一種高效環(huán)保乙醇發(fā)酵耦合膜分離系統(tǒng)裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于生物乙醇發(fā)酵領域，具體涉及一種高效環(huán)保乙醇發(fā)酵耦合膜分離系統(tǒng)
目.ο
【背景技術】
[0002]將乙醇發(fā)酵與分離相耦合，在發(fā)酵的同時將發(fā)酵液中的乙醇選擇性地分離出發(fā)酵系統(tǒng)，從而降低發(fā)酵液中乙醇濃度，解除乙醇對酵母菌細胞的抑制作用，從而提高乙醇的生產(chǎn)率，將發(fā)酵時間縮短約30%。目前，常用的分離方法為滲透汽化、氣提、液液萃取、吸附等。其中，滲透汽化分離與發(fā)酵耦合時，可實現(xiàn)產(chǎn)物提取和濃縮，不引入其它物質(zhì)，避免對過程造成不利影響，以及具有操作便利和能耗低等優(yōu)點，受到越來越多的關注。Qureshi等利用最具代表性的親有機物聚合物膜材料-聚二甲基硅氧烷(PDMS)進行滲透汽化分離丁醇發(fā)酵液中的產(chǎn)物，在降低了產(chǎn)物對細胞生長抑制作用的同時，使得產(chǎn)品產(chǎn)率提高了2倍。目前我國乙醇發(fā)酵-膜分離耦合仍處于起步發(fā)展階段，如何減小酵母產(chǎn)乙醇發(fā)酵體系產(chǎn)物抑制作用，提高原料轉化率和乙醇產(chǎn)率，實現(xiàn)固定化酵母多級連續(xù)化發(fā)酵-分離耦合的乙醇高效生產(chǎn)，降低過程能耗，讓發(fā)酵法生產(chǎn)乙醇正向著連續(xù)化和節(jié)能化方向發(fā)展勢在必行，刻不容緩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對乙醇連續(xù)發(fā)酵-膜分離耦合技術對減小酵母產(chǎn)乙醇發(fā)酵體系產(chǎn)物抑制作用、發(fā)酵體系對PDMS/陶瓷復合膜的存在污染、耦合發(fā)酵原料轉化率和乙醇產(chǎn)率低等現(xiàn)狀，提供一種高效環(huán)保乙醇發(fā)酵耦合膜分離系統(tǒng)裝置，實現(xiàn)固定化酵母多級連續(xù)化發(fā)酵-分離耦合的乙醇生產(chǎn)，提高乙醇發(fā)酵過程效率，降低過程能耗。
[0004]本發(fā)明的方案是通過這樣實現(xiàn)的:一種高效環(huán)保乙醇發(fā)酵耦合膜分離系統(tǒng)裝置，該系統(tǒng)裝置包括補糖罐1、發(fā)酵罐2、分離罐8、乙醇粗液收集器10，補糖罐1、發(fā)酵罐2、分離罐
8、乙醇粗液收集器10依次連接，所述的分離罐8中間設有TOMS-陶瓷復合膜9，PDMS-陶瓷復合膜9將分離罐8分隔成兩個空腔，位于上端的空腔連接回發(fā)酵罐2，位于下端的空腔連接至分離罐8;該系統(tǒng)裝置還包括膜分離再生單元，膜分離再生單元位于發(fā)酵罐2和乙醇粗液收集器10之間，由洗液池8-1、廢液池8-2、閥門a、閥門b閥門c、閥門d、閥門e組成，洗液池8_1、分離罐8、廢液池8-2依次連接，閥門a位于發(fā)酵罐2和分離罐8之間，用于控制發(fā)酵液流入分離罐8;閥門b位于洗液池8-1和分離罐8之間，用于控制洗液流入分離罐8;閥門c位于分離罐8上端的空腔出口處;閥門d位于分離罐8和乙醇粗液收集器10連接處；閥門e位于分離罐8和廢液池8-2之間。
[0005]作為本發(fā)明的進一步限定，所述的發(fā)酵罐2外設有pH計4和溫度計5，發(fā)酵罐2底部設有霧化器3。
[0006]作為本發(fā)明的進一步限定，所述補糖罐1和發(fā)酵罐2之間的連接還設有高壓栗A6;所述的發(fā)酵罐2和分離罐8之間的連接還設有高壓栗B7。
[0007]本發(fā)明具備以下良好效果:將TOMS-陶瓷復合膜分離引入到乙醇發(fā)酵過程中，將發(fā)酵成熟的含有高濃度乙醇溶液的通過高壓栗栗出進行分離，并將分離后的發(fā)酵液繼續(xù)回流至發(fā)酵罐中，使發(fā)酵連續(xù)進行，減小發(fā)酵產(chǎn)物乙醇對酵母的抑制作用，提高發(fā)酵原料轉化率和乙醇產(chǎn)率;將PDMS-陶瓷復合膜分離功能設置在發(fā)酵罐體外，并針對分離罐專門設置了膜分離再生單元，一是減少了發(fā)酵體系對PDMS/陶瓷復合膜的污染，同時便于PDMS/陶瓷復合膜的清潔洗護，使發(fā)酵可以連續(xù)化進行，避免發(fā)酵因分離膜受污染暫停生產(chǎn);將在發(fā)酵罐內(nèi)設置霧化器，使乙醇分離多效應實現(xiàn)分離，提高了酵母發(fā)酵效率。
[0008]說明書附圖
圖1.高效環(huán)保乙醇發(fā)酵耦合膜分離系統(tǒng)裝置。圖中標識:1:補糖罐，2:發(fā)酵罐，3:霧化器，4: pH計，5:溫度計，6:高壓栗A，7:高壓栗B，8:分離罐，8_1:洗液池，8_2:廢液池，8a:閥門a，8b:閥門b，8c:閥門c，8d:閥門d，8e:閥門e，9: PDMS-陶瓷復合膜，10:乙醇粗液收集器。
【具體實施方式】
[0009]以下結合實施例和附圖描述本發(fā)明高效環(huán)保乙醇發(fā)酵耦合膜分離系統(tǒng)裝置，這些描述并不是對本
【發(fā)明內(nèi)容】
作進一步的限定。
[0010]實施例1
如圖1所示，本發(fā)明高效環(huán)保乙醇發(fā)酵耦合膜分離系統(tǒng)裝置，該系統(tǒng)裝置包括補糖罐1、發(fā)酵罐2、分離罐8、乙醇粗液收集器10，補糖罐1、發(fā)酵罐2、分離罐8、乙醇粗液收集器10依次連接，所述的分離罐8中間設有TOMS-陶瓷復合膜9，PDMS-陶瓷復合膜9將分離罐8分隔成兩個空腔，位于上端的空腔連接回發(fā)酵罐2，位于下端的空腔連接至分離罐8;該系統(tǒng)裝置還包括膜分離再生單元，膜分離再生單元位于發(fā)酵罐2和乙醇粗液收集器10之間，由洗液池8-1、廢液池8-2、閥門a、閥門b閥門c、閥門d、閥門e組成，洗液池8_1、分離罐8、廢液池8_2依次連接，閥門a位于發(fā)酵罐2和分離罐8之間，用于控制發(fā)酵液流入分離罐8;閥門b位于洗液池8-1和分離罐8之間，用于控制洗液流入分離罐8;閥門c位于分離罐8上端的空腔出口處；閥門d位于分離罐8和乙醇粗液收集器10連接處；閥門e位于分離罐8和廢液池8-2之間。所述的發(fā)酵罐2外設有pH計4和溫度計5，發(fā)酵罐2底部設有霧化器3。所述補糖罐1和發(fā)酵罐2之間的連接還設有高壓栗A6;所述的發(fā)酵罐2和分離罐8之間的連接還設有高壓栗B7。由洗液池8-1、廢液池8-2、閥門a、閥門b閥門c、閥門d、閥門e組成，洗液池8_1、分離罐8、廢液池8_2依次連接，閥門a位于發(fā)酵罐2和分離罐8之間，用于控制發(fā)酵液流入分離罐8;閥門b位于洗液池8-1和分離罐8之間，用于控制洗液流入分離罐8;閥門c位于分離罐8上端的空腔出口處；閥門d位于分離罐8和乙醇粗液收集器10連接處;閥門e位于分離罐8和廢液池8-2之間。
應用實施例2
使用過程中，打開閥門a、閥門c、閥門d，關閉閥門b和閥門e，發(fā)酵進入到中后期時開始通過高壓栗A6將補糖罐1內(nèi)的糖液栗入發(fā)酵罐2中進行補糖，啟動霧化器3，將將發(fā)酵成熟的發(fā)酵液連同水蒸汽一同栗入分離罐8中對乙醇進行分離，分離后的乙醇溶液及乙醇水蒸汽進入到乙醇粗液收集器10中，利用高壓栗B7控制發(fā)酵液進入分離罐8的流速，同時將分離器中未通過PDMS-陶瓷復合膜的發(fā)酵液回流回到發(fā)酵罐中繼續(xù)發(fā)酵。
[0011]在發(fā)酵過程中遇到分離膜受污染嚴重導致分離效率低下時，啟動膜分離再生單元功能，關閉閥門a、閥門c、閥門d，打開閥門b和閥門e，栗入裝在洗液池8-1內(nèi)洗液，對分離罐進行清洗養(yǎng)護15-30min，洗護后的廢液流到廢液池8-2中。清洗完成后打開閥門a、閥門c、閥門d，關閉閥門b和閥門e，繼續(xù)進行。
本發(fā)明上述實施例方案僅是對本發(fā)明的說明而不能限制本發(fā)明，權利要求中指出了本發(fā)明設備構成和連接方式，而上述的說明并未指出本發(fā)明參數(shù)的范圍，因此，在與本發(fā)明的權利要求書相當?shù)暮x和范圍內(nèi)的任何改變，都應當認為是包括在權利要求書的范圍內(nèi)。
【主權項】
1.一種高效環(huán)保乙醇發(fā)酵耦合膜分離系統(tǒng)裝置，該系統(tǒng)裝置包括補糖罐(1)、發(fā)酵罐(2)、分離罐(8)、乙醇粗液收集器(10)，補糖罐(1)、發(fā)酵罐(2)、分離罐(8)、乙醇粗液收集器(10)依次連接，其特征在于，所述的分離罐(8)中間設有PDMS-陶瓷復合膜(9)，PDMS-陶瓷復合膜(9)將分離罐(8)分隔成兩個空腔，位于上端的空腔連接回發(fā)酵罐(2)，位于下端的空腔連接至分離罐(8);該系統(tǒng)裝置還包括膜分離再生單元，膜分離再生單元位于發(fā)酵罐(2)和乙醇粗液收集器(10 )之間，由洗液池(8-1)、廢液池(8-2 )、閥門a、閥門b閥門c、閥門d、閥門e組成，洗液池(8-1)、分離罐(8)、廢液池(8-2)依次連接，閥門a位于發(fā)酵罐(2)和分離罐(8)之間，用于控制發(fā)酵液流入分離罐(8);閥門b位于洗液池(8-1)和分離罐(8)之間，用于控制洗液流入分離罐(8);閥門c位于分離罐(8)上端的空腔出口處；閥門d位于分離罐(8)和乙醇粗液收集器(10)連接處;閥門e位于分離罐(8)和廢液池(8-2)之間。2.根據(jù)權利要求1所述的高效環(huán)保乙醇發(fā)酵耦合膜分離系統(tǒng)裝置，其特征在于，所述的發(fā)酵罐(2)外設有pH計(4)和溫度計(5)，發(fā)酵罐(2)底部設有霧化器(3)。3.根據(jù)權利要求1所述的高效環(huán)保乙醇發(fā)酵耦合膜分離系統(tǒng)裝置，其特征在于，所述補糖罐(1)和發(fā)酵罐(2)之間的連接還設有高壓栗A(6 );所述的發(fā)酵罐(2)和分離罐(8)之間的連接還設有高壓栗B( 7)。
【專利摘要】本發(fā)明屬于生物乙醇發(fā)酵領域，具體涉及一種高效環(huán)保乙醇發(fā)酵耦合膜分離系統(tǒng)裝置。該系統(tǒng)裝置補糖罐1、發(fā)酵罐2、分離罐8、乙醇粗液收集器10依次連接，還包括膜分離再生單元，膜分離再生單元位于發(fā)酵罐2和乙醇粗液收集器10之間，由洗液池8-1、廢液池8-2、閥門a、閥門b閥門c、閥門d、閥門e組成。本發(fā)明系統(tǒng)裝置可使發(fā)酵連續(xù)進行，減小發(fā)酵產(chǎn)物乙醇對酵母的抑制作用，提高發(fā)酵原料轉化率和乙醇產(chǎn)率，同時便于PDMS/陶瓷復合膜的清潔洗護。
【IPC分類】C12M1/12, C12M1/34
【公開號】CN105482998
【申請?zhí)枴緾N201610017505
【發(fā)明人】徐大鵬, 馮英
【申請人】廣西新天德能源有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2016年1月12日