一种发酵法制醇中产物的利用工艺及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种发酵法制醇中产物的利用工艺及装置，属于发酵技术领域。主要是针对耦合发酵‑膜分离工艺的体系，除了可从发酵产物中分离出高纯度的醇，还可以获得高品质的蛋白，将其应用于饲料；生产过程中的废水能够得到净化处理和综合利用。

A process and device for the utilization of a product in alcohol fermentation

The invention relates to a process and a device for the use of a product in alcohol fermentation, which belongs to the field of fermentation technology. Mainly for the coupling membrane separation process fermentation system, in addition to separate high purity alcohol from the fermentation products, but also can obtain high quality protein, which is used in the feed; wastewater in the production process to get purification treatment and comprehensive utilization.

【技术实现步骤摘要】
一种发酵法制醇中产物的利用工艺及装置
本专利技术涉及一种发酵法制醇中产物的利用工艺及装置，属于发酵

技术介绍
随着全球化石燃料的日趋紧张和环境污染日益严重，能源和环境危机已成为21世纪人类社会可持续发展的主要障碍。乙醇不仅是一种很好的溶剂，而且还可以作为制取多种化工产品的原料。粮食乙醇严重依赖于农业粮食作物，发展“不与民争粮，不与民争地”的不扰民政策是我国乃至世界发展燃料乙醇的方向；非粮乙醇和生物质乙醇生产成本一直居高不下，主要成本在原料和酶制剂，在全球石油低迷的环境下，行业竞争能力低。本工艺所制得产物醇避免了以上的劣势，不仅不依赖农作物和降低了生产成本，还大大减少温室气体排放量，但是在实际生产过程中，需要找到一种可以将发酵产物资源化利用的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供一种发酵法制醇工艺中的产物资源化利用的发酵-膜耦合工艺，采用该工艺回收的醇的回收率高、纯度好，并可以能够将发酵液中的蛋白得到回收利用，过程中的水可以得到净化处理和综合利用。技术方案：一种发酵法制醇中产物的利用工艺，包括如下步骤：1），采用发酵-膜耦合工艺，在微生物的作用下进行发酵，产生醇；2），将步骤1）中产生的发酵液送入第一陶瓷膜中进行过滤除菌，得到第一透过液和第一截留液；3），至少部分的第一截留液送入精馏塔中进行精馏，塔顶轻组分进行进一步地醇水分离，塔釜醪液送入第二陶瓷膜中进行过滤，得到第二透过液和第二截留液，第二截留液经过干燥后得到回收蛋白，第二透过液依次经过生化处理、超滤与反渗透过滤之后，得到纯化水。在一个实施方式中，至少一部分第一截留液返回至发酵罐。在一个实施方式中，第一陶瓷膜和/或第二陶瓷膜的平均孔径范围在5～5000nm，更优选为50～800nm。所述的醇选自乙醇和/或丁醇和/或异丙醇。所述的醇水分离是采用渗透汽化膜进行脱水。一种发酵法制醇中产物的利用装置，包括有发酵罐、第一陶瓷膜、第二陶瓷膜、精馏塔，发酵罐的料液出口与第一陶瓷膜截留侧的入口连接，第一陶瓷膜的截留侧的出口和/或渗透侧与精馏塔连接，精馏塔的塔顶与醇-水分离装置连接，精馏塔的塔底与第二陶瓷膜的截留侧入口连接，第二陶瓷膜的截留侧与干燥装置连接，第二陶瓷膜的渗透侧依次与生化处理单元、超滤膜和反渗透膜连接。第一陶瓷膜的截留侧的出口还与发酵罐连接。第一陶瓷膜和/或第二陶瓷膜的平均孔径范围在5～5000nm，更优选为50～800nm。所述的醇-水分离装置是渗透汽化膜，采用的膜为优先透水膜，可以为分子筛膜、无定形二氧化硅膜、PVA膜，最优是分子筛膜。所述的超滤膜和反渗透膜装置（8）中超滤膜形式可以为中空纤维膜、卷式膜、管式膜、平板膜，优选中空纤维膜，反渗透膜主要为卷式膜。有益效果本专利技术提供的产物资源化利用的发酵-膜耦合工艺具有的醇的回收率高、纯度好的优点，并可以能够将发酵液中的蛋白得到回收利用，陶瓷膜透过液更易于生化处理，过程中的水可以得到净化处理和综合利用。附图说明图1是本专利技术提供的装置的结构示意图；其中，1、发酵罐；2、第一陶瓷膜；3、精馏塔；4、醇-水分离装置；5、第二陶瓷膜；6、干燥装置；7、生化处理单元；8、超滤膜和反渗透膜。具体实施方式下面通过具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。但本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限定本专利技术的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件(例如参考徐南平等著的《无机膜分离技术与应用》，化学工业出版社，2003)或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。本文使用的近似语在整个说明书和权利要求书中可用于修饰任何数量表述，其可在不导致其相关的基本功能发生变化的条件下准许进行改变。因此，由诸如“约”的术语修饰的值并不局限于所指定的精确值。在至少一些情况下，近似语可与用于测量该值的仪器的精度相对应。除非上下文或语句中另有指出，否则范围界限可以进行组合和/或互换，并且这种范围被确定为且包括本文中所包括的所有子范围。除了在操作实施例中或其他地方中指明之外，说明书和权利要求书中所使用的所有表示成分的量、反应条件等等的数字或表达在所有情况下都应被理解为受到词语“约”的修饰。以范围形式表达的值应当以灵活的方式理解为不仅包括明确列举出的作为范围限值的数值，而且还包括涵盖在该范围内的所有单个数值或子区间，犹如每个数值和子区间被明确列举出。例如，“大约0.1%至约5%”的浓度范围应当理解为不仅包括明确列举出的约0.1%至约5%的浓度，还包括有所指范围内的单个浓度（如，1%、2%、3%和4%）和子区间（例如，0.1%至0.5%、1%至2.2%、3.3%至4.4%）。本说明书中的“去除”，不仅包括完全去除目标物质的情况，还包括部分去除(减少该物质的量)的情况。本说明书中的“提纯”，包括去除任意的或特定的杂质。本文使用的词语“包括”、“包含”、“具有”或其任何其他变体意欲涵盖非排它性的包括。例如，包括列出要素的工艺、方法、物品或设备不必受限于那些要素，而是可以包括其他没有明确列出或属于这种工艺、方法、物品或设备固有的要素。本专利技术中在发酵液中含有发酵产生的乙醇以及菌体，首先将发酵液通过第一陶瓷膜过滤之后，可以获得浓度较高的菌株，其中可以将一部分回收的菌体返回发酵罐中以维持菌株浓度，同时将剩余的截留液送入精馏塔中进行精馏，在釜底得到的醪液中含有较多的菌丝、蛋白等，经过第二陶瓷膜截留之后，将截留液干燥可以获得纯度较好的蛋白，其可以应用于饲料；同时，第二陶瓷膜的透过液中含有一定量的未蒸出的乙醇以及其它的一些有机物，可以送入生化处理后，再进入超滤和反渗透系统中过滤得到纯水。而第一陶瓷膜的渗透液中同样地含有较多的乙醇，也可以将其送入精馏塔中进行精馏以回收乙醇。陶瓷膜过滤器作为上述的第一陶瓷膜和第二陶瓷膜的多孔膜的材料，能够从现有公知的陶瓷材料中适当选择。例如，可以使用氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化硅、氧化钛、氧化铈、氧化钇，钛酸钡等氧化物类材料；堇青石、多铝红柱石、镁橄榄石、块滑石、硅铝氧氮陶瓷、锆石、铁酸盐等复合氧化物类材料；氮化硅，氮化铝等氮化物类材料；碳化硅等碳化物类材料；羟基磷灰石等氢氧化物类材料；碳、硅等元素类材料；或者含有它们的两种以上的无机复合材料等。还可以使用天然矿物（粘土、粘土矿物、陶渣、硅砂、陶石、长石、白砂）或高炉炉渣、飞灰等。其中，优选选自氧化铝、二氧化锆、氧化钛、氧化镁、氧化硅中的1种或2种以上，更优选以氧化铝、二氧化锆或者氧化钛作为主体构成的陶瓷粉末。其中，这里所说的“作为主体”表示陶瓷粉末总体的50wt%以上（优选75wt%以上、更优选80～wt100%）为氧化铝或二氧化硅。例如，在多孔材料中，氧化铝较为廉价且操作性优异。并且，能够容易地形成具有适合于液体分离的孔径的多孔结构，因此能够容易地制造具有优异的液体透过性的陶瓷分离膜。并且，在上述氧化铝中，特别优选使用α-氧化铝。α-氧化铝具有在化学方面稳定、且熔点和机械强度高的特性。因此，通过使用α-氧化铝，能够制造可以在宽泛用途（例如工业领域）中利用的陶瓷分离膜。蒸馏和渗透汽化回收乙醇对第一陶瓷膜的浓缩液进行精馏浓缩的最主要的目的是对其进行初步提纯，可以使培养基、蛋本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发酵法制醇中产物的利用工艺，其特征在于，包括如下步骤：1），采用发酵‑膜耦合工艺，在微生物的作用下进行发酵，产生醇；2），将发酵液送入第一陶瓷膜中过滤除菌，得到第一透过液和第一截留液；3），至少部分的第一截留液送入精馏塔中进行精馏，塔顶轻组分进行进一步地醇水分离，塔釜醪液送入第二陶瓷膜中进行过滤，得到第二透过液和第二截留液；4），第二截留液经过干燥后得到回收蛋白，第二透过液依次经过生化处理、超滤与反渗透过滤之后，得到纯化水。

【技术特征摘要】
1.一种发酵法制醇中产物的利用工艺，其特征在于，包括如下步骤：1），采用发酵-膜耦合工艺，在微生物的作用下进行发酵，产生醇；2），将发酵液送入第一陶瓷膜中过滤除菌，得到第一透过液和第一截留液；3），至少部分的第一截留液送入精馏塔中进行精馏，塔顶轻组分进行进一步地醇水分离，塔釜醪液送入第二陶瓷膜中进行过滤，得到第二透过液和第二截留液；4），第二截留液经过干燥后得到回收蛋白，第二透过液依次经过生化处理、超滤与反渗透过滤之后，得到纯化水。2.根据权利要求1所述的发酵法制醇中产物的利用工艺，其特征在于：至少一部分第一截留液返回至发酵罐。3.根据权利要求1所述的发酵法制醇中产物的利用工艺，其特征在于：第一陶瓷膜和/或第二陶瓷膜的平均孔径范围在5～5000nm。4.根据权利要求3所述的发酵法制醇中产物的利用工艺，其特征在于：第一陶瓷膜和/或第二陶瓷膜的平均孔径范围在50～800nm。5.根据权利要求1所述的发酵法制醇中产物的利用工艺，其特征在于：所述的醇选自乙醇和/或丁醇和/或异丙醇。6.根据权利要求1所述的发酵法制醇中产物的利用工艺，其特征在于：所述的醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭文博，王晓东，赵士明，莫志朋，江健，杨艳，刘乐天，佟淑环，柳磊，晁伟，范克银，
申请(专利权)人：北京首钢朗泽新能源科技有限公司，江苏久吾高科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11