專利名稱：一種食醋的液態發酵裝置及其工作方法
技術領域：
本發明涉及對食醋液態發酵裝置及其工作方法的改進；特別涉及食用醋酸發酵尾氣的回收、優化處理和再利用的裝置及工作方法。
背景技術：
目前國內液態發酵食醋生產大多采用自吸式發酵罐生產工藝，該工藝動力消耗較少，生產能力大，生產周期短，但醋酸發酵是一強好氧發酵，通氣量大，以50T規模發酵而言，每小時發酵通氣量達到500m3/h，而醋酸發酵溫度較高，一般在33°C左右，較高的溫度帶來了大量的蒸發乙醇及揮發性風味物質從尾氣中排出，但究竟揮發了多少，如何回收尾氣中有效成分，是急需解決實際問題。公開發表期刊文獻并未檢索到這方面的研究與應用。在最新專利檢索中，有一項申請日2012年9月的相關發明專利(公布號CN102847415A，
公開日2013_1_2，名稱:一種食醋生產中尾氣回收利用的方法)，該案用于回收食醋發酵中乙醇回收，其技術方案主要包括:尾氣收集一回收管路自凝液化后的液體一吸收一解析一冷凝一回流。但該案存在回收液通過加熱、冷凝等操作能量消耗大設備復雜，工藝不合理等缺點，實際應用中急需要尋找更為科學的尾氣有效成分回收方法。同時，在其最后環節，回流入發酵罐的冷凝液可能發生二次污染。此外，我們還注意到現有技術中對于乙醇的回收，常規的一般是采用酸萃取、精餾方法，能回收出濃度高、純度高的乙醇，但成本高、周期長，屬單一性回收方法。

發明內容
本發明針對以上問題，提供了一種能耗低、工藝經濟合理，符合國家節能減排政策，且能保證發酵品質的食 醋的液態發酵裝置及其工作方法。本發明裝置的技術方案是:包括發酵罐，所述發酵罐具有進氣口、攪拌器、補料罐和尾氣排放口，在所述尾氣排放口外部依次連接有冷卻器一、鼓風機、吸收塔、儲槽和泵，所述泵后設有連通吸收塔的管路一和連通所述補料罐的管路二 ；所述儲槽中灌裝有回收介質；在所述管路一上設有冷卻器二 ；在所述管路二上設有超濾除菌器；所述吸收塔底部設有進風口和出液口、頂部設有排空口和噴淋口。所述超濾除菌器內設有0.08-0.12um的微濾膜。所述儲槽上設有回收介質補入口。所述回收介質在初始狀態為凈水。本發明裝置的工作方法，所述發酵罐內的發酵溫度為30_35°C，所述尾氣中含氣態的乙醇、乙酸、乙酸乙酯和乳酸乙酯構成的可利用物，按以下步驟進行:
I)、尾氣冷卻；將所述發酵罐內尾氣通入所述冷卻器后，將尾氣降溫至10-15°C;使得所述尾氣形成低溫易吸收氣體；
再通過所述鼓風機將所述低溫易吸收氣體抽入所述吸收塔底部的進風口 ；2)、從低溫易吸收氣體中吸收所述可利用物；所述儲槽中的回收介質在所述泵的作用下由所述吸收塔頂部噴淋口，與由下而上的所述低溫易吸收氣體進行逆向噴淋、吸收其中的所述可利用物，然后通過所述出液口回流至所述儲槽；同時，被噴淋過的所述低溫易吸收氣體以凈氣形式排出吸收塔；
3.1)、在所述儲槽中回收介質中乙醇濃都未達0.80-1.0% (V%)時，所述管路一保持工作狀態，所述管路二關閉；使得所述回收介質通過管路一上的冷卻器二降溫后再循環進入所述吸收塔；
3.2)、在所述儲槽中回收介質中乙醇濃度達0.80-1.0% (V%)后，關閉所述管路一，開啟所述管路二，使得所述回收介質通過所述超濾除菌器進入所述發酵罐的補料罐，與原料乙醇混合配制成發酵所需的8% (v%)乙醇水溶液，實現回收利用；
4)、完畢。本發明的設備及方法，采用冷卻一循環吸收一微濾一回流發酵聯用技術，高效率地回收發酵尾氣中的有效成分(乙醇、乙酸乙酯、乳酸乙酯)。尾氣經過冷卻，利于提高回收效率；鼓風機增壓提高了尾氣吸收動力；吸收塔將氣相有效成分轉入循環的回收介質中，液相有效成分直接溶入回收介質中；當回收介質中乙醇濃度達到0.8^1.0% (v%)后，吸收水經0.1 y m的(超)微濾膜進行除菌后，補加進入發酵，實現了揮發乙醇再利用，及揮發乙酸、風味物質如乙酸乙酯、乳酸乙酯的回收，其中24h發酵回收到的乙醇占發酵初始投入量的8.3^10.3%，有效降低了食醋發酵生產中原料消耗，保護了環境。

本發明的設備及方法相對比現有技術，可使食醋發酵原料乙醇總消耗量減少8-10%，而食醋揮發性微量風味物質如乙酸乙酯損失減少，減少了環境的污染。對自吸式發酵罐，因增加送風機吸風量可增加10%，使自吸式發酵罐吸氣可調范圍更寬。


圖1是本發明裝置的結構示意 圖2是本發明的工作流程 圖中I是發酵罐，2是冷卻器一，3是鼓風機，4是吸收塔，5是儲槽，6是泵，7是超濾除菌器，8是冷卻器二，9是補料調配罐。
具體實施例方式本發明的裝置如圖1所示:包括發酵罐1，所述發酵罐I具有進氣口、攪拌器、補料罐(即補料調配罐9)和尾氣排放口，在所述尾氣排放口外部依次連接有冷卻器一 2、鼓風機
3、吸收塔4、儲槽5和泵6，所述泵6后設有連通吸收塔4的管路一和連通補料調配罐9的管路二 ；所述儲槽5中灌裝有回收介質；在所述管路一上設有冷卻器二 8，作用:主要是保證回收介質在循環體系的介質溫度的穩定性，以提高回收介質的回收能力(吸收乙醇等物質的能力)。在所述管路二上設有超濾除菌器7 ;所述吸收塔4底部設有進風口和出液口、頂部設有排空口和噴淋口。所述超濾除菌器7內設有0.08-0.12um的微濾膜。微濾膜的作用濾除水里的微生物，殘渣。如果微生物進入發酵罐的話容易引起雜菌污染，影響產品質量。確保了生產正常進行，保證最終醋產品的品質。所述儲槽5上設有回收介質補入口。在回收介質總量減少時，需及時補足。所述回收介質在初始狀態為凈水。本發明裝置的工作方法如圖2所示，所述發酵罐內的發酵溫度為30_35°C，所述尾氣中含氣態的乙醇、乙酸、乙酸乙酯和乳酸乙酯構成的可利用物，按以下步驟進行:
I)、尾氣冷卻；將所述發酵罐內尾氣通入所述冷卻器后，將尾氣降溫至10-15°C;使得所述尾氣形成冷卻氣(即低溫易吸收氣體)。再通過所述鼓風機將前述冷卻氣抽入所述吸收塔底部的進風口 ；
本步驟尾氣冷卻的作用主要能增強吸收效果，尾氣的溫度越低，往后續回收介質內的溶解度越大。本步驟鼓風的作用主要是補充氣路上的動力消耗(換句話說，增加尾氣在后續管路中的氣流動力)。在保證吸收塔進氣口的供氣量的同時，也穩定了發酵罐的供氣量(相當于發酵罐的尾氣出口處形成一定負壓)。
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2)、從低溫易吸收氣體中吸收所述可利用物；所述儲槽中的回收介質在所述泵的作用下由所述吸收塔頂部噴淋口，與由下而上的所述低溫易吸收氣體進行逆向噴淋、吸收其中的所述可利用物，然后通過所述出液口回流至所述儲槽；同時，被噴淋過的所述低溫易吸收氣體以凈氣形式排出吸收塔；
3.1)、在所述儲槽中回收介質中乙醇濃都未達0.80-1.0% (V%)時，所述管路一保持工作狀態，所述管路二關閉；使得所述回收介質通過管路一上的冷卻器二降溫后再循環進入所述吸收塔；
3.2)、在所述儲槽中回收介質中乙醇濃度達0.80-1.0% (V%)后，關閉所述管路一，開啟所述管路二，使得所述回收介質通過所述超濾除菌器進入所述發酵罐的補料口 ；一般情況下，在發酵罐上方設置一補料調配罐，將通過管路二的回收介質輸入該補料調配罐較佳；在補料罐中與原料乙醇混合配制成發酵所需的8% (v%)乙醇水溶液，實現回收利用；
4)、完畢。根據以上的技術措施所進行的具體實施情況如下:
實施例一:
采用5升的通氣式發酵罐，初始酒精度8% (V%)，裝料量3升，發酵溫度33°C，通氣量
1.5L/min,尾氣經過8°C的水冷卻，進入直徑為4cm，高度30cm的填料塔吸收，噴淋水流速5升/min，噴淋水溫度8°C，24h發酵后回收乙醇量為發酵罐中初始乙醇量的10.3% (V%)。實施例二:
采用100升的自吸式發酵，初始發酵液酒精濃度8%，裝填量70升，發酵溫度33°C，尾氣經過15°C的水冷卻，再經過功率138W，風量100L/min的鼓風機后，進入直徑40cm高度為80cm的填料塔吸收，噴淋量水流量100升/min，噴淋水15°C，24h發酵后，回收乙醇量為發酵中初始乙醇量的8.3%。綜上所述，相對于背景技術中引用的現有技術專利文獻，本發明排除了吸收工藝中的加熱環節，能大幅度降低能耗，符合國家節能減排的正常。相對于現有技術中的其它乙醇回收技術，本發明并不追求回收乙醇的濃度、純度，而是針對食醋加工的整體性工藝特點，對尾氣中的有利用成分進行適應性的回收、優化處理和循環再利用，將尾氣回收裝置融入到了食醋發酵裝置中去。本發明在整體上實現了揮發乙醇再利用，及揮發性風味物質如乙酸乙酯、乳酸乙酯的回收。由于避免了解吸環節，使得能耗低、成本降。由于采用鼓風，使得發酵充分；由于采用微濾，避免了微生物返流進發酵罐，確保了風味；由于采用了冷卻器(2)，使得循環吸收用水能維持在較低 的溫度，保證吸收效果的穩定性。
權利要求
1.一種食醋的液態發酵裝置，包括發酵罐，所述發酵罐具有進氣口、攪拌器、補料罐和尾氣排放口，其特征在于，在所述尾氣排放口外部依次連接有冷卻器一、鼓風機、吸收塔、儲槽和泵，所述泵后設有連通吸收塔的管路一和連通所述補料罐的管路二 ；所述儲槽中灌裝有回收介質；在所述管路一上設有冷卻器二 ；在所述管路二上設有超濾除菌器；所述吸收塔底部設有進風口和出液口、頂部設有排空口和噴淋口。
2.根據權利要求1所述的一種食醋的液態發酵裝置，其特征在于，所述超濾除菌器內設有0.08-0.12um的微濾膜。
3.根據權利要求1所述的一種食醋的液態發酵裝置，其特征在于，所述儲槽上設有回收介質補入口。
4.根據權利要求1所述的一種食醋的液態發酵裝置，其特征在于，所述回收介質在初始狀態為凈水。
5.一種權利要求1所述的一種食醋的液態發酵裝置的工作方法，所述發酵罐內的發酵溫度為30-35°C，所述尾氣中含氣態的乙醇、乙酸、乙酸乙酯和乳酸乙酯構成的可利用物，其特征在于，按以下步驟進行: 1)、尾氣冷卻；將所述發酵罐內尾氣通入所述冷卻器后，將尾氣降溫至10-15°C;使得所述尾氣形成低溫、易吸收氣體； 再通過所述鼓風機將所述低溫易吸收氣體抽入所述吸收塔底部的進風口 ； .2)、從低溫易吸收氣體中吸收所述可利用物；所述儲槽中的回收介質在所述泵的作用下由所述吸收塔頂部噴淋口，與由下而上的所述低溫易吸收氣體進行逆向噴淋、吸收其中的所述可利用物，然后通過所述出液口回流至所述儲槽；同時，被噴淋過的所述低溫易吸收氣體以凈氣形式排出吸收塔； .3.1)、在所述儲槽中回收介質中乙醇濃都未達0.80-1.0% (V%)時，所述管路一保持工作狀態，所述管路二關閉；使得所述回收介質通過管路一上的冷卻器二降溫后再循環進入所述吸收塔； .3.2)、在所述儲槽中回收介質中乙醇濃度達0.80-1.0% (V%)后，關閉所述管路一，開啟所述管路二，使得所述回收介質通過所述超濾除菌器進入所述發酵罐的補料罐，在補料罐中與原料乙醇混合配制成發酵所需的8% (v%)乙醇水溶液，實現回收利用；4)、完畢。
全文摘要
一種食醋的液態發酵裝置及其工作方法。提供了一種能耗低、工藝經濟合理，符合國家節能減排政策，且能保證發酵品質的食醋的液態發酵裝置及其工作方法。包括發酵罐，所述發酵罐具有進氣口、攪拌器、補料罐和尾氣排放口，在所述尾氣排放口外部依次連接有冷卻器一、鼓風機、吸收塔、儲槽和泵，所述泵后設有連通吸收塔的管路一和連通所述補料罐的管路二；所述儲槽中灌裝有回收介質；在所述管路一上設有冷卻器二；在所述管路二上設有超濾除菌器；所述吸收塔底部設有進風口和出液口、頂部設有排空口和噴淋口。本發明采用冷卻—循環吸收—微濾—回流發酵聯用技術，高效率地回收發酵尾氣中的有效成分(乙醇、乙酸乙酯、乳酸乙酯)。
文檔編號C12J1/10GK103194367SQ20131013104
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月15日 優先權日2013年4月15日
發明者黃阿根, 劉潮軍, 方維明, 饒勝其, 田雪紅, 李建武, 戎凱 申請人:鎮江市悅源醋業有限公司