專利名稱：固定酵母流態化發酵成醪發生裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種使用發酵汁液制取成熟醪液的裝置。
背景技術：
發酵成醪是把糖化醪液(糖液)經酵母菌發酵轉化為成熟醪液(酒精醪液) 的過程，是利用含糖農作物制造燃料乙醇中所必需經歷的階段。
在以往，發酵成醪的工藝有許多缺點
1、 發酵酵母以液體(酵母活化液)形態加入到發酵過程，導致酵母與汁液 接觸面積小反應緩慢，而且酵母代謝生命短、損失大；
2、 發酵工藝分三段進行(初期、中期、后期)，導致發酵速度慢、產量低， 乙醇得率低。
發明內容
針對現有技術的不足，本實用新型的目的在于提供一種固定酵母流態化發 酵成醪發生裝置，以加快發酵速度，提高乙醇得率。 為實現上述目的，本實用新型釆用的技術方案是
一種固定酵母流態化發酵成醪發生裝置，包括發酵汁液貯存器、發生器以及 貯醪箱，所述的發酵汁液貯存器設有一個發酵汁液輸入管道，并通過一個第一醪 液泵和一根第一醪液輸送管道連通到所述的發生器，所述的發生器的上部設有成 熟醪液溢流口 ，所述的成熟醪液溢流口通過一才艮成熟醪液輸出管道連通至所述的 貯醪箱；其特征在于
所述的發酵汁液貯存器還通過一個第二醪液泵和一根第二醪液輸送管道連 通到一個固定酵母造粒器，所述的固定酵母造粒器再通過一根酵母粒子輸送管 道連通至所述的發生器。
較佳的技術方案中，在發生器上方密封連接有一個汽泡捕捉器，所述的汽 泡捕捉器通過一根二氧化碳冷凝排出管道連通至一個氣液分離器，所述的氣液分離器的液體輸出端連通至所述的貯醪箱，所述的氣液分離器的氣體輸出端與 一個二氧化碳凈化器連接，所述的二氧化碳凈化器再通過一個氣體壓縮機連通 至一個穩壓貯氣室，所述的穩壓貯氣室設有一個連通到所述的發生器的底部的
壓縮氣體llr入口 。
較佳的技術方案中，所述的汽泡捕捉器內具有一個擋板，擋板上開設有多 數個可供氣體通過的細孔。
較佳的技術方案中，所述的發生器的內壁設置成圓筒形狀，所述的醪液輸 送管道進入所述的發生器的入射方向平行于發生器內壁的切面方向。
較佳的技術方案中，所述的穩壓貯氣室的壓縮氣體輸入口進入所述的發生 器的入射方向平行于發生器的中軸線方向。
較佳的技術方案中，在所述的氣體壓縮機的輸入口處連接一根空氣輸入管 道，在所述的空氣輸入管道上設置一個空氣凈化器。
較佳的技術方案中，在所述的汽泡捕捉器、醪液輸送管道、穩壓貯氣室中 分別設置一個流量控制閥，所述的汽泡捕捉器、醪液輸送管道以及穩壓貯氣室 中的流量控制閥分別電連接到一個溫控器，所述的溫控器電連接有能夠測量發 生器內部醪液溫度的溫度檢測元件，且所述的溫控器還電連接到所述的氣體壓 縮機的控制電路。
較佳的技術方案中，所述的發生器下部設有發酵廢液排出口。
與現有技術相比較，采用上述技術方案的本實用新型具有的優點在于
1. 發酵速度快。由于用了固定化酵母粒子流態化發酵工藝，擴大了酵母和糖 化醪的接觸面積和接觸次數，加快了酵母菌體對糖液的分解代謝，從新料進入
發生器，到成熟醪從溢流口輸出，只需要2小時，比三段式發酵工藝提高10倍 之多。
2. 自動化程度高、設備占地面積小、省資源、省人力。從原料輸入、換氣到 溫控都采用數字控制技術，控制準確快速，不浪費原料，不浪費時間。
3. 酒精轉化率高。從換氣開始發酵全過程都在厭氧封閉的環境下進行的，很 少有污染，酒精轉化率達90%以上。
5圖1是本實用新型的固定酵母流態化發酵成醪發生裝置的結構示意圖； 圖2是汽泡捕捉器的擋板的平面結構示意圖。
具體實施方式
本實用新型提供一種固定酵母流態化發酵成醪發生裝置，結合圖l所示，其
主要包括發酵汁液貯存器1、發生器20以及貯醪箱14,所述的發酵汁液貯存器 1設有一個發酵汁液輸入管道19，以供發酵汁液進入發酵汁液貯存器1中，所述 的發酵汁液貯存器1又通過一個第一醪液泵B和一根第一醪液輸送管道5連通 到所述的發生器20,所述的發生器20的上部設有成熟醪液溢流口 4,下部設有 發酵廢液排出口 10,所述的成熟醪液溢流口 4通過一根成熟醪液輸出管道17連 通至所述的貯醪箱14。
與現有技術不同，本實用新型是使用固定化酵母粒子來實現發酵過程。如 圖l所示，所述的發酵汁液Hi存器1還通過一個第二醪液泵A和一根第二醪液 輸送管道5 '連通到一個固定酵母造粒器2，所述的固定酵母造粒器2再通過一 根酵母粒子輸送管道6連通至所述的發生器20。所述的固定酵母造粒器2是現 有技術，是在由發酵汁液貯存器1內輸送過來的汁液中加入滅菌后的海藻酸鈉 溶液和酵母溶液，并攪拌制成混合液，再將混合液連續輸入到桶式離子甩盤內， 做勻速旋轉運動，由于混合液體的粘性，使液體沿盤邊緣處以一定線速度，斷 續飛離甩盤，順著桶壁落入下部的CaCl2溶液中，很快反應生成海藻酸鈉粒子， 即固定化酵母粒子。
所述的發酵汁液以及固定化酵母粒子一進入發生器20內相互接觸，發酵就 開始了，發酵過程產生大量的乙醇和二氧化碳氣體，并放出熱量。二氧化碳氣 體與熱量不斷聚集，導致發生器20內壓力和溫度逐漸上升。當發生器20內的 壓力達到一定值以后，二氧化碳氣體將帶著成熟醪液的蒸汽進入密封連接在發 生器20上方的汽泡捕捉器3內，所述的汽泡捕捉器3內具有一個擋板7，擋板 7上開設有多數個細孔71 (如圖2所示)，以供氣體通過，并將液體與固定殘 渣隔離在外。所述的汽泡捕捉器3再通過一根二氧化碳冷凝排出管道18連通至 一個氣液分離器15,成熟醪液在氣液分離器15內被分離出來，從所述的氣液分 離器15的液體輸出端進入所述的貯醪箱14內被收集，而二氧化碳氣體從所述 的氣液分離器15的氣體輸出端中分離出來，進入一個二氧化碳凈化器13。經過凈化后的二氧化碳氣體再經過一個氣體壓縮機11的加壓，進入一個穩壓貯氣室
9內，當穩壓貯氣室9內壓力達到設定值后，即可通過一個壓縮氣體輸入口 8再 次進入所述的發生器20的底部。進入發生器20底部的二氧化碳氣體在浮力作 用下上升，帶動發生器20內的醪液一同上升，起到攪拌醪液的作用。如此，第 一醪液泵B不停地將發酵汁液泵入發生器20中，固定化酵母粒子也從所述的酵 母粒子輸送管道6持續進入發生器20內，而成熟醪液也持續地從成熟醪液輸出 管道17以及氣液分離器15的液體輸出端進入貯醪箱14內被收集，說明本實用 新型可以達到持續量產。
其中，為了使發酵汁液能夠與固定化酵母粒子充分接觸，本實用新型將所 述的發生器20的內壁設置成圓筒形狀，而所述的醪液輸送管道進入所述的發生 器20的入射方向平行于發生器20內壁的切面方向，使得入射的醪液可以沿著 圓筒形狀的發生器20內壁作圓周運動。而所述的穩壓貯氣室9的壓縮氣體輸入 口 8進入所述的發生器20的入射方向平行于發生器20的中軸線方向入射，帶 動發酵汁液和固定化酵母粒子沿軸線方向上升。這時，發生器20內切向的流體 速度與沿軸向的流體速度矢量疊加呈螺旋上升的運動，周而復始不斷運動，在 運動過程中帶動成熟醪液不斷上浮聚集于成熟醪液溢流口 4處而外溢，不斷送 入貯醪箱14中。
需要補充的是，在本實用新型的發生裝置的啟動階段，還沒有足夠的二氧 化碳氣體產生以供攪拌發生器20中的醪液，就需要在所述的氣體壓縮機11的 輸入口處連接一根空氣輸入管道21,然后在所述的空氣輸入管道21上設置一個 空氣凈化器12,凈化后的空氣從所述的氣體壓縮機11壓入所述的穩壓貯氣室9 中，壓力達到設定值后，空氣即通過所述的壓縮氣體輸入口 8進入所述的發生 器20的底部，以達到攪拌醪液的目的。而一旦發生器20內產生二氧化碳氣體 通過所述的二氧化碳凈化器13后進入所述的氣體壓縮機11的輸入口 ，則所述 的空氣輸入管道21自動關閉，由C02代替空氣做攪拌動力和發酵動力。
另外，本實用新型所述的發生裝置還設置有能夠控制發生器20內部醪液溫 度的溫控器16,所述的溫控器16電連接有能夠測量發生器20內部醪液溫度的 溫度檢測元件(未予圖示)。在所述的汽泡捕捉器3、醪液輸送管道、穩壓貯氣 室9中分別設置一個流量控制閥(未予圖示)，然后將所述的溫控器16分別與所述的汽泡捕捉器3、醪液輸送管道以及穩壓貯氣室9中的流量控制閥電連接， 再將所述的溫控器16電連接到所述的氣體壓縮機11的控制電路(未予圖示)， 就可以對發生器20內部醪液溫度進行控制了 。例如， 一般設定控制溫度在 33。C 34。C之間，當溫度高于34。C時，溫控器16將降低醪液輸送管道的輸送 速度，并提高汽泡捕捉器3的輸出速度和氣體壓縮機11以及穩壓貯氣室9的輸 送速度，使冷的二氧化碳氣體快速進入發生器20內降溫；當溫度低于33°C時， 則反方向控制，以使溫度始終保持在33。C 34。C之間。 由上述可知，本發生器20的特點是
1. 發酵速度快。由于用了固定化酵母粒子流態化發酵工藝，擴大了酵母和糖 化醪的接觸面積和接觸次數，加快了酵母菌體對糖液的分解代謝，從新料進入 發生器20，到成熟醪從溢流口輸出，只需要2小時，比三段式發酵工藝提高10 倍之多。
2. 自動化程度高、設備占地面積小、省資源、省人力。從原料輸入、換氣到 溫控都采用數字控制技術，控制準確快速，不浪費原料，不浪費時間。
3. 酒精轉化率高。從換氣開始發酵全過程都在厭氧封閉的環境下進行的，很 少有污染，酒精轉化率達90%以上。
以上說明對本實用新型而言只是說明性的，而非限制性的，本領域普通技術 人員理解，在不脫離權利要求所限定的精神和范圍的情況下，可作出許多修改、 變化或等效，但都將落入本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1、一種固定酵母流態化發酵成醪發生裝置，包括發酵汁液貯存器、發生器以及貯醪箱，所述的發酵汁液貯存器設有一個發酵汁液輸入管道，并通過一個第一醪液泵和一根第一醪液輸送管道連通到所述的發生器，所述的發生器的上部設有成熟醪液溢流口，所述的成熟醪液溢流口通過一根成熟醪液輸出管道連通至所述的貯醪箱；其特征在于所述的發酵汁液貯存器還通過一個第二醪液泵和一根第二醪液輸送管道連通到一個固定酵母造粒器，所述的固定酵母造粒器再通過一根酵母粒子輸送管道連通至所述的發生器。
2、 根據權利要求1所述的固定酵母流態化發酵成醪發生裝置，其特征在于 在發生器上方密封連接有一個汽泡捕捉器，所述的汽泡捕捉器通過一根二氧化 碳冷凝排出管道連通至一個氣液分離器，所述的氣液分離器的液體輸出端連通 至所述的貯醪箱，所述的氣液分離器的氣體輸出端與一個二氧化碳凈化器連接， 所述的二氧化碳凈化器再通過一個氣體壓縮機連通至一個穩壓!i!i氣室，所述的 穩壓貯氣室設有 一個連通到所述的發生器的底部的壓縮氣體輸入口 。
3、 根據權利要求2所述的固定酵母流態化發酵成醪發生裝置，其特征在于 所述的汽泡捕捉器內具有一個擋板，擋板上開設有多數個可供氣體通過的細孔。
4、 根據權利要求1或2所述的固定酵母流態化發酵成醪發生裝置，其特征 在于所述的發生器的內壁設置成圓筒形狀，所述的醪液輸送管道進入所述的 發生器的入射方向平行于發生器內壁的切面方向。
5、 根據權利要求4所述的固定酵母流態化發酵成醪發生裝置，其特征在于器的中軸線方向。
6、 根據權利要求2所述的固定酵母流態化發酵成醪發生裝置，其特征在于 在所述的氣體壓縮機的輸入口處連接一根空氣輸入管道，在所述的空氣輸入管 道上設置一個空氣凈化器。
7、 根據權利要求2所述的固定酵母流態化發酵成醪發生裝置，其特征在于 在所述的汽泡捕捉器、醪液輸送管道、穩壓貯氣室中分別設置一個流量控制閥， 所述的汽泡捕捉器、醪液輸送管道以及穩壓貯氣室中的流量控制閥分別電連接到一個溫控器，所述的溫控器電連接有能夠測量發生器內部醪液溫度的溫度檢 測元件，且所述的溫控器還電連接到所述的氣體壓縮機的控制電路。
8、根據權利要求1所述的固定酵母流態化發酵成醪發生裝置，其特征在于: 所述的發生器下部設有發酵廢液排出口 。
專利摘要本實用新型提供一種固定酵母流態化發酵成醪發生裝置，包括發酵汁液貯存器、發生器以及貯醪箱，所述的發酵汁液貯存器設有一個發酵汁液輸入管道，并通過一個第一醪液泵和一根第一醪液輸送管道連通到所述的發生器，所述的發生器的上部設有成熟醪液溢流口，所述的成熟醪液溢流口通過一根成熟醪液輸出管道連通至所述的貯醪箱；所述的發酵汁液貯存器還通過一個第二醪液泵和一根第二醪液輸送管道連通到一個固定酵母造粒器，所述的固定酵母造粒器再通過一根酵母粒子輸送管道連通至所述的發生器。由于用了固定化酵母粒子流態化發酵工藝，擴大了酵母和糖化醪的接觸面積和接觸次數，加快了酵母菌體對糖液的分解代謝，提高了生產效率。
文檔編號C12M1/09GK201395587SQ20092010729
公開日2010年2月3日 申請日期2009年4月28日 優先權日2009年4月28日
發明者戈 楊, 楊永福 申請人:楊永福;楊 戈