CN201395587Y - 固定酵母流态化发酵成醪发生装置 - Google Patents

固定酵母流态化发酵成醪发生装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供一种固定酵母流态化发酵成醪发生装置，包括发酵汁液贮存器、发生器以及贮醪箱，所述的发酵汁液贮存器设有一个发酵汁液输入管道，并通过一个第一醪液泵和一根第一醪液输送管道连通到所述的发生器，所述的发生器的上部设有成熟醪液溢流口，所述的成熟醪液溢流口通过一根成熟醪液输出管道连通至所述的贮醪箱；所述的发酵汁液贮存器还通过一个第二醪液泵和一根第二醪液输送管道连通到一个固定酵母造粒器，所述的固定酵母造粒器再通过一根酵母粒子输送管道连通至所述的发生器。由于用了固定化酵母粒子流态化发酵工艺，扩大了酵母和糖化醪的接触面积和接触次数，加快了酵母菌体对糖液的分解代谢，提高了生产效率。

Description

固定酵母流态化发酵成醪发生装置
技术领域
本发明涉及一种使用发酵汁液制取成熟醪液的装置。
背景技术
发酵成醪是把糖化醪液(糖液)经酵母菌发酵转化为成熟醪液(酒精醪液)的过程，是利用含糖农作物制造燃料乙醇中所必需经历的阶段。
在以往，发酵成醪的工艺有许多缺点：
1、发酵酵母以液体(酵母活化液)形态加入到发酵过程，导致酵母与汁液接触面积小反应缓慢，而且酵母代谢生命短、损失大；
2、发酵工艺分三段进行(初期、中期、后期)，导致发酵速度慢、产量低，乙醇得率低。
发明内容
针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于：提供一种固定酵母流态化发酵成醪发生装置，以加快发酵速度，提高乙醇得率。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种固定酵母流态化发酵成醪发生装置，包括发酵汁液贮存器、发生器以及贮醪箱，所述的发酵汁液贮存器设有一个发酵汁液输入管道，并通过一个第一醪液泵和一根第一醪液输送管道连通到所述的发生器，所述的发生器的上部设有成熟醪液溢流口，所述的成熟醪液溢流口通过一根成熟醪液输出管道连通至所述的贮醪箱；其特征在于：
所述的发酵汁液贮存器还通过一个第二醪液泵和一根第二醪液输送管道连通到一个固定酵母造粒器，所述的固定酵母造粒器再通过一根酵母粒子输送管道连通至所述的发生器。
较佳的技术方案中，在发生器上方密封连接有一个汽泡捕捉器，所述的汽泡捕捉器通过一根二氧化碳冷凝排出管道连通至一个气液分离器，所述的气液分离器的液体输出端连通至所述的贮醪箱，所述的气液分离器的气体输出端与一个二氧化碳净化器连接，所述的二氧化碳净化器再通过一个气体压缩机连通至一个稳压贮气室，所述的稳压贮气室设有一个连通到所述的发生器的底部的压缩气体输入口。
较佳的技术方案中，所述的汽泡捕捉器内具有一个挡板，挡板上开设有多数个可供气体通过的细孔。
较佳的技术方案中，所述的发生器的内壁设置成圆筒形状，所述的醪液输送管道进入所述的发生器的入射方向平行于发生器内壁的切面方向。
较佳的技术方案中，所述的稳压贮气室的压缩气体输入口进入所述的发生器的入射方向平行于发生器的中轴线方向。
较佳的技术方案中，在所述的气体压缩机的输入口处连接一根空气输入管道，在所述的空气输入管道上设置一个空气净化器。
较佳的技术方案中，在所述的汽泡捕捉器、醪液输送管道、稳压贮气室中分别设置一个流量控制阀，所述的汽泡捕捉器、醪液输送管道以及稳压贮气室中的流量控制阀分别电连接到一个温控器，所述的温控器电连接有能够测量发生器内部醪液温度的温度检测元件，且所述的温控器还电连接到所述的气体压缩机的控制电路。
较佳的技术方案中，所述的发生器下部设有发酵废液排出口。
与现有技术相比较，采用上述技术方案的本实用新型具有的优点在于：
1.发酵速度快。由于用了固定化酵母粒子流态化发酵工艺，扩大了酵母和糖化醪的接触面积和接触次数，加快了酵母菌体对糖液的分解代谢，从新料进入发生器，到成熟醪从溢流口输出，只需要2小时，比三段式发酵工艺提高10倍之多。
2.自动化程度高、设备占地面积小、省资源、省人力。从原料输入、换气到温控都采用数字控制技术，控制准确快速，不浪费原料，不浪费时间。
3.酒精转化率高。从换气开始发酵全过程都在厌氧封闭的环境下进行的，很少有污染，酒精转化率达90％以上。
附图说明
图1是本实用新型的固定酵母流态化发酵成醪发生装置的结构示意图；
图2是汽泡捕捉器的挡板的平面结构示意图。
具体实施方式
本实用新型提供一种固定酵母流态化发酵成醪发生装置，结合图1所示，其主要包括发酵汁液贮存器1、发生器20以及贮醪箱14，所述的发酵汁液贮存器1设有一个发酵汁液输入管道19，以供发酵汁液进入发酵汁液贮存器1中，所述的发酵汁液贮存器1又通过一个第一醪液泵B和一根第一醪液输送管道5连通到所述的发生器20，所述的发生器20的上部设有成熟醪液溢流口4，下部设有发酵废液排出口10，所述的成熟醪液溢流口4通过一根成熟醪液输出管道17连通至所述的贮醪箱14。
与现有技术不同，本实用新型是使用固定化酵母粒子来实现发酵过程。如图1所示，所述的发酵汁液贮存器1还通过一个第二醪液泵A和一根第二醪液输送管道5‘连通到一个固定酵母造粒器2，所述的固定酵母造粒器2再通过一根酵母粒子输送管道6连通至所述的发生器20。所述的固定酵母造粒器2是现有技术，是在由发酵汁液贮存器1内输送过来的汁液中加入灭菌后的海藻酸钠溶液和酵母溶液，并搅拌制成混合液，再将混合液连续输入到桶式离子甩盘内，做匀速旋转运动，由于混合液体的粘性，使液体沿盘边缘处以一定线速度，断续飞离甩盘，顺着桶壁落入下部的CaCl2溶液中，很快反应生成海藻酸钠粒子，即固定化酵母粒子。
所述的发酵汁液以及固定化酵母粒子一进入发生器20内相互接触，发酵就开始了，发酵过程产生大量的乙醇和二氧化碳气体，并放出热量。二氧化碳气体与热量不断聚集，导致发生器20内压力和温度逐渐上升。当发生器20内的压力达到一定值以后，二氧化碳气体将带着成熟醪液的蒸汽进入密封连接在发生器20上方的汽泡捕捉器3内，所述的汽泡捕捉器3内具有一个挡板7，挡板7上开设有多数个细孔71(如图2所示)，以供气体通过，并将液体与固定残渣隔离在外。所述的汽泡捕捉器3再通过一根二氧化碳冷凝排出管道18连通至一个气液分离器15，成熟醪液在气液分离器15内被分离出来，从所述的气液分离器15的液体输出端进入所述的贮醪箱14内被收集，而二氧化碳气体从所述的气液分离器15的气体输出端中分离出来，进入一个二氧化碳净化器13。经过净化后的二氧化碳气体再经过一个气体压缩机11的加压，进入一个稳压贮气室9内，当稳压贮气室9内压力达到设定值后，即可通过一个压缩气体输入口8再次进入所述的发生器20的底部。进入发生器20底部的二氧化碳气体在浮力作用下上升，带动发生器20内的醪液一同上升，起到搅拌醪液的作用。如此，第一醪液泵B不停地将发酵汁液泵入发生器20中，固定化酵母粒子也从所述的酵母粒子输送管道6持续进入发生器20内，而成熟醪液也持续地从成熟醪液输出管道17以及气液分离器15的液体输出端进入贮醪箱14内被收集，说明本实用新型可以达到持续量产。
其中，为了使发酵汁液能够与固定化酵母粒子充分接触，本实用新型将所述的发生器20的内壁设置成圆筒形状，而所述的醪液输送管道进入所述的发生器20的入射方向平行于发生器20内壁的切面方向，使得入射的醪液可以沿着圆筒形状的发生器20内壁作圆周运动。而所述的稳压贮气室9的压缩气体输入口8进入所述的发生器20的入射方向平行于发生器20的中轴线方向入射，带动发酵汁液和固定化酵母粒子沿轴线方向上升。这时，发生器20内切向的流体速度与沿轴向的流体速度矢量叠加呈螺旋上升的运动，周而复始不断运动，在运动过程中带动成熟醪液不断上浮聚集于成熟醪液溢流口4处而外溢，不断送入贮醪箱14中。
需要补充的是，在本实用新型的发生装置的启动阶段，还没有足够的二氧化碳气体产生以供搅拌发生器20中的醪液，就需要在所述的气体压缩机11的输入口处连接一根空气输入管道21，然后在所述的空气输入管道21上设置一个空气净化器12，净化后的空气从所述的气体压缩机11压入所述的稳压贮气室9中，压力达到设定值后，空气即通过所述的压缩气体输入口8进入所述的发生器20的底部，以达到搅拌醪液的目的。而一旦发生器20内产生二氧化碳气体通过所述的二氧化碳净化器13后进入所述的气体压缩机11的输入口，则所述的空气输入管道21自动关闭，由CO2代替空气做搅拌动力和发酵动力。
另外，本实用新型所述的发生装置还设置有能够控制发生器20内部醪液温度的温控器16，所述的温控器16电连接有能够测量发生器20内部醪液温度的温度检测元件(未予图示)。在所述的汽泡捕捉器3、醪液输送管道、稳压贮气室9中分别设置一个流量控制阀(未予图示)，然后将所述的温控器16分别与所述的汽泡捕捉器3、醪液输送管道以及稳压贮气室9中的流量控制阀电连接，再将所述的温控器16电连接到所述的气体压缩机11的控制电路(未予图示)，就可以对发生器20内部醪液温度进行控制了。例如，一般设定控制温度在33℃～34℃之间，当温度高于34℃时，温控器16将降低醪液输送管道的输送速度，并提高汽泡捕捉器3的输出速度和气体压缩机11以及稳压贮气室9的输送速度，使冷的二氧化碳气体快速进入发生器20内降温；当温度低于33℃时，则反方向控制，以使温度始终保持在33℃～34℃之间。
由上述可知，本发生器20的特点是：
1.发酵速度快。由于用了固定化酵母粒子流态化发酵工艺，扩大了酵母和糖化醪的接触面积和接触次数，加快了酵母菌体对糖液的分解代谢，从新料进入发生器20，到成熟醪从溢流口输出，只需要2小时，比三段式发酵工艺提高10倍之多。
2.自动化程度高、设备占地面积小、省资源、省人力。从原料输入、换气到温控都采用数字控制技术，控制准确快速，不浪费原料，不浪费时间。
3.酒精转化率高。从换气开始发酵全过程都在厌氧封闭的环境下进行的，很少有污染，酒精转化率达90％以上。
以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1、一种固定酵母流态化发酵成醪发生装置，包括发酵汁液贮存器、发生器以及贮醪箱，所述的发酵汁液贮存器设有一个发酵汁液输入管道，并通过一个第一醪液泵和一根第一醪液输送管道连通到所述的发生器，所述的发生器的上部设有成熟醪液溢流口，所述的成熟醪液溢流口通过一根成熟醪液输出管道连通至所述的贮醪箱；其特征在于：
所述的发酵汁液贮存器还通过一个第二醪液泵和一根第二醪液输送管道连通到一个固定酵母造粒器，所述的固定酵母造粒器再通过一根酵母粒子输送管道连通至所述的发生器。
2、根据权利要求1所述的固定酵母流态化发酵成醪发生装置，其特征在于：在发生器上方密封连接有一个汽泡捕捉器，所述的汽泡捕捉器通过一根二氧化碳冷凝排出管道连通至一个气液分离器，所述的气液分离器的液体输出端连通至所述的贮醪箱，所述的气液分离器的气体输出端与一个二氧化碳净化器连接，所述的二氧化碳净化器再通过一个气体压缩机连通至一个稳压贮气室，所述的稳压贮气室设有一个连通到所述的发生器的底部的压缩气体输入口。
3、根据权利要求2所述的固定酵母流态化发酵成醪发生装置，其特征在于：所述的汽泡捕捉器内具有一个挡板，挡板上开设有多数个可供气体通过的细孔。
4、根据权利要求1或2所述的固定酵母流态化发酵成醪发生装置，其特征在于：所述的发生器的内壁设置成圆筒形状，所述的醪液输送管道进入所述的发生器的入射方向平行于发生器内壁的切面方向。
5、根据权利要求4所述的固定酵母流态化发酵成醪发生装置，其特征在于：所述的稳压贮气室的压缩气体输入口进入所述的发生器的入射方向平行于发生器的中轴线方向。
6、根据权利要求2所述的固定酵母流态化发酵成醪发生装置，其特征在于：在所述的气体压缩机的输入口处连接一根空气输入管道，在所述的空气输入管道上设置一个空气净化器。
7、根据权利要求2所述的固定酵母流态化发酵成醪发生装置，其特征在于：在所述的汽泡捕捉器、醪液输送管道、稳压贮气室中分别设置一个流量控制阀，所述的汽泡捕捉器、醪液输送管道以及稳压贮气室中的流量控制阀分别电连接到一个温控器，所述的温控器电连接有能够测量发生器内部醪液温度的温度检测元件，且所述的温控器还电连接到所述的气体压缩机的控制电路。
8、根据权利要求1所述的固定酵母流态化发酵成醪发生装置，其特征在于：所述的发生器下部设有发酵废液排出口。
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