用于连续发酵或间隙发酵的发酵装备及发酵工艺的利记博彩app
【专利摘要】本发明公开了一种用于生物质精炼的工业化连续发酵或间隙发酵的混合发酵装备，包括管线、阀门、储罐和至少5个罐，其中，1#、2#罐相互并联管线设置，3#、4#发酵罐相互并联管线设置，所述并联设置的1#、2#、所述并联设置的3#、4#发酵罐与5#发酵罐以及其他发酵罐依次并联管线连接,所述5#发酵罐与其他发酵罐依次串联管线连接；每个发酵罐的上部设有进料口与进料管线连接，下部设有出料口与储罐通过排料母管线连接；所述管线均设有阀门，可实现连续发酵和间隙发酵两种工艺，且本发明可随生产条件的变化随时调整发酵时间和发酵进程，从而实现了最优化的发酵控制和调整，并提高丁醇或乙醇发酵产量、降低生产成本。
【专利说明】用于连续发酵或间隙发酵的发酵装备及发酵工艺
【技术领域】
[0001]本发明属于生物化工【技术领域】，具体涉及一种用于生物质精炼的工业化的连续发酵或间隙发酵的发酵装备及发酵工艺。
【背景技术】
[0002]丁醇或乙醇发酵生产过程中，正常连续发酵流程是发酵液从1号罐到N号罐依次经N个管线阀门进入储罐。
[0003]在实际工业生产中，由于生产条件的变化和发酵的进程变化，在1号罐到N号罐中的发酵液将经历不同的发酵阶段，每个发酵罐中的发酵液的发酵程度也不一定会按发酵罐的序号来依次递增，特别是一旦某发酵罐出现染菌的特殊情况，就要求操作人员能及时调整发酵时间和发酵进程，使连续发酵过程可以按照实际需要来切换到间隙发酵过程，从而实现了最优化的发酵控制和调整。
[0004]天津理工大学于2010-08-31申请的CN201010267618.6 “一种丙酮丁醇原位萃取连续发酵装置及工艺”:提供了一种丙酮丁醇原位萃取连续发酵的装置及工艺，该装置包括一号种子罐、二号种子罐交替接种，将丙酮丁醇发酵分为两个阶段连续操作，第一阶段为常规产酸期发酵，第二个阶段为原位萃取产物合成期发酵，在第二个阶段采用萃取与发酵耦合的方法，配合低速搅拌，最大限度的降低产物抑制作用，大大提高丁醇发酵效率，最后通过静相处理，实现醪液和发酵产物的初步分离。本发明的优点是:采用该装置及工艺进行生产，萃取效果好，能够显著提高发酵产物中的丁醇比例，可大大降低生产成本，具有明显的经济效益；该工艺科学合理，流程装置简单且易于实施，可在传统丁醇发酵工艺流程中稍加改造即可实现本发明提供的发酵新工艺，应用前景广阔。
[0005] 申请人:王建设于2010-03-12申请的CN201010122897.7 “一种连续萃取发酵生产生物丁醇的方法和装置”:本发明属于发酵生产生物丁醇【技术领域】，涉及一种淀粉类物质和糖类物质萃取发酵生产生物丁醇的方法及装置，发酵醪液由前一发酵罐排出后送入下一发酵罐依次继续发酵，发酵醪液由前一发酵罐送入下一发酵罐的压罐输送过程中加入萃取剂混合进行萃取丁醇，萃取剂将发酵醪液中产生的丁醇萃取分离出来后，再将萃取剂和丁醇的混合物分离后的发酵醪液送入下一发酵罐进行发酵。本发明实现了连续萃取发酵生产生物丁醇的方法和装置，通过连续添加萃取剂，连续分离生物丁醇，连续补加原始醪液的办法来实现生产生物丁醇的，最高可提高生物丁醇产率3倍，节省二分之一蒸汽，减少百分之六十以上的废水排放，为生物丁醇生产企业带来非常可观的经济效益。
[0006]以上在根据不同的需求选用连续发酵和间隙发酵时需要需用不同的装置，都不能在同一设备上进行，成本大，占地面积大，耗费资金大，给企业的生产运营带来很大的资金耗费。
【发明内容】
[0007]本发明要解决的技术问题在于提供一种既可进行连续发酵又可进行间隙发酵的混合发酵装置及工艺，以串并联结构连接的发酵罐组，在发酵生产过程中，只要发酵液一旦满足了蒸馏处理条件就可将发酵液立刻导入蒸馏处理工序，有效地调整和控制发酵生产流程的进程和条件，从而缩短了总的发酵过程时间，使同一生产装置可根据不同的生产负荷要求，一次工艺完成间隙发酵或连续发酵，即同一生产设备可完成发酵间隙和连续发酵两种生产工艺，达到了稳定操作的目的。
[0008]为达到上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0009]一种用于连续发酵或间隙发酵的发酵装备，包括管线、阀门、储罐和至少5个罐，其中，1#、2#罐相互并联管线设置，3#、4#发酵罐相互并联管线设置，所述并联设置的1#、2#、所述并联设置的3#、4#发酵罐与5#发酵罐以及其他发酵罐依次并联管线连接，所述5#发酵罐与其他发酵罐依次串联管线连接；每个发酵罐的上部设有进料口与进料管线连接，下部设有出料口与储罐通过排料母管线连接；所述管线均设有阀门。其中，1#、2#罐在连续发酵时为育种罐，间隙发酵时为发酵罐。
[0010]优选地，所述排料母管线设有1阀、2阀和3阀，所述1阀在2#和3#发酵罐罐下排料阀之间，2阀在4#和5#发酵罐罐下排料阀之间，3阀在最后一个n#罐的罐下排料阀之前。(η彡5)
[0011]优选地，所述1阀前的排料母管线设有管线分别连到3#发酵罐和4#发酵罐的上部，并分别装有阀、32阀及I阀、42阀；所述2阀前的排料母管线设有管线连到5#发酵罐，并装有阀、52阀；所述5#发酵罐罐下排料阀的上部设有管线连接到6#发酵罐上部，并装有阀、62阀；所述6#发酵罐罐下排料阀的上部设有管线连接到7#发酵罐上部，并装有阀、72阀；……所述(n-1)#发酵罐罐下排料阀的上部设有管线连接到n#发酵罐上部，并装有叫阀、n2阀。如此，可以实现1#、2#罐相互并联设置，3#、4#发酵罐相互并联设置，所述并联设置的1#、2#罐、所述并联设置的3#、4#发酵罐与5#发酵罐以及其他发酵罐依次串联设置。
[0012]一种连续的发酵工艺，利用上述的混合发酵装备，包括以下步骤:
[0013]1)所述1阀、2阀、3阀全部关闭；
[0014]2)物料和种子按照比例混合分别进1#育种罐和2#育种罐，当其中任一育种罐的物料和种子达到要求的数量时，进入3#发酵罐或4#发酵罐进行发酵；
[0015]进入3#发酵罐时和32阀打开，进4#发酵罐时I和42阀打开；
[0016]当另一育种罐达到要求的数量进入另一发酵罐进行发酵；
[0017]3)当3#发酵罐或4#发酵罐的降糖指标满足要求即进入5#发酵罐及/或与之串联的其他发酵罐进行发酵；
[0018]此时5#及其之后发酵罐罐上的种子、进料、空气阀全部关闭；除最后n#发酵罐罐下排料阀打开排料外，5#及其之后其他发酵罐罐下排料阀全部关闭；5i阀、52阀……ηι阀、n2阀全部打开；
[0019]4)当满足降糖指标时，发酵结束的发酵液从最后n#发酵罐进入储罐；
[0020]5)当其中一育种罐进发酵罐时，另一育种罐开始进物料和种子，按照上述步骤循环往复。
[0021]优选地，所述育种罐的种子由无菌空气或蒸汽压入发酵罐。
[0022]一种间隙的发酵工艺，利用上述的混合发酵装备，包括以下步骤:
[0023]1)所述1阀、2阀、3阀全部打开，阀、32阀......&阀、n2阀全部关闭。
[0024]2)所述罐上部的进料阀在进料时打开，不进料时关闭；
[0025]所述罐上部的进种子阀在进种子时打开，不进种子时关闭；
[0026]所述罐上部的空气阀在需升压和往储罐压料时打开，其他情况下关闭；
[0027]所述罐下部的排料阀在往储罐压料和罐清洗时打开，其他情况下关闭；
[0028]3)物料和种子按照比例分别进入至少4个发酵罐进行发酵，当某一发酵罐的发酵液达到了一定的降糖指标，即可通过控制阀门将此罐发酵结束的满足蒸馏处理条件的发酵液压入储罐。
[0029]优选地，所述满足了蒸馏处理条件包括ABE浓度不再增加、菌种活化减弱、染菌或残糖浓度降低到lg/100ml以下。
[0030]优选地，当某一发酵罐的发酵液满足一定的条件，即可通过控制阀门与选定的发酵罐连通。
[0031]优选地，当某一发酵罐的发酵液满足蒸馏处理条件时，直接连接到储罐，进入蒸馏处理工序。
[0032]优选地，将满足蒸馏处理条件的发酵罐，将相关联的阀门关闭或打开，将发酵液由无菌空气或蒸汽压入储罐。
[0033]本发明与现有技术相比具有以下优点:
[0034]1)本发明将常规的用于连续发酵的串联发酵罐组装置改进成一种串并联结构的发酵罐组装置，使连续发酵工序流程可以按照实际的发酵工况，选用间隙发酵或连续发酵的工序流程。使满足一定条件的发酵液能够及时的导入蒸馏处理工序，从而减少了该批发酵液在发酵生产线上的停留时间，并使已生产出的ABE溶剂或乙醇可以得以回收。能够根据经营形势的不同要求在同一装置上实现不同的产能，避免在产量低时使用连续发酵的方法造成发酵液停留时间过长，而带来大面积染菌的风险。
[0035]2)本发明可以使多个发酵罐中的任意一个和其他与之不相邻的发酵罐直接相连，并且可以直接连接到最后的储罐。利用该设备发酵生产，发酵过程可以根据发酵的程度和条件进行有效地排列组合，保证任意一个发酵罐的所需发酵时间可以实时地调整，从而做到不论发酵过程出现意外情况，如染菌，菌种老化，发酵条件发生意外的突变等等，都可以及时有效的处理生产线上的发酵液，减少发酵生产中的发酵液损失，提高工作效率。
[0036]3)本发明中所述的罐与罐之间的连接管路是固定的金属管如不锈钢管连接时，发酵液的流向控制是通过在金属管端口的管线阀门按照不同要求调整控制的。例如，假如需要将4#发酵罐的发酵液越过5#......(n-Ι) #发酵罐而直接送到n#发酵罐，只须将发酵罐4#
和5#?(n-Ι)罐之间的管线阀门关闭，并将发酵罐4#和n#之间的管线阀门打开，这样就可及时调整发酵时间和进程，有效的利用了整套设备的发酵产能。
[0037]4)本发明中所述的罐与罐之间的连接管路可以是采用软管连接。在实际连续发酵过程，按照发酵过程的实际要求，例如，当某一发酵罐的发酵液满足了蒸馏处理条件(ABE浓度不再增加、菌种活化减弱、染菌、残糖浓度降低到一定的指标等)，就可以切断该发酵罐与其相邻的下一个发酵罐的连接，同时通过并联软管将连接到储罐，进入蒸馏处理工序。
[0038]5)本发明的发酵过程只要发酵液一旦满足了蒸馏处理条件，如:ABE浓度不再提高，菌种活化减弱，染菌，Ph值太高或太低，残糖浓度降低达到一定的指标等，就可以将发酵液立刻导入蒸馏处理工序，从而缩短了总的发酵过程时间，减少发酵液的浪费，提高了生产效率；如果n#发酵罐的发酵液中的残糖浓度太高，而菌种具有足够的活性，就可以延长其发酵时间，使可以利用的糖液得到充分的利用，减少发酵液的浪费，提高了生产效率。在发酵生产过程中，有效地调整和控制发酵生产流程的进程和条件，使发酵工艺控制可以根据需要选用连续发酵或间隙发酵工艺，增加了发酵生产过程的控制和调节灵活性，减少发酵液的浪费，提高了生产效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0039]图1为本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0040]下面结合附图对本发明做进一步描述:
[0041]实施例1
[0042]如图1所示，本实施例包括管线、阀门、储罐和8个罐，其中，1#、2#罐相互并联管线设置，在连续发酵时为育种罐，间隙发酵时为发酵罐；3#、4#发酵罐相互并联管线设置，所述并联设置的1#、2#、所述并联设置的3#、4#发酵罐与5#发酵罐以及其他发酵罐依次并联管线连接，所述5#发酵罐与其他发酵罐依次串联管线连接；每个发酵罐的上部设有进料口与进料管线连接，下部设有出料口与储罐通过排料母管线连接；所述管线均设有阀门。
[0043]所述8个罐中每个罐上有种子管线和阀门、进料管线和阀门、无菌空气管线和阀门，罐上分别有种子管线、进料管线、无菌空气管线的母管线；每个罐罐下有排料管线和阀门，罐下有连接每个排料管线的排料母管线。
[0044]在罐下排料母管线上分别加装1阀、2阀和3阀，1阀在2#和3#发酵罐罐下排料阀之间，2阀在4#和5#发酵罐罐下排料阀之间，3阀在8#罐罐下排料阀之前。
[0045]从排料母管线上的1阀前有管线分别连到3#发酵罐和4#发酵罐的上部，并分别装有阀、32阀及I阀、42阀；从排料管线上的2阀前有管线连到5#发酵罐，并装有阀、52阀；从5#发酵罐罐下排料阀的上部有管线连接到6#发酵罐上部，并装有阀、62阀；从6#发酵罐罐下排料阀的上部有管线连接到7#发酵罐上部，并装有阀、72阀；从7#发酵罐罐下排料阀的上部有管线连接到8#发酵罐上部，并装有阀、82阀。
[0046]连续发酵:
[0047]利用上述混合发酵装备，包括以下步骤:
[0048]1阀、2阀、3阀全部关闭。
[0049]1)物料和种子按照4:1的比例进入1#育种罐，当1#育种罐的物料和种子达到80%液位时，打开2#育种罐的物料阀和种子阀也按照4:1的比例向2#育种罐进料；然后关闭1#育种罐的物料阀和种子阀停止进物料和种子，打开1#育种罐的罐底排料阀，由无菌空气或蒸汽压入发酵罐进入3#发酵罐进行发酵；
[0050]当2#育种罐达到80%液位时打开1#育种罐的物料阀和种子阀再次按照4:1的比例进入1#育种罐，关闭2#育种罐的物料阀和种子阀停止进料，打开2#育种罐的罐底排料阀，由无菌空气或蒸汽压入4#发酵罐进行发酵；
[0051]当1#育种罐向3#发酵罐压料时，和32阀打开；或2#育种罐向4#育种罐压料时4和42阀打开；
[0052]2)当3#发酵罐的降糖指标达到2.8g/100ml以下时，打开罐顶部的空气(蒸汽)阀门将发酵液压入5#、6#、7#、8#发酵罐进行发酵；此时5#、6#、7#、8#发酵罐罐上的种子、进料、空气阀全部关闭，5#、6#、7#发酵罐罐下排料阀全部关闭，8#发酵罐罐下排料阀打开排料A阀、52阀、阀、62阀、阀、72阀、阀、82阀全部打开；
[0053]3)最后8#发酵罐的发酵液ABE浓度不再增加、菌种活化减弱、出现染菌现象或残糖浓度已经降低到lg/100ml以下时意味着发酵结束，发酵结束的发酵液从第八发酵罐被压入储罐，从而实现了连续发酵的过程。
[0054]4)当2# (或1#)育种罐进发酵罐时，1# (或2#)育种罐又开始进物料和种子，按照上述步骤循环往复。
[0055]间隙发酵:
[0056]如图1所示，1阀、2阀、3阀全部打开，阀?82阀全部关闭。罐上部的进料阀在进料时打开，不进料时关闭；罐上部的进种子阀在进种子时打开，不进种子时关闭；罐上部的空气阀在需升压和往储罐压料时打开，其他情况下关闭；罐下部的排料阀在往储罐压料和罐清洗时打开，其他情况下关闭。
[0057]物料和种子按照比例进入1#发酵罐，当所进物料和种子总液体高度达到或小于罐体有效计量高度的80%时停止进料，开始进2#发酵罐；当2#发酵罐的物料和种子总液体高度达到或小于罐体有效计量高度的80%时停止进料，开始进3#发酵罐；以此类推，至少使用4个发酵罐进行发酵。当某一发酵罐的发酵液到达以下其中一种指标即可:ABE浓度不再增加、菌种活化减弱至活力大于8分钟、出现染菌现象即有丙丁菌之外的杂菌出现或残糖浓度已经降低到lg/100ml以下时，意味着发酵结束，发酵结束的发酵液由无菌空气或蒸汽被压入储罐，从而实现了间隙发酵的过程。
[0058]上述罐与罐之间的连接管线可以是固定的金属管，如不锈钢管通过管线阀门连接，也可以采用移动的软管，这些软管可按照发酵过程的实际要求将某一发酵罐并联地连接到另外一个发酵罐。
[0059]实施例2
[0060]本实施例与实施例1不同之处在于，采用5个罐进行发酵，即在5#发酵罐中进行发酵直到满足蒸馏处理条件。
[0061]发明上述实施例仅为本专利较好的实施方式，凡采用本技术方案描述的构造、特征及在其精神原理上的变化、修饰均属于本专利的保护范围。
【权利要求】
1.一种用于连续发酵或间隙发酵的发酵装备，其特征在于，包括管线、阀门、储罐和至少5个罐，其中，1#、2#罐相互并联管线设置，3#、4#发酵罐相互并联管线设置，所述并联设置的1#、2#、所述并联设置的3#、4#发酵罐与5#发酵罐以及其他发酵罐依次并联管线连接，所述5#发酵罐与其他发酵罐依次串联管线连接；每个发酵罐的上部设有进料口与进料管线连接，下部设有出料口与储罐通过排料母管线连接；所述管线均设有阀门。
2.根据权利要求1所述的用于连续发酵或间隙发酵的发酵装备，其特征在于，所述排料母管线设有I阀、2阀和3阀，所述I阀在2#和3#发酵罐罐下排料阀之间，2阀在4#和5#发酵罐罐下排料阀之间，3阀在最后一个n#罐的罐下排料阀之前。
3.根据权利要求2所述的用于连续发酵或间隙发酵的发酵装备，其特征在于，所述I阀前的排料母管线设有管线分别连到3#发酵罐和4#发酵罐的上部，并分别装有S1阀、32阀及I阀、42阀；所述2阀前的排料母管线设有管线连到5#发酵罐，并装有S1阀、52阀；所述5#发酵罐罐下排料阀的上部设有管线连接到6#发酵罐上部，并装有阀、62阀；所述6#发酵罐罐下排料阀的上部设有管线连接到7#发酵罐上部，并装有T1阀、72阀；……所述(n-1)#发酵罐罐下排料阀的上部设有管线连接到n#发酵罐上部，并装有Ill阀、n2阀。
4.一种连续的发酵工艺，其特征在于，利用权利要求3所述的混合发酵装备，包括以下步骤: 1)所述I阀、2阀、3阀全部关闭； 2)物料和种子按照比例混合分别进1#育种罐和2#育种罐，当其中任一育种罐的物料和种子达到要求的数量时，进入3#发酵罐或4#发酵罐进行发酵； 进入3#发酵罐时S1和32阀打开，进4#发酵罐时I和42阀打开； 当另一育种罐达到要求的数量进入另一发酵罐进行发酵； 3)当3#发酵罐或4#发酵罐的降糖指标满足要求即进入5#发酵罐及/或与之串联的其他发酵罐进行发酵； 此时5#及其之后发酵罐罐上的种子、进料、空气阀全部关闭；除最后n#发酵罐罐下排料阀打开排料外，5#及其之后其他发酵罐罐下排料阀全部关闭A阀、52阀……Ii1阀、n2阀全部打开； 4)当满足降糖指标时，发酵结束的发酵液从最后n#发酵罐进入储罐； 5)当其中一育种罐进发酵罐时,另一育种罐开始进物料和种子,按照上述步骤循环往复。
5.根据权利要求4所述的发酵工艺，其特征在于，所述育种罐的种子由无菌空气或蒸汽压入发酵罐。
6.一种间隙的发酵工艺，其特征在于，利用权利要求2所述的混合发酵装备，包括以下步骤: 1)所述I阀、2阀、3阀全部打开4阀、32阀......1i1阀、n2阀全部关闭。 2)所述罐上部的进料阀在进料时打开，不进料时关闭； 所述罐上部的进种子阀在进种子时打开，不进种子时关闭； 所述罐上部的空气阀在需升压和往储罐压料时打开，其他情况下关闭； 所述罐下部的排料阀在往储罐压料和罐清洗时打开，其他情况下关闭； 3)物料和种子按照比例分别进入至少4个发酵罐进行发酵，当某一发酵罐的发酵液达到了一定的降糖指标，即可通过控制阀门将此罐发酵结束的满足蒸馏处理条件的发酵液压入储。
7.根据权利要求6所述的发酵工艺，其特征在于，所述满足了蒸馏处理条件包括ABE浓度不再增加、菌种活化减弱、染菌或残糖浓度降至lg/100ml以下。
8.根据权利要求6所述的发酵工艺，其特征在于，当某一发酵罐的发酵液满足一定的条件，即可通过控制阀门与选定的发酵罐连通。
9.根据权利要求8所述的发酵工艺，其特征在于，当某一发酵罐的发酵液满足蒸馏处理条件时，直接连接到储罐，进入蒸馏处理工序。
10.根据权利要求8所述的发酵工艺，其特征在于，将满足蒸馏处理条件的发酵罐，将相关联的阀门关闭或打开，将发酵液由无菌空气或蒸汽压入储罐。
【文档编号】C12M1/00GK104293647SQ201410484511
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】杨文斌, 徐焕文, 刘雄健, 狄月发 申请人:北京利晟新能生物科技中心（有限合伙）