一种高效环保乙醇发酵耦合膜分离系统装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于生物乙醇发酵领域，具体涉及一种高效环保乙醇发酵耦合膜分离系统
目.ο
【背景技术】
[0002]将乙醇发酵与分离相耦合，在发酵的同时将发酵液中的乙醇选择性地分离出发酵系统，从而降低发酵液中乙醇浓度，解除乙醇对酵母菌细胞的抑制作用，从而提高乙醇的生产率，将发酵时间缩短约30%。目前，常用的分离方法为渗透汽化、气提、液液萃取、吸附等。其中，渗透汽化分离与发酵耦合时，可实现产物提取和浓缩，不引入其它物质，避免对过程造成不利影响，以及具有操作便利和能耗低等优点，受到越来越多的关注。Qureshi等利用最具代表性的亲有机物聚合物膜材料-聚二甲基硅氧烷(PDMS)进行渗透汽化分离丁醇发酵液中的产物，在降低了产物对细胞生长抑制作用的同时，使得产品产率提高了2倍。目前我国乙醇发酵-膜分离耦合仍处于起步发展阶段，如何减小酵母产乙醇发酵体系产物抑制作用，提高原料转化率和乙醇产率，实现固定化酵母多级连续化发酵-分离耦合的乙醇高效生产，降低过程能耗，让发酵法生产乙醇正向着连续化和节能化方向发展势在必行，刻不容缓。
【发明内容】
[0003]本发明针对乙醇连续发酵-膜分离耦合技术对减小酵母产乙醇发酵体系产物抑制作用、发酵体系对PDMS/陶瓷复合膜的存在污染、耦合发酵原料转化率和乙醇产率低等现状，提供一种高效环保乙醇发酵耦合膜分离系统装置，实现固定化酵母多级连续化发酵-分离耦合的乙醇生产，提高乙醇发酵过程效率，降低过程能耗。
[0004]本发明的方案是通过这样实现的:一种高效环保乙醇发酵耦合膜分离系统装置，该系统装置包括补糖罐1、发酵罐2、分离罐8、乙醇粗液收集器10，补糖罐1、发酵罐2、分离罐
8、乙醇粗液收集器10依次连接，所述的分离罐8中间设有TOMS-陶瓷复合膜9，PDMS-陶瓷复合膜9将分离罐8分隔成两个空腔，位于上端的空腔连接回发酵罐2，位于下端的空腔连接至分离罐8;该系统装置还包括膜分离再生单元，膜分离再生单元位于发酵罐2和乙醇粗液收集器10之间，由洗液池8-1、废液池8-2、阀门a、阀门b阀门c、阀门d、阀门e组成，洗液池8_1、分离罐8、废液池8-2依次连接，阀门a位于发酵罐2和分离罐8之间，用于控制发酵液流入分离罐8;阀门b位于洗液池8-1和分离罐8之间，用于控制洗液流入分离罐8;阀门c位于分离罐8上端的空腔出口处;阀门d位于分离罐8和乙醇粗液收集器10连接处；阀门e位于分离罐8和废液池8-2之间。
[0005]作为本发明的进一步限定，所述的发酵罐2外设有pH计4和温度计5，发酵罐2底部设有雾化器3。
[0006]作为本发明的进一步限定，所述补糖罐1和发酵罐2之间的连接还设有高压栗A6;所述的发酵罐2和分离罐8之间的连接还设有高压栗B7。
[0007]本发明具备以下良好效果:将TOMS-陶瓷复合膜分离引入到乙醇发酵过程中，将发酵成熟的含有高浓度乙醇溶液的通过高压栗栗出进行分离，并将分离后的发酵液继续回流至发酵罐中，使发酵连续进行，减小发酵产物乙醇对酵母的抑制作用，提高发酵原料转化率和乙醇产率;将PDMS-陶瓷复合膜分离功能设置在发酵罐体外，并针对分离罐专门设置了膜分离再生单元，一是减少了发酵体系对PDMS/陶瓷复合膜的污染，同时便于PDMS/陶瓷复合膜的清洁洗护，使发酵可以连续化进行，避免发酵因分离膜受污染暂停生产;将在发酵罐内设置雾化器，使乙醇分离多效应实现分离，提高了酵母发酵效率。
[0008]说明书附图
图1.高效环保乙醇发酵耦合膜分离系统装置。图中标识:1:补糖罐，2:发酵罐，3:雾化器，4: pH计，5:温度计，6:高压栗A，7:高压栗B，8:分离罐，8_1:洗液池，8_2:废液池，8a:阀门a，8b:阀门b，8c:阀门c，8d:阀门d，8e:阀门e，9: PDMS-陶瓷复合膜，10:乙醇粗液收集器。
【具体实施方式】
[0009]以下结合实施例和附图描述本发明高效环保乙醇发酵耦合膜分离系统装置，这些描述并不是对本
【发明内容】
作进一步的限定。
[0010]实施例1
如图1所示，本发明高效环保乙醇发酵耦合膜分离系统装置，该系统装置包括补糖罐1、发酵罐2、分离罐8、乙醇粗液收集器10，补糖罐1、发酵罐2、分离罐8、乙醇粗液收集器10依次连接，所述的分离罐8中间设有TOMS-陶瓷复合膜9，PDMS-陶瓷复合膜9将分离罐8分隔成两个空腔，位于上端的空腔连接回发酵罐2，位于下端的空腔连接至分离罐8;该系统装置还包括膜分离再生单元，膜分离再生单元位于发酵罐2和乙醇粗液收集器10之间，由洗液池8-1、废液池8-2、阀门a、阀门b阀门c、阀门d、阀门e组成，洗液池8_1、分离罐8、废液池8_2依次连接，阀门a位于发酵罐2和分离罐8之间，用于控制发酵液流入分离罐8;阀门b位于洗液池8-1和分离罐8之间，用于控制洗液流入分离罐8;阀门c位于分离罐8上端的空腔出口处；阀门d位于分离罐8和乙醇粗液收集器10连接处；阀门e位于分离罐8和废液池8-2之间。所述的发酵罐2外设有pH计4和温度计5，发酵罐2底部设有雾化器3。所述补糖罐1和发酵罐2之间的连接还设有高压栗A6;所述的发酵罐2和分离罐8之间的连接还设有高压栗B7。由洗液池8-1、废液池8-2、阀门a、阀门b阀门c、阀门d、阀门e组成，洗液池8_1、分离罐8、废液池8_2依次连接，阀门a位于发酵罐2和分离罐8之间，用于控制发酵液流入分离罐8;阀门b位于洗液池8-1和分离罐8之间，用于控制洗液流入分离罐8;阀门c位于分离罐8上端的空腔出口处；阀门d位于分离罐8和乙醇粗液收集器10连接处;阀门e位于分离罐8和废液池8-2之间。
应用实施例2
使用过程中，打开阀门a、阀门c、阀门d，关闭阀门b和阀门e，发酵进入到中后期时开始通过高压栗A6将补糖罐1内的糖液栗入发酵罐2中进行补糖，启动雾化器3，将将发酵成熟的发酵液连同水蒸汽一同栗入分离罐8中对乙醇进行分离，分离后的乙醇溶液及乙醇水蒸汽进入到乙醇粗液收集器10中，利用高压栗B7控制发酵液进入分离罐8的流速，同时将分离器中未通过PDMS-陶瓷复合膜的发酵液回流回到发酵罐中继续发酵。
[0011]在发酵过程中遇到分离膜受污染严重导致分离效率低下时，启动膜分离再生单元功能，关闭阀门a、阀门c、阀门d，打开阀门b和阀门e，栗入装在洗液池8-1内洗液，对分离罐进行清洗养护15-30min，洗护后的废液流到废液池8-2中。清洗完成后打开阀门a、阀门c、阀门d，关闭阀门b和阀门e，继续进行。
本发明上述实施例方案仅是对本发明的说明而不能限制本发明，权利要求中指出了本发明设备构成和连接方式，而上述的说明并未指出本发明参数的范围，因此，在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应当认为是包括在权利要求书的范围内。
【主权项】
1.一种高效环保乙醇发酵耦合膜分离系统装置，该系统装置包括补糖罐(1)、发酵罐(2)、分离罐(8)、乙醇粗液收集器(10)，补糖罐(1)、发酵罐(2)、分离罐(8)、乙醇粗液收集器(10)依次连接，其特征在于，所述的分离罐(8)中间设有PDMS-陶瓷复合膜(9)，PDMS-陶瓷复合膜(9)将分离罐(8)分隔成两个空腔，位于上端的空腔连接回发酵罐(2)，位于下端的空腔连接至分离罐(8);该系统装置还包括膜分离再生单元，膜分离再生单元位于发酵罐(2)和乙醇粗液收集器(10 )之间，由洗液池(8-1)、废液池(8-2 )、阀门a、阀门b阀门c、阀门d、阀门e组成，洗液池(8-1)、分离罐(8)、废液池(8-2)依次连接，阀门a位于发酵罐(2)和分离罐(8)之间，用于控制发酵液流入分离罐(8);阀门b位于洗液池(8-1)和分离罐(8)之间，用于控制洗液流入分离罐(8);阀门c位于分离罐(8)上端的空腔出口处；阀门d位于分离罐(8)和乙醇粗液收集器(10)连接处;阀门e位于分离罐(8)和废液池(8-2)之间。2.根据权利要求1所述的高效环保乙醇发酵耦合膜分离系统装置，其特征在于，所述的发酵罐(2)外设有pH计(4)和温度计(5)，发酵罐(2)底部设有雾化器(3)。3.根据权利要求1所述的高效环保乙醇发酵耦合膜分离系统装置，其特征在于，所述补糖罐(1)和发酵罐(2)之间的连接还设有高压栗A(6 );所述的发酵罐(2)和分离罐(8)之间的连接还设有高压栗B( 7)。
【专利摘要】本发明属于生物乙醇发酵领域，具体涉及一种高效环保乙醇发酵耦合膜分离系统装置。该系统装置补糖罐1、发酵罐2、分离罐8、乙醇粗液收集器10依次连接，还包括膜分离再生单元，膜分离再生单元位于发酵罐2和乙醇粗液收集器10之间，由洗液池8-1、废液池8-2、阀门a、阀门b阀门c、阀门d、阀门e组成。本发明系统装置可使发酵连续进行，减小发酵产物乙醇对酵母的抑制作用，提高发酵原料转化率和乙醇产率，同时便于PDMS/陶瓷复合膜的清洁洗护。
【IPC分类】C12M1/12, C12M1/34
【公开号】CN105482998
【申请号】CN201610017505
【发明人】徐大鹏, 冯英
【申请人】广西新天德能源有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月12日