一種微生物發酵液的加熱裝置的制造方法
【專利摘要】一種微生物發酵液的加熱裝置，其主要包括，套管式加熱器，包括內管和若干外管，內管為U形盤管；內管一端設有發酵液進口和熱堿液出口，另一端設有發酵液出口和熱堿液進口；外管套設于內管的直管外，且外管兩端密封固定在內管外壁上，相鄰外管相互連通，其中，兩外管上分別開設蒸汽進口、蒸汽冷凝水出口；若干靜態混合器，設置于內管的直管內；預加熱器，其上分別設置發酵液進口和出口、蒸汽冷凝水進口和出口；預加熱器的發酵液出口連通內管的發酵液進口；蒸汽冷凝水進口連通外管上的蒸汽冷凝水出口；第一、第二邏輯控制器。本實用新型能有效避免微生物菌體加熱后造成的管道結焦堵塞現象。
【專利說明】
一種微生物發酵液的加熱裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及發酵液加熱領域，具體涉及一種微生物發酵液的加熱裝置，特別涉及一種含微生物菌體蛋白且加熱后容易堵塞加熱器的發酵液加熱裝置。
【背景技術】
[0002]傳統微生物發酵法已經非常成熟地用來生產乙醇、抗生素藥物、食品添加劑等，其發酵底物通常采用糧食或糖類，發酵液中含有未利用的發酵殘渣、發酵產物、微生物菌體。近年來新興的含一氧化碳氣體的微生物氣體發酵法，采用富含一氧化碳的原料氣來生產乙醇等化工品的技術，其發酵工藝特點之一是微生物采用的是桿菌，菌體尺寸為微米級、濃度低(發酵液中菌體濃度約5?15g/升發酵液)；第二是為氣體發酵，其發酵液中不存在未利用的固體發酵殘渣。
[0003]無論是傳統微生物發酵法還是新興的微生物氣體發酵法，發酵液通常都需要精餾后才能得到所需的發酵產物，發酵液在精餾之前首先需要進行加熱。針對傳統微生物發酵中發酵液的加熱都比較成熟，常用加熱裝置有板式換熱器、列管式換熱器。
[0004]板式換熱器和列管式換熱器的給熱系數較大，換熱面積也較大，盡管微生物菌體蛋白在高溫蒸汽加熱下，通常加熱到80?100°C以上就很容易變性，但由于傳統微生物發酵法的發酵液中含有未利用完的淀粉顆粒、植物蛋白殘渣、塵土等固體底物，這些大顆粒底物夾帶著變性微生物菌體蛋白，流過換熱器，在換熱器管壁上發生菌體蛋白逐步逐層積累結焦從而導致管道整體結焦堵塞的幾率較小;但對于利用微生物氣體發酵法得到的發酵液來說，其中的桿菌不僅極其微小，而且如果加熱溫度超過80°C，菌體蛋白就會變性析出，蛋白極易粘附在管壁上發生逐層結焦，堵塞管道，降低換熱效率。因此，為了有效避免發酵液在加熱器內的結焦或堵塞問題，就需要將發酵液盡量加熱到不超過菌體蛋白變性溫度，但是這意味著后續精餾工序需要采用減壓精餾，需要額外增加真空栗投資等。
【發明內容】
[0005]本實用新型的目的是提供一種微生物發酵液的加熱裝置，將微生物發酵液加熱到80?100°C，仍能有效降低微生物菌體在管道內壁的結焦，避免管道堵塞，特別適用于利用微生物氣體發酵法得到的發酵液進行加熱。
[0006]為達到上述目的，本實用新型的技術方案是:
[0007]—種微生物發酵液的加熱裝置，其包括，
[0008]套管式加熱器，包括內管和若干外管;所述內管為U形盤管，其包括若干平行排布的直管和若干連接直管的彎管;所述內管的一端設有發酵液進口和熱堿液出口，另一端設有發酵液出口和熱堿液進口；所述發酵液出口管道中設置第一壓力表、在線溫度計;所述熱堿液進口通過管道連接熱堿液源;所述外管套設于所述內管的直管外，且外管兩端密封固定在內管外壁上，相鄰外管間相互連通，其中，任意兩外管上分別開設蒸汽進口、蒸汽冷凝水出口，任一外管上設一旁路管道，該旁路管道中設置一在線液位計;所述蒸汽進口管道中設置第一控制閥；若干靜態混合器，設置于內管的直管內；預加熱器，其上分別設置發酵液進口和出口、蒸汽冷凝水進口和出口；所述發酵液進口通過管道及其上設置的栗連通至發酵液儲罐，所述蒸汽冷凝水出口管道中設置第二控制閥；所述預加熱器的發酵液出口通過管道連接所述套管式加熱器內管的發酵液進口，該預加熱器的發酵液出口管道中設置第二壓力表;所述預加熱器的蒸汽冷凝水進口通過管道連接所述套管式加熱器外管上的蒸汽冷凝水出口；第一邏輯控制器，所述第一控制閥、在線溫度計分別電性連接第一邏輯控制器；第二邏輯控制器，所述在線液位計、第二控制閥分別電性連接第二邏輯控制器。
[0009]進一步，還包括一過濾器，其設置于所述栗和發酵液儲罐之間的管道中。
[0010]所述栗和發酵液儲罐之間的管道中并聯設置兩臺過濾器，形成一開一備配置。
[0011 ]所述預加熱器的發酵液出口管道中設置手動閥門。
[0012]又，所述套管式加熱器的熱堿液進口管道和熱堿液出口管道中均設置手動閥門。
[0013]所述套管式加熱器的發酵液出口管道中設置手動閥門。
[0014]再，所述內管的直管和彎管為一體式結構。
[0015]所述內管的直管和通過法蘭連接或以焊接方式連接。
[0016]本實用新型使用時，發酵液進栗前先通過過濾器截留可能存在的大顆粒固體;然后發酵液被栗送入預加熱器，利用套管式加熱器流出來的蒸汽冷凝水的顯熱，將發酵液進行初步加熱;接著發酵液進入套管式加熱器的內管，蒸汽在外管內流動，發酵液被蒸汽加熱到所需溫度，之后送往下游精餾工序，蒸汽在外管內冷凝得到冷凝水，冷凝水返回預加熱器對發酵液進行初步加熱，然后被排放掉或回收利用。
[0017]本實用新型設計的新型套管式加熱器能有效減少析出蛋白粘附在加熱器內壁;通過預加熱器和套管式加熱器的耦合，能夠進一步利用蒸汽冷凝水的顯熱，達到節能的目的；同時，在套管式加熱器的內管設置熱堿液清洗管線，若析出蛋白堵塞內管，則停用加熱裝置，引入熱堿液進行清洗;再者，在套管式加熱器的內管內設置若干靜態混合器，不僅使發酵液在加熱時混合均勻，而且能有效擾亂內管內壁表面的發酵液流動，減少內管層流層的厚度，進而降低發酵液中變性菌體蛋白在內壁表面持續結焦并累計的幾率。本實用新型能有效避免微生物菌體加熱后造成的管道結焦堵塞現象。
[0018]本實用新型的有益效果:
[0019]I)利用傳統一次加熱裝置將微生物發酵液加熱至多80 0C時，微生物發酵液中的變性蛋白菌體會在加熱管管壁上大量結焦，造成管道堵塞，整套裝置無法使用。本實用新型采用兩步法，先對發酵液進行預熱，第二步再用蒸汽加熱發酵液。蒸汽加熱的裝置采用套管式加熱器，其內管為U形盤管，結構簡單，可設計成尺寸較大的管，將預熱后的微生物發酵液順利加熱到80?100°C，在加熱過程中，即能有效抑制微生物發酵液在內管管壁上大量結焦的現象，又能將發酵液加熱到較高的溫度，減輕后續精餾系統的熱負荷，并可使后續精餾系統采用常壓精餾，節省精餾系統真空栗的投資，特別適用于加熱微生物氣體發酵法得到的發酵液。
[0020]2)本實用新型所述套管式加熱器的內管內設置靜態混合器，大大提升了發酵液的流體混合強度，顯著降低發酵液在內管管壁上結焦的幾率，可有效避免管道堵塞。
[0021]3)本實用新型設置預加熱器和套管式加熱器，并使套管式加熱器出來的蒸汽冷凝水再次進入預加熱器，從而可先對微生物發酵液進行預加熱，使蒸汽的潛熱和顯熱均得到有效利用，能耗低。
[0022]4)本實用新型所提供的加熱裝置設有熱堿液清洗系統，一旦裝置運行不善導致套管式加熱器的內管堵塞，則可引入熱堿液到內管，對內管進行清洗，確保內管不堵塞。
[0023]5)本實用新型在發酵液出口設置在線溫度計，并通過控制加熱蒸汽的流量來控制發酵液的最終加熱溫度，滿足后續精餾工段的要求;套管式加熱器外管上設置在線液位計，通過控制預加熱器上蒸汽冷凝水出口的控制閥來控制外管的液位在合適范圍內，自動化程度較高。
【附圖說明】
[0024]圖1為本實用新型實施例的結構示意圖。
[0025]圖2為本實用新型實施例中套管式加熱器的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結合實施例和附圖對本實用新型做進一步說明。
[0027]參見圖1、圖2，本實用新型所提供的一種微生物發酵液的加熱裝置，其包括，套管式加熱器A，包括內管I和若干外管2;所述內管I為U形盤管，其包括若干平行排布的直管100和若干連接直管100的彎管100 ’ ；所述內管I的一端設有發酵液進口 1I和熱堿液出口 102，另一端設有發酵液出口 103和熱堿液進口 104;所述發酵液出口 103管道中設置第一壓力表
3、在線溫度計4;所述熱堿液進口 104通過管道連接熱堿液源;所述外管2套設于所述內管I的直管100外，且外管2兩端密封固定在內管I外壁上，相鄰外管2間相互連通，其中，任意兩外管上分別開設蒸汽進口 201、蒸汽冷凝水出口 202，任一外管上設一旁路管道200，該旁路管道200中設置一在線液位計5;所述蒸汽進口 201管道中設置第一控制閥Fl;
[0028]若干靜態混合器6，設置于內管I的直管100內；
[0029]預加熱器7，其上分別設置發酵液進口701和發酵液出口 702、蒸汽冷凝水進口 703和蒸汽冷凝水出口 704，所述發酵液進口 701通過管道及其上設置的栗8連通至發酵液儲罐9，所述蒸汽冷凝水出口 704管道中設置第二控制閥F2;所述預加熱器7的發酵液出口 702通過管道連接所述內管I的發酵液進口 101，該管道中設置第二壓力表3’；所述蒸汽冷凝水進口 703通過管道連接所述外管2上的蒸汽冷凝水出口 202 ；
[0030]第一邏輯控制器10，所述在線溫度計4、第一控制閥Fl分別電性連接第一邏輯控制器10;
[0031]第二邏輯控制器10’，所述在線液位計5、第二控制閥F2分別電性連接第二邏輯控制器10，。
[0032]進一步，還包括一過濾器11，其設置于所述栗8和發酵液儲罐9之間的管道中。
[0033]所述預加熱器7的發酵液出口702管道中設置手動閥門F3。
[0034I又，所述套管式加熱器A的熱堿液進口 104管道和熱堿液出口 102管道中均設置手動閥門F4、F4’。
[0035]所述套管式加熱器A的發酵液出口103管道中設置手動閥門F5。
[0036]再，所述內管I的直管100和彎管100’為一體式結構。
[0037]所述內管I的直管100和彎管100’通過法蘭連接或以焊接方式連接。
[0038]本實施例中，在內管I的每個直管100的進口設置一個靜態混合器6，所述栗8優選離心栗。
[0039]本實施例中，所述第一、第二控制閥Fl、F2為電磁閥控制。
[0040]本實施例中，在線溫度計4監測流出套管式加熱器A的發酵液溫度，第一邏輯控制器10處理該溫度數據，并給第一控制閥Fl的執行機構輸出，控制發酵液的最終加熱溫度。若監測到低于設定溫度，在線溫度計4將信號傳輸給第一邏輯控制器10，第一邏輯控制器10控制第一控制閥Fl的開度變大;若監測到高于設定溫度，在線溫度計4將信號傳輸給第一邏輯控制器10，第一邏輯控制器10控制第一控制閥Fl的開度變小，保證發酵液離開加熱裝置時的溫度在設定的溫度范圍內，再進入后續精餾，本實施例中設定的溫度為80?100°C。
[0041 ]本實施例中，在線液位計5檢測套管式加熱器A的外管2中的蒸汽冷凝水液位，第二邏輯控制器10’處理液位數據，并給第二控制閥F2的執行機構輸出，控制外管中的冷凝水液位，若監測到低于設定液位，在線液位計5將信號傳輸給第二邏輯控制器10’，第二邏輯控制器10’控制第二控制閥F2的開度變小;若監測到高于設定液位，在線液位計5將信號傳遞給第二邏輯控制器10’，第二邏輯控制器10’控制第二控制閥F2的開度變大，保證套管式加熱器A的外管內的液位在合理值內，從而保證蒸汽換熱效率。
[0042]本實施例中，第一壓力表3、第二壓力表3’分別就地顯示發酵液進入和離開套管式加熱器A的壓力，如果兩者差值超過操作允許值，則手動停用整套加熱裝置，關閉手動閥門F3和F5，開啟手動閥門F4和F4，，通過熱堿液進口 104輸入熱堿液到內管I，對內管I進行清洗，即便運行不善導致內管I堵塞，仍能保證套管式加熱器A的內管I能及時得到清洗，確保內管I不被堵塞。
【主權項】
1.一種微生物發酵液的加熱裝置，其包括， 套管式加熱器，包括內管和若干外管;所述內管為U形盤管，其包括若干平行排布的直管和若干連接直管的彎管;所述內管的一端設有發酵液進口和熱堿液出口，另一端設有發酵液出口和熱堿液進口；所述發酵液出口管道中設置第一壓力表、在線溫度計;所述熱堿液進口通過管道連接熱堿液源;所述外管套設于所述內管的直管外，且外管兩端密封固定在內管外壁上，相鄰外管間相互連通，其中，任意兩外管上分別開設蒸汽進口、蒸汽冷凝水出口，任一外管上設一旁路管道，該旁路管道中設置一在線液位計;所述蒸汽進口管道中設置第一控制閥； 若干靜態混合器，設置于內管的直管內； 預加熱器，其上分別設置發酵液進口和出口、蒸汽冷凝水進口和出口；所述發酵液進口通過管道及其上設置的栗連通至發酵液儲罐，所述預加熱器的蒸汽冷凝水出口管道中設置第二控制閥，所述預加熱器的發酵液出口通過管道連接所述套管式加熱器內管的發酵液進口，該預加熱器的發酵液出口管道中設置第二壓力表;所述蒸汽冷凝水進口通過管道連接所述套管式加熱器外管上的蒸汽冷凝水出口 ； 第一邏輯控制器，所述第一控制閥、在線溫度計分別電性連接第一邏輯控制器； 第二邏輯控制器，所述在線液位計、第二控制閥分別電性連接第二邏輯控制器。2.根據權利要求1所述的微生物發酵液的加熱裝置，其特征在于，還包括一過濾器，其設置于所述栗和發酵液儲罐之間的管道中。3.根據權利要求2所述的微生物發酵液的加熱裝置，其特征在于，所述栗和發酵液儲罐之間的管道中并聯設置兩臺過濾器，形成一開一備配置。4.根據權利要求1所述的微生物發酵液的加熱裝置，其特征在于，所述預加熱器的發酵液出口管道中設置手動閥門。5.根據權利要求1所述的微生物發酵液的加熱裝置，其特征在于，所述套管式加熱器的熱堿液進口管道和熱堿液出口管道中均設置手動閥門。6.根據權利要求1所述的微生物發酵液的加熱裝置，其特征在于，所述套管式加熱器的發酵液出口管道中設置手動閥門。7.根據權利要求1所述的微生物發酵液的加熱裝置，其特征在于，所述內管的直管和彎管為一體式結構。8.根據權利要求1所述的微生物發酵液的加熱裝置，其特征在于，所述內管的直管和彎管通過法蘭連接或以焊接方式連接。
【文檔編號】C12M1/34GK205662521SQ201620554864
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月8日
【發明人】胡建國, 李雪勇
【申請人】上海寶鋼氣體有限公司