CN103194367B - 一种食醋的液态发酵装置的工作方法 - Google Patents

Abstract

一种食醋的液态发酵装置及其工作方法。提供了一种能耗低、工艺经济合理，符合国家节能减排政策，且能保证发酵品质的食醋的液态发酵装置及其工作方法。包括发酵罐，所述发酵罐具有进气口、搅拌器、补料罐和尾气排放口，在所述尾气排放口外部依次连接有冷却器一、鼓风机、吸收塔、储槽和泵，所述泵后设有连通吸收塔的管路一和连通所述补料罐的管路二；所述储槽中灌装有回收介质；在所述管路一上设有冷却器二；在所述管路二上设有超滤除菌器；所述吸收塔底部设有进风口和出液口、顶部设有排空口和喷淋口。本发明采用冷却—循环吸收—微滤—回流发酵联用技术，高效率地回收发酵尾气中的有效成分（乙醇、乙酸乙酯、乳酸乙酯）。

Description

一种食醋的液态发酵装置的工作方法

技术领域

本发明涉及对食醋液态发酵装置及其工作方法的改进；特别涉及食用醋酸发酵尾气的回收、优化处理和再利用的装置及工作方法。

背景技术

目前国内液态发酵食醋生产大多采用自吸式发酵罐生产工艺，该工艺动力消耗较少，生产能力大，生产周期短，但醋酸发酵是一强好氧发酵，通气量大，以50T规模发酵而言，每小时发酵通气量达到500m³/h，而醋酸发酵温度较高，一般在33℃左右，较高的温度带来了大量的蒸发乙醇及挥发性风味物质从尾气中排出，但究竟挥发了多少，如何回收尾气中有效成分，是急需解决实际问题。

公开发表期刊文献并未检索到这方面的研究与应用。在最新专利检索中，有一项申请日2012年9月的相关发明专利（公布号CN102847415A，公开日2013-1-2，名称：一种食醋生产中尾气回收利用的方法），该案用于回收食醋发酵中乙醇回收，其技术方案主要包括：尾气收集—回收管路自凝液化后的液体—吸收—解析—冷凝—回流。但该案存在回收液通过加热、冷凝等操作能量消耗大设备复杂，工艺不合理等缺点，实际应用中急需要寻找更为科学的尾气有效成分回收方法。同时，在其最后环节，回流入发酵罐的冷凝液可能发生二次污染。

此外，我们还注意到现有技术中对于乙醇的回收，常规的一般是采用酸萃取、精馏方法，能回收出浓度高、纯度高的乙醇，但成本高、周期长，属单一性回收方法。

发明内容

本发明针对以上问题，提供了一种能耗低、工艺经济合理，符合国家节能减排政策，且能保证发酵品质的食醋的液态发酵装置及其工作方法。

本发明装置的技术方案是：包括发酵罐，所述发酵罐具有进气口、搅拌器、补料罐和尾气排放口，在所述尾气排放口外部依次连接有冷却器一、鼓风机、吸收塔、储槽和泵，所述泵后设有连通吸收塔的管路一和连通所述补料罐的管路二；所述储槽中灌装有回收介质；在所述管路一上设有冷却器二；在所述管路二上设有超滤除菌器；所述吸收塔底部设有进风口和出液口、顶部设有排空口和喷淋口。

所述超滤除菌器内设有0.08-0.12μm的微滤膜。

所述储槽上设有回收介质补入口。

所述回收介质在初始状态为净水。

本发明装置的工作方法，所述发酵罐内的发酵温度为30-35℃，所述尾气中含气态的乙醇、乙酸、乙酸乙酯和乳酸乙酯构成的可利用物，按以下步骤进行：

1）、尾气冷却；将所述发酵罐内尾气通入所述冷却器后，将尾气降温至10-15℃；使得所述尾气形成低温易吸收气体；

再通过所述鼓风机将所述低温易吸收气体抽入所述吸收塔底部的进风口；

2）、从低温易吸收气体中吸收所述可利用物；所述储槽中的回收介质在所述泵的作用下由所述吸收塔顶部喷淋口，与由下而上的所述低温易吸收气体进行逆向喷淋、吸收其中的所述可利用物，然后通过所述出液口回流至所述储槽；同时，被喷淋过的所述低温易吸收气体以净气形式排出吸收塔；

3.1）、在所述储槽中回收介质中乙醇浓度未达0.80-1.0%（V%）时，所述管路一保持工作状态，所述管路二关闭；使得所述回收介质通过管路一上的冷却器二降温后再循环进入所述吸收塔；

3.2）、在所述储槽中回收介质中乙醇浓度达0.80-1.0%（V%）后，关闭所述管路一，开启所述管路二，使得所述回收介质通过所述超滤除菌器进入所述发酵罐的补料罐，与原料乙醇混合配制成发酵所需的8%（v%）乙醇水溶液，实现回收利用；

4）、完毕。

本发明的设备及方法，采用冷却—循环吸收—微滤—回流发酵联用技术，高效率地回收发酵尾气中的有效成分（乙醇、乙酸乙酯、乳酸乙酯）。尾气经过冷却，利于提高回收效率；鼓风机增压提高了尾气吸收动力；吸收塔将气相有效成分转入循环的回收介质中，液相有效成分直接溶入回收介质中；当回收介质中乙醇浓度达到0.8～1.0%（v%）后，吸收水经0.1μm的（超）微滤膜进行除菌后，补加进入发酵，实现了挥发乙醇再利用，及挥发乙酸、风味物质如乙酸乙酯、乳酸乙酯的回收，其中24h发酵回收到的乙醇占发酵初始投入量的8.3～10.3%，有效降低了食醋发酵生产中原料消耗，保护了环境。

本发明的设备及方法相对比现有技术，可使食醋发酵原料乙醇总消耗量减少8-10%，而食醋挥发性微量风味物质如乙酸乙酯损失减少，减少了环境的污染。对自吸式发酵罐，因增加送风机吸风量可增加10%，使自吸式发酵罐吸气可调范围更宽。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图；

图2是本发明的工作流程图；

图中1是发酵罐，2是冷却器一，3是鼓风机，4是吸收塔，5是储槽，6是泵，7是超滤除菌器，8是冷却器二，9是补料调配罐。

具体实施方式

本发明的装置如图1所示：包括发酵罐1，所述发酵罐1具有进气口、搅拌器、补料罐（即补料调配罐9）和尾气排放口，在所述尾气排放口外部依次连接有冷却器一2、鼓风机3、吸收塔4、储槽5和泵6，所述泵6后设有连通吸收塔4的管路一和连通补料调配罐9的管路二；所述储槽5中灌装有回收介质；在所述管路一上设有冷却器二8，作用：主要是保证回收介质在循环体系的介质温度的稳定性，以提高回收介质的回收能力（吸收乙醇等物质的能力）。

在所述管路二上设有超滤除菌器7；所述吸收塔4底部设有进风口和出液口、顶部设有排空口和喷淋口。

所述超滤除菌器7内设有0.08-0.12μm的微滤膜。微滤膜的作用滤除水里的微生物，残渣。如果微生物进入发酵罐的话容易引起杂菌污染，影响产品质量。确保了生产正常进行，保证最终醋产品的品质。

所述储槽5上设有回收介质补入口。在回收介质总量减少时，需及时补足。

所述回收介质在初始状态为净水。

本发明装置的工作方法如图2所示，所述发酵罐内的发酵温度为30-35℃，所述尾气中含气态的乙醇、乙酸、乙酸乙酯和乳酸乙酯构成的可利用物，按以下步骤进行：

1）、尾气冷却；将所述发酵罐内尾气通入所述冷却器后，将尾气降温至10-15℃；使得所述尾气形成冷却气（即低温易吸收气体）。

再通过所述鼓风机将前述冷却气抽入所述吸收塔底部的进风口；

本步骤尾气冷却的作用主要能增强吸收效果，尾气的温度越低，往后续回收介质内的溶解度越大。

本步骤鼓风的作用主要是补充气路上的动力消耗（换句话说，增加尾气在后续管路中的气流动力）。在保证吸收塔进气口的供气量的同时，也稳定了发酵罐的供气量（相当于发酵罐的尾气出口处形成一定负压）。

2）、从低温易吸收气体中吸收所述可利用物；所述储槽中的回收介质在所述泵的作用下由所述吸收塔顶部喷淋口，与由下而上的所述低温易吸收气体进行逆向喷淋、吸收其中的所述可利用物，然后通过所述出液口回流至所述储槽；同时，被喷淋过的所述低温易吸收气体以净气形式排出吸收塔；

3.1）、在所述储槽中回收介质中乙醇浓度未达0.80-1.0%（V%）时，所述管路一保持工作状态，所述管路二关闭；使得所述回收介质通过管路一上的冷却器二降温后再循环进入所述吸收塔；

3.2）、在所述储槽中回收介质中乙醇浓度达0.80-1.0%（V%）后，关闭所述管路一，开启所述管路二，使得所述回收介质通过所述超滤除菌器进入所述发酵罐的补料口；一般情况下，在发酵罐上方设置一补料调配罐，将通过管路二的回收介质输入该补料调配罐较佳；在补料罐中与原料乙醇混合配制成发酵所需的8%（v%）乙醇水溶液，实现回收利用；

4）、完毕。

根据以上的技术措施所进行的具体实施情况如下：

实施例一：

采用5升的通气式发酵罐，初始酒精度8%（V%），装料量3升，发酵温度33℃，通气量1.5L/min，尾气经过8℃的水冷却，进入直径为4cm，高度30cm的填料塔吸收，喷淋水流速5升/min，喷淋水温度8℃，24h发酵后回收乙醇量为发酵罐中初始乙醇量的10.3%（V%）。

实施例二：

采用100升的自吸式发酵，初始发酵液酒精浓度8%，装填量70升，发酵温度33℃，尾气经过15℃的水冷却，再经过功率138W，风量100L/min的鼓风机后，进入直径40cm高度为80cm的填料塔吸收，喷淋量水流量100升/min，喷淋水15℃，24h发酵后，回收乙醇量为发酵中初始乙醇量的8.3%。

综上所述，相对于背景技术中引用的现有技术专利文献，本发明排除了吸收工艺中的加热环节，能大幅度降低能耗，符合国家节能减排的政策。相对于现有技术中的其它乙醇回收技术，本发明并不追求回收乙醇的浓度、纯度，而是针对食醋加工的整体性工艺特点，对尾气中的有利用成分进行适应性的回收、优化处理和循环再利用，将尾气回收装置融入到了食醋发酵装置中去。

本发明在整体上实现了挥发乙醇再利用，及挥发性风味物质如乙酸乙酯、乳酸乙酯的回收。由于避免了解吸环节，使得能耗低、成本降。由于采用鼓风，使得发酵充分；由于采用微滤，避免了微生物返流进发酵罐，确保了风味；由于采用了冷却器（2），使得循环吸收用水能维持在较低的温度，保证吸收效果的稳定性。

Claims (3)

1.一种食醋的液态发酵装置的工作方法，

所述食醋的液态发酵装置，包括发酵罐，所述发酵罐具有进气口、搅拌器、补料罐和尾气排放口，其特征在于，在所述尾气排放口外部依次连接有冷却器一、鼓风机、吸收塔、储槽和泵，所述泵后设有连通吸收塔的管路一和连通所述补料罐的管路二；所述储槽中灌装有回收介质；在所述管路一上设有冷却器二；在所述管路二上设有超滤除菌器；所述吸收塔底部设有进风口和出液口、顶部设有排空口和喷淋口；

所述发酵罐内的发酵温度为30-35℃，所述尾气中含气态的乙醇、乙酸、乙酸乙酯和乳酸乙酯构成的可利用物，其特征在于，按以下步骤进行：

1）、尾气冷却；将所述发酵罐内尾气通入所述冷却器后，将尾气降温至10-15℃；使得所述尾气形成低温、易吸收气体；

再通过所述鼓风机将所述低温易吸收气体抽入所述吸收塔底部的进风口；

2）、从低温易吸收气体中吸收所述可利用物；所述储槽中的回收介质在所述泵的作用下由所述吸收塔顶部喷淋口，与由下而上的所述低温易吸收气体进行逆向喷淋、吸收其中的所述可利用物，然后通过所述出液口回流至所述储槽；同时，被喷淋过的所述低温易吸收气体以净气形式排出吸收塔；

3.1）、在所述储槽中回收介质中乙醇浓度未达0.80-1.0%（V%）时，所述管路一保持工作状态，所述管路二关闭；使得所述回收介质通过管路一上的冷却器二降温后再循环进入所述吸收塔；

3.2）、在所述储槽中回收介质中乙醇浓度达0.80-1.0%（V%）后，关闭所述管路一，开启所述管路二，使得所述回收介质通过所述超滤除菌器进入所述发酵罐的补料罐，在补料罐中与原料乙醇混合配制成发酵所需的8%（v%）乙醇水溶液，实现回收利用；

4）、完毕。

2.根据权利要求1所述的一种食醋的液态发酵装置的工作方法，其特征在于，所述储槽上设有回收介质补入口。

3.根据权利要求1所述的一种食醋的液态发酵装置的工作方法，其特征在于，所述回收介质在初始状态为净水。

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