專利名稱：實現(xiàn)固體發(fā)酵罐連續(xù)進出料與料-液混合的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種實現(xiàn)固體發(fā)酵罐連續(xù)進出料與料-液混合的系統(tǒng)，屬于 生物質(zhì)能源和資源轉(zhuǎn)化技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)階段，化石能源危機和環(huán)境污染治理己成為制約經(jīng)濟、社會可持續(xù)發(fā)展的 關(guān)鍵共性問題，積極發(fā)展可再生能源和實現(xiàn)清潔生產(chǎn)已成為全球范圍內(nèi)各個國家 和地區(qū)的必然選擇，包括中國在內(nèi)的世界各國都致力于可再生能源開發(fā)，以加速 本國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐。
燃料乙醇作為目前世界公認的能夠大規(guī)模替代傳統(tǒng)化石燃料的唯一可再生 清潔能源，已受到廣泛關(guān)注和高度重視。通過現(xiàn)代生物技術(shù)將秸稈類非糧原料， 如甜高粱、甘蔗、木薯、甘薯和菊芋等，實現(xiàn)能源與資源轉(zhuǎn)化己展現(xiàn)出誘人前景， 其中固態(tài)發(fā)酵路線凸顯技術(shù)優(yōu)勢，尤其體現(xiàn)在降低能耗和環(huán)境污染方面。
固態(tài)發(fā)酵技術(shù)源遠流長，與古代白酒釀造休戚相關(guān)。傳統(tǒng)的固態(tài)發(fā)酵屬于典 型的"窖池式"手工作坊工藝，間歇生產(chǎn)、技術(shù)含量低、"局部溫度和局部濃度 過高問題"難以人為控制，勞動強度大，無法實現(xiàn)機械化生產(chǎn)和自動控制，曾一 度被后來據(jù)上的液態(tài)發(fā)酵技術(shù)所掩蓋。然而，液態(tài)發(fā)酵技術(shù)在幾十年的運轉(zhuǎn)過程 中，能耗高且廢水污染嚴重，暴露出難以克服的瓶頸問題。因此，固態(tài)發(fā)酵技術(shù) 重新受到國內(nèi)外研究機構(gòu)的青睞?，F(xiàn)代固態(tài)發(fā)酵技術(shù)從理論和實踐上能夠有效克 服局部溫升和局部產(chǎn)物累積的問題，能耗低和污染小的優(yōu)勢也充分體現(xiàn)，有望成 為新時代的主流技術(shù)。
當前生物液體燃料生產(chǎn)過程中液態(tài)發(fā)酵路線存在原料預處理能耗高、發(fā)酵周期長、環(huán)境污染嚴重和傳統(tǒng)固態(tài)發(fā)酵路線沿用傳統(tǒng)釀酒工藝發(fā)酵效率低、勞動強 度大、難以實現(xiàn)機械化和自動控制與無法適應(yīng)現(xiàn)代大規(guī)模商業(yè)化運作等缺陷。本 實用新型在前述發(fā)明《一種基于甜高粱莖稈固體發(fā)酵制備乙醇的方法及系統(tǒng)》
(CN101220378)和發(fā)明《一種基于甜高粱稈固態(tài)發(fā)酵料分離乙醇的方法及系統(tǒng)》 (CN101085995)的基礎(chǔ)上，針對回轉(zhuǎn)式固態(tài)發(fā)酵罐進出料系統(tǒng)，提出一種固態(tài)
發(fā)酵罐回轉(zhuǎn)過程中實現(xiàn)連續(xù)進出料和料-液最大限度混合的系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型針對當前生物液體燃料生產(chǎn)過程中液態(tài)發(fā)酵路線存在原料預處 理能耗高、發(fā)酵周期長、環(huán)境污染嚴重和傳統(tǒng)固態(tài)發(fā)酵路線沿用傳統(tǒng)釀酒工藝發(fā) 酵效率低、勞動強度大、難以實現(xiàn)機械化和自動控制與無法適應(yīng)現(xiàn)代大規(guī)模商業(yè) 化運作等缺陷，提出一種實現(xiàn)固體發(fā)酵罐連續(xù)進出料與料-液混合的系統(tǒng)，其特 征在于，輸送皮帶2的一端與上料斗1相連，另一端與進料倉3相連；進料倉3 通過星形耙料器4與進料斜管5相連;進料斜管5內(nèi)底部安裝螺旋狀推料絞輪6， 上部設(shè)置雙排菌液噴淋器7;進料斜管5經(jīng)推料絞輪6和固定進料端蓋9的進料 口進入回轉(zhuǎn)筒體10內(nèi)部，其中，固定進料端蓋9上設(shè)置升降式進料擋板8;回轉(zhuǎn) 筒體10內(nèi)部沿軸向布置進料抄板131、混合抄板132和出料抄板133;回轉(zhuǎn)筒體 10的內(nèi)壁懸掛自清洗鏈條15;回轉(zhuǎn)筒體10的筒體外壁設(shè)置大齒輪17和與大齒 輪17嚙合的拖輪和輪帶裝置11;回轉(zhuǎn)筒體10的出料端通過固定出料端蓋18與 出料倉16相連，其中，固定出料端蓋18上設(shè)置環(huán)形氣壓推力門19;出料倉16 的出口與密閉遂道輸送皮帶20連接。
所述拖輪和輪帶裝置11與控制系統(tǒng)12和防爆變頻調(diào)速電機14連接。
所述升降式進料擋板8和環(huán)形氣壓推力門19分別與空壓機21連接，空壓機 21還與緩沖罐22串聯(lián)。所述固定進料端蓋9與回轉(zhuǎn)筒體10之間、回轉(zhuǎn)筒體10與固定出料端蓋18
之間均通過動靜密封連接。
所述進料抄板13-1與水平面呈15~40°，并在回轉(zhuǎn)筒體10內(nèi)壁上均勻分布。 所述混合抄板13-2在回轉(zhuǎn)筒體10的軸線方向呈拋物線分布。 所述出料抄板13-3截面為"L"形，與水平面呈15 40°，并在回轉(zhuǎn)筒體10內(nèi) 壁上均勻分布。
所述環(huán)形氣壓推力門19呈扇形環(huán)狀，分左、下、右三塊；環(huán)形氣壓推力門 19的上部固定，且向內(nèi)焊接有料耙，中心部分為正方形固定件，通過動靜密封與 回轉(zhuǎn)筒體10連接。
本實用新型具有以下優(yōu)點
(1) 可以實現(xiàn)在發(fā)酵罐筒體回轉(zhuǎn)過程中實現(xiàn)大批量連續(xù)進料；
(2) 借助在進料斜管中粉碎料輸送過程進行初級混合和發(fā)酵罐回轉(zhuǎn)過程二 級混合，物料可以達到最大限度均勻接觸；
(3) 實現(xiàn)在筒體回轉(zhuǎn)過程中連續(xù)出料，適于工業(yè)化大規(guī)模運轉(zhuǎn)；
(4) 借助罐體傾角、筒體回轉(zhuǎn)、自清洗鏈條和不同類型抄板協(xié)同作用，強 化熱質(zhì)傳遞和促進固態(tài)發(fā)酵速率，縮短固態(tài)發(fā)酵時間，提高乙醇回收率。

圖1為本實用新型所述裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2 (a)為進料抄板截面分布示意圖2 (b)為進料抄板、混合抄板、出料抄板在回轉(zhuǎn)筒體軸線方向分布示意圖； 圖2 (c)為出料抄板截面分布示意圖； 圖3 (a)為升降式進料擋板結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3 (b)為環(huán)形氣壓推力門結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標號
1-上料斗；2-輸送皮帶；3-進料倉；4-星形耙料器；5-進料斜管； 6-推料絞輪；7-菌液噴淋器；8-升降式進料擋板；9-固定進料端蓋； 10-回轉(zhuǎn)筒體；ll-拖輪和輪帶裝置；12-控制系統(tǒng)；131-進料抄板； 132-混合抄板；133-出料抄板；14-防爆變頻調(diào)速電機；15-自清洗鏈條； 16-出料倉；17-大齒圈；18-固定出料端蓋；19-環(huán)形氣壓推力門； 20-密閉遂道輸送皮帶；21-空壓機；22-緩沖罐。
具體實施方式
本實用新型提供了一種實現(xiàn)固體發(fā)酵罐連續(xù)進出料與料-液混合的系統(tǒng)，下 面結(jié)合附圖說明及具體實施方式
對本實用新型做進一步說明。
圖1為本實用新型所述裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。輸送皮帶2的一端與上料斗1相 連，另一端與進料倉3相連；進料倉3通過星形耙料器4與進料斜管5相連；進 料斜管5內(nèi)底部安裝螺旋狀推料絞輪6，上部設(shè)置雙排菌液噴淋器7;進料斜管5 經(jīng)推料絞輪6和固定進料端蓋9的進料口進入回轉(zhuǎn)筒體10內(nèi)部，其中，固定進 料端蓋9與回轉(zhuǎn)筒體10之間通過動靜密封連接，固定進料端蓋9上設(shè)置升降式 進料擋板8;回轉(zhuǎn)筒體10內(nèi)部沿軸向布置進料抄板131、混合抄板132和出料抄 板133，其中，進料抄板131與水平面呈15~40°，并在回轉(zhuǎn)筒體10內(nèi)壁上均勻 分布，混合抄板13-2在回轉(zhuǎn)筒體10的軸線方向呈拋物線分布，出料抄板133截 面為"L"形，與水平面呈15~40°，并在回轉(zhuǎn)筒體10內(nèi)壁上均勻分布；回轉(zhuǎn)筒體 10的內(nèi)壁懸掛自清洗鏈條15;回轉(zhuǎn)筒體10的筒體外壁設(shè)置大齒輪17和與大齒 輪17嚙合的拖輪和輪帶裝置11，拖輪和輪帶裝置11與控制系統(tǒng)12和防爆變頻 調(diào)速電機14連接，控制系統(tǒng)12控制防爆變頻調(diào)速電機14的轉(zhuǎn)速來帶動拖輪和 輪帶裝置11的運動，并通過與拖輪和輪帶裝置11嚙合的大齒輪17來驅(qū)動回轉(zhuǎn)筒體10回轉(zhuǎn)；回轉(zhuǎn)筒體10的出料端通過固定出料端蓋18與出料倉16相連，其
中，回轉(zhuǎn)筒體10與固定出料端蓋18之間均通過動靜密封連接，固定出料端蓋18 上設(shè)置環(huán)形氣壓推力門19，環(huán)形氣壓推力門19呈扇形環(huán)狀，分左、下、右三塊 上部固定且向內(nèi)焊接有料耙強化出料，中心部分為正方形固定件，通過動靜密封 與回轉(zhuǎn)筒體10連接，不隨回轉(zhuǎn)筒體10回轉(zhuǎn)，能夠在筒體回轉(zhuǎn)過程實現(xiàn)自動連續(xù) 出料；出料倉16的出口與密閉遂道輸送皮帶20連接。升降式進料擋板8和環(huán)形 氣壓推力門19分別與空壓機21連接，空壓機21還與緩沖罐22串聯(lián)，空壓機21 產(chǎn)生無菌壓縮空氣，經(jīng)緩沖罐22為升降式進料擋板8和環(huán)形氣壓推力門19提供 動力。
所述裝置使用時，將秸稈類物質(zhì)經(jīng)剝?nèi)~粉碎而獲得的直徑小于5mm，長度小
于100mm的粉碎料通過上料斗1由皮帶輸送機2輸送到進料倉3，經(jīng)星形耙料器
4送入進料斜管5，借助推料絞輪6輸送進入處于回轉(zhuǎn)過程的固態(tài)發(fā)酵罐；在進
料斜管5內(nèi)，來自種子罐的菌液經(jīng)雙排噴淋管7與粉碎料初級混合；粉碎料借助
罐體傾角、筒體10回轉(zhuǎn)、自清洗鏈條15和不同類型抄板13升舉作用實現(xiàn)物料
均布和料-液最大限度混合；在厭氧環(huán)境下實現(xiàn)高效快速固態(tài)發(fā)酵；發(fā)酵結(jié)束后，
發(fā)酵料通過出料抄板推動和固定料耙的攪動，通過固定出料端蓋18上的環(huán)狀氣
壓推力環(huán)狀門19和出料倉16送到密閉遂道輸送皮帶中，進而轉(zhuǎn)入后續(xù)氣提單元；
固態(tài)發(fā)酵罐筒體10通過控制控制系統(tǒng)12與變頻防爆電機14并帶動拖輪機構(gòu)11
的轉(zhuǎn)動，拖輪機構(gòu)11進行回轉(zhuǎn)運動，從而帶動罐體內(nèi)的物料不斷的向出料口方
向運動，實現(xiàn)同步轉(zhuǎn)動中帶動物料充分混合；來自空壓機21和緩沖罐22的無菌
空氣為升降式進料擋板8和環(huán)狀氣壓出料門19提供動力。 實施例l
含水量70%，錘度為15° (實際莖稈總糖含量為9-10%，還原糖4-5%)的 甜高梁粉碎料，通過選育培養(yǎng)的TS-Sc-l菌種直接進行固態(tài)發(fā)酵，接種量為10% (V/V)，發(fā)酵時間40hr，攪拌轉(zhuǎn)速控制在l-20rpm。蒸餾后得到乙醇，乙醇收 率為4.23g/100g高粱稈，轉(zhuǎn)化率為乙醇理論收率的87.16%;殘留總糖含量為 0.37%，還原糖含量為0.20%。 實施例2
以1噸含水量68%，錘度為18° (實際莖稈總糖含量為13%，還原糖6%) 的甜高粱稈粉碎料為原料，借助選育培養(yǎng)的TS-1菌種進行固態(tài)發(fā)酵中試，實現(xiàn) 在筒體回轉(zhuǎn)過程中連續(xù)進出料和料-液最大限度混合，接種量為10% (V/V)，發(fā) 酵時間36hr，攪拌轉(zhuǎn)速控制在l-20rpm。蒸餾后得到乙醇60.5公斤，乙醇收率為 6.05Kg/ 100Kg高粱稈，轉(zhuǎn)化率為乙醇理論收率的卯.36%;殘留總糖含量為 0.751%，還原糖含量為0.375%。
權(quán)利要求1.實現(xiàn)固體發(fā)酵罐連續(xù)進出料與料-液混合的系統(tǒng)，其特征在于，輸送皮帶(2)的一端與上料斗(1)相連，另一端與進料倉(3)相連；進料倉(3)通過星形耙料器(4)與進料斜管(5)相連；進料斜管(5)內(nèi)底部安裝螺旋狀推料絞輪(6)，上部設(shè)置雙排菌液噴淋器(7)；進料斜管(5)經(jīng)推料絞輪(6)和固定進料端蓋(9)的進料口進入回轉(zhuǎn)筒體(10)內(nèi)部，其中，固定進料端蓋(9)上設(shè)置升降式進料擋板(8)；回轉(zhuǎn)筒體(10)內(nèi)部沿軸向布置進料抄板(131)、混合抄板(132)和出料抄板(133)；回轉(zhuǎn)筒體(10)的內(nèi)壁懸掛自清洗鏈條(15)；回轉(zhuǎn)筒體(10)的筒體外壁設(shè)置大齒輪(17)和與大齒輪(17)嚙合的拖輪和輪帶裝置(11)；回轉(zhuǎn)筒體(10)的出料端通過固定出料端蓋(18)與出料倉(16)相連，其中，固定出料端蓋(18)上設(shè)置環(huán)形氣壓推力門(19)；出料倉(16)的出口與密閉遂道輸送皮帶(20)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)固體發(fā)酵罐連續(xù)進出料與料-液混合的系統(tǒng)， 其特征在于，所述拖輪和輪帶裝置(11)與控制系統(tǒng)(12)和防爆變頻調(diào)速電機(14)連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)固體發(fā)酵罐連續(xù)進出料與料-液混合的系統(tǒng)， 其特征在于，所述升降式進料擋板(8)和環(huán)形氣壓推力門(19)分別與空壓機(21)連接，空壓機(21)還與緩沖罐(22)串聯(lián)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)固體發(fā)酵罐連續(xù)進出料與料-液混合的系統(tǒng)， 其特征在于，所述固定進料端蓋(9)與回轉(zhuǎn)筒體(10)之間、回轉(zhuǎn)筒體(10) 與固定出料端蓋(18)之間均通過動靜密封連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)固體發(fā)酵罐連續(xù)進出料與料-液混合的系統(tǒng)，其特征在于，所述進料抄板(131)與水平面呈15 40°，并在回轉(zhuǎn)筒體(10)內(nèi) 壁上均勻分布。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)固體發(fā)酵罐連續(xù)進出料與料-液混合的系統(tǒng)， 其特征在于，所述混合抄板(132)在回轉(zhuǎn)筒體(10)的軸線方向呈拋物線分布。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)固體發(fā)酵罐連續(xù)進出料與料-液混合的系統(tǒng)， 其特征在于，所述出料抄板(133)截面為"L"形，與水平面呈15 40。，并在回轉(zhuǎn) 筒體(10)內(nèi)壁上均勻分布。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)固體發(fā)酵罐連續(xù)進出料與料-液混合的系統(tǒng)， 其特征在于，所述環(huán)形氣壓推力門(19)呈扇形環(huán)狀，分左、下、右三塊；環(huán)形 氣壓推力門(19)的上部固定，且向內(nèi)焊接有料耙，中心部分為正方形固定件， 通過動靜密封與回轉(zhuǎn)筒體(10)連接。
專利摘要本實用新型涉及一種實現(xiàn)固體發(fā)酵罐連續(xù)進出料與料-液混合的系統(tǒng)，屬于生物質(zhì)能源和資源轉(zhuǎn)化技術(shù)領(lǐng)域。在固體發(fā)酵裝置中采用進料斜管和推料絞輪，能夠?qū)崿F(xiàn)在發(fā)酵罐筒體回轉(zhuǎn)過程實現(xiàn)連續(xù)進料；采用斜管噴淋，筒體回轉(zhuǎn)和抄板作用，能夠?qū)崿F(xiàn)料-液最大限度混合，改善傳質(zhì)與強化固態(tài)發(fā)酵；采用氣壓伸縮桿與環(huán)形快開門控制連續(xù)出料和密封出料倉與密閉遂道皮帶輸送，能夠保證初料和有效降低乙醇揮發(fā)損失?？梢詫崿F(xiàn)在發(fā)酵罐筒體回轉(zhuǎn)過程中實現(xiàn)大批量連續(xù)進料和連續(xù)出料，適于工業(yè)化大規(guī)模運轉(zhuǎn)；物料可以達到最大限度均勻接觸；固態(tài)發(fā)酵時間短，乙醇回收率高。
文檔編號C12M1/113GK201330255SQ200820124288

公開日2009年10月21日 申請日期2008年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月10日
發(fā)明者李十中, 李天成 申請人:清華大學