一种菌渣回收利用装置及工艺的制作方法

文档序号:31231015发布日期:2022-08-23 21:31阅读:231来源:国知局
一种菌渣回收利用装置及工艺的制作方法

1.本发明属于生物发酵菌渣回收利用领域,尤其涉及一种用于酶制剂发酵菌渣回收进行资源化利用的装置和工艺。


背景技术:

2.工业酶制剂是一类具有生物催化功能的生化制品,目前已大规模生产的酶有近30种,大多由微生物发酵法生产,其剂型有固体酶制剂、液体酶制剂、干燥酶制剂及精制酶制剂。现有技术中的酶制剂料浆喷雾干燥制备固体干粉酶制剂,料浆在过滤中会排渣形成菌渣,导致菌渣还含有活性酶成分,现有生物酶企业一般都是将菌渣作为废弃物进行处理,例如交给生物肥料厂进行加工利用,作为有机肥处理,这种资源化利用方式,实际上没有很好的利用菌渣残余酶活。因此,造成发酵资源的浪费。另外,现有的干燥塔在进行酶制剂料浆的喷雾干燥过程中,喷头易堵塞,而且干燥塔内干燥区域温度波动大,无法满足菌渣的喷雾干燥。如果出现生产工艺起伏波动较大,干燥就会产生不合格品甚至固体渣块,也会造成固废物。本发明针对以上问题提出了一种菌渣回收工艺和装置。


技术实现要素:

3.本发明的目的在于提供一种酶制剂发酵菌渣回收装置和工艺,以解决上述背景技术中存在的技术问题。
4.为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
5.一种菌渣回收装置,包括菌渣储罐、配料罐、配料管、料浆喷雾干燥单元和控制单元;
6.所述菌渣储罐连接配料罐,所述配料管连接所述配料罐,所述配料罐用于菌渣进行配料形成菌渣料浆,料浆喷雾干燥单元接收菌渣料浆进行喷雾干燥,所述控制单元控制喷雾干燥的热风温度;
7.所述料浆喷雾干燥单元包括通过管道依次连接的鼓风机、加热器、料浆喷雾干燥机、旋风分离器和引风机,所述料浆喷雾干燥机包括顶端的进风口以及底端的出粉口,所述料浆喷雾干燥机通过所述进风口接收来自所述鼓风机的经所述加热器加热的热风并用于对菌渣料浆进行干燥;
8.所述控制单元包括温度传感器和控制器,所述温度传感器设置于所述料浆喷雾干燥机顶端内壁上,所述控制器用于根据所述温度传感器采集的实时温度生成调节指令调节所述热风的温度和/或风量以使所述料浆喷雾干燥机内保持恒温进行干燥。
9.优选的,所述控制器根据所述温度传感器采集的实时温度,并结合所述热风温度上次及历史调节指令,确定下次调节指令调整的方向和幅度。
10.优选的,所述控制器包括通信模块、决策模块,所述通信模块接收温度传感器采集的实时温度并传输给决策模块,所述决策模块根据所述热风温度上次及历史调节指令,确定下次调节指令调整的方向和幅度。
11.优选的,还包括与控制器连接的人机交互控制单元,人机交互控制单元用于显示控制单元中的实时温度值,并提供菌渣料浆供给量、热风的温度和风量的调节选项。
12.优选的,所述决策模块包括恒温决策算法:
13.1)温度传感器采集实时温度,通信模块接收并对温度数据进行诊断,去除无效数据;
14.2)决策模块通过最优化自回归数据处理算法获取对下次热风温度设定值的估计,消除对延时带来的误差的影响;其模型为:ta=tk+(δt
k-1
+δt
k-2
)/2;其中,ta为下次温度调节设定值,tk为当前温度值,δt
k-1
和δt
k-2
分别为历史上最近两次温度设定值调节幅度变化矢量值,其计算公式为下次设定温度值减去上次设定温度值,对温度设定值进行修正。
15.优选的,所述配料罐包括一端开口、内部中空、底部封闭的罐体,盖板,配料管和搅拌装置,在盖板上设置有搅拌装置,搅拌装置包括搅拌轴和搅拌桨,搅拌装置连接搅拌电机,搅拌轴深入到罐体内,搅拌桨为板框式,搅拌桨边框距离罐体内底部和内壁四周距离5-10cm;在罐体的内壁上竖向设置多个宽2-4cm的挡流板;所述配料管设置在所述盖板上并深入到罐体内的液位上方。
16.优选的,所述盖板上还设置排气孔,排气孔处安装排气管,配料罐通过排气管连通菌渣储罐上端。
17.优选的,所述罐体的上端面还设置宽度为3-5cm的环状接口,接口和罐体一次成型制作而成。
18.优选的,所述罐体还包括盖板固定组件,盖板固定组件包括螺母、螺栓、固定耳、通孔、上通孔和横杆,螺母为拉环式螺母,上端为内径为5-8cm的拉环,下端为带内螺纹的外径3.5-4cm螺母,螺母内螺纹与螺栓的t型螺栓外螺纹匹配,螺栓为可旋转式固定螺栓,盖板固定组件通过螺栓可旋转卡接紧固连接盖板和罐体;固定耳为焊接在罐体上端侧面上的中央带通孔的长方形固定耳,通孔直径为2-3cm,固定耳长4-6cm、宽4-6cm、厚度0.5-1cm,螺栓为t型螺栓包括带外螺纹的上通孔和不带螺纹的横杆,上通孔长8-10cm、直径1-1.5cm、横杆长3-5cm、直径1-1.5cm,固定耳为成对对称设置、间距5-8cm的左固定耳和右固定耳,横杆通过通孔与固定耳旋转连接,固定耳竖向焊接在罐体的接口下方,固定耳上端面距离接口下端面1-1.5cm。
19.优选的,盖板与罐体的接口之间设置宽度3-5cm的密封圈;密封圈材质为pvc或聚四氟乙烯。
20.优选的,罐体的底部设计为倒锥体结构,罐体底部中央设置排空口,排空口处连接排空管,排空管上设置排空阀;排空口、排空管直径为2-3cm;罐体底部还设置可高度调节的支撑架,以便安装排空管并实现菌渣料浆排空;优先的,所述排空管连通至菌渣储罐以回收排空菌渣。
21.优选的,盖板四周沿着外圆周开设有至少2个盖板固定豁口,对应的在罐体的接口和密封圈上对应位置分别开设罐体固定豁口和密封圈固定豁口,通过盖板固定组件固定密封连接盖板与罐体;罐体固定豁口、密封圈固定豁口和盖板固定豁口的形状和尺寸相同。
22.优选的,盖板上沿周向均匀设置2-10个盖板固定豁口,盖板固定豁口更优选为2-8个,4-6个,3-4个;盖板固定豁口形状为长方形,豁口宽2-3cm,豁口深度1-2cm。
23.本发明中盖板、罐体均可采用行业通用金属材质制备,例如不锈钢、铸铁等。
24.优选的,还包括中间罐,所述中间罐的进料口通过管道经进料泵与配料罐的出料口连接,所述中间罐的出料口通过管道再经高压进料泵连接所述料浆喷雾干燥机的进料端。
25.本发明还提出了一种利用上述菌渣回收装置的菌渣回收利用工艺,包括如下步骤:
26.(1)制备菌渣料浆
27.来自菌渣储罐的菌渣经进料管进入配料罐的罐体中,配料管向配料罐的罐体中加入配料,开启搅拌装置,向所述罐体中加水稀释菌渣和配料的混合物,制备固含量为30%的菌渣料浆;
28.(2)菌渣料浆喷雾干燥
29.菌渣料浆经配料罐的出料管经进料泵进入料浆喷雾干燥机进行菌渣料浆喷雾干燥,生成菌渣酶。
30.优选的,所述菌渣为生物发酵制备酶制剂过程中产生的菌渣,更优选的,所述菌渣包括发酵液的滤渣,更优选为发酵液经板框过滤后的滤渣。
31.优选的,所述菌渣为发酵液加助滤剂后再经过板框过滤后的滤渣。
32.优选的,所述助滤剂包括硅藻土、膨润土。
33.优选的,所述配料包括酶制剂料浆喷雾干燥形成的不合格品、高酶活固体渣料。
34.优选的,所述配料还包括保护剂和载体,所述保护剂为糊精和多元醇,所述载体为食盐或硫酸钠中的一种或多种。
35.优选的,所述菌渣料浆从配料罐经进料泵打入中间罐,再经高压进料泵从中间罐打入喷雾干燥机进行菌渣料浆喷雾干燥,生成菌渣酶。
36.优选的,所述搅拌装置的搅拌电机功率为10kw,搅拌转速60转/分钟。
37.优选的,在步骤(1)在罐体中完成菌渣料浆制备后,再启动步骤(2)菌渣料浆喷雾干燥。
38.优选的,所述步骤(1)中的罐体包括并联的第一罐体和第二罐体,先在第一罐体中完成菌渣料浆制备后,再启动步骤(2)菌渣料浆喷雾干燥,并将来自菌渣储罐的菌渣切换至第二罐体完成菌渣料浆制备,待第一罐体中的菌渣料浆完成进料干燥后再将进料泵切换为第二罐体执行步骤(2)菌渣料浆喷雾干燥。
39.优选的,还包括步骤(3)菌渣酶掺配,将所述步骤(2)中制备的菌渣酶作为载体生产固体酶制剂成品。
40.优选的,所述菌渣酶通过掺混方式加入以生产固体酶制剂成品,所述掺混比例,按照固体酶制剂成品的质量百分比计算,菌渣酶掺混比例10-20%,优选为15%。
41.本发明的技术方案具有如下优点:20
42.1、能够顺利回收利用菌渣制备固体酶制剂粉料,雾化喷头不容易堵塞,实现了2万u/g残酶活菌渣回收利用料浆喷雾干燥单元的连续生产4万u/g菌渣酶,提高了生产效益。本回收装置和工艺可以适合于任何生物酶制剂的菌渣的回收利用。
43.2、罐体内壁设置挡流板,在搅拌电机搅拌作用下,菌渣料浆可以得到充分混合和配料,菌渣颗粒能够得到有效撞击而分散成小颗粒,配料后的菌渣料浆不容易结渣、成团,能进一步保证连续稳定进料,减少对料浆喷雾干燥单元的喷头的堵塞,进一步减小甚至消
除了进料量波动而引发的料浆喷雾干燥单元的干燥温度波动影响,有利于产品质量。
44.3、控制单元的控制器的决策模块采用恒温决策算法,通过最优化自回归数据处理获取对下次热风温度设定值的估计,通过历史上最近两次温度设定值调节幅度变化矢量值,消除对延时带来的误差的影响,对温度修订值进行修正,其意义为,如果发现温度设定值变大,而实际温度未发生变化,则增加一个正的修正值;如温度设定值变小,则往温度上加一个付的修正量,以快速实现料浆喷雾干燥机顶端的进口热风温度控制在目标范围内,并达到将因进料等因素波动带来的塔内干燥温度的波动变化进行限幅处理,防止温度过度调整。
45.4、采用双罐体并联的配料连锁自控模式,保证了配料的连续生产以及料浆喷雾干燥单元的连续稳定生产,生产效率和产品品质得到了保障;罐体盖板上设置可旋转卡接紧固的固定螺栓组件,螺栓和螺母也可以不分离就可以打开盖板后,便于快速检修、安装,不丢零件。
46.5、菌渣回收能将菌渣里残余酶活回收利用,避免了资源浪费,提高产品收率,避免了形成固废物,造成环境污染。同样,喷雾干燥形成的高酶活固体渣料或不合格产品也可利用本工艺和装置进行一并回收,作为配料添加到菌渣里面进行回收,实现了生物发酵的菌渣等固废的资源化利用,降低了产品成本,提高了生产效益。
47.6、菌渣酶可以作为载体代替部分石粉使用于固体酶制剂成品的包装生产,以配制形成不同系列规格的酶制剂产品,由于菌渣包含有一定的酶活,既节约石粉载体消耗,又将含有一残余酶活的菌渣生成的菌渣酶有效利用,节约了半成品的使用量,降低生产成本,提高了生产效益。此外,菌渣有效利用还能避免菌渣固废排放,减少环境污染,保护环境。
附图说明
48.通过下面结合附图对其实施例进行描述,本发明的上述特征和技术优点将会变得更加清楚和容易理解。
49.图1为一种菌渣回收利用装置示意图
50.图2为一种菌渣回收利用配料罐结构示意图
51.图3为图2中a处局部放大图
52.其中:
53.罐体1、配料管2、盖板3、搅拌装置4、密封圈5、盖板固定组件6、排气孔7、进料口8、进料管(9)9、出料口10、出料管11、排气管12、放空管13、泄压阀14、排空口15、排空管16、接口17、挡流板18、搅拌轴41、搅拌桨42、搅拌电机43、螺母61、螺栓62、固定耳63、左固定耳64、右固定耳65、通孔66、上通孔67、横杆68、配料罐100、料浆喷雾干燥机200、鼓风机201、加热器202、旋风分离器203、引风机204、控制单元300、菌渣储罐400。
具体实施方式
54.下面将结合附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
55.在发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“设置有”、“连接”等,应做广义理解,例如“连接”,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
56.实施例1
57.图1~3为本发明的一种菌渣回收利用装置及配料罐设备结构示意图。
58.如图1所示,一种菌渣回收利用装置,用于制备固体酶制剂,包括20m3菌渣储罐400、配料罐100、料浆喷雾干燥机200以及控制单元300,菌渣储罐400连接配料罐100,配料罐100连接料浆喷雾干燥机200,配料罐100用于对菌渣进行配料,料浆喷雾干燥机200用于对菌渣料浆进行干燥。
59.如图1所示,喷雾干燥单元包括通过管道依次连接的鼓风机201、加热器202、料浆喷雾干燥机200、旋风分离器203和引风机204,料浆喷雾干燥机200包括顶端的进风口以及底端的出粉口,料浆喷雾干燥机200通过进风口接收热风并用于对菌渣料浆进行干燥;控制单元300包括温度传感器和控制器,温度传感器设置于料浆喷雾干燥机200顶端内壁上,控制器用于根据温度传感器采集的实时温度生成调节指令调节料浆喷雾干燥机200顶端内壁的进口热风的温度和/或风量以使料浆喷雾干燥机200内保持恒温进行干燥。
60.如图1所示,菌渣储罐400顶部与配料罐100顶部通过排气管12相连,排气管12的最上端横管上连通一放空管13,放空管13上设置泄压阀14以便在菌渣配料中产生的排空气体超过预设压力时自动启动对外排放,同时,平衡菌渣储罐400与配料罐100之间液位差产生的压力差,防止因菌渣储罐400过量接收菌渣导致进入配料罐100过量而冒顶,过量进入配料罐100的菌渣以及配料形成的菌渣料浆可以通过排气管12返回菌渣储罐400。在盖板3上开设排气孔7连通排气管12,通过排气管12通过泄压阀14自动泄压,还能够保持罐体内菌渣料浆平稳进料,并保持罐体内压力平稳。
61.如图1所示,配料罐100罐体底部设计为倒锥体结构,在底部中央设置排空口15,排空口15处连接排空管16,排空管16可连通至菌渣储罐400,将配料罐100检修中需要排空的料浆收集完全通过回收泵回收至菌渣储罐400,另一方面,排空管16上还可安装排渣管进行排渣,这样就可以将混入罐体2的大颗粒难以分散开的菌渣或杂质能够沉积在锥体底部并通过排空口15经排渣管排出罐体,从而保证了料浆喷雾干燥机200的喷头的雾化效果,排渣管及时排渣,能进一步保证连续稳定进料和雾化。
62.如图2所示,配料罐100包括盖板3(直径0.3~0.6m,厚度0.5-1cm)和上端开口、内部中空、下端封闭的罐体(直径0.3~0.6m,高0.5-1m,罐体壁厚0.5-1cm),罐体1罐体侧壁上从上端到下端依次开设有进料口8和出料口10,在盖板3上贯穿设置配料管2并深入到罐体1内的液位上方,在罐体1的内壁上竖向对称设置4个宽2-4cm的挡流板18,挡流板18的上端面设置在进料口8的下方,挡流板18的下端面可以延伸设置在罐体的底部内壁最下端,挡流板18可以增强菌渣在配料过程中,搅拌下更均匀的与加入的配料进行充分混合,而且能够更将达颗粒的菌渣强制分散为小颗粒状态,有利于菌渣料浆的喷雾干燥。
63.如图2所示,配料罐100还包括盖板固定组件6,通过盖板固定组件6可旋转卡接紧固连接盖板3和罐体1。如图2和3所示,盖板固定组件6连接盖板3和罐体1,盖板固定组件6包
括螺母61、螺栓62、固定耳63、通孔66、通孔67和横杆68;螺母61为拉环式螺母,上端为内径为5-8cm的拉环,下端为带内螺纹的外径3.5-4cm螺母,螺母61内螺纹与螺栓62的t型螺栓外螺纹匹配,螺栓62为可旋转卡接式固定螺栓,固定耳63为焊接在罐体1上端侧面上的中央带通孔66的长方形固定耳,通孔66直径为2-3cm,固定耳63长4-6cm、宽4-6cm、厚度0.5-1cm,螺栓62为t型螺栓包括带外螺纹的通孔67和不带螺纹的横杆68,通孔67长8-10cm、直径1-1.5cm、横杆68长3-5cm、直径1-1.5cm,固定耳63为成对对称设置、间距5-8cm的左固定耳64和右固定耳65,横杆68通过通孔66与固定耳63旋转连接,固定耳63竖向焊接在罐体1的接口17下方,固定耳63上端面距离接口17下端面1-1.5cm。
64.如图2和3所示,盖板3与罐体1的接口17之间设置宽度3-5cm的密封圈5;密封圈材质为pvc或聚四氟乙烯。盖板3四周对称开设有4个盖板固定豁口,对应的在罐体1的接口17和密封圈5上对应位置分别开设罐体固定豁口和密封圈固定豁口,通过盖板固定组件6固定密封连接盖板3与罐体1;罐体固定豁口、密封圈固定豁口和盖板固定豁口的形状和尺寸相同;例如,豁口形状为长方形,豁口宽2-3cm,豁口深度1-2cm。
65.如图2所示,在配料罐100的盖板3上还设置有立式搅拌装置4,搅拌装置4包括搅拌轴41和搅拌桨42,搅拌装置4连接搅拌电机43(功率10kw,搅拌转速60转/分钟),搅拌轴41深入到罐体1内;搅拌桨42为板框式,设置在罐体1的底面的上方;搅拌桨42边框距离罐体1的底面和内壁四周距离5-10cm,优选为6cm,确保搅拌基本能把罐体内菌渣料浆都能搅拌到。
66.在本实施例中,菌渣酶制剂喷雾干燥装置,还包括与控制器连接的人机交互控制单元,人机交互控制单元用于显示控制单元中的实时温度值,并提供菌渣料浆供给量、热风的温度和风量的调节选项。菌渣酶制剂恒喷雾干燥系统的控制单元300的控制器包括通信模块、决策模块,通信模块接收温度传感器采集的料浆喷雾干燥机200顶端内壁处的实时温度并传输给决策模块,决策模块根据上次及历史调节指令,确定下次调节指令调整的方向和幅度。
67.在本实施例中,菌渣酶制剂喷雾干燥装置的目标干燥恒温控制为调节鼓风机的热温度控制在目标范围内,如果按照人工调节控制的干燥塔工艺进风180-200℃和塔底排风75-85℃的干燥工艺要求,根据本发明,可以实现进风185
±
3℃、塔底排风温度80
±
3℃的工艺调控水平,提升干燥工艺的调控水平,让喷雾干燥装置在喷雾干燥过程中能够保持料浆喷雾干燥机200内从顶部到底部的温度分布保持相对的稳定,以实现料浆喷雾干燥机200在运行过程的工艺相对恒定,因此,控制器决策模块采用恒温决策算法进行指令调节:
68.首先,温度传感器定期(每隔1-5分钟)采集料浆喷雾干燥机200顶端内壁处的实时温度,通信模块接收并对温度数据进行诊断,去除无效数据。
69.第二步,决策模块通过最优化自回归数据处理算法获取对下次热风温度设定值的估计,消除对延时带来的误差的影响,其模型为:ta=tk+(δt
k-1
+δt
k-2
)/2;其中,ta为下次温度调节设定值,tk为当前温度值,δt
k-1
和δt
k-2
分别为历史上最近两次温度设定值调节幅度变化矢量值,其计算公式为下次设定温度值减去上次设定温度值,对温度设定值进行修正。
70.在正式开始干燥操作前,先开启喷雾干燥单元的鼓风机201、加热器202、料浆喷雾干燥机200、旋风分离器203和引风机204,升高料浆喷雾干燥机200温度至少目标干燥温度ts(例如热风进风185
±
3℃),待系统稳定后,启动菌渣配料、制备菌渣料浆进料,菌渣料浆
进入料浆喷雾干燥机200顶端内壁处的雾化喷头进行雾化喷雾,由于菌渣自身颗粒度较大,因此,在本实施例中,选择雾化喷头的为三溅式大孔径雾化喷头,这样,在雾化喷菌渣料浆时,喷头不容易堵塞,三级溅水碟形式能够让料浆喷雾面更散开,有利于在热风气流下,雾化菌渣料浆瞬间干燥、脱水,生产干粉,从料浆喷雾干燥机200底部排出。由于常温的菌渣料浆进入料浆喷雾干燥机200吸收热量,导致塔内温度波动下降,为保持恒温下干燥,需要调节料浆喷雾干燥机200塔顶热风温度。
71.根据温度调节的决策模型:ta=tk+(δt
k-1
+δt
k-2
)/2,由于首次和第2次没有前期历史数据,因此,在本实施例中,在开始第一次进行模型决策前,以菌渣料浆干燥目标温度ts调节温度设定值,并在开始进料干燥后记录实际干燥温度与菌渣料浆干燥目标温度ts的偏差δt作为模型最初的输入δt1和δt2,以启动模型。
72.第3次:实际干燥温度t3,计算下次温度调节设定值ta,计算公式:ta=t3+(δt2+δt1)/2

根据第3次调节幅度为(δt1+δt2)/2。
73.由于控制器用于调节的指令所根据的是实时温度和包含历史决策和运行信息的预设温度的波动区间增大或减小趋势信息,确定鼓风机的进风温度调节方向和调节幅度,生成的调节指令能够将下次调节的幅度变化控制在较小的范围内,从而保证了料浆喷雾干燥机200内的相对恒温干燥运行。
74.下面以植酸酶菌渣回收制备固体酶制剂为例,说明一种菌渣回收工艺方法:植酸酶菌渣储存在菌渣储罐400,菌渣酶活力2万u/g,菌渣的含水率为60%左右,菌渣为植酸酶的发酵液加入珍珠岩和硅藻土等助滤剂后,经板框过滤形成。
75.菌渣自菌渣储罐400底部连接的进料管9经配料罐100的进料口8进入配料罐100的罐体1中,从配料管2向配料罐100的罐体1中加入配料,其中,配料为保护剂和载体的混合物,配料为保护剂糊精和多元醇,载体为食盐或硫酸钠中的一种或多种。加入水稀释菌渣和配料的混合物至控制菌渣料浆的固含量为30%左右,开启立式搅拌装置4的搅拌电机43(功率10kw,搅拌转速60转/分钟),在电机搅拌下,制备完成一罐均匀的菌渣料浆。然后,开启进料泵,菌渣料浆经配料罐100的出料口10、出料管11流出,经进料泵进入料浆喷雾干燥机200进行菌渣料浆喷雾干燥制备产品植酸酶固体酶制剂粉料。
76.为了保持生产中料浆喷雾干燥机200内的植酸酶菌渣料浆恒温干燥,酶制剂恒温喷雾干燥装置的控制器决策模块采用恒温决策算法进行指令调节,确保塔内干燥区域在料浆喷雾干燥机200顶端内壁处进风热风185
±
3℃、塔底排风温度80
±
3℃下相对稳定的控制温度下进行干燥。温度传感器定期(料浆喷雾干燥机200顶端内壁处每隔1-5分钟)采集的实时温度,通信模块接收并对温度数据进行诊断,去除无效数据,决策模块通过最优化自回归数据处理算法获取对下次热风温度设定值的估计,消除对延时带来的误差的影响,并根据预测模型结合最近两次温度设定值调节幅度变化矢量值,对下次热风温度设定值进行修正后,生成调节指令,由通信模块下达喷雾干燥单元的鼓风机201、加热器202,从而调节鼓风机的进风温度控制在目标范围内,即热风进风185
±
3℃、塔底排风温度80
±
3℃下,产品雾化收率较好,以2万u/g残酶活的植酸酶菌渣制备出4万u/g酶活固体酶制剂。
77.本实施例采用间歇配料,即待完成一罐菌渣料浆的喷雾干燥后,再次开启菌渣储罐的植酸酶菌渣的加料、配料罐100的配料以及料浆喷雾干燥机200的喷雾干燥的下一次操作,中间间歇5-8小时。间歇配料工艺可以适用于不同批次、不同种类菌渣酶的制备,干燥塔
在间歇期间,可完成干燥塔的检修、清理,确保设备安全运行。本工艺方法适合于单次配料罐容量足够,不需要分批次配料的情况。
78.对于需要分批次间隙操作进行配料、连续干燥生产的情况,为了确保干燥塔的连续稳定运行,本实施例还在配料罐和料浆喷雾干燥机之间增加管道连接的中间罐,在配料罐配制的上批料尚未完成喷浆之前,将配料罐中的剩余料浆通过进料泵打入中间罐,切换成中间罐通过高压进料泵打入料浆喷雾干燥机进行进料喷雾干燥,同时配料罐再配下批料。本工艺方法特点是间歇配料、连续进料、连续喷雾干燥,适合于单次配料罐容量有限,需要分批次配料的情况。
79.将处理后的温度调整量与实测温度设定值之和,作为新的温度设定值进行目标干燥温度控制,由于进料、进风、干燥、出料都是一个连续运行动态系统中进行,因此,历史上最近两次温度设定值调节幅度变化矢量值和当前实测温度能够包含连续运行动态系统的各种变量的变化趋势,因此,能够根据本恒温决策算法确定的下次热风温度设定值,通过通信模块发送给喷雾干燥单元执行,就能够实现喷雾干燥单元的恒温干燥。采用本发明的算法进行干燥温度的调控,可以避免传统的干燥通过进料量、进风量、进风温度、进料温度、进料含水率等多因素联调带来的温度波动较大,恒温干燥目标难以快速达成的问题,每次开始启动进料,通过模型4次调节(间隔2分钟一次)就能快速顺利达成温度调控目标,因此,本实施例的干燥效果较好,产品品质好。
80.实施例2
81.与实施例1不同的是,在本实施例中,配料罐100采用双罐体并联,植酸酶菌渣回收制备固体酶制剂的菌渣回收工艺采用连续加料、连续配料、连续进料喷雾干燥的模式制备植酸酶固体酶制剂。
82.一种菌渣回收工艺方法:在本实施例中,配料罐100的罐体1采用第一罐体和第二罐体并联的方式,整个配料过程配方和操作保持一致,以保证制备的菌渣料浆的性能指标相对稳定,即首先在第一罐体中完成植酸酶菌渣料浆的配制,启动料浆雾化干燥制备固体酶制剂,同时,菌渣储罐400切换为向第二罐体加入植酸酶菌渣,第二罐体开始配料,制备合格的组分和含水率的菌渣料浆。两罐体切换的时间间隔与料浆喷雾干燥机200完成一罐料浆的喷雾干燥时间相匹配,以保障料浆喷雾干燥机200的连续稳定运行。在第二罐体进行菌渣料浆进料的过程中,第一罐体开始配料。如此循环操作,实现菌渣料浆制备固体酶制剂粉体产品的连续稳定生产。罐体间的切换通过控制单元300的plc连锁自动控制完成自动化操作。
83.在本实施例中,植酸酶菌渣的含水率为60%左右,加入保护剂和载体构成的配料,加入水稀释菌渣和配料的混合物,控制菌渣料浆的固含量为30%左右。然后,菌渣料浆进入料浆喷雾干燥机200进行菌渣料浆喷雾干燥制备产品植酸酶固体酶制剂粉料。
84.在本实施例中,由于采用了连续加料、连续配料、连续进料喷雾干燥的模式,防止了因配料固含量和组分波动带来的产品品质的波动变化,也不会出现突然进料变化或暂停进料导致的料浆喷雾干燥机200的瞬间启动波动而引发的初始干燥指标变化大导致产品不合格的问题,连续加料、连续配料、连续进料对干燥设备的恒温控制有利。因此,本实施例中,植酸酶菌渣回收制备固体酶制剂的恒温喷雾干燥系统能够一直连续稳定生产,提高了干燥系统的生产效率。
85.另外,连续加料、连续配料、连续进料还消除了实施例1中因等待料浆进料而造成的干燥机空置资源浪费,系统能耗也得到明显改善,产品生产成本得到明显下降。
86.在本实施例中,酶制剂恒温喷雾干燥系统的恒温控制效果通过模型4次调节(间隔2分钟一次)就能快速顺利达成温度调控目标,有力地保证了料浆喷雾干燥机200的工作运行能够保持相对稳定,因此,产品品质也能够得到充分的保障,产品干燥的效率也较高,在进风热风185
±
3℃、塔底排风温度80
±
3℃下,产品雾化收率较好,以2万u/g植酸酶菌渣制备出4万u/g酶活固体酶制剂。
87.实施例3
88.与实施例2不同的是,在本实施例中,菌渣在配料过程中,除加入保护剂和载体外,配料还使用了包括酶制剂料浆喷雾干燥形成的不合格品以及高酶活固体渣料(8-10万u/g),通过配料罐100采用双罐体并联进行配制,植酸酶菌渣回收制备固体酶制剂的菌渣回收工艺采用连续加料、连续配料、连续进料喷雾干燥的模式制备植酸酶固体酶制剂。
89.在本实施例中,酶制剂恒温喷雾干燥系统的恒温控制效果通过模型4次调节(间隔2分钟一次)就能快速顺利达成温度调控目标,有力地保证了料浆喷雾干燥机200的工作运行能够保持相对稳定,因此,产品品质也能够得到充分的保障,产品干燥的效率也较高。
90.由于在配料中还使用了包括酶制剂料浆喷雾干燥形成的不合格品以及高酶活固体渣料,因而,不仅解决了不合格品以及高酶活固体渣料的消耗和处置,而且,变废弃物为资源,改善了产品的品质。在进风热风185
±
3℃、塔底排风温度80
±
3℃下,产品雾化收率可达到50%,以2万u/g植酸酶菌渣制备出5-8万u/g酶活固体酶制剂,提高了产品的酶活力。
91.实施例4
92.与实施例2不同的是,本实施例的菌渣回收利用工艺还包括步骤(3),菌渣酶混合。
93.将步骤(2)中制备的菌渣酶作为载体生产固体酶制剂成品,菌渣酶通过掺混方式加入到固体酶制剂粉料中,以生产固体酶制剂成品,掺混比例根据客户或生产需要确定,按照固体酶制剂成品的质量百分比计算,菌渣酶掺混比例15%。
94.在产品包装工序,菌渣酶可以作为载体代替部分石粉使用于固体酶制剂粉料中,以配制形成不同系列规格的酶制剂产品。例如,植酸酶5000u/g,10000u/g,20000u/g系列固体植酸酶产品。由于菌渣包含有一定的酶活,既节约石粉消耗,又有效利用了菌渣,菌渣中还有一定的残余酶活,生成的菌渣酶则进一步提升了其酶活,因此,降低生产成本,提高了生产效益。此外,菌渣酶还能代替部分半成品进行掺混,从而节约了半成品的使用量,降低生产成本10%,提高了生产效益。
95.对比实施例1
96.与实施例1不同的是,采用传统的配料装置搅拌配料,罐体中没有挡流板增强配料分散性的组件,采用常规雾化喷头,并通过人工进行植酸酶菌渣料浆的酶制剂恒温喷雾干燥系统的干燥塔的温度调控,结果发现,雾化喷头容易堵塞,每天每班组至少需要停机清理喷头一次,植酸酶恒温干燥无法实现连续生产,温度控制波动大,进风185
±
5℃、塔底排风温度80
±
5℃下,产品雾化收率较低,植酸酶固体产品品质也无法得到保障,产品结块严重。
97.显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或
变动仍处于本发明的保护范围之中。
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