告燃料銷售情況，以獲得稅收。還可能要求私人擁有并 且操作的小型精煉系統(tǒng)進(jìn)行類似的燃料制備報(bào)告。然而，由于私人小型精煉系統(tǒng)的發(fā)展可 能在擴(kuò)展到全世界的各種遠(yuǎn)程位置，因此政府機(jī)構(gòu)難以使用針對(duì)監(jiān)測(cè)大型精煉系統(tǒng)設(shè)計(jì)的 現(xiàn)有方法來監(jiān)測(cè)個(gè)人燃料制備情況。許多小型精煉系統(tǒng)可能由私人擁有并操作，這些人可能不知道如何報(bào)告由他們的 系統(tǒng)制備的乙醇。為了自動(dòng)地將所需的信息發(fā)送給監(jiān)管機(jī)構(gòu)，小型精煉系統(tǒng)可以被構(gòu)造為 自動(dòng)地周期性將制備信息傳送給機(jī)構(gòu)賬務(wù)系統(tǒng)。在其它實(shí)施方案中，小型精煉系統(tǒng)可以儲(chǔ) 存制備信息，并且監(jiān)管機(jī)構(gòu)能夠獲得制備信息。通過將小型精煉系統(tǒng)控制器與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 相連，制備信息可以容易地被傳送給需要該信息的任何監(jiān)管實(shí)體。通過電子傳送小型精煉 系統(tǒng)數(shù)據(jù)，用戶不必手工獲得并且將乙醇制備信息傳送給監(jiān)管結(jié)構(gòu)。通過允許與小型精煉 系統(tǒng)電子通訊，監(jiān)測(cè)小型精煉系統(tǒng)的乙醇制備信息的管理成本也達(dá)到最少化。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以通過小型精煉系統(tǒng)101中的燃料流量傳感器監(jiān)測(cè)乙醇制 備信息。小型精煉系統(tǒng)101可以通過遠(yuǎn)程寬帶界面與相連的政府機(jī)構(gòu)計(jì)算機(jī)223相連，所 述計(jì)算機(jī)223可以監(jiān)測(cè)個(gè)人燃料制備和/或消耗。數(shù)據(jù)可以以確認(rèn)信息傳送，從而政府能 夠?qū)⒁掖贾苽湫畔⑴c合適的小型精煉系統(tǒng)相關(guān)。如果來自小型精煉系統(tǒng)101的乙醇制備進(jìn) 行繳稅，則該稅收可以成為地方、州和聯(lián)邦政府機(jī)構(gòu)的收益。在一個(gè)實(shí)施方案中，小型精煉系統(tǒng)101還可以包括遠(yuǎn)程控制特征。在該實(shí)施方案 中，系統(tǒng)包括多個(gè)控制小型精煉系統(tǒng)101的制動(dòng)器。用戶以及監(jiān)管機(jī)構(gòu)可以進(jìn)行這種遠(yuǎn)程 控制。如果監(jiān)管機(jī)構(gòu)確定違反了政府規(guī)定，則可以由授權(quán)的政府機(jī)構(gòu)將違規(guī)的小型精煉系 統(tǒng)101遠(yuǎn)程關(guān)閉。例如，監(jiān)管結(jié)構(gòu)可以遠(yuǎn)程控制制動(dòng)閥門，該閥門控制乙醇從小型精煉系統(tǒng) 101的流出。通過關(guān)閉該閥門，系統(tǒng)能夠處理罐中的乙醇，但是不能從小型精煉系統(tǒng)101中 取出儲(chǔ)存罐中的乙醇。在其它實(shí)施方案中，政府對(duì)小型精煉系統(tǒng)的控制可以包括一系列活 動(dòng)，包括開始將關(guān)于遵守要求的信息傳達(dá)給小型精煉系統(tǒng)所有者和/或所有者計(jì)算機(jī)223。 如果在規(guī)定的期限內(nèi)規(guī)定遵守情況沒有校正的話，則監(jiān)管機(jī)構(gòu)可以開始控制小型精煉系統(tǒng) 101的操作，并且如果操作者繼續(xù)違反規(guī)定要求的話，其可能最后終止小型精煉系統(tǒng)101的 操作。如上所討論，小型精煉系統(tǒng)可以包括多個(gè)檢測(cè)小型精煉系統(tǒng)的各種操作特征的傳 感器。通過監(jiān)測(cè)傳感器數(shù)據(jù)并且根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，小型精煉系統(tǒng)可以適當(dāng)?shù)乇３郑?并且以最優(yōu)效率工作。影響發(fā)酵過程的一個(gè)主要因素是批料的溫度。在一個(gè)實(shí)施方案中， 批料的溫度由與控制器相連的收發(fā)器監(jiān)測(cè)。參照?qǐng)D1，控制器控制施加給熱電機(jī)構(gòu)113的電 能，斌且使用熱電機(jī)構(gòu)113調(diào)節(jié)批料的溫度，從而使得批料溫度保持在最優(yōu)的溫度范圍內(nèi)。 系統(tǒng)可以保持設(shè)定溫度的批料處于設(shè)定溫度的幾度范圍內(nèi)，該范圍可以為約25°C至30°C。 溫度在發(fā)酵過程中可能是最關(guān)鍵的。在發(fā)酵結(jié)束之后，系統(tǒng)可以允許乙醇溫度隨大氣條件而變化。這允許系統(tǒng)在不需要對(duì)批料加熱或冷卻時(shí)節(jié)省能量。在一個(gè)實(shí)施方案中，系統(tǒng)還可以通過基于發(fā)酵時(shí)間比較所檢測(cè)的批料重量與預(yù)期 的重量的，從而監(jiān)測(cè)發(fā)酵過程。理想地，重量隨時(shí)間的變化應(yīng)當(dāng)是可預(yù)測(cè)的，并且在發(fā)酵過 程中處于預(yù)期的范圍內(nèi)。偏離預(yù)期的重量減輕速率可能表示存在潛在的發(fā)酵處理問題。例 如，發(fā)酵過程中在特定的點(diǎn)高于預(yù)期的重量減輕速率可能是由于水從發(fā)酵罐中損失(由泄 漏或蒸發(fā)而引起)造成的。如果重量減輕速率低于預(yù)期值，這可能表示發(fā)酵過程存在問題。 如果批料重量減輕速率不適當(dāng)，系統(tǒng)可以進(jìn)行額外的測(cè)試，以確定是否批料存在問題。在一 個(gè)實(shí)施方案中，可以對(duì)批料樣品進(jìn)行測(cè)試，以確定是否酵母和其它成分處于合適的濃度，以 及糖是否被處理。在一個(gè)實(shí)施方案中，小型精煉系統(tǒng)可以檢測(cè)批料混合物中的化學(xué)成分，并且如果 檢測(cè)到化學(xué)失衡，則系統(tǒng)控制器還可以提供反饋，并且進(jìn)行校正。當(dāng)用戶混合含有未經(jīng)平衡 的成分混合物的廢棄的含醇飲料或新鮮原料以便最大化乙醇產(chǎn)量時(shí)，上述化學(xué)檢測(cè)可能是 有用的。例如，如果用戶處理含有大量酵母、但是不含糖的廢棄啤酒就是如此。缺乏糖可能 防止醇發(fā)酵速率升高。缺乏糖還可能防止用于乙醇處理的海藻和微生物纖維性材料的生 長(zhǎng)。系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)到這種化學(xué)失衡，并且進(jìn)行所需的校正。在另一個(gè)例子中，如果系統(tǒng)控制 器檢測(cè)到加入過多的糖，則系統(tǒng)可以通過增加處理過量的糖所需的酵母和原料，從而彌補(bǔ) 這種差錯(cuò)。小型精煉系統(tǒng)可以包括檢測(cè)水、醇、糖、酵母和其它化學(xué)品的比例的傳感器，因此 可以加入適當(dāng)?shù)某煞?，以便最大化乙醇制備量。為了檢測(cè)化學(xué)品的合適濃度，控制器可以將所檢測(cè)的化學(xué)品的量或比例與電子存 儲(chǔ)器中儲(chǔ)存的查找表中所列的預(yù)期成分測(cè)定值進(jìn)行比較。如所述的那樣，發(fā)酵罐可以與重 量傳感器和化學(xué)性質(zhì)傳感器相連?；瘜W(xué)性質(zhì)傳感器可以監(jiān)測(cè)批料中一種或多種化學(xué)品的濃 度。通過獲知批料中的成分和材料的量，系統(tǒng)可以確定批料是否為實(shí)現(xiàn)最大化乙醇制備的 最優(yōu)混合物。查找表可以為化學(xué)成分及其相對(duì)濃度的數(shù)據(jù)庫。例如，批料可以以如下的原料開 始，該原料包含80至90重量％的糖(如葡萄糖)、10至20重量％的水和0. 5重量％的酵 母(如梭狀芽孢桿菌)。隨著發(fā)酵過程進(jìn)行，糖含量降低，而乙醇含量增加。材料的相對(duì)重 量在發(fā)酵過程中會(huì)發(fā)生變化。查找表的一個(gè)例子如以下的表1所示。系統(tǒng)可以利用具有各 種不同的成分值的查找表，所述成分值可能取決于環(huán)境條件和/或待處理的特定材料。除 了表1所列的材料之外，查找表還包括各種其它批料處理成分，如化和C02。表1
發(fā)酵百分糖含量可接受含水可接受范酵母含量可接受范乙醇含量可接受范比范圍量圍圍圍0%85%±3%14.5%+ 5%0.5%± 0.2%0%± 0.2%20%69%±3%14.5%±5%0.5%土 0.2%16%±4%
權(quán)利要求
1.一種小型精煉裝置，包括發(fā)酵罐，所述發(fā)酵罐用于發(fā)酵包含水、糖和酵母的批料； 用于蒸餾乙醇的蒸餾管，所述蒸餾管具有多個(gè)分段并且與所述發(fā)酵罐相連； 連接機(jī)構(gòu)，所述連接機(jī)構(gòu)用于將所述蒸餾管的多個(gè)分段可分離地固定在一起； 與所述蒸餾管相連的萬向接頭機(jī)構(gòu)，所述萬向接頭機(jī)構(gòu)用于使所述蒸餾管沿豎直方向 對(duì)齊；與所述蒸餾管相連的過濾機(jī)構(gòu)，所述過濾機(jī)構(gòu)用于將乙醇與水分離；以及 用于儲(chǔ)存乙醇的儲(chǔ)存罐，所述儲(chǔ)存罐與所述過濾機(jī)構(gòu)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述連接機(jī)構(gòu)包括固定在所述蒸餾管的外徑周圍 的多個(gè)梢子和鉤子，所述梢子和鉤子彼此配合，從而將所述蒸餾管的分段相連，并且所述梢 子和鉤子相分開，從而將所述蒸餾管的分段分離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括多個(gè)打孔板，所述打孔板豎直地間隔開和基本 上彼此平行，并且沿傾斜的方向安裝在所述蒸餾管內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，還包括與所述多個(gè)打孔板相連的板組件，其中所述板 組件安裝在所述蒸餾管內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括用于保持所述蒸餾管的豎直對(duì)齊的回轉(zhuǎn)器，該 回轉(zhuǎn)器與所述蒸餾管相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述回轉(zhuǎn)器內(nèi)的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸與所述蒸餾管 的豎直軸對(duì)齊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括與所述過濾機(jī)構(gòu)相連的多孔膜，該多孔膜具有 多個(gè)大于水蒸汽分子、但是小于乙醇蒸氣分子的孔隙。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述多孔膜的孔隙的直徑在約3至30埃米之間。
9.一種小型精煉裝置，包括發(fā)酵罐，所述發(fā)酵罐用于發(fā)酵包含水、糖和酵母的批料； 與所述發(fā)酵罐相連的蒸餾管，所述蒸餾管用于蒸餾乙醇； 與所述蒸餾管相連的對(duì)齊機(jī)構(gòu)，所述對(duì)齊機(jī)構(gòu)用于保持所述蒸餾管的豎直對(duì)齊； 與所述蒸餾管相連的過濾機(jī)構(gòu)，所述過濾機(jī)構(gòu)用于將乙醇與水分離； 與所述過濾機(jī)構(gòu)相連的儲(chǔ)存罐，所述儲(chǔ)存罐用于儲(chǔ)存所述乙醇； 傳感器，所述傳感器在發(fā)酵步驟中檢測(cè)所述批料的物理性質(zhì)； CPU,其從所述傳感器接收表示所述批料的物理性質(zhì)的信號(hào)，并且確定所述批料的物理 性質(zhì)是否處于可接受范圍之外，如果所述物理性質(zhì)處于可接受范圍之外，則所述CPU發(fā)送 警報(bào)信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述蒸餾管具有多個(gè)分段，并且連接機(jī)構(gòu)用于將 所述蒸餾管的多個(gè)分段可分離地固定在一起。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述連接機(jī)構(gòu)包括固定在所述蒸餾管的外徑周 圍的多個(gè)梢子和鉤子，所述梢子和鉤子彼此配合，從而將蒸餾管的分段相連，并且所述梢子 和鉤子相分開，從而將所述蒸餾管的分段分離。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，還包括多個(gè)打孔板，所述打孔板豎直地間隔開和基本 上彼此平行，并且沿傾斜的方向安裝在所述蒸餾管內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，還包括與所述多個(gè)打孔板相連的板組件，其中所述 板組件安裝在所述蒸餾管內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，還包括與所述蒸餾管相連的回轉(zhuǎn)器，該回轉(zhuǎn)器用于保 持所述蒸餾管的豎直對(duì)齊。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述回轉(zhuǎn)器內(nèi)的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸與所述蒸餾 管的豎直軸對(duì)齊。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述CPU將所述物理性質(zhì)與包括所述物理性質(zhì)的 最優(yōu)范圍的查找表進(jìn)行比較。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，還包括與所述過濾機(jī)構(gòu)相連的多孔膜，該多孔膜具有 多個(gè)大于水蒸汽分子、但是小于乙醇蒸氣分子的孔隙。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述多孔膜的所述孔隙的直徑在約3至30埃米 之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，還包括第一儲(chǔ)存室，所述第一儲(chǔ)存室用于儲(chǔ)存第一化學(xué)成分；以及第一閥，所述第一閥由所述CPU控制，并且安裝在所述第一儲(chǔ)存室和所述發(fā)酵罐之間；其中所述物理性質(zhì)為所述批料中的所述第一化學(xué)成分的濃度，并且如果所述第一化學(xué) 成分的濃度位于可接受的范圍之外，則所述CPU打開所述第一閥，以將所述第一化學(xué)成分 加入到所述發(fā)酵罐中。
20.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，還包括用于加熱和冷卻所述批料的熱電機(jī)構(gòu)，該熱電 機(jī)構(gòu)與所述發(fā)酵罐相連，并且具有安裝在陶瓷芯體相對(duì)側(cè)的兩個(gè)金屬板。
全文摘要
一種小型精煉系統(tǒng)，包括發(fā)酵罐、蒸餾管和膜乙醇分離機(jī)構(gòu)。包含糖、酵母和水的批料在發(fā)酵罐中混合。傳感器檢測(cè)批料的物理性質(zhì)以及系統(tǒng)的操作狀態(tài)。傳感器與控制系統(tǒng)相連，所述控制系統(tǒng)將所檢測(cè)的處理信息與查找表進(jìn)行比較，以確定系統(tǒng)是否在最優(yōu)的乙醇制備條件下操作。如果傳感器檢測(cè)到批料存在問題，則控制系統(tǒng)可以向批料中加入化學(xué)成分，以校正化學(xué)失衡。系統(tǒng)還可以通過將檢測(cè)的信息傳送給操作者計(jì)算機(jī)并且從操作者計(jì)算機(jī)接收控制指令，從而有利于進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。
文檔編號(hào)G01N31/00GK102066923SQ200980122923
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2009年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月25日
發(fā)明者T·J·奎恩 申請(qǐng)人:E-燃料公司