CN106281994A - 一种发酵系统 - Google Patents

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莫志朋
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汪洪涛
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Abstract

本发明实施例提供了一种发酵系统，用于降低维持发酵罐内菌体量的成本。所述系统包括：发酵罐；离心机，通过进料管路与所述发酵罐连接；重相返回管路，与所述发酵罐和所述离心机连接；所述发酵罐中的发酵醪液经所述进料管路进入所述离心机进行离心分离，分离后的重相经所述重相返回管路返回所述发酵罐中。

Description

一种发酵系统
技术领域
本发明涉及生物技术领域，尤其涉及一种发酵系统。
背景技术
利用生物发酵法将钢铁厂的工业煤气直接转化为乙醇是一种全新的技术。相关技术中采用连续发酵法来转化乙醇。
为了提高发酵效率，同时提高代谢产物产量，需要保持发酵罐内菌体量稳定在一定范围内。在相关技术中，采用陶瓷膜对发酵醪液进行过滤。为了保持陶瓷膜通量，需要保持较高的流量及压力，因此能耗较高。同时，由于陶瓷膜通量较低，要达到所需的浓缩量，则需要使用很大的膜面积，因此成本较高。另外，陶瓷膜运行一段时间需要停车清洗，清洗过程还会产生废液。因此，现有技术需要一种更经济的方法来实现发酵菌体循环。
发明内容
本发明实施例提供了一种发酵系统，用于降低维持发酵罐内菌体量的成本。
本发明提供的发酵系统包括：
发酵罐；
离心机，通过进料管路与所述发酵罐连接；
重相返回管路，与所述发酵罐和所述离心机连接；
所述发酵罐中的发酵醪液经所述进料管路进入所述离心机进行离心分离，分离后的重相经所述重相返回管路返回所述发酵罐中。
可选的，所述系统还包括：
浓液罐，通过重相出料管路与所述离心机连接，通过所述重相返回管路与所述发酵罐连接；
第一泵，设置在所述重相返回管路上；所述重相通过所述重相出料管路进入所述浓液罐，再通过所述第一泵的作用返回所述发酵罐。
可选的，所述系统还包括：
清液罐，通过轻相出料管路与所述离心机连接；所述发酵醪液被离心分离为所述重相和轻相，所述轻相经所述轻相出料管路进入所述清液罐。
可选的，所述系统还包括：
氮气进气管路，与所述浓液罐连接；
浓液罐排气管路，连接所述浓液罐顶部和所述清液罐；
清液罐排气管路，设置在所述清液罐顶部。
可选的，所述系统还包括：
离心机排气管路，连接所述离心机和所述清液罐。
可选的，所述系统还包括：
气压计，设置在所述清液罐顶部；
开关阀，设置在所述清液罐排气管路上；
当所述气压计检测出的所述清液罐中的气压达到第一阈值时，通过打开所述开关阀使所述清液罐中的氮气排出所述系统。
可选的，所述系统还包括：
第一液位计，设置在所述浓液罐上；当所述第一液位计检测出所述浓液罐中的重相的液位达到预设液位时，通过所述第一泵的作用将所述重相返回所述发酵罐。
可选的，所述进料管路上还设置有第一流量计和第一调节阀。
可选的，所述离心机具体为碟片式离心机。
可选的，所述重相的菌体含量为10％～20％，所述轻相的菌体含量为0.1％～0.3％。
本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：
在本发明实施例中，发酵系统中的发酵罐通过进料管路将发酵醪液输入离心机。在离心作用下，发酵醪液中菌体含量较高的重相被分离出来，通过重相返回管路返回发酵罐中，从而发酵罐中菌体量得以维持。同时，由于离心机运行能耗低，能连续稳定运行，且不需要频繁清洗，因此较陶瓷膜的成本更低。所以，本发明实施例中的发酵系统，既维持了菌体数量，又降低了成本。
附图说明
图1为本发明实施例中的发酵系统示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种发酵系统，用于降低维持发酵罐内菌体量的成本。
为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案总体思路如下：
在本发明实施例中，发酵系统中的发酵罐通过进料管路将发酵醪液输入离心机。在离心作用下，发酵醪液中菌体含量较高的重相被分离出来，通过重相返回管路返回发酵罐中，从而发酵罐中菌体量得以维持。同时，由于离心机运行能耗低，能连续稳定运行，且不需要频繁清洗，因此较陶瓷膜的成本更低。所以，本发明实施例中的发酵系统，既维持了菌体数量，又降低了成本。
下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
请参考图1，为发明实施例中的发酵系统示意图，该发酵系统包括：
发酵罐1，以及通过进料管路2连接的离心机3。具体来讲，进料管路2连接在发酵罐1的底部，因此，在发酵罐1中的发酵醪液在自身压力的作用下进入离心机3。本发明实施例中的离心机3具体为碟片式离心机，且转速为3000r/min～11000r/min，例如3000r/min、5000r/min、8000r/min或11000r/min等。离心机3运行，使发酵醪液在离心作用下被离心分离为重相和轻相。其中，本发明实施例中的重相指的是菌体含量较高的部分，轻相则指的是菌体含量较少的部分。
在本发明实施离心分离后的重相的菌体浓含量为10％～20％，例如10％、12％、14％、16％、18％或20％等。轻相的菌体含量为0.1％～0.3％，例如0.1％、0.2％或0.3％等。
在具体实现过程中，离心机3可以持续运行，也可以按照预设间隔运行，或者在离心机3中的发酵醪液达到预设量时运行，本发明所属领域的普通技术人员根据实际进行设置，本发明不做具体限制。
为了保持发酵罐1中的菌体量，离心分离出的重相通过重相返回管路9被送回发酵罐1中。
由上述描述可以看出，发酵系统中的发酵罐通过进料管路将发酵醪液输入离心机。在离心作用下，发酵醪液中菌体含量较高的重相被分离出来，通过重相返回管路返回发酵罐中，从而发酵罐中菌体量得以维持。同时，由于离心机运行能耗低，能连续稳定运行，且不需要频繁清洗，因此较陶瓷膜的成本更低。所以，本发明实施例中的发酵系统，既维持了菌体数量，又降低了成本。
进一步，本发明实施例中的系统还包括浓液罐5和第一泵8。具体来讲，浓液罐5通过重相出料管路4与离心机3连接，离心分离出的重相通过重相出料管路4进入浓液罐5中。同时，浓液罐5与发酵罐1通过重相返回管路9连接，且在重相返回管路9上还设置有第一泵8，因此，在第一泵8的作用力下，浓液罐5中的重相被送回发酵罐1中。
另外，本发明实施例中的系统还包括清液罐7，通过轻相出料管路6与离心机3连接。离心机3将离心分离后的轻相通过轻相出料管路6送入清液罐7中。
在具体实现过程中，清液罐7中的轻相可以排出丢弃，也可以从清液罐7中排入生产的后一工序，本发明所属领域的普通技术人员可以根据实际进行设置，本发明不做具体限制。
较佳的，为了保持清液罐7排出轻相的动力，还可以在清液罐7的排放管路上设置第二泵10。
较佳的，还可以在清液罐7上设置第二液位计18来实时检测清液罐7中的轻相液位。进一步，在第二液位计18检测出的轻相的液位超过排出的预设液位时，启动第二泵10将轻相排出。
对于浓液罐也类似，在浓液罐5上设置第一液位计19来实时检测重相的液位。进一步，在第一液位计19检测出的重相的液位超过返回的预设液位时，启动第一泵8将重相返回发酵罐1。
可选的，为了控制发酵醪液进入离心机3的流量，进料管路2上还设置有第一流量计14和第一调节阀15。控制本发明实施例的发酵系统的控制系统可以根据第一流量计14检测出的流量自动控制第一调节阀15的开度，或者管理人员也可以自己根据流量调节第一调节阀15的开度，进而调节进料流量。
可选的，为了避免生产过程散发有害气体损害管理人员，本发明实施例中的系统还包括氮气进气管路11，浓液罐排气管路12和清液罐排气管路13。
具体来讲，氮气进气管路11与浓液罐5连接。而浓液罐排气管路12则设置在浓液罐5的顶部，并且和清液罐7连接。清液罐排气管路13设置在清液罐7的顶部。因此，氮气进气管路11中排入浓液罐5的气体，以及浓液罐5中本身存在的气体被排入清液罐7中。而这些排入清液罐7中的气体，同清液罐7中本身存在的气体一起通过清液罐7顶部的清液罐排气管路13被排放到高空或发酵尾气处理系统。
所以，发酵系统不会任意排放气体，避免了损害管理人员。
当然，本领域技术人员应当理解，本发明实施例的氮气进气管路11，浓液罐排气管路12和清液罐排气管路13中的气体并不限于氮气，还可以包括其他气体，例如二氧化氮、一氧化碳等发酵系统发酵和处理过程中所产生的各种气体。
进一步，离心机3中也会产生气体，因此离心机3通过离心机排气管路17将离心机3中的气体排放到离心机排气管路17连接的清液罐7中。
更进一步，清液罐排气管路13可以始终处于排放状态，或者在清液罐7中的气压达到一定状态时再排放。那么，本发明实施例中的系统还进一步包括气压计20，设置在清液罐7的顶部，检测清液罐7顶部的气压。清液罐排气管路13上还设置有开关阀22，用以通断清液罐排气管路13。
当气压计20检测出的气压达到第一阈值时，控制系统或者管理人员打开开关阀22，使清液罐排气管路13导通，排放气体。而当气压计20检测出的气压未达到第一阈值时，则可以关闭开关阀22，使清液罐排气管路13不排放气体。第一阈值的设置按照发酵系统可以承受的安全气压以及生产需要设置，本发明不做具体限制。
另外，在氮气进气管路11上还可以设置第二调节阀21来调节输入系统的气体流量，进而调节整个系统中的气压。
本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：
在本发明实施例中，发酵系统中的发酵罐通过进料管路将发酵醪液输入离心机。在离心作用下，发酵醪液中菌体含量较高的重相被分离出来，通过重相返回管路返回发酵罐中，从而发酵罐中菌体量得以维持。同时，由于离心机运行能耗低，能连续稳定运行，且不需要频繁清洗，因此较陶瓷膜的成本更低。所以，本发明实施例中的发酵系统，既维持了菌体数量，又降低了成本。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种发酵系统，其特征在于，包括：
发酵罐；
离心机，通过进料管路与所述发酵罐连接；
重相返回管路，与所述发酵罐和所述离心机连接；
所述发酵罐中的发酵醪液经所述进料管路进入所述离心机进行离心分离，分离后的重相经所述重相返回管路返回所述发酵罐中。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
浓液罐，通过重相出料管路与所述离心机连接，通过所述重相返回管路与所述发酵罐连接；
第一泵，设置在所述重相返回管路上；所述重相通过所述重相出料管路进入所述浓液罐，再通过所述第一泵的作用返回所述发酵罐。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
清液罐，通过轻相出料管路与所述离心机连接；所述发酵醪液被离心分离为所述重相和轻相，所述轻相经所述轻相出料管路进入所述清液罐。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
氮气进气管路，与所述浓液罐连接；
浓液罐排气管路，连接所述浓液罐顶部和所述清液罐；
清液罐排气管路，设置在所述清液罐顶部。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
离心机排气管路，连接所述离心机和所述清液罐。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
气压计，设置在所述清液罐顶部；
开关阀，设置在所述清液罐排气管路上；
当所述气压计检测出的所述清液罐中的气压达到第一阈值时，通过打开所述开关阀使所述清液罐中的氮气排出所述系统。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
第一液位计，设置在所述浓液罐上；当所述第一液位计检测出所述浓液罐中的重相的液位达到预设液位时，通过所述第一泵的作用将所述重相返回所述发酵罐。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述进料管路上还设置有第一流量计和第一调节阀。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述离心机具体为碟片式离心机。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述重相的菌体含量为10％～20％，所述轻相的菌体含量为0.1％～0.3％。
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