專利名稱：乙醇發(fā)酵系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及發(fā)酵系統(tǒng)，更具體地，涉及乙醇發(fā)酵系統(tǒng)，在其 中，利用由超聲設(shè)備汽提所提供的惰性氣體微泡來促進(jìn)對發(fā)酵過程所形 成的二氧化碳、硫化合物、乙醇和其它揮發(fā)性化合物的汽提，而且利用 惰性氣體的潛熱來輔助工藝反應(yīng)的溫度控制。
背景技術(shù)：
甘蔗糖漿，在有酵母、添加劑例如硫化合物和合適操作條件的存在
下，按照如下放熱反應(yīng)，反應(yīng)生成發(fā)酵過程的主要產(chǎn)物乙醇和二氧化碳 C6H1206 ^ 2 C2H5OH + 2 C02 + 31.6 Kcal/mol
甘庶的發(fā)酵過程產(chǎn)生幾個(gè)副反應(yīng)。甘蔗糖漿蔗糖含量被酵母用作食 物。在酵母喂進(jìn)期間，蔗糖依如下順序產(chǎn)生不同類型的有機(jī)化合物，如 葡萄糖、果糖、丙糖、甘油酸(gliceric acid)、丙酮酸和乙醛，直到產(chǎn)生 乙醇。還會形成的其它副產(chǎn)物是甲醛、乙酸和isomilic酸等。在乙醛形 成階段，硫化合物阻止上述能量平衡并中斷反應(yīng)鏈。然后從丙酮酸產(chǎn)生 甘油。該反應(yīng)偏離是不合需要的，因?yàn)樵谠撨^程中不能從甘油產(chǎn)生乙醇。 相信二氧化碳也會降低酵母活性，從而降低乙醇的總產(chǎn)率。
隨反應(yīng)隨時(shí)間的進(jìn)展，乙醇、二氧化碳、爿琉化合物和例如如上所述 的發(fā)酵副產(chǎn)物傾向于抑制酵母活性，隨后在僅產(chǎn)生某些上述副產(chǎn)物時(shí)， 乙醇反應(yīng)速率就終止或結(jié)束，從而降〗氐乙醇產(chǎn)率。
隨發(fā)酵過程中這些組分濃度的增加，不利作用限制了乙醇的生成速 率并使酵母減慢乙醇的生成速率。通過汽提發(fā)酵反應(yīng)中所形成的部分產(chǎn) 物，能提高乙醇產(chǎn)率。從發(fā)酵液中除去二氧化碳、硫化合物、乙醇和其 它副產(chǎn)物有利于優(yōu)化乙醇反應(yīng)。
考慮到發(fā)酵反應(yīng)是放熱反應(yīng)，必須控制發(fā)酵液的溫度才能避免使負(fù) 責(zé)醇中的糖轉(zhuǎn)化的微生物的死去，污染發(fā)酵液并因此而降低工藝產(chǎn)率。 為此發(fā)酵罐一般都有循環(huán)流，以除去反應(yīng)熱和保持發(fā)酵液的均勻性并把微生物保持在最佳介質(zhì)內(nèi)。為此目的，常用冷卻-水板式熱交換器。
現(xiàn)有技術(shù)已描述過用氣體來汽提出乙醇、二氧化碳和其它不合需要
的副產(chǎn)物的多種方法。Taylor等(Dry-Grind Process for Fuel Ethanol by Continuous Fermentation and Stripping,(通過連續(xù)發(fā)酵和汽提對燃料 乙醇的干磨法)，Biotechnology Progress ( 2000 ) ,16(4),541-547; Kinetics of continuous fermentation and stripping of Ethanol(乙醇的連續(xù)發(fā)酵斗口 汽提動力學(xué))，Biotechnology Letters (1998), 20(1), 67-72; Effects of ethanol concentration and stripping(乙醇濃縮和汽才是的效果)，Applied Microbiology and Biotechnology (1997), 48(3), 311-316; Control of packed column fouling in the continuous fermentation and stripping of ethanol(在 乙醇的連續(xù)發(fā)酵和汽提中裝填柱結(jié)垢的控制)，Biotechnology and Bioengineering (1996), 51(1), 33-39; Continuous fermentation and stripping of Ethanol(乙醇的連續(xù)發(fā)酵和汽提)，Biotechnology Progress (1995), 11 (6), 693-8)描述了用二氧化碳作為汽提劑來除去閉環(huán)中的乙醇，以汽提出乙 醇。所報(bào)告的效益是勉強(qiáng)的，而且二氧化碳以飽和水平保留在液態(tài)。 Zhang 等(Effect of different types of gas in gas stripping ethanol fermentation (GSEF)(不同類型的氣體在氣體汽提乙醇發(fā)酵中的作用)， The Chinese Journal of Process Engineering, (2005) Vol. 5, No. 3, 349-352) 比較了用幾種惰性氣體在高流率下的乙醇汽提并得出氮是最佳選擇的 結(jié)論。 一般而言，現(xiàn)有技術(shù)的重點(diǎn)是用二氧化碳作為汽提氣來汽提出乙 醇。
巴西專利申請?zhí)朠I 8706443-0, 11月30日，1987年，公開了用氮?dú)?作為汽提氣來汽提二氧化碳，以提高乙醇產(chǎn)率。氮?dú)馔ㄟ^產(chǎn)生氣泡的多 孔元件，氣泡被直接注入發(fā)酵液。該解決方案的不便之處與氣泡的尺寸 及其不能滿意地除去不合需要的反應(yīng)副產(chǎn)物相關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供汽提發(fā)酵反應(yīng)的乙醇、二氧化碳、硫化合物和 其它副產(chǎn)物，如甲醛、甘油和乙酸，從而提高乙醇的反應(yīng)速率和產(chǎn)率的 改進(jìn)系統(tǒng)。此外，按照所提出的系統(tǒng)，可以用冷汽提氣來輔助除去發(fā)酵 反應(yīng)熱。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述和其它方面的方法是用惰性氣體，如氮?dú)饣蚝猓桶l(fā)酵罐循環(huán)流上的超聲在線汽提設(shè)備來汽提出部分乙醇、二氧化 碳、硫化合物和對發(fā)酵過程可能有不利影響的其它揮發(fā)性副產(chǎn)物材料。
按照Henry定律，當(dāng)被可溶性組分飽和的液體與惰性氣體接觸時(shí)， 有一個(gè)傳質(zhì)過程，在其中，揮發(fā)性化合物從液相擴(kuò)散到氣相。擴(kuò)散過程 按組分在液態(tài)和氣態(tài)介質(zhì)內(nèi)的濃度梯度取向，從較濃相到較稀相。在本 發(fā)明的發(fā)酵過程中，揮發(fā)性化合物的擴(kuò)散速率常是限制因素。
與液相相關(guān)的工藝總效率取決于液相內(nèi)揮發(fā)性組分的濃度變化速 率；傳質(zhì)系數(shù)；界面面積(氣泡與液態(tài)介質(zhì)之間的接觸表面)；平tf時(shí)液 相內(nèi)揮發(fā)性組分的濃度；液相內(nèi)揮發(fā)性組分的起始濃度及操作溫度和壓 力。如果傳質(zhì)系數(shù)很小，則揮發(fā)性組分的除去將受到限制，因而需要更 長的時(shí)間或消耗更多的惰性氣體和因此增加設(shè)施的成本才能實(shí)現(xiàn)所要 求的規(guī)范水平。
在給定溫度和壓力下，傳質(zhì)速率受濃度梯度和傳質(zhì)界面面積的控 制。由于傳質(zhì)系數(shù)是界面面積的函數(shù)，所以對于給定的液體體積分?jǐn)?shù)， 惰性氣體氣泡尺寸的減小將傾向于增加傳質(zhì)速率。氣泡的尺寸越小，則 它們在液體中分散越好且純化過程越有效，因?yàn)榇藯l件促進(jìn)揮發(fā)性化合 物與氣泡之間更多的接觸，并可能縮短汽提時(shí)間。
按照本發(fā)明，在發(fā)酵過程中使用超聲在線汽提設(shè)備能最大化上述傳 質(zhì)過程，同時(shí)提供發(fā)酵過程中使用惰性氣體的固有優(yōu)點(diǎn)。
超聲在線汽提設(shè)備(下文中也稱之為汽提器)產(chǎn)生氮?dú)馕⑴荩鼈儗?dǎo) 致更好的傳質(zhì)。另一方面，標(biāo)準(zhǔn)汽提器產(chǎn)生較大的氣泡并需要多得多的 氮?dú)庥昧坎拍塬@得與超聲在線汽提器相當(dāng)?shù)男Ч?。如果在乙醇生產(chǎn)過程 中使用超聲在線汽提設(shè)備，則發(fā)生傳質(zhì)過程不合需要的可溶性化合物， 如二氧化碳、乙醇、硫化合物和其它副產(chǎn)物從發(fā)酵混合物遷移進(jìn)氮?dú)馕?泡。
具體實(shí)施例方式
收割后，甘蔗被運(yùn)送到醇和糖的生產(chǎn)廠。在這里，甘蔗經(jīng)清洗和研 磨以及液態(tài)級分最終經(jīng)硫化合物處理，以經(jīng)過漂白(bleach)并除去可能促 進(jìn)感染過程的不合需要的微生物。 一般而言，取決于市場需求，部分液 態(tài)級分被送至糖生產(chǎn)廠，而殘余量被泵至乙醇生產(chǎn)單位。
在醇生產(chǎn)單位，為了產(chǎn)生乙醇，要使甘蔗糖漿發(fā)酵。該過程用酵母來擴(kuò)展乙醇形成反應(yīng)。最常用于乙醇發(fā)酵的酵母之一是釀酒酵母。在有 些情況下，酵母用硫酸預(yù)處理過，目的是降低其堿性。糖漿與酵母被混 進(jìn)稱做發(fā)酵罐的圓柱狀容器，在這里發(fā)生發(fā)酵反應(yīng)。
為產(chǎn)生微泡，讓氣體氮與液體在超聲在線汽提設(shè)備入口處接觸。該 兩相流(來自發(fā)酵液循環(huán)泵的發(fā)酵混合物和氮?dú)?在汽提器的縮喉管
(venturi)部分達(dá)到超聲速度(約50英尺/秒)，而且作為設(shè)備設(shè)計(jì)效果的函 數(shù)(function)，氮?dú)庑纬晌⑴荨?一旦有了微泡，則對于給定的液體體積分 數(shù)，就最大化了傳質(zhì)過程。 一旦到達(dá)了發(fā)酵容器，兩相流就發(fā)生分配 氣態(tài)級分(氮?dú)夂推岢鰜淼亩趸肌⒘蚧衔?、乙醇、其它副產(chǎn)物和 水內(nèi)容物)被趕出發(fā)酵罐頂部空間，進(jìn)入發(fā)酵單元?dú)怏w收集管道集管
(header),而液態(tài)級分則落回發(fā)酵容器。在從發(fā)酵罐出來時(shí)，該氣流進(jìn)一 步受滌氣器內(nèi)水的逆流清洗，主要含二氧化碳和氮?dú)獾臍饬鞅会尫胚M(jìn)大 氣。含乙醇、水、未發(fā)酵物質(zhì)和痕量副產(chǎn)物的液流(滌氣器底部)進(jìn)入蒸 餾設(shè)施，在這里回收乙醇。
進(jìn)入該過程的氣態(tài)氮流能用低溫液氮貯罐、膜、變壓吸附(PSA)或 其它裝置供給。當(dāng)?shù)獨(dú)馐且缘蜏匾后w供給時(shí)，需要用常壓(atmosphenc) 蒸發(fā)器來供應(yīng)氣態(tài)形式的氮。
為說明本發(fā)明的效益，在乙醇發(fā)酵過程中用超聲汽提設(shè)備并用氮?dú)?作為惰性氣體來進(jìn)行試驗(yàn)。這些試驗(yàn)包括與標(biāo)準(zhǔn)操作方式，即無汽提時(shí)， 進(jìn)4亍比凈交。
試驗(yàn)在2個(gè)發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行。下文稱這些發(fā)酵罐為試驗(yàn)發(fā)酵罐(有N2) 和對照發(fā)酵罐(無N2),兩者都是密閉的。把來自發(fā)酵罐的含痕量乙醇的 氣流喂至滌氣器，在此處，氣流經(jīng)水洗后被釋放到大氣。各發(fā)酵罐具有 相同的標(biāo)稱尺寸和容積，即400 m3。這些發(fā)酵罐也具有冷卻-液循環(huán)系 統(tǒng)，通過用水作為冷卻劑介質(zhì)的板式熱交換器。對照發(fā)酵罐既無汽提器 也不用氮?dú)狻Ｔ谠囼?yàn)發(fā)酵罐內(nèi)，用氮?dú)庾鳛槠釟?，超聲在線汽提器安 裝在循環(huán)出口管道內(nèi)。該循環(huán)線路可以是以另一個(gè)泵把發(fā)酵混合物喂 進(jìn)超聲在線汽提器的獨(dú)立循環(huán)新線路，也可以是現(xiàn)有線路，緊跟在板 式熱交換冷卻器出口之后，剛好在發(fā)酵混合物最終循環(huán)返回發(fā)酵容器 之前。
如從圖1可見，使用汽提器和惰性氣體汽提劑能使乙醇產(chǎn)率提高 2~12%。假設(shè)使小、大和平均規(guī)模的乙醇廠提高2%的產(chǎn)率，則該2%的增產(chǎn)意味著因生產(chǎn)體積的倍增效應(yīng)所產(chǎn)生的重大經(jīng)濟(jì)效益。取決于工
廠大小，可增產(chǎn)(MmVyr)約1 ~7不等，這表示因乙醇增產(chǎn)帶來的效益大 概為約500,000 ~ 3000,000美元/年。
在有氮運(yùn)行時(shí)，因汽提作用，發(fā)酵容器頂部空間部分氣相內(nèi)的乙醇 和二氧化碳量增加了。對于以氮?dú)庾⑷氩僮鞯陌l(fā)酵容器，出口氣體乙醇 含量在0.8~1.2%v/v范圍內(nèi)。對于對照容器(無氮運(yùn)行)，相同參數(shù)在 0.1 ~ 0.4%v/v范圍內(nèi)。來自氣相的乙醇經(jīng)水洗后^皮回收且一般都^皮返回 工藝過程。在有氮注入的發(fā)酵罐容器內(nèi)的液體中，乙醇和二氧化碳的含 量比無氮注入時(shí)的貧乏，這樣就因生產(chǎn)更多的乙醇和二氧化碳而補(bǔ)償了 上述貧乏。
發(fā)酵混合物的酸度也因用了氮而得以降低。對于用汽提器運(yùn)作的試 驗(yàn)容器，混合物的平均酸度為4.8。不用氮?dú)鈺r(shí)，發(fā)酵混合物的平均酸 度為5.4。
試驗(yàn)表明，對于以在線汽提器加上氮?dú)膺\(yùn)作的發(fā)酵容器，2-12% 的乙醇增產(chǎn)主要是因?yàn)槌チ硕趸己土蚧衔铩?jù)估計(jì)，乙醇產(chǎn)率 的增加最可能是2~6%。
如前所述，在乙醇發(fā)酵過程中，標(biāo)準(zhǔn)是用外循環(huán)回3各并用冷卻水熱 交換器， 一般是板式熱交換器，來除去放出的反應(yīng)熱。對于該過程，為 防止酵母失活、更長的發(fā)酵周期和產(chǎn)率的損失，控制發(fā)酵溫度為30 ~ 35。C左右是關(guān)鍵。
基于這一點(diǎn)，本發(fā)明的另一個(gè)方面與工藝溫度的控制相關(guān)。按照所 提出的系統(tǒng)，用來汽提的氮能以低溫液氮形式供進(jìn)乙醇工藝，取決于工 藝對溫度的容限(例如，因冶金或微生物限制)。這樣，就能利用氮的部 分潛熱來輔助發(fā)酵過程中的熱平衡。還取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)材料(管材),低 溫氣態(tài)氮能通過間接熱交換器把熱量傳輸?shù)嚼鋮s水或直接傳輸至發(fā)酵 液。
圖2給出了本發(fā)明的系統(tǒng)部件示意圖。以此概念，能回收氮的潛熱 來間接地冷卻用來除去發(fā)酵過程熱量的水。為符合任何材料限制，用來 間接冷卻水的氮的溫度可通過控制通過產(chǎn)物蒸發(fā)器的流率來進(jìn)行調(diào)節(jié)。 這可有利于整個(gè)過程的經(jīng)濟(jì)性。取決于處理低溫流體的材料限制，可最 小化氮蒸發(fā)器的使用，從而最大化熱量的回收。圖2給出按照本發(fā)明以 不同方式傳熱的實(shí)例。利用來自冷氮流的潛熱的另一種方法是通過圖2中所示的虛線把冷氮直接送到發(fā)酵流。在這種情況下，必須仔細(xì)評價(jià)酵 母對低溫的容限。
參考圖2，發(fā)酵罐(l)是乙醇工廠的一部分。該發(fā)酵罐(l)能以間歇或 連續(xù)模式操作，而且在任一情況下，都配置有擬用來除去部分反應(yīng)熱并
保持容器內(nèi)最佳溫度的循環(huán)回路。循環(huán)回路一般由泵(2)和熱交換器(3) 組成，用冷卻水。來自發(fā)酵罐(l)底部的熱液體經(jīng)由管道(a)被泵(2)泵過 管道(b)，在熱交換器(3)處被冷卻下來，并通過管道(c),又通過管道(d) 被循環(huán)回發(fā)酵罐(l)。
按照本發(fā)明的 一 個(gè)方面，在循環(huán)回路內(nèi)加進(jìn)了超聲在線汽提設(shè)備 (6)，目的是從液相中除去會減慢發(fā)酵反應(yīng)的不合需要的組分，如二氧化 碳、乙醇、曱醛、乙酸等。在如圖3所示的一些情況下，能用另一個(gè)泵 (12)為汽提器加進(jìn)分立的循環(huán)流來保持系統(tǒng)的獨(dú)立性。汽提用惰性氣體 如氮?dú)膺M(jìn)行。參考圖2，用蒸發(fā)器(5)把經(jīng)由管道(e)來自罐(4)的-186。C的 液氮轉(zhuǎn)化為氣體，蒸發(fā)器被設(shè)計(jì)成與周圍環(huán)境進(jìn)行熱交換，以把液氮蒸 發(fā)到所需的操作溫度(例如環(huán)境溫度)。氣態(tài)氮經(jīng)由管道(f)、 (g)和(h)進(jìn)入 超聲在線汽提器(6)，在這里與存在于管道(c)中的發(fā)酵液流相接觸。氣-液混合物通過管道(d)在反應(yīng)器頂部分離。汽提出來的液體返回發(fā)酵罐 (1),而氣體混合物，主要是氮?dú)?、二氧化碳、乙醇和痕量不合需要的組 分，經(jīng)由管道(i)離開發(fā)酵罐(l)并在下游滌氣器(未示出)內(nèi)經(jīng)受處理，在 這里，氣流中的乙醇經(jīng)清洗并一皮回收到含水流內(nèi)。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，為了控制反應(yīng)熱，要回收液氮的部分潛 熱并用來輔助冷卻過程。從液氮回收熱量的方法有幾種。在所述圖2中， 給出了幾種現(xiàn)有可能性中的2種?；A(chǔ)概念基于閥(7)、 (8)、 (9)和(10) 的操作，目的是控制進(jìn)入蒸發(fā)器的液氮量。輔助冷卻介質(zhì)的一種方法是 把熱量間接傳輸?shù)接糜跓峤粨Q器(11)和(3)中的冷卻水。讓正常進(jìn)入蒸發(fā) 器(5)的部分液氮經(jīng)由管道(l)和(k),繞行到熱交換器(ll),然后經(jīng)由管道 (n)和(h)在適當(dāng)溫度下(例如，30 3S。C)喂入超聲在線汽提器(6)。由此可 利用氮的部分潛熱來冷卻來自設(shè)施段通過管道(j)并進(jìn)入熱交換器(l l)的 冷卻水。另一種可能性是操作蒸發(fā)器(5),使冷氣體能直接用來與循環(huán)流 中的發(fā)酵液接觸。為實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，要關(guān)閉閥(IO),使部分液氮流過蒸發(fā) 器(5)以及所得氣體流過管道(f)并匯合流過管道(e)、(l)和(m)的液體部分， 以形成組合流，該組合流經(jīng)由管道(g)和(h)流至汽提器。在這種情況下，需嚴(yán)格控制溫度和微生物研究，以保證冷氮不會影響酵母的壽命和/或活 性，例如，因冷氮與微生物的接觸所造成的熱沖擊。


圖l表示乙醇產(chǎn)率曲線圖2給出了本發(fā)明的系統(tǒng)部件示意圖3給出了本發(fā)明的系統(tǒng)部件示意圖。
權(quán)利要求
1.乙醇發(fā)酵系統(tǒng)，用惰性汽提氣從發(fā)酵液汽提出部分乙醇、二氧化碳、硫化合物或其它不合需要的揮發(fā)性副產(chǎn)物材料并輔助除去發(fā)酵反應(yīng)熱，該乙醇發(fā)酵系統(tǒng)包含發(fā)酵罐(1)，以間歇或連續(xù)方式操作；循環(huán)回路，用來循環(huán)部分發(fā)酵液并除去發(fā)酵反應(yīng)的部分熱量；超聲在線汽提設(shè)備(6)，布置在循環(huán)回路內(nèi)，以用惰性汽提氣促進(jìn)從發(fā)酵液汽提乙醇、二氧化碳、硫化合物或其它不合需要的揮發(fā)性副產(chǎn)物材料；和控制液態(tài)和氣態(tài)惰性汽提氣從低溫貯罐(4)至熱交換器和在線汽提設(shè)備(6)的流動的裝置。
2. 權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中循環(huán)回路包括泵(2)和熱交換器(3),用 冷凍水作冷卻介質(zhì)，而且利用惰性汽提氣自低溫貯罐的流動來冷卻該冷 凍水。
3. 權(quán)利要求1或2的系統(tǒng)，其中控制惰性汽提氣流動的裝置包含連 接到低溫貯罐以把部分液態(tài)惰性汽提氣蒸發(fā)成氣態(tài)惰性汽提氣的蒸發(fā) 器(5)和控制液態(tài)惰性汽提氣和氣態(tài)惰性汽提氣流至循環(huán)回路的流動的 多個(gè)閥(7)、 (8)、 (9)和(10)。
4. 權(quán)利要求1或3的系統(tǒng)，其中所述惰性汽提氣是氮或氦氣，以及 超聲在線汽提設(shè)備(6)在循環(huán)發(fā)酵液內(nèi)產(chǎn)生惰性汽提氣微泡。
5. 權(quán)利要求1或4的系統(tǒng)，其中所述惰性汽提氣優(yōu)選是氮?dú)狻?br> 6. 權(quán)利要求1或4的系統(tǒng)，其中所述超聲在線汽提設(shè)備(6)布置在 緊挨熱交換器(3)下游的循環(huán)回路中。
7. 權(quán)利要求1或2的系統(tǒng)，其中循環(huán)回路包括引入泵(20)的獨(dú)立循 環(huán)流。
8. 權(quán)利要求1或7的系統(tǒng)，其中超聲在線汽提設(shè)備(6)布置在緊接 在泵(20)后的獨(dú)立循環(huán)流中。
9. 權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中利用惰性汽提氣的部分潛熱來輔助通過 從液態(tài)惰性汽提氣傳熱到冷卻水或從液態(tài)惰性汽提氣和/或氣態(tài)惰性汽 提氣直接傳熱至循環(huán)發(fā)酵液而去除發(fā)酵反應(yīng)熱。
10. 權(quán)利要求3的系統(tǒng)，在其中，基于對閥(7)、 (8)、 (9)和(10)的操 作從而控制進(jìn)入蒸發(fā)器(5)的液態(tài)惰性汽提氣的量，來回收液態(tài)惰性汽提氣的潛熱，以冷卻用來除去反應(yīng)熱的冷卻水。
11. 權(quán)利要求3的系統(tǒng)，在其中，液態(tài)惰性汽提氣被蒸發(fā)成氣態(tài)形 式并直接用冷氣態(tài)惰性汽提氣來冷卻循環(huán)回路內(nèi)的發(fā)酵液。
12. 從發(fā)酵液汽提出部分乙醇、二氧化碳、硫化合物或其它不合需要的揮發(fā)性副產(chǎn)物材料以提高發(fā)酵產(chǎn)率并有助于去除發(fā)酵反應(yīng)熱的方法，該方法包含下列步驟使部分發(fā)酵液循環(huán)至循環(huán)回路并除去發(fā)酵反應(yīng)所產(chǎn)生的部分熱；用超聲在線汽提設(shè)備(6)以惰性汽提氣在該循環(huán)回路中從發(fā)酵液汽 提乙醇、二氧化碳、硫化合物或其它不合需要的揮發(fā)性副產(chǎn)物材料；和控制惰性汽提氣從低溫貯罐(4)至用來間接冷卻循環(huán)發(fā)酵液的熱交 換器和在線汽提設(shè)備(6)的流動，所述惰性汽提氣的流動處于液態(tài)和氣態(tài) 兩種形式。
全文摘要
本發(fā)明一般地涉及發(fā)酵系統(tǒng)，更具體地，涉及乙醇發(fā)酵系統(tǒng)，在其中，利用由超聲在線汽提設(shè)備所提供的惰性汽提氣微泡來促進(jìn)汽提發(fā)酵過程所產(chǎn)生的二氧化碳、硫化合物、乙醇和其它揮發(fā)性化合物，而且利用惰性汽提氣的潛熱來輔助工藝反應(yīng)的溫度控制。本申請?zhí)峁┢岚l(fā)酵反應(yīng)的乙醇、二氧化碳、硫化合物和其它副產(chǎn)物，如甲醛、甘油和乙酸，從而提高乙醇反應(yīng)速率和產(chǎn)率的改進(jìn)系統(tǒng)。在該系統(tǒng)內(nèi)，能靠通過一個(gè)或多個(gè)熱交換器提取熱量所用的冷汽提氣來促進(jìn)發(fā)酵反應(yīng)熱的去除。還用惰性汽提氣，如氮或氦氣，和發(fā)酵罐循環(huán)流上的超聲在線汽提設(shè)備來汽提出部分乙醇、二氧化碳、硫化合物和/或?qū)Πl(fā)酵過程可能有不利影響的其它揮發(fā)性副產(chǎn)物材料。
文檔編號C12M1/02GK101603003SQ20091012794
公開日2009年12月16日 申請日期2009年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月14日
發(fā)明者A·A·M·貝略索, M·A·馬克斯 申請人:普萊克斯技術(shù)有限公司