CN103421672B - 具有机织布填料系统的液态淋浇发酵塔 - Google Patents

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Abstract

一种使用机织布型填料系统的液态淋浇发酵塔，包括塔体，塔体内顶部设有回淋盘，塔体内上部为填料系统，下部为发酵液，填料系统和发酵液之间设有假底；所述的填料系统为机织布型填料系统。采用本发明的机织布型填料系统，利用机织布的定向运动，带走液态淋浇食醋发酵生产产生的细菌纤维素及其聚集成的细菌纤维素膜体系。彻底解决该膜堵塞填充料间的空隙，空气和发酵液不能正常流动而终止发酵生产食醋的问题。由于细菌纤维素的功能性决定料其价值高，长满细菌纤维素的机织布填料可以按特定的商品出售或进行二次开发和精细加工，弥补因购买机织布填料而花费的费用。不但太大节约了成本，而且可以带来新的利润。

Description

具有机织布填料系统的液态淋浇发酵塔
技术领域
本发明涉及微生物、发酵、纺织、食品及饮料行业和领域，具体涉及一种具有机织布填料系统的液态淋浇发酵塔。
背景技术
液态淋浇发酵生产的实质为固态发酵的变种-载体吸附发酵，传统的载体一般为活性载体，如果选用惰性载体吸附固态发酵，则可以克服传统固态发酵过程中底物结块、传质和传热差以及底物的不均匀性等难题。同时，固态载体的高孔隙率为微生物生长提供了巨大的界面，使得微生物可以在通入少量或不需要通入空气或氧气的条件下，从外界获得自身生长所需的氧气，从而提供了更有利于微生物生长代谢的环境，解决了液态搅拌通气发酵能耗高以及剪切力破坏作用等问题。惰性吸附载体发酵的出现为固态发酵提供了新的思路，拓宽了应用前景，近年来被应用于有机酸、蛋白酶制剂、抗生素等的发酵生产中。
但是，淋浇发酵生产中普遍存在的严重问题是经过一到三个月左右淋浇回流后,塔内易形成皮革状的类似纤维的透明菌膜，该膜堵塞了填充料间的空隙，空气和发酵液不能正常流动而必须终止发酵。传统的液态淋浇发酵塔在使用一段时间后，生产速度回明显减慢，最后无法使用，必须进行更换。谢恺熙等把填充料进行有序的排列，进行悬空无底处理，把原来支撑填充料的假底置于塔下的发酵液液面以下，形成一个较为完善的醋酸发酵设备，其工作原理跟原来一样，只是填充料比以前更充分被发酵液“喷淋”使菌膜刚生长就被冲下而不能积聚，一些死角生长的菌膜也因自重或可人为地将其冲到假底上，由于假底设于发酵液液面下，菌膜不能在其以下生长，通过降低液面即可把菌膜从入孔处清理到塔外，而无需进行大面积对填充料进行更换清洗，保证产酸速度的稳定，延长填充料的使用寿命，大大节约成本。另外由于进行了有序排列，使填充料的单位利用率比传统堆放法提高约一倍。由于填充料需进行编排，第一次装塔或更换一次填充料都比较麻烦，例如填装一个直径的发酵塔约需要200个工时。即使如此，填充料必须进行更换，而填充料更换不仅费时、费工，增加生产成本，还污染环境。目前国内外液态淋浇发酵生产中普遍存在这种有害现象，是影响液态淋浇食醋发酵生产不能长期进行循环生产的主要因素。
机织物一般由经、纬两个方向的纱线或长丝交织而成，特种三维机织物还具有捆绑纱方向的纱线或长丝。它的整体结构特点是:外表呈平面型板状，经、纬两向结构重复，垂直向一般结构单一，但也可以是几层。经纬纱线交织成网状，既有覆盖，又有空隙，并有一定厚度。机织布生产技术的发展和产品应用领域的拓展促进高性能无机物、聚合物纤维的使用，满足产业用纺织品的特别需求，如多尺度空隙、纤维细度小，耐高温、耐化学性、良好的强度和弹性、医疗用产品舒适性、与食品接触的安全性等要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种使用机织布型填料系统的液态淋浇发酵塔，以满足微生物、发酵、纺织、食品及饮料等相关行业和领域的需求。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的使用机织布型填料系统的液态淋浇发酵塔，包括塔体，塔体内顶部设有回淋盘，塔体内上部为填料系统，下部为发酵液，填料系统和发酵液之间设有假底；所述的填料系统为机织布型填料系统。
所述的机织布型填料系统包括设置在塔内的滚轴和缠绕在滚轴上的机织布，机织布一端连接放卷装置，另一端连接收卷装置。
所述的机织布在塔内水平设置（也可以采用其他设置形式），所述的滚轴直径为0.004-0.05米，两滚轴之间的距离为0.1-10米，根据塔的具体尺寸确定。
所述的机织布为有机机织物或无机机织物，其克重范围为0.1-7000g/m2;密度范围为0.001-10g/cm3、机织布填充体积为塔内体积的1/20-9/10。
所述机织布型填料的机织布可以选择：有机机织物、无机机织物；两维机织物、三维机织物及与其他缝编、针织、无纺布等复合加工后的复合材料等，如毛巾类、人造毛皮、毛圈织物等。
所述的机织布填料的材质为聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、玻璃、氧化铝或氧化钛中的任意一种。
所述的收放卷设备的运转速度为1mm/h-10m/h。
本发明的液态淋浇发酵塔除了填料系统采用机织布填料以外，其余未提及之处均采用现有技术。
本发明的液态淋浇发酵塔应用范围广，可以适用于食醋、红茶菌饮料、细菌纤维素的液态发酵生产。
采用本发明的机织布型填料系统，利用机织布的定向运动，带走液态淋浇食醋发酵生产产生的细菌纤维素及其聚集成的细菌纤维素膜体系。彻底解决该膜堵塞填充料间的空隙，空气和发酵液不能正常流动而终止发酵生产食醋的问题。由于细菌纤维素的功能性决定料其价值高，长满细菌纤维素的机织布填料可以按特定的商品出售或进行二次开发和精细加工，弥补因购买机织布填料而花费的费用。不但太大节约了成本，而且可以带来新的利润。另外由于进行了有序排列，填充料的单位利用率比传统堆放法提高。
附图说明
图1是实施例中的液态淋浇发酵塔的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
本实施例的液态淋浇发酵塔的结构示意图如图1所示，包括塔体1，塔体1内顶部设有回淋盘2，塔体内上部为填料系统，下部为发酵液10，填料系统和发酵液之间设有假底9；假底9设于发酵液液面以下。在塔体上部设有排气孔11，中部设有进气孔7。在发酵液液面处设有视镜，用于观察塔内反应情况。在塔体下部设有用于操作人员出入的人孔14，在填料系统和发酵液处分别设有温度计13，塔体下部设有流量计15，在塔体底部设有取样口16，塔体底部设有进料管道18和出料管道19，出料管道上设有耐酸泵20，进料管道通过上液管17与回淋盘2连接。
所述的填料系统为机织布型填料系统。所述的机织布型填料系统包括设置在塔内的滚轴4和缠绕在滚轴上的机织布3，机织布一端连接放卷装置12，另一端连接收卷装置6。根据实际安装需要，滚轴4可以采用轴承架架设在酵塔内壁上，也可以采用支架架设在发酵塔内部。
以生产食醋为例说明本发明的工作原理：在方形食醋液态淋浇发酵塔内，厚度2毫米的聚丙烯针刺机织布填料按照密度0.9、使用1/2塔内体积和垂直排列方式装在食醋液态淋浇发酵塔内安装填料的相应位置。机织布填料在放卷和收卷机构的带动下，按照如图所示的运动方向在工艺运行速度条件下运动，即把机织布填充料进行有序的排列，进行悬空无底处理，把原来支撑填充料的假底置于塔下的发酵液液面以下，形成一个较为完善的醋酸发酵设备。含有醋酸菌的发酵液自上而下淋浇在用机织布制成的填充料体系上。使填充料大量的吸附发酵液及醋酸菌，空气经填充料之间的缝隙流动，部分氧溶解在填充料表面，在适合的温度下醋酸菌迅速生长繁殖，并把乙醇氧化成醋酸。通过淋浇把填充料上浓度高的醋酸冲下，并把乙醇浓度高的发酵液补充到填充料。如此反复直至把乙醇基本氧化完全。采用分割法(即留下部分发酵液作种的办法)继续下一轮发酵，填充料正常时产酸速度为0.27kg／m3h(以醋酸计)。机织布填充料充分被发酵液“喷淋”后，细菌纤维素菌膜生长而积聚在机织布填料上边。
机织布填料被细菌纤维素菌膜完全覆盖达到影响醋酸生产效率的时候，新的机织布填料自动喂入，而完全覆盖细菌纤维素菌膜的机织布填料在设定的运动速度下被发酵塔外的卷取辊收集而自动更换，大量的细菌纤维素被机织布填料带出塔外，一些死角生长的菌膜因自重或可人为地将其冲到假底上，由于假低设于发酵液液面下。菌膜不能在其以下生长，通过降低液面即可把集存的菌膜从入孔清理到塔外，而无需进行停车对填充料进行更换清洗，保证了产酸速度的稳定。本发明使用机织布型填料系统，利用机织布的定向运动，带走液态淋浇食醋发酵生产产生的“海月”细菌纤维素及其聚集成的细菌纤维素膜体系。彻底解决该膜堵塞填充料间的空隙,空气和发酵液不能正常流动而终止发酵生产食醋的问题。
由于细菌纤维素的功能性决定料其价值比醋高，长满细菌纤维素的机织布填料可以按特定的商品出售或进行二次开发和精细加工，弥补因购买机织布填料而花费的费用。不但太大节约了成本，而且可以带来新的利润。另外由于进行了有序排列，填充料的单位利用率比传统堆放法提高。
实施例2
与实施例1不同的是所述的滚轴直径为0.004米，两滚轴之间的距离为1米。
所述的机织布为厚度3毫米的聚脂针刺机织布，填充体积为塔体积的1/3。
其余均同实施例1的技术方案。
实施例3
与实施例1不同的所述的滚轴直径为0.008米，两滚轴之间的距离为5米。
所述的机织布为厚度3毫米的聚脂针刺机织布，填充体积为塔体积的9/10。
其余均同实施例1的技术方案。
实施例4
与实施例1不同的所述的滚轴直径为0.02米，两滚轴之间的距离为10米。
所述的机织布为厚度3毫米的玻璃纤维机织布，填充体积为塔体积的1/20。
实施例5
所述的滚轴直径为0.03米，两滚轴之间的距离为0.1米。
所述的机织布为厚度3毫米的玄武岩纤维机织布，填充体积为塔体积的1/3。

Claims (4)

1.一种使用机织布型填料系统的液态淋浇发酵塔，包括塔体，塔体内顶部设有回淋盘，塔体内上部为填料系统，下部为发酵液，填料系统和发酵液之间设有假底；其特征在于：所述的填料系统为机织布型填料系统；
所述的机织布型填料系统包括设置在塔内的滚轴和缠绕在滚轴上的机织布，机织布一端连接放卷装置，另一端连接收卷装置；所述的机织布在塔内水平设置，所述的滚轴直径为0.004-0.05米，两滚轴之间的距离为0.1-10米。
2.根据权利要求1所述的使用机织布型填料系统的液态淋浇发酵塔，其特征在于：所述的机织布为有机机织物或无机机织物，其克重范围为0.1-7000g/m2；密度范围为0.001-10g/cm3、机织布填充体积为塔内体积的1/20-9/10。
3.根据权利要求2所述的使用机织布型填料系统的液态淋浇发酵塔，其特征在于：机织布填料的材质为聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、玻璃、氧化铝或氧化钛中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的使用机织布型填料系统的液态淋浇发酵塔，其特征在于：所述的放卷装置和收卷装置的运转速度为1mm/h-10m/h。
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