一种发酵与泡沫分离耦合装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术为一种发酵与泡沫分离耦合装置，该装置的组成包括发酵罐、膜过滤器和泡沫分离装置；所述发酵罐包括圆柱状的罐体，罐体的中部设置有回流进料口；所述罐体底部排料口处设有三通接头，一端为设有出料阀的出料口，另一端为设有取样阀的取样口；出料阀通过管路与膜过滤器相连；所述膜过滤器安装在出料阀与抽料阀之间，膜过滤器包括两个法兰，以及固定于两个法兰之间的无机纤维素膜；所述泡沫分离装置包括圆柱形泡沫分离塔，泡沫分离塔底部设置有回流口和气泡分布器，回流口通过回流阀与发酵罐的回流进料口相连。本实用新型专利技术的膜过滤器安装在发酵罐外部，方便安装、卸载、清洗，不限制发酵罐的大小和形状。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种发酵与泡沫分离耦合装置，特别适用于发酵与泡沫分离耦合生产具有表面活性的发酵产物。
技术介绍
在发酵过程中，由于产物积累形成的反馈抑制作用会严重降低发酵的产量。特别是对于生产具有表面活性的发酵产物，在发酵后期，由于产品的表面活性很容易产生泡沫，造成菌体溢出、营养物质流失、管路堵塞等问题。CN1800201A公开了一种泡沫分离发酵液中具有表面活性的发酵产物的方法，简化了提取工艺，降低能耗，减少污染。但是这种方法不能在线分离发酵产物，发酵过程中的产物抑制作用无法解除，产量难以提高。目前，存在一种发酵与泡沫分离耦合装置，该装置采用在发酵罐内安装膜组件用来截留菌体，在发酵罐外通过泡沫分离收集发酵产物，从而实现发酵与泡沫分离耦合分离产品。但是采用罐内添加膜组件一方面限制了发酵罐的大小和结构，另一方面难以实现膜组件的安装、清洗、换膜和灭菌等工作，另外，每次进行发酵之前必须对该装置进行分别灭菌才能进行安装，操作复杂，容易染菌，所以该装置较难用于连续的工业化发酵生产。
技术实现思路
本技术的目的是要解决上述提到的膜组件的安装、清洗、换膜和灭菌等工作；解决难以进行连续灭菌、清洗的问题，提供一种可实现连续化生产的发酵与泡沫分离耦合装置。当前技术中，采用发酵罐内部安装膜过滤器存在的一些问题，内部进行组装只适用于小型发酵罐，由于膜过滤器要比出料口大才能保证膜过滤器的稳定性、发酵罐的封闭性，所以必须将膜过滤器从发酵罐顶部穿过内部空腔到达出料口进行安装，操作难度大，对发酵罐的大小和结构要求严格，而且一旦在发酵过程中出现膜过滤器堵塞等问题，就无法将发酵液抽到泡沫分离塔中，泡沫分离操作无法进行，所以发酵罐内部安装膜过滤器实施的可行性差。本技术采用在发酵罐外部安装膜过滤器，该膜过滤器由两个法兰和一张纤维素膜构成，是一个单独的装置，通过管道与发酵罐和泡沫分离装置连通构成一个整体装置，不限制膜过滤器与发酵罐的连接位置，以及发酵罐的大小、结构等。当膜过滤器与发酵罐和泡沫分离装置组合成一个整体装置时，可以利用发酵罐中的蒸汽进行整体灭菌，利用发酵罐中的清洗水进行整体清洗；作为一个单独的装置，可以随时进行卸载、清洗、换膜和局部灭菌等操作。本技术的技术方案为：一种发酵与泡沫分离耦合装置，该装置的组成包括发酵罐、膜过滤器和泡沫分离装置；所述发酵罐包括圆柱状的罐体，罐体的内部设置有搅拌桨，罐体的顶部分别设置有加料口和排气口，罐体的中部设置有回流进料口；所述罐体底部排料口处设有三通接头，一端为设有出料阀的出料口，另一端为设有取样阀的取样口；出料阀通过管路与膜过滤器相连；所述膜过滤器安装在出料阀与抽料阀之间，膜过滤器包括两个法兰，以及固定于两个法兰之间的无机纤维素膜；抽料阀的另一端与蠕动泵的一端相连，蠕动泵另一端与泡沫分离装置中的泡沫分离塔进料口相连；所述泡沫分离装置包括圆柱形泡沫分离塔，泡沫分离塔的顶部连接泡沫收集器、泡沫分离塔的中下部设置有进料口，泡沫分离塔底部设置有回流口和气泡分布器，气泡分布器接有鼓气泵；所述回流口通过回流阀与发酵罐的回流进料口相连。本技术的有益效果有：本技术的膜过滤器安装在发酵罐外部，方便安装、卸载、清洗，不限制发酵罐的大小和形状。本技术将发酵罐出料口与膜过滤器、泡沫分离塔相连并形成循环回路，可以通过发酵罐的取样管路灭菌将发酵与泡沫分离耦合装置进行整体灭菌，操作简单、连续。本技术进行发酵与泡沫分离装置的清洗时，可以将发酵罐中的清洗水通过循环回路流经膜过滤器和泡沫分离装置，实现整体清洗，节约用水。本技术采用循环回流的方式将泡沫分离塔余液中的营养物质回流到发酵罐中，降低原材料的流失。本技术通过将发酵与泡沫分离装置耦合可以降低产物抑制作用，减少发酵后期泡沫的产生，从而减少由于大量泡沫溢出造成的生产效率降低、环境污染、管路阻塞等问题。本技术的泡沫分离塔位于发酵罐外部，可以分别控制和优化发酵与泡沫分离的操作条件。附图说明图1为本技术发酵与分离耦合装置示意图。其中，1－发酵罐；2－膜过滤器；3－抽料阀；4－蠕动泵；5－泡沫分离装置；6－回流阀。图2为本技术发酵罐的结构示意图。其中，100－发酵罐体；101－搅拌桨；102－加料口；103－排气口；104－回流进料口；105－出料阀；106－取样阀。图3为本技术泡沫分离塔的结构示意图。其中，500－泡沫分离塔柱；501－泡沫收集器；502－进料口；503－回流口；504－气泡分布器；505－鼓气泵。具体实施方式本技术的实施例参照附图1－3详细说明如下，但仅作为说明，并不是限制本技术。本技术是一种发酵与泡沫分离耦合装置，该装置的组成如图1所示，包括发酵罐、膜过滤器、蠕动泵、泡沫分离装置、回流阀和抽料阀；所述发酵罐(1)包括圆柱状的罐体(100)，罐体(100)的内部设置有搅拌桨(101)，罐体(100)的顶部分别设置有加料口(102)和排气口(103)，罐体(100)的中部设置有回流进料口(104)；所述罐体(100)底部排料口处设有三通接头，一端为设有出料阀(105)的出料口，另一端为设有取样阀(106)的取样口；出料阀(105)通过管路与膜过滤器(2)相连；所述膜过滤器(2)安装在出料阀(105)与抽料阀(3)之间，膜过滤器包括两个法兰，以及固定于两个法兰之间的无机纤维素膜；所述的的无机纤维素膜孔径为0.45μm；膜过滤器的作用为截留出料液中菌体；抽料阀的另一端与蠕动泵(4)的一端相连，蠕动泵(4)另一端与泡沫分离装置(5)中的泡沫分离塔进料口(502)相连；料液在蠕动泵(4)提供的外力作用下经膜过滤后从泡沫分离塔进料口(502)进入泡沫分离装置(5)中；所述泡沫分离装置(5)包括圆柱形泡沫分离塔(500)，泡沫分离塔(500)的顶部连接泡沫收集器(501)、泡沫分离塔(500)的中下部设置有进料口(502)，泡沫分离塔(500)底部设置有回流口(503)和气泡分布器(504)，气泡分布器(504)接有鼓气泵(505)；所述的泡沫分离塔顶部设置有产物接收装置泡沫收集器(501)；所述的泡沫分离塔进料口(502)通过蠕动泵(4)与发酵罐出料口相连，料液进入泡沫分离塔后，通过鼓气泵(505)经气泡分布器(504)向泡沫分离塔中通入气泡；所述气泡分布器(504)的孔径可根据实验要求进行选择；所述回流口(503)通过回流阀(6)与发酵罐回流进料口(104)相连。所述泡沫分离塔(500)塔高80cm，内径4cm.实施例1本技术装置进行发酵与泡沫分离耦合生产发酵产物时，首先需要对装置进行灭菌，待发酵罐罐体(100)灭菌结束后，关闭出料阀(105)，打开取样阀(106)，进行取样管路灭菌5-10min；取样管路灭菌结束后，关闭取样阀(106)，打开出料阀(105)、抽料阀(3)和回流阀(6)进行发酵罐外装置和管路的灭菌，蒸汽从出料阀(105)经过管道依次对膜过滤器(2)、泡沫分离装置(4)以及循环管路进行蒸汽灭菌15-30min。灭菌结束后，关闭所有阀门。采用整体装置的连续灭菌较各装置分别灭菌，灭菌次数减少2次，灭菌时间减少30-60min，所用蒸汽的量减少约60％。发酵与泡沫分离耦合装置灭菌结束后，用接种针本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发酵与泡沫分离耦合装置，其特征为该装置的组成包括发酵罐、膜过滤器和泡沫分离装置；所述发酵罐包括圆柱状的罐体，罐体的内部设置有搅拌桨，罐体的顶部分别设置有加料口和排气口，罐体的中部设置有回流进料口；所述罐体底部排料口处设有三通接头，一端为设有出料阀的出料口，另一端为设有取样阀的取样口；出料阀通过管路与膜过滤器相连；所述膜过滤器安装在出料阀与抽料阀之间，膜过滤器包括两个法兰，以及固定于两个法兰之间的无机纤维素膜；抽料阀的另一端与蠕动泵的一端相连，蠕动泵另一端与泡沫分离装置中的泡沫分离塔进料口相连；所述泡沫分离装置包括圆柱形泡沫分离塔，泡沫分离塔的顶部连接泡沫收集器、泡沫分离塔的中下部设置有进料口，泡沫分离塔底部设置有回流口和气泡分布器，气泡分布器接有鼓气泵；所述回流口通过回流阀与发酵罐的回流进料口相连。

【技术特征摘要】
1.一种发酵与泡沫分离耦合装置，其特征为该装置的组成包括发酵罐、膜过滤器和泡沫分离装置；所述发酵罐包括圆柱状的罐体，罐体的内部设置有搅拌桨，罐体的顶部分别设置有加料口和排气口，罐体的中部设置有回流进料口；所述罐体底部排料口处设有三通接头，一端为设有出料阀的出料口，另一端为设有取样阀的取样口；出料阀通过管路与膜过滤器相连；所述膜过滤器安装在出料阀与抽料阀之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑辉杰，高迎迎，徐丹丹，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：新型
国别省市：天津;12