固態立式發酵、自循環冷卻、蒸餾一體化裝置及方法
【專利摘要】本發明屬于生物發酵和蒸餾的【技術領域】,具體涉及一種固態立式厭氧（好氧）發酵、自循環冷卻、蒸餾一體化裝置及方法。采用包括固態立式發酵罐、洗滌塔、洗滌泵、氣柜、循環氣體冷卻器、循環風機、過濾器、蒸餾產品冷卻器，所述的固態立式發酵罐由罐體、設置在罐底的攪拌裝置、出料裝置、進料口、蒸餾產品氣體出口、生化反應氣體出口、人孔、出料耙、蒸餾蒸汽入口、循環氣體冷卻進風口組成的技術方案，第一次采用高填充率固態立式發酵罐，做到自動出料、生產效率高、溫度可控，同時適用于厭氧和好氧固態發酵，在發酵結束時，對于需要蒸餾的物料，可利用該設備進行蒸餾，在減少物料搬運的同時減少了蒸餾產品運輸途中揮發產生的損失。
【專利說明】固態立式發酵、自循環冷卻、蒸餾一體化裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于生物發酵和蒸餾的【技術領域】，具體涉及一種固態立式厭氧(好氧)發酵，自循環冷卻、蒸餾一體化裝置及方法。
【背景技術】
[0002]我國的固態發酵技術歷史悠久，在我國的酒類、醋類、調味品和食用菌的生產中一直占有十分重要的地位。傳統固態發酵采用堆積發酵、地窖發酵、釀缸發酵、水泥池或不銹鋼槽發酵，現代常用的固態發酵反應器有填料床反應器、淺盤式反應器、轉鼓式反應器等反應器。這些固態發酵設備及技術普遍存在發酵設備利用率低、易染菌、工人勞動強度大、后續的蒸餾需要人工二次搬運等缺點。

【發明內容】

[0003]為了解決上述的技術問題，本發明提供了一種固態立式厭氧(好氧)發酵、自循環冷卻、蒸餾一體化裝置及方法。采用包括固態立式發酵罐、洗滌塔、洗滌泵、氣柜、循環氣體冷卻器、循環風機、過濾器、蒸餾產品冷卻器，所述的固態立式發酵罐由罐體、設置在罐底的攪拌裝置、出料裝置、進料口、蒸餾產品氣體出口、生化反應氣體出口、人孔、出料耙、蒸餾蒸汽入口、循環氣體冷卻進風口組成的技術方案，第一次采用高填充率固態立式發酵罐，做到自動出料、生產效率高、溫度可控，同時適用于厭氧和好氧固態發酵，在發酵結束時，對于需要蒸餾的物料，可利用該設備進行蒸餾，減少了物料搬運的同時減少了蒸餾產品運輸途中揮發產生的損失。
[0004]本發明的技術方案為:
一種固態立式發酵、自循環冷卻、蒸餾一體化裝置，包括固態立式發酵罐、洗滌塔、洗滌泵、氣柜、循環氣體冷卻器、循環風機、過濾器、蒸餾產品冷卻器，其特征在于，所述的固態立式發酵罐由罐體、設置在罐底的攪拌裝置、出料裝置、進料口、蒸餾產品氣體出口、生化反應氣體出口、人孔、出料耙、蒸餾蒸汽入口、循環氣體冷卻進風口組成。
[0005]本發明技術方案的特點還有:
所述的攪拌裝置包括攪拌電機、減速機以及與減速機連接的攪拌軸，所述的攪拌軸上端固定支架，在支架上設置耕刀，在支架靠近罐底的一端連接出料耙；在罐底一側設置有與出料耙相配合的出料裝置。
[0006]所述的出料裝置包括依次與出料耙相鄰的篩板、出料翻板、出料螺旋；所述的出料螺旋由電機驅動。
[0007]在罐體的底部設置蒸餾蒸汽入口。
[0008]所述的固態立式發酵罐的生化反應氣體出口通過管道依次與洗滌塔、氣柜、循環氣體冷卻器、循環風機相連接，該循環風機出口連接循環氣體冷卻進風口，在循環風機與循環氣體冷卻器之間的管道上設有支路管道，該支路管道連接過濾器，所述的支路管道上設置閥門，構成了對系統的循環冷卻補充空氣，在好氧發酵時兼具補充氧氣的作用；關閉過濾器支路上的閥門，可對發酵過程進行冷卻。
[0009]所述的洗滌塔洗滌液出口依次連接洗滌液暫存罐、洗滌泵，該洗滌泵通過管道連接洗滌液進口 ；可以對生化反應生成的氣體進行洗滌以回收發酵氣體中帶走的發酵產品并對發酵氣體進行初步降溫冷卻。
[0010]所述的固態立式發酵罐的蒸餾產品氣體出口通過管道依次連接蒸餾產品冷卻器1、蒸餾產品冷卻器II，可以對需要蒸餾發酵產品進行直接蒸餾，蒸餾后的固態物料直接排出罐外。
[0011]一種固態立式發酵、自循環冷卻、蒸餾一體化的方法，其步驟如下:固態發酵原料經加酶培菌后由進料口進入固態立式發酵罐，在固態立式發酵罐中進行發酵，發酵過程中生化反應產生的氣體由生化反應氣體出口通過管道進入洗滌塔對生化反應氣體進行洗滌，經過洗滌的氣體進入氣柜經進一步冷卻，由循環風機鼓入固態立式發酵罐，對生化反應物料進行冷卻降溫；好氧發酵需要補充空氣時打開過濾器與支路管道上的閥門，生化反應需要的氧氣經過濾器由管道進入固態立式發酵罐；厭氧發酵時過濾器支路的閥門關閉，使用循環風對發酵罐中的物料進行冷卻降溫；發酵結束后若發酵產品不需要蒸餾，啟動罐底排料螺旋和攪拌裝置，固態物料經由罐底排料螺旋排出罐外；發酵結束后如果發酵產品需要蒸餾，啟動攪拌裝置，由耕刀對發酵物料進行疏松，然后打開蒸汽閥門對發酵產品進行蒸餾，蒸餾產生的汽體經由蒸餾產品冷卻器I和蒸餾產品冷卻器II對發酵產品冷卻，作為產品取出。
[0012]本發明的有益效果為:
本發明的裝置的采用立式發酵罐設計，發酵物料層厚度高，設備填充率高，在立式固態發酵罐上首次采用攪拌裝置和螺旋出料裝置，實現了發酵過程物料松散并實現了機械化出料，極大地降低了工人的勞動強度，提高了生產效率；發酵罐在厭氧發酵時系統利用物料自身發酵生物反應氣體對生化反應物料進行冷卻，發酵罐在好氧發酵時可根據生化反應的需要適時補充氧氣，即做到補充氧氣的時間和濃度可控調又完成了對系統生化反應物料的冷卻，同時適用于厭氧發酵和好氧發酵，在發酵過程中減少了發酵產品的揮發等損失及對環境造成的污染。對于需要蒸餾的固態`發酵產品，系統實現了發酵和蒸餾生產的一體化，在同一個裝置內實現了發酵和蒸餾的連續化生產，無需搬運就可以在罐內直接蒸餾出初級產品，蒸餾后的固態物料，經由罐底螺旋出料器排出罐外。系統還實現了對固態發酵生產氣體帶走的產品的回收，同時使固態發酵生化反應生成氣體的回收成為可能。
[0013]另外，本發明的方法與裝置相結合，實現了固態立式發酵、自循環冷卻、蒸餾一體化的方法。
[0014]綜上所述，本發明的技術方案具備突出的實質性特點和顯著地進步，具有創造性。【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發明的固態立式發酵罐的結構示意圖。
[0016]圖2為本發明的固態立式發酵、自循環冷卻、蒸餾一體化裝置的結構示意圖。
[0017]1-出料螺旋，2-出料翻板，3-篩板，4-出料f巴，5-耕刀，6-攪拌軸，7-人孔，8-進料口，9-生化反應氣體出口，10-蒸餾產品氣體出口，11一罐體，12-蒸餾蒸汽入口，13-洗滌液出口，14-循環氣體冷卻進風口，15-洗滌泵，16-攪拌電機，17-減速機，18-支架，20-洗滌塔，21-洗滌液進口，22-洗滌液暫存罐，23-固態立式發酵罐，24-蒸餾產品冷卻器I，25-蒸餾產品冷卻器II，26-氣柜，27-循環氣體冷卻器，28-循環風機，29-過濾器，30-閥門。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和【具體實施方式】來對本發明作更進一步的說明，以便本領域的技術人員更了解本發明，但并不以此限制本發明。
[0019]一種固態立式發酵、自循環冷卻、蒸餾一體化裝置，包括固態立式發酵罐23、洗滌塔20、洗滌泵15、氣柜26、循環氣體冷卻器27、循環風機28、過濾器29、蒸餾產品冷卻器
I 24、蒸餾產品冷卻器II 25，所述的固態立式發酵罐由罐體11、設置在罐底的攪拌裝置、出
料裝置、進料口 8、蒸餾產品氣體出口 10、生化反應氣體出口 9、人孔7、出料耙4、蒸餾蒸汽入口 12、循環氣體冷卻進風口 14組成。
[0020]本發明技術方案的特點還有:
所述的攪拌裝置包括攪拌電機16、減速機17以及與減速機連接的攪拌軸6，所述的攪拌軸上端固定支架18，在支架上設置耕刀5，在支架靠近罐底的一端連接出料耙4 ;在罐底一側設置有與出料耙4相配合的出料裝置。
[0021]所述的出料裝置包括依次與出料耙相鄰的篩板3、出料翻板2、出料螺旋I ;所述的出料螺旋I由電機驅動。
[0022]在罐體的底部設置`蒸餾蒸汽入口 12。
[0023]所述的固態立式發酵罐的生化反應氣體出口 9通過管道依次與洗滌塔20、氣柜26、循環氣體冷卻器27、循環風機28相連接，該循環風機28出口連接循環氣體冷卻進風口14，在循環風機28與循環氣體冷卻器27之間的管道上設有支路管道，該支路管道連接過濾器29，所述的支路管道上設置閥門30，構成了對系統的循環冷卻，在好氧發酵時兼具補充氧氣的作用；關閉過濾器支路上的閥門，可對發酵過程進行冷卻。
[0024]所述的洗滌塔洗滌液出口 19依次連接洗滌液暫存罐22、洗滌泵15，該洗滌泵15通過管道連接洗滌液進口 21 ;可以對生化反應生成的氣體進行洗滌以回收發酵氣體中帶走的發酵產品并對發酵氣體進行初步降溫冷卻。
[0025]所述的固態立式發酵罐的蒸餾產品氣體出口通過管道依次連接蒸餾產品冷卻器I 24、蒸餾產品冷卻器II 25，可以對需要蒸餾發酵產品進行直接蒸餾，蒸餾后的固態物料直接排出罐外。
[0026]一種固態立式發酵、自循環冷卻、蒸餾一體化的方法，其步驟如下:固態發酵原料經加酶培菌后由進料口進入固態立式發酵罐，在固態立式發酵罐中進行發酵，發酵過程中生化反應產生的氣體由生化反應氣體出口通過管道進入洗滌塔對生化反應氣體進行洗滌，經過洗滌的氣體進入氣柜經進一步冷卻，由循環風機鼓入固態立式發酵罐，對生化反應物料進行冷卻降溫；好氧發酵需要補充空氣時打開過濾器與支路管道上的閥門，生化反應需要的氧氣經過濾器由管道進入固態立式發酵罐；厭氧發酵時過濾器支路的閥門關閉，使用循環風對發酵罐中的物料進行冷卻降溫；發酵結束后若發酵產品不需要蒸餾，啟動罐底排料螺旋和攪拌裝置，固態物料經由罐底排料螺旋排出罐外；發酵結束后如果發酵產品需要蒸餾，啟動攪拌裝置，由耕刀對發酵物料進行疏松，然后打開蒸汽閥門對發酵產品進行蒸餾，蒸餾產生的汽體經由蒸餾產品冷卻器I和蒸餾產品冷卻器II對發酵產品冷卻，作為產品取出。
[0027]本發明在固態發酵領域第一次采用高填充率固態立式發酵罐，做到自動出料、生產效率高、溫度可控；本發明同時適用于厭氧和好氧固態發酵；本發明在發酵結束時，對于需要蒸餾的物料，可利用該設備進行蒸餾，減少了物料搬運的同時減少了蒸餾產品運輸途中揮發產生的損失。
[0028]本裝置可以在室外露天建設，極大地減少了土建投資。
[0029]一種固態立式發酵，自循環冷卻、蒸餾一體方法，該方法包括以下步驟:
固態發酵原料經加酶培菌后由進料口進入固態立式發酵罐，在固態立式發酵罐中進行發酵，發酵過程中生化反應會產生大量的氣體(例如二氧化碳等)，這些氣體會帶走一定量可氣化的發酵產品，造成不必要的損失；同時生化反應會產生大量的生化反應熱，實際生產中我們將生化反應的溫度控制在一定的范圍內，本裝置利用洗滌塔、洗滌液暫存罐、洗滌泵對生化反應 氣體進行洗滌，及帶走了一部分的生化反應熱，同時回收了可溶入洗滌液的發酵產品。經過洗滌的氣體進入氣柜，經進一步冷卻，由風機鼓入發酵罐，對生化反應物料進行冷卻降溫；好氧發酵時需要補充的空氣時打開過濾器支路的閥門，生化反應需要的氧氣經過濾器由循環風管道進入發酵罐；厭氧發酵時過濾器至循環風管道之間的閥門關閉，僅使用循環風對發酵罐中的物料進行冷卻和降溫。發酵結束后如果發酵產品不需要蒸餾，啟動罐底排料螺旋和攪拌電機及減速機，固態物料經由罐底排料螺旋排出罐外；發酵結束后如果發酵產品需要蒸餾，啟動攪拌電機及減速機，由耕刀對發酵物料進行疏松，然后打開蒸汽閥門對發酵產品進行蒸餾，蒸餾產生的汽體經由發酵產品冷凝器冷凝冷卻，作為產品取出。
【權利要求】
1.固態立式發酵、自循環冷卻、蒸餾一體化裝置，包括固態立式發酵罐、洗滌塔、洗滌泵、氣柜、循環氣體冷卻器、循環風機、過濾器、蒸餾產品冷卻器，其特征在于，所述的固態立式發酵罐由罐體、設置在罐底的攪拌裝置、出料裝置、進料口、蒸餾產品氣體出口、生化反應氣體出口、人孔、出料耙、蒸餾蒸汽入口、循環氣體冷卻進風口組成。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的攪拌裝置包括攪拌電機、減速機以及與減速機連接的攪拌軸，所述的攪拌軸上端固定支架，在支架上設置耕刀，在支架靠近罐底的一端連接出料耙；在罐底一側設置有與出料耙相配合的出料裝置。
3.根據權利要求2述的裝置，其特征在于，所述的出料裝置包括依次與出料耙相鄰的篩板、出料翻板、出料螺旋；所述的出料螺旋由電機驅動。
4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，罐體的底部設置蒸餾蒸汽入口。
5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的立式發酵罐的生化反應氣體出口通過管道依次與洗滌塔、氣柜、循環氣體冷卻器、循環風機相連接，該循環風機出口連接循環氣體冷卻進風口，在循環風機與循環氣體冷卻器之間的管道上設有支路管道，該支路管道連接過濾器，所述的支路管道上設置閥門，構成了對系統的循環冷卻空氣補充，在好氧發酵時兼具補充氧氣的作用；關閉過濾器支路上的閥門，對發酵過程進行冷卻。
6.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的洗滌塔洗滌液出口依次連接洗滌液暫存罐、洗滌泵，該洗滌泵通過管道連接洗滌液進口 ；可以對生化反應生成的氣體進行洗滌以回收發酵氣體中帶走的發酵產品并對發酵氣體進行初步降溫冷卻。
7.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的固態立式發酵罐的蒸餾產品氣體出口通過管道依次連接蒸餾產品冷卻器1、蒸餾產品冷卻器II，可以對需要蒸餾發酵產品進行直接蒸餾，蒸餾后的固態物料直接排出罐外。
8.如權利要求1所述的一種固態立式發酵、自循環冷卻、蒸餾一體化的方法，其步驟如下:固態發酵原料經加酶培菌后由進料口進入固態立式發酵罐，在固態立式發酵罐中進行發酵，發酵過程中生化反應產生的氣體由生化反應氣體出口通過管道進入洗滌塔對生化反應氣體進行洗滌，經過洗滌的氣體進入氣柜經進一步冷卻，由循環風機鼓入固態立式發酵罐，對生化反應物料進行冷卻降溫；好氧發酵需要補充空氣時打開過濾器與支路管道上的閥門，生化反應需要的氧氣經過濾器由管道進入固態立式發酵罐；厭氧發酵時過濾器支路的閥門關閉，使用循環風對發酵罐中的物料進行冷卻降溫；發酵結束后若發酵產品不需要蒸餾，啟動罐底排料螺旋和攪拌裝置，固態物料經由罐底排料螺旋排出罐外；發酵結束后如果發酵產品需要蒸餾，啟動攪拌裝置，由耕刀對發酵物料進行疏松，然后打開蒸汽閥門對發酵產品進行蒸餾，蒸餾產生的汽體經由蒸餾產品冷卻器I和蒸餾產品冷卻器II對發酵產品冷卻，作為產品取出。
【文檔編號】C12M1/02GK103627621SQ201310717884
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月23日 優先權日:2013年12月23日
【發明者】秦憲義, 李敬龍, 秦文琦, 秦琦, 秦泓臻 申請人:秦憲義