专利名称：无机膜生物反应装置的制作方法
技术领域：
(技术领域)本实用新型涉及一种生物发酵生产乙醇的无机膜生物反应装置。
(背景技术)在生物发酵制乙醇过程中，随着发酵罐中发酵产物乙醇浓度的增加，会对发酵过程产生反馈抑制作用，使酶活性减弱，生物发酵能力降低，从而直接影响了原料的转化率和产品的得率，因此生产能力较低。为保持较高的乙醇转化率和转化速率，需要不断分离移去发酵液中的乙醇，但目前的乙醇生产装置大多无法连续实现此过程，生产效率低，能耗高。
(发明内容)本实用新型的目的是提供一种无机膜生物反应器，它能连续地分离移去发酵液中生成的乙醇，减少终产物乙醇对生物的反应的反馈抑制，提高生物反应的生产速率，降低能耗。
本实用新型无机膜生物反应装置含有发酵罐，微滤膜分离器、加热器和透醇膜分离器，其间以管路连通，微滤膜分离器和透醇膜分离器均包含膜管和夹套；透醇膜膜管的一侧涂有无机膜；发酵罐的出口管通过料液泵通入微滤膜分离器的膜管进口，该膜管的出口端通发酵罐的进口；微滤膜分离器的夹套出口通过料液泵经加热器通往入透醇膜分离器的膜管进口端，透醇膜的膜管出口端与发酵罐相通；透醇膜分离器的夹套设有乙醇输出管；微滤膜分离器和透醇膜分离器的夹套分别接有真空泵。
微滤膜分离器的膜为无机陶瓷微滤膜，孔径在0.1-1μm。透醇膜分离器的膜管涂有MFI型分子筛膜。
发酵罐的进口装有预热器，透醇膜分离器的膜管出口端通过预热器放热后返回发酵罐。
本装置将无机膜分离器与生物发酵罐耦合而成的一种新型生物反应装置，它可将含有乙醇的发酵液连续地抽出，先通过微滤膜初步渗透，再加热后由透醇膜渗透汽化，使其中的乙醇从发酵液中分离增浓，而未透过的发酵液从膜管的出口不断返回发酵罐继续参与生化反应〔即发酵〕。
综上所述，本实用新型装置在泵的动力下，使发酵罐内发酵液不断地抽出，利用无机膜选择性透过的分离性能，分离出其中的乙醇，而将不含乙醇的发酵液返回发酵罐，发酵液在不断循环的过程中，将发酵罐内生成的乙醇连续地分离移出，并把乙醇浓缩到40-99.5wt％左右。从而降低了乙醇对生物发酵的反馈抑制效应，发酵过程得以连续进行，提高转化率，降低了能耗。
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〕附图是本实用新型无机膜生物反应装置的示意图。
图中1是发酵罐；3是微滤膜分离器，器内含有外壁涂有微滤膜的多个膜管32，膜管外是夹套31；5是透醇膜分离器，器内含有外壁涂有MFI型分子筛膜的多个膜管52，膜管外是夹套31。
如图所示，新鲜培养剂由原料进口管8经预热器7连续加入发酵罐1中，发酵罐的出口通过泵2将含有乙醇的发酵液物料送入微滤膜分离器3的夹套31内，下端进入膜管内，在真空泵6的抽吸下，物料中的乙醇和一部分发酵液透过微滤膜进入膜管32的管内，随后被泵2′送入加热器4，升温后入透醇膜5的夹套51，在真空泵6′的抽吸下，物料中的乙醇透过分子筛膜进入膜管52的管内，并从管的出口通过阀8″不断流出，收集作为乙醇产品或送去进一步精制得无水乙醇产品。微滤膜夹套31上端出口流出的未透过液合并入原料进口管8，返回发酵罐1内。透醇膜夹套51的上端出口流出的未透过液通过预热器7与来自阀8的原料液换热后返回发酵罐1内。上述发酵液不断抽出和返回，连续循环。
本实用新型中，膜管以陶瓷管为支撑体，微滤膜管32的膜孔径在0.1-1μm；透醇膜管52在陶瓷管的外壁涂有MFI型无机分子筛膜。
〔具体实施方式
〕打开阀8，注入新鲜培养基。将料液通过预热器7加热至35℃左右，连续注入发酵罐内进行发酵，同时用液泵2将含有3-25wt％的乙醇的发酵液输送到微滤膜分离器3，透过膜管32的滤出液通过泵2′及加热器4，加热至60℃，然后送入透醇膜分离器5；未透过的酵母细胞和发酵液循环回发酵罐，与流加到发酵罐中的新鲜培养基混合继续进行发酵。真空泵6使该装置真空度保持在1-5毫米汞柱。透醇膜分离器5透出的液体为40-99.5wt％的乙醇，进入下一步工艺精制或直接进入产品储罐；未透过的料液从夹套51上端流出，先与新鲜培养基进行热量交换，然后注入发酵罐循环。
权利要求1.无机膜生物反应装置，含有发酵罐，其特征是还包含微滤膜分离器、加热器和透醇膜分离器，其间以管路连通，微滤膜分离器和透醇膜分离器均包含膜管和夹套；透醇膜分离器的膜管的外壁涂有无机分子筛膜；发酵罐的出口管通过料液泵通入微滤膜分离器的夹套进口，该夹套的出口管返回发酵罐；微滤膜分离器的膜管出口通过料液泵经加热器通往入透醇膜分离器的夹套，透醇膜分离器的夹套出口管返回发酵罐；透醇膜的膜管设有乙醇输出管；微滤膜分离器和透醇膜分离器的膜管出口接有真空泵。
2.根据权利要求1的无机膜生物反应装置，其特征是微滤膜分离器采用的的膜为无机陶瓷微滤膜，孔径在0.1-1μm。
3.根据权利要求1的无机膜生物反应装置，其特征是透醇膜分离器的膜管涂有MFI型分子筛膜。
4.根据权利要求1或2或3的无机膜生物反应装置，其特征是透醇膜分离器的夹套出口通过预热器后返回发酵罐。
5.根据权利要求1的无机膜生物反应装置，其特征是微滤膜分离器和透醇膜分离器含有多个膜管。
专利摘要本实用新型涉及一种无机膜生物反应装置，含有以管路连通的发酵罐、微滤膜分离器、透醇膜分离器，两个膜分离器均含有膜管和夹套。本装置使膜分离技术与生物反应技术耦合，将酵罐内含乙醇的发酵液通过泵连续输送，经微滤膜和透醇膜两次膜分离，透过液中乙醇被浓缩到40－99.5wt％，可作为乙醇产品或送去进一步精制，而未透过的发酵液从膜管的出口端返回发酵罐继续反应。本装置实现了连续分离移去反应产物乙醇而降低乙醇对反应的反馈抑制作用的目的，使乙醇转化率提高，能耗降低。无机膜以陶瓷管为支撑体，透醇膜采用MFI型无机分子筛膜，微滤膜采用无机陶瓷膜。
文档编号C12M1/00GK2622190SQ032217
公开日2004年6月30日 申请日期2003年5月13日 优先权日2003年5月13日
发明者林晓, 徐南平, 宋军, 仲盛来 申请人:南京工业大学