[實用新型]秸稈同步酶解發酵燃料乙醇循環式反應器

有效

• 申請號: 201320242635.3
• 申請日: 2013-05-08
• 公開（公告）號: CN203247263U
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 黃永紅;孫玉坤;章金元;張志才;王博
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C12M1/12
• 分類號: C12M1/12;C12M1/02;C12R1/865
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本實用新型屬于微生物發酵設備技術領域，涉及一種以秸稈為原料，采用同步酶解發酵工藝，能重復利用含有纖維素酶、木聚糖酶和酵母的發酵液生產燃料乙醇的一體化反應器。

背景技術

以可再生的秸稈廢棄物為原料，采用微生物發酵技術生產燃料乙醇，已經成為緩解我國能源危機，綜合利用秸稈廢棄物，保障能源安全的重要戰略措施。但目前還沒有形成大規模、工業化生產，主要的原因就是生產的成本過高。以玉米秸稈為代表的利用秸稈中纖維素生產乙醇的工藝一般包括預處理、酶解和發酵三個步驟。其中酶解主要是水解纖維素和半纖維素分解成糖，發酵主要將糖轉化成酒精。目前，秸稈原料的酶解在整個燃料乙醇生產成本中約占60%左右，為簡化設備，縮短生產周期，常采用同步酶解發酵(SSF)工藝方法。該方法是將纖維素酶和合適的酵母放在同一容器中連續進行纖維素的酶解和發酵。該工藝優點降低了葡萄糖的反饋抑制，提高了酒精得率和生產效率。如何提高纖維素酶和酵母的利用率，是進一步提高同步酶解發酵的效率和乙醇的產量，減少纖維素酶和酵母的用量，降低乙醇生產成本的關鍵。而研發合適的反應器（實用新型專利ZL200680034205.5，將纖維素材料轉化為乙醇的方法和設備，提到反應器的重要性），為秸稈類原料生產燃料乙醇工業化推進做出積極探索，是該技術領域科研人員急需解決的問題之一。

傳統的同步酶解發酵反應器大多采用機械攪拌式反應器，纖維素酶和酵母以及秸稈原料一次同時投放,發酵結束后，殘余纖維素酶和酵母隨著發酵殘渣一起放出，造成了纖維素酶和酵母的浪費，沒有充分發揮酶和酵母的利用效率。而纖維素酶的用量成本占到酶解發酵成本的70%以上。?

實用新型內容

針對現有技術中同步酶解發酵過程中反應器存在的上述問題，為解決富含纖維素酶和酵母的混合菌液的充分循環利用問題，本實用新型提供一種工藝簡單、效果顯著的循環式一體化反應器。

本實用新型的技術方案是：

秸稈同步酶解發酵燃料乙醇循環式反應器，包括50～100000L機械攪拌式發酵罐、空氣凈化裝置、蒸汽產生裝置、溫度控制系統、蒸餾塔、下位機控制系統、上位機監控系統、傳感器與儀表系統、調速器與攪拌電機、配套的管路系統和閥門、0.098MPa～4.0MPa壓力泵，所述機械攪拌式發酵罐的上端設有進料口和回料口，下端設有發酵殘渣排出口；還包括陶瓷超濾膜分離裝置，所述陶瓷超濾膜分離裝置的上端與機械攪拌式發酵罐上端的回料口相連，下端經壓力泵與機械攪拌式發酵罐下端的發酵殘渣排出口相連。??

進一步，該秸稈同步酶解發酵燃料乙醇循環式反應器還包括一張30×30～500×500mm細濾網，所述細濾網設置于機械攪拌式發酵罐下端的發酵殘渣排出口處。

進一步，所述陶瓷超濾膜分離裝置由1～10只Φ50×5500的管式氧化鋯陶瓷超濾膜組成，陶瓷超濾膜的膜孔徑為0.05μm～10μm。

進一步，所述陶瓷超濾膜分離裝置整體設置于不銹鋼管內。

進一步，所述發酵殘渣排出口處設有上法蘭和下法蘭，所述細濾網設置于上下法蘭連接處或者設置于上法蘭里。

本實用新型的有益效果是：

(1)?該反應器集滅菌、酶解和發酵于一體，既可用于秸稈同步酶解發酵燃料乙醇的生產，也可用于秸稈分步酶解、發酵工藝生產燃料乙醇。大大提高了設備利用率。

(2)?該反應器采用了陶瓷超濾膜分離裝置，能實現纖維素酶、酵母的反復循環利用，大大減少酶和酵母的用量，節約生產成本，提高生產效率。

(3)?該反應器不僅可以用于秸稈酶解發酵燃料乙醇的生產，而且還可用于抗生素、氨基酸、酶等生物制品的發酵生產。

附圖說明

圖1是本實用新型秸稈同步酶解發酵燃料乙醇循環式反應器的結構示意圖。

圖中：1、機械攪拌式發酵罐；2、空氣凈化裝置；3、蒸汽產生裝置；4、蒸餾塔；5、下位機控制系統；6、上位機監控系統；7、調速器；8、攪拌電機；9、壓力泵；10、進料口；11、回料口；12、發酵殘渣排出口；13、陶瓷超濾膜分離裝置；14、細濾網；15、不銹鋼管；16、上法蘭；17、下法蘭；18、加熱水箱；19、蠕動泵；20、夾套；21、pH變送器；22、DO變送器。?

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。