[發明專利]一種高效環保乙醇發酵耦合膜分離系統裝置

在審

• 申請號: 201610017505.8
• 申請日: 2016-01-12
• 公開（公告）號: CN105482998A
• 公開（公告）日: 2016-04-13
• 發明（設計）人: 徐大鵬;馮英
• 申請（專利權）人: 廣西新天德能源有限公司
• 主分類號: C12M1/34
• 分類號: C12M1/34;C12M1/12
• 代理公司: 廣西南寧匯博專利代理有限公司 45114
• 代理人: 黃南概

技術領域

本發明屬于生物乙醇發酵領域，具體涉及一種高效環保乙醇發酵耦合膜分離系統裝置。

背景技術

將乙醇發酵與分離相耦合，在發酵的同時將發酵液中的乙醇選擇性地分離出發酵系統，從而降低發酵液中乙醇濃度，解除乙醇對酵母菌細胞的抑制作用，從而提高乙醇的生產率，將發酵時間縮短約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，滲透汽化分離與發酵耦合時，可實現產物提取和濃縮，不引入其它物質，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酵液中的產物，在降低了產物對細胞生長抑制作用的同時，使得產品產率提高了2倍。目前我國乙醇發酵-膜分離耦合仍處于起步發展階段，如何減小酵母產乙醇發酵體系產物抑制作用，提高原料轉化率和乙醇產率，實現固定化酵母多級連續化發酵-分離耦合的乙醇高效生產，降低過程能耗，讓發酵法生產乙醇正向著連續化和節能化方向發展勢在必行，刻不容緩。

發明內容

本發明針對乙醇連續發酵–膜分離耦合技術對減小酵母產乙醇發酵體系產物抑制作用、發酵體系對PDMS/陶瓷復合膜的存在污染、耦合發酵原料轉化率和乙醇產率低等現狀，提供一種高效環保乙醇發酵耦合膜分離系統裝置，實現固定化酵母多級連續化發酵-分離耦合的乙醇生產，提高乙醇發酵過程效率，降低過程能耗。

本發明的方案是通過這樣實現的：一種高效環保乙醇發酵耦合膜分離系統裝置，該系統裝置包括補糖罐1、發酵罐2、分離罐8、乙醇粗液收集器10，補糖罐1、發酵罐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酵罐2，位于下端的空腔連接至分離罐8；該系統裝置還包括膜分離再生單元，膜分離再生單元位于發酵罐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位于發酵罐2和分離罐8之間，用于控制發酵液流入分離罐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。

作為本發明的進一步限定，所述的發酵罐2外設有pH計4和溫度計5，發酵罐2底部設有霧化器3。

作為本發明的進一步限定，所述補糖罐1和發酵罐2之間的連接還設有高壓泵A6；所述的發酵罐2和分離罐8之間的連接還設有高壓泵B7。

本發明具備以下良好效果：將PDMS-陶瓷復合膜分離引入到乙醇發酵過程中，將發酵成熟的含有高濃度乙醇溶液的通過高壓泵泵出進行分離，并將分離后的發酵液繼續回流至發酵罐中，使發酵連續進行，減小發酵產物乙醇對酵母的抑制作用，提高發酵原料轉化率和乙醇產率；將PDMS-陶瓷復合膜分離功能設置在發酵罐體外，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，使發酵可以連續化進行，避免發酵因分離膜受污染暫停生產；將在發酵罐內設置霧化器，使乙醇分離多效應實現分離，提高了酵母發酵效率。

說明書附圖

圖1.高效環保乙醇發酵耦合膜分離系統裝置。圖中標識：1：補糖罐，2：發酵罐，3：霧化器，4：pH計，5：溫度計，6：高壓泵A，7：高壓泵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

以下結合實施例和附圖描述本發明高效環保乙醇發酵耦合膜分離系統裝置，這些描述并不是對本發明內容作進一步的限定。

實施例1