发酵罐以及发酵产乙醇的系统技术方案

本实用新型专利技术涉及乙醇生产领域，公开了发酵罐以及发酵产乙醇的系统，所述发酵罐内包含载体装置，能够对酵母细胞进行固定化，该发酵罐结构简单、易操作，载体的装填量大、传质效果好、吸附过程快，同时发酵强度高，连续发酵批次可以高达50次以上。本实用新型专利技术中的系统能够通过将乙醇发酵和分离相耦合，在发酵产乙醇时，能够在线分离发酵液和酵母细胞，从而解除或大幅降低高浓度乙醇对酵母的抑制效果，能够促进乙醇形成，提高乙醇产率，还能够简化后期的提纯步骤。纯步骤。纯步骤。

【技术实现步骤摘要】
发酵罐以及发酵产乙醇的系统


[0001]本技术涉及乙醇生产领域，公开了发酵罐以及发酵产乙醇的系统。

技术介绍

[0002]目前我国燃料乙醇生产主要依赖于微生物发酵，然而传统燃料乙醇企业发酵过程中因细胞耐受性差、生命周期短、难以连续化进行而导致的产品浓度低、产品收率低、生产效率低的问题。
[0003]近年来，固定化技术在燃料乙醇发酵生产上得到了越来越广泛的关注和应用。固定化细胞发酵具有发酵时间短、产物转化率高以及生产稳定等优点。传统的固定化技术以凝胶包埋技术为主，即用角叉莱胶、卡拉胶、海藻酸钙、海藻酸钠等对细胞进行固定发酵。虽然此类包埋载体具有成型方便及固定化密度高等优点，但其机械强度低，传质弱，抗微生物分解能力较差；同时因传质限制，难以实现细胞自我更新。
[0004]另外，高浓度终产物对菌体有明显的抑制和毒害作用。通常燃料乙醇浓度达8％以上时，就会对微生物产生明显的抑制作用。虽然可以通过稀释料液来减少高浓度产物对发酵的抑制作用，但过低的乙醇浓度会使下游分离提取的效率更低；同时由于稀释需要消耗大量用水，也会造成成本增加。因此，需要开发一种新的生产乙醇的发酵罐和系统。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是为了克服现有技术中存在的固定化发酵产乙醇时传质效果差以及高浓度乙醇显著抑制酵母活性的问题，提供一种发酵罐以及发酵产乙醇的系统，该发酵罐中包含的载体装置能够提高固定化发酵产乙醇的传质效果，提高发酵效率，在所述系统中能够解除或大幅降低高浓度乙醇对酵母活性的抑制。
[0006]为了实现上述目的，本技术一方面提供一种发酵罐，所述发酵罐包括罐体和载体装置；所述罐体包括罐顶、筒体和罐底；其中，所述载体装置填充于筒体内；所述载体装置包含至少两个平行于发酵罐横轴的格栅、连接格栅的立柱和设置在立柱上的纤维载体。
[0007]优选地，所述载体装置的高度为筒体高度的60
‑
80％。
[0008]优选地，所述格栅呈圆环状，所述立柱包含支撑立柱和载体立柱；其中，至少两个所述支撑立柱沿格栅内沿均匀分布。
[0009]优选地，所述纤维载体的一端固定于载体立柱，一端处于游离的状态。
[0010]优选地，所述纤维载体呈片状、条状或线状。
[0011]优选地，所述纤维载体为片状；其中，所述纤维载体的厚度为1.5
‑
3mm。
[0012]优选地，所述纤维载体的装填量为12
‑
20g/L发酵液体积。
[0013]优选地，所述发酵罐还包括搅拌装置，所述搅拌装置位于罐体内部的中心轴上，用于搅拌发酵罐内的物料；其中，所述搅拌装置自上而下包括动力单元、联轴器、搅拌轴、至少一个桨叶和与罐底连接的支撑件，所述搅拌装置通过联轴器与罐顶连接。
[0014]优选地，所述桨叶选自斜式桨叶、W型桨叶和U型桨叶中的至少一种。
[0015]本技术第二方面提供一种发酵产乙醇的系统，沿物料走向，所述系统包括串联连接的如上所述的发酵罐、喷射装置和冷凝装置；其中，所述喷射装置用于将来自发酵罐的发酵液进行喷射气化，得到气相物料和液相物料；所述冷凝装置通过管路分别与喷射装置和乙醇收集装置连接，用于对所述气相物料进行冷凝，并将得到的气相冷凝液输送至乙醇收集装置；所述冷凝装置还通过管路分别与喷射装置和发酵罐连接，用于对所述液相物料进行冷凝，并将得到的液相冷凝液输送至所述发酵罐。
[0016]优选地，所述发酵罐的进料口依次与冷凝装置和发酵罐的出料口连接，用于对发酵罐中的发酵液进行冷却。
[0017]本技术提供的所述发酵罐中含有纤维载体，在发酵过程中能够对酵母细胞进行吸附，提高细胞活力，提高发酵效率。同时，该发酵罐结构简单、易操作，载体的装填量大、传质效果好、吸附过程快，同时发酵强度高，连续发酵批次可以高达50次以上。
[0018]本技术中的系统中能够通过将乙醇生产和分离相耦合，在发酵产乙醇时，能够在线分离含乙醇的发酵液和酵母细胞，从而解除或大幅降低高浓度乙醇对酵母的抑制效果，能够促进乙醇形成，提高乙醇产率(乙醇产率＝乙醇质量/发酵时间)，还能够简化后期的提纯步骤。
附图说明
[0019]图1是本技术所述的发酵罐的示意图；
[0020]图2是本技术所述的发酵罐中载体装置横剖面的示意图；
[0021]图3是本技术所述的发酵罐中搅拌装置的示意图；
[0022]图4是本技术所述的桨叶(含U型桨)的示意图；
[0023]图5是本技术所述的桨叶(含W型桨)的示意图；
[0024]图6为本技术所述的系统的流程示意图。
[0025]附图标记说明
[0026]T0、发酵罐；T1、喷射装置；T2、冷凝装置；T3、抽真空装置；T4、乙醇收集装置；
[0027]1、罐体；2、载体装置；3、搅拌装置；4、进料口；5、出料口；
[0028]21、格栅；22、立柱；221、支撑立柱；222、载体立柱；23纤维载体； 31、动力单元；32、联轴器；33、搅拌轴；34、桨叶；35支撑件。
具体实施方式
[0029]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0030]本技术第一方面提供一种发酵罐，所述发酵罐T0包括罐体1和载体装置2；
[0031]所述罐体T1包括罐顶、筒体和罐底；
[0032]其中，所述载体装置2填充于筒体内；
[0033]所述载体装置2包含至少两个平行于发酵罐横轴的格栅21、连接格栅的立柱22和设置在立柱上的纤维载体23。
[0034]所述发酵罐的外形没有特别的要求，只要能够用于酵母菌发酵生产乙醇即可。
[0035]所述发酵罐的高径比可以在较宽的范围内选择，优选为1.5
‑
4。应当理解的是，当发酵罐的罐底为倒锥形结构时，可以忽略倒锥形结构的高度。
[0036]在本技术中，所述发酵罐还可以包括其他结构，比如进料装置4和出料装置5等。所述进料装置4可以位于罐顶上，所述出料装置5可以位于罐底处。
[0037]所述进料装置可以包括进料管和进料口。
[0038]优选地，所述进料口的数量为1
‑
4个。
[0039]优选地，所述进料口为喷嘴形式。所述喷嘴的数量在较宽的范围内选择，优选地，喷嘴的数量为3
‑
12个。
[0040]所述出料装置5可以包括出料管和出料口，出料管和出料口的数量可以分别为至少一个。
[0041]优选地，所述发酵罐T0还包括搅拌装置3。
[0042]优选地，所述搅拌装置3位于罐体1内部的中心轴上，用于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发酵罐，其特征在于，所述发酵罐(T0)包括罐体(1)和载体装置(2)；所述罐体(1)包括罐顶、筒体和罐底；其中，所述载体装置(2)填充于筒体内；所述载体装置(2)包含至少两个平行于发酵罐横轴的格栅(21)、连接格栅(21)的立柱(22)和设置在立柱上的纤维载体(23)。2.根据权利要求1所述的发酵罐，其特征在于，所述载体装置(2)的高度为筒体高度的60
‑
80％。3.根据权利要求1所述的发酵罐，其特征在于，所述格栅(21)呈圆环状；所述立柱(22)包含支撑立柱(221)和载体立柱(222)；其中，至少两个所述支撑立柱(221)沿格栅(21)内沿均匀分布。4.根据权利要求1所述的发酵罐，其特征在于，所述纤维载体(23)的一端固定于载体立柱(222)，一端处于游离的状态；和/或所述纤维载体(23)呈片状、条状或线状。5.根据权利要求1或4所述的发酵罐，其特征在于，所述纤维载体(23)为片状；其中，所述纤维载体(23)的厚度为1.5
‑
3mm。6.根据权利要求1所述的发酵罐，其特征在于，所述纤维载体(23)的装填量为12
‑
20g/L发酵液体积。7.根据权利要求1所述的发酵罐，其特征在于，所述发酵罐(T0)还包括搅拌装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：李凡，应汉杰，袁敬伟，李义，陈勇，佟毅，邓衍宏，卢久灵，刘庆国，汪虎，刘桂文，柳东，
申请(专利权)人：中粮生化能源肇东有限公司，
类型：新型
国别省市：