專利名稱：一種高密度發(fā)酵CO₂氣提乙醇的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用酵母發(fā)酵產(chǎn)生的(X)2氣提酵母發(fā)酵產(chǎn)物乙醇的裝置，特別 是涉及一種高密度發(fā)酵(X)2氣提乙醇的裝置。
背景技術(shù)：
高密度發(fā)酵制乙醇技術(shù)是一項非常有前景的技術(shù)，它具有不必對現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行大 的改造，節(jié)省蒸煮和蒸餾的能耗，減少廢水排放等優(yōu)點。根據(jù)測算，從蒸餾時酒精濃度在7% 以下時耗能最大。如果將發(fā)酵醪酒精濃度提高4 %約可以減少30 %的蒸餾能耗，并且可以 減少廢水排放。高密度發(fā)酵過程中代謝物抑制是培養(yǎng)中導(dǎo)致酵母生長停止的主要原因，主 要體現(xiàn)在對細(xì)胞膜和膜通透性的影響上，解除產(chǎn)物抑制一直是提高高密度發(fā)酵效率的關(guān)鍵 因素。為降低其抑制作用，常采用熱沖擊蛋白、增加細(xì)胞海藻糖和甘油含量，改變細(xì)胞膜脂 類成分以及增強(qiáng)質(zhì)膜ATP酶活性，調(diào)節(jié)離子交換過程，合成谷胱甘肽-超氧化物歧化酶等方 法調(diào)控代謝。膜分離、抽提及閃蒸等工藝也常用于發(fā)酵過程中連續(xù)分離移除酒精。而利用 發(fā)酵產(chǎn)生的二氧化碳做介質(zhì)，通過調(diào)整工藝最大化發(fā)酵罐中氣體-發(fā)酵液接觸面積，通過 擴(kuò)散作用使酒精轉(zhuǎn)移到CO2中，最后冷凝分離(X)2和酒精，被認(rèn)為是一種更有效的乙醇提取 途徑。目前一些乙醇?xì)馓嵩O(shè)備需要額外鼓入空氣或氮氣進(jìn)入發(fā)酵罐，這一方面給發(fā)酵帶來 較大的染菌風(fēng)險，另一方面增加了設(shè)備投資。另外，目前的常見的氣提裝置中，氣體介質(zhì)氣 在發(fā)酵罐內(nèi)與料液的接觸不夠充分，容易出現(xiàn)氣體短路，使氣提效率大為降低，氣提介質(zhì)氣 量大，氣提物料中乙醇洗脫不充分。發(fā)明內(nèi)容本實用新型為了解決上述技術(shù)存在的缺陷，提供一種高密度發(fā)酵COiL氣提酵母發(fā) 酵產(chǎn)物乙醇的裝置，該裝置是在現(xiàn)有氣提設(shè)備的基礎(chǔ)上，根據(jù)高密度發(fā)酵的醪液特點，采用 發(fā)酵自身產(chǎn)物(X)2做氣提介質(zhì)，提高發(fā)酵罐內(nèi)氣提介質(zhì)氣和物料的接觸效率，簡化氣提裝置 并提高發(fā)酵效率，其具有發(fā)酵強(qiáng)度大，乙醇移出效率高的特點。本實用新型通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)一種高密度發(fā)酵(X)2氣提乙醇的裝置，其特征在于，該裝置包括發(fā)酵罐、氣液分離 器、壓縮風(fēng)機(jī)、氣體調(diào)節(jié)閥和氣體分布器，所述發(fā)酵罐頂部與氣液分離器的進(jìn)料口相連通， 氣液分離器的出氣口與壓縮風(fēng)機(jī)相連通，壓縮風(fēng)機(jī)通過氣體調(diào)節(jié)閥與氣體分布器相連；所 述發(fā)酵罐罐體內(nèi)側(cè)線傾斜安裝一對攪拌槳，該攪拌槳由安裝在發(fā)酵罐外側(cè)線的攪拌電機(jī)驅(qū) 動；所述氣體分布器安裝于發(fā)酵罐內(nèi)的底部，且沿發(fā)酵罐切線方向安裝，使進(jìn)入發(fā)酵罐的 CO2氣體在發(fā)酵罐內(nèi)產(chǎn)生切線速度，與發(fā)酵罐內(nèi)傾斜安裝的攪拌槳形成協(xié)同，使發(fā)酵罐內(nèi)醪 液成翻滾狀態(tài)，防止氣體短路，增加氣體與醪液的接觸面積和接觸時間，有效提取乙醇。優(yōu)選地，所述氣液分離器包括分離器本體和擋風(fēng)筒體，所述分離器本體上部為分 離器筒體，下部為分離器錐體，分離器筒體頂部設(shè)有出氣口和散水口，在臨接分離器筒體頂 部或靠近頂部的筒體側(cè)壁上設(shè)有進(jìn)料口，分離器錐體的底部設(shè)有出液口 ；所述擋風(fēng)筒體位于分離器筒體內(nèi)的中心位置且固定于分離器筒體的頂部，擋風(fēng)筒體與分離器筒體的直徑比 為1 1. 1 1.2，長度比為1 1.5 1.8;所述擋風(fēng)筒體內(nèi)水平設(shè)置3 5層篩板。優(yōu)選地，所述攪拌槳安裝的傾斜角度為30 45度。優(yōu)選地，所述散水口設(shè)于出氣口處。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有具有如下優(yōu)點1)本實用新型氣提裝置結(jié)構(gòu)簡單、效果佳。通過采用發(fā)酵罐側(cè)線攪拌(指從設(shè)備 的側(cè)面安裝攪拌設(shè)備進(jìn)行攪拌，一般是對較大的設(shè)備才能采用)、氣體分布器與發(fā)酵罐切線 安裝以及采用高效的氣液分離裝置，能有效增大發(fā)酵罐內(nèi)的氣體接觸面積，提高氣提乙醇 量，并有效實現(xiàn)氣液分離，使整個氣提裝置結(jié)構(gòu)簡單。2)氣提效果調(diào)節(jié)方便。通過調(diào)節(jié)發(fā)酵罐底部進(jìn)氣量和發(fā)酵罐側(cè)線攪拌速率，能有 效調(diào)節(jié)氣體夾帶量，使氣提物料中乙醇充分洗脫，氣提效果調(diào)節(jié)方便簡潔。
圖1是一種高密度發(fā)酵(X)2氣提酵母發(fā)酵產(chǎn)物乙醇的裝置示意圖；圖2是一種高密度發(fā)酵(X)2氣提氣液分離器示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述，但本發(fā)明的實施方式不限 于此，對于未特別注明的工藝參數(shù)，可參照常規(guī)技術(shù)進(jìn)行。實施例1如圖1所示，一種高密度發(fā)酵(X)2氣提乙醇的裝置，包括發(fā)酵罐1、氣液分離器7、 壓縮風(fēng)機(jī)5、氣體調(diào)節(jié)閥4、6和氣體分布器3，所述發(fā)酵罐1頂部與氣液分離器7的進(jìn)料口 相連通，氣液分離器7的出氣口與壓縮風(fēng)機(jī)5相連通，壓縮風(fēng)機(jī)5通過氣體調(diào)節(jié)閥4、6與氣 體分布器3相連；所述發(fā)酵罐1罐體內(nèi)側(cè)線傾斜安裝一對攪拌槳2，傾斜角度為45度，該攪 拌槳2由安裝在發(fā)酵罐1外側(cè)線的攪拌電機(jī)8驅(qū)動；所述氣體分布器3安裝于發(fā)酵罐1內(nèi) 的底部，且沿發(fā)酵罐1切線方向安裝，使進(jìn)入發(fā)酵罐的CO2氣體在發(fā)酵罐內(nèi)產(chǎn)生切線速度。如圖2所示，所述氣液分離器7包括分離器本體和擋風(fēng)筒體73，所述分離器本體上 部為分離器筒體72，下部為分離器錐體75，分離器筒體72頂部設(shè)有出氣口 78，在出氣口 78 處設(shè)有散水口 77，在臨接分離器筒體72頂部的筒體側(cè)壁上設(shè)有進(jìn)料口 71，分離器錐體75 的底部設(shè)有出液口 74 ；所述擋風(fēng)筒體73位于分離器筒體72內(nèi)的中心位置且固定于分離器 筒體72的頂部，擋風(fēng)筒體73與分離器筒體72的直徑比為1 1. 1，長度比為1 1. 5 ；所 述擋風(fēng)筒體73內(nèi)水平設(shè)置3層篩板76。醪液在發(fā)酵罐1進(jìn)行高密度發(fā)酵，酵母發(fā)酵過程中產(chǎn)生乙醇的同時生成大量CO2, CO2從發(fā)酵罐1頂部排出時會帶出乙醇、水和泡沫，將從發(fā)酵罐1頂部排出的(X)2通入氣液 分離器7，氣提物料由進(jìn)料口 71進(jìn)入氣液分離器7后在分離器筒體72與擋風(fēng)筒體73之間 作高速的離心運(yùn)動，大部分液體物料和固體物料經(jīng)離心分離后沿?fù)躏L(fēng)筒體73流入分離器 錐體75，擋風(fēng)筒體73還能有效隔離進(jìn)口物料與出口物料，防止物料短路，(X)2與部分尚未分 離的乙醇、水和泡沫從擋風(fēng)筒體73內(nèi)側(cè)進(jìn)入篩板76，在篩板76上經(jīng)散水口 77噴淋的水分 洗滌，進(jìn)一步洗脫氣體中的乙醇，洗滌后的物料基本不含乙醇，從出氣口 78排出，洗滌水和4沿?fù)躏L(fēng)筒體73流入分離器錐體75的大部分液體物料和固體物料，直接由出液口 74進(jìn)入精 餾工段，而CO2氣體從氣液分離器7頂部出氣口 78進(jìn)入壓縮風(fēng)機(jī)5，CO2氣體經(jīng)壓縮風(fēng)機(jī)5 加壓后由氣體調(diào)節(jié)閥4、6調(diào)節(jié)循環(huán)氣體量，循環(huán)氣量一般控制在30-50%之間，循環(huán)(X)2由 氣體分布器3進(jìn)入發(fā)酵罐1底部，氣體分布器3沿發(fā)酵罐1切線方向安裝，使進(jìn)入發(fā)酵罐的 CO2氣體在發(fā)酵罐內(nèi)產(chǎn)生切線速度，與發(fā)酵罐內(nèi)傾斜安裝的攪拌槳2形成協(xié)同，使發(fā)酵罐內(nèi) 醪液成翻滾狀態(tài)，增加氣體與醪液的接觸面積和接觸時間，有效提取乙醇。實施例2本實施例與實施例1的不同之處在于所述攪拌槳2與發(fā)酵罐1罐體內(nèi)側(cè)線傾斜安裝的角度為30度。所述擋風(fēng)筒體73與分離器筒體72的直徑比為1 1.2，長度比為1 1. 8 ；所述 擋風(fēng)筒體73內(nèi)水平設(shè)置5層篩板76。上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的 限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種高密度發(fā)酵CO2氣提乙醇的裝置，其特征在于，該裝置包括發(fā)酵罐、氣液分離器、 壓縮風(fēng)機(jī)、氣體調(diào)節(jié)閥和氣體分布器，所述發(fā)酵罐頂部與氣液分離器的進(jìn)料口相連通，氣液 分離器的出氣口與壓縮風(fēng)機(jī)相連通，壓縮風(fēng)機(jī)通過氣體調(diào)節(jié)閥與氣體分布器相連；所述發(fā) 酵罐罐體內(nèi)側(cè)線傾斜安裝一對攪拌槳，該攪拌槳由安裝在發(fā)酵罐外側(cè)線的攪拌電機(jī)驅(qū)動； 所述氣體分布器安裝于發(fā)酵罐內(nèi)的底部，且沿發(fā)酵罐切線方向安裝，使進(jìn)入發(fā)酵罐的CO2氣 體在發(fā)酵罐內(nèi)產(chǎn)生切線速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高密度發(fā)酵CO2氣提乙醇的裝置，其特征在于，所述氣液分 離器包括分離器本體和擋風(fēng)筒體，所述分離器本體上部為分離器筒體，下部為分離器錐體， 分離器筒體頂部設(shè)有出氣口和散水口，在臨接分離器筒體頂部或靠近頂部的筒體側(cè)壁上設(shè) 有進(jìn)料口，分離器錐體的底部設(shè)有出液口 ；所述擋風(fēng)筒體位于分離器筒體內(nèi)的中心位置且 固定于分離器筒體的頂部，擋風(fēng)筒體與分離器筒體的直徑比為1 1.1 1.2，長度比為 1 1.5 1.8;所述擋風(fēng)筒體內(nèi)水平設(shè)置3 5層篩板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高密度發(fā)酵(X)2氣提乙醇的裝置，其特征在于，所述攪拌 槳安裝的傾斜角度為30 45度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高密度發(fā)酵(X)2氣提乙醇的裝置，其特征在于，所述散水口設(shè) 于出氣口處。
專利摘要本實用新型公開了一種高密度發(fā)酵CO2氣提乙醇的裝置，該裝置包括發(fā)酵罐、氣液分離器、壓縮風(fēng)機(jī)、氣體調(diào)節(jié)閥和氣體分布器，所述發(fā)酵罐頂部與氣液分離器的進(jìn)料口相連通，氣液分離器的出氣口與壓縮風(fēng)機(jī)相連通，壓縮風(fēng)機(jī)通過氣體調(diào)節(jié)閥與氣體分布器相連；所述發(fā)酵罐罐體內(nèi)側(cè)線傾斜安裝一對攪拌槳，該攪拌槳由安裝在發(fā)酵罐外側(cè)線的攪拌電機(jī)驅(qū)動；所述氣體分布器安裝于發(fā)酵罐內(nèi)的底部，且沿發(fā)酵罐切線方向安裝，使進(jìn)入發(fā)酵罐的CO2氣體在發(fā)酵罐內(nèi)產(chǎn)生切線速度。本實用新型氣提裝置結(jié)構(gòu)簡單、效果佳，且氣提效果調(diào)節(jié)方便。
文檔編號C07C31/08GK201825939SQ20102054467
公開日2011年5月11日 申請日期2010年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月26日
發(fā)明者嚴(yán)宗誠, 包瑩玲, 王紅林, 陳礪 申請人:華南理工大學(xué)