[发明专利]一种高效环保乙醇发酵耦合膜分离系统装置

说明书

技术领域

本发明属于生物乙醇发酵领域，具体涉及一种高效环保乙醇发酵耦合膜分离系统装置。

背景技术

将乙醇发酵与分离相耦合，在发酵的同时将发酵液中的乙醇选择性地分离出发酵系统，从而降低发酵液中乙醇浓度，解除乙醇对酵母菌细胞的抑制作用，从而提高乙醇的生产率，将发酵时间缩短约30%。目前，常用的分离方法为渗透汽化、气提、液液萃取、吸附等。其中，渗透汽化分离与发酵耦合时，可实现产物提取和浓缩，不引入其它物质，避免对过程造成不利影响，以及具有操作便利和能耗低等优点，受到越来越多的关注。Qureshi等利用最具代表性的亲有机物聚合物膜材料-聚二甲基硅氧烷（PDMS）进行渗透汽化分离丁醇发酵液中的产物，在降低了产物对细胞生长抑制作用的同时，使得产品产率提高了2倍。目前我国乙醇发酵-膜分离耦合仍处于起步发展阶段，如何减小酵母产乙醇发酵体系产物抑制作用，提高原料转化率和乙醇产率，实现固定化酵母多级连续化发酵-分离耦合的乙醇高效生产，降低过程能耗，让发酵法生产乙醇正向着连续化和节能化方向发展势在必行，刻不容缓。

发明内容

本发明针对乙醇连续发酵–膜分离耦合技术对减小酵母产乙醇发酵体系产物抑制作用、发酵体系对PDMS/陶瓷复合膜的存在污染、耦合发酵原料转化率和乙醇产率低等现状，提供一种高效环保乙醇发酵耦合膜分离系统装置，实现固定化酵母多级连续化发酵-分离耦合的乙醇生产，提高乙醇发酵过程效率，降低过程能耗。

本发明的方案是通过这样实现的：一种高效环保乙醇发酵耦合膜分离系统装置，该系统装置包括补糖罐1、发酵罐2、分离罐8、乙醇粗液收集器10，补糖罐1、发酵罐2、分离罐8、乙醇粗液收集器10依次连接，所述的分离罐8中间设有PDMS-陶瓷复合膜9，PDMS-陶瓷复合膜9将分离罐8分隔成两个空腔，位于上端的空腔连接回发酵罐2，位于下端的空腔连接至分离罐8；该系统装置还包括膜分离再生单元，膜分离再生单元位于发酵罐2和乙醇粗液收集器10之间，由洗液池8-1、废液池8-2、阀门a、阀门b阀门c、阀门d、阀门e组成，洗液池8-1、分离罐8、废液池8-2依次连接，阀门a位于发酵罐2和分离罐8之间，用于控制发酵液流入分离罐8；阀门b位于洗液池8-1和分离罐8之间，用于控制洗液流入分离罐8；阀门c位于分离罐8上端的空腔出口处；阀门d位于分离罐8和乙醇粗液收集器10连接处；阀门e位于分离罐8和废液池8-2之间。

作为本发明的进一步限定，所述的发酵罐2外设有pH计4和温度计5，发酵罐2底部设有雾化器3。

作为本发明的进一步限定，所述补糖罐1和发酵罐2之间的连接还设有高压泵A6；所述的发酵罐2和分离罐8之间的连接还设有高压泵B7。

本发明具备以下良好效果：将PDMS-陶瓷复合膜分离引入到乙醇发酵过程中，将发酵成熟的含有高浓度乙醇溶液的通过高压泵泵出进行分离，并将分离后的发酵液继续回流至发酵罐中，使发酵连续进行，减小发酵产物乙醇对酵母的抑制作用，提高发酵原料转化率和乙醇产率；将PDMS-陶瓷复合膜分离功能设置在发酵罐体外，并针对分离罐专门设置了膜分离再生单元，一是减少了发酵体系对PDMS/陶瓷复合膜的污染，同时便于PDMS/陶瓷复合膜的清洁洗护，使发酵可以连续化进行，避免发酵因分离膜受污染暂停生产；将在发酵罐内设置雾化器，使乙醇分离多效应实现分离，提高了酵母发酵效率。

说明书附图

图1.高效环保乙醇发酵耦合膜分离系统装置。图中标识：1：补糖罐，2：发酵罐，3：雾化器，4：pH计，5：温度计，6：高压泵A，7：高压泵B，8：分离罐，8-1:洗液池，8-2:废液池，8a：阀门a，8b：阀门b，8c：阀门c,8d：阀门d，8e：阀门e，9：PDMS-陶瓷复合膜，10：乙醇粗液收集器。

具体实施方式

以下结合实施例和附图描述本发明高效环保乙醇发酵耦合膜分离系统装置，这些描述并不是对本发明内容作进一步的限定。

实施例1