[发明专利]连续固态发酵与产物气提热泵耦合分离的方法及设备

权利要求书

1.一种连续固态发酵与产物气提热泵耦合分离的方法，所述方法包括下列 步骤：

1)进料阶段：粉碎固态物料经过三级螺旋输送器连续进料；

2)发酵阶段：发酵料在发酵塔内进行循环气提固态发酵；

3)气提热泵耦合分离阶段：循环载气带出发酵产物后经过热泵，发酵产 物在热泵蒸发器中冷凝回收；

4)出料阶段：发酵渣经过一级螺旋输送器连续出料；

5)尾气吸附阶段：发酵产生的多余气体经过活性炭吸附装置排出，夹带 的发酵产物被吸附，再通过解吸附回收；

其中所述步骤1)的三级螺旋输送器中，第一级螺旋输送器(2)在物料输 送的同时起到密封作用，第二级螺旋输送器(3)在物料输送的同时耦合了接种 发酵菌液、补加营养盐、调整pH过程，并将接种、补加营养盐、调整pH后的 物料混合均匀，第三级螺旋输送器(4)将物料送入塔内，由布料器(5)将料均 匀、松散的散入塔内，物料在第二级螺旋输送器(3)的传输过程属于预发酵或 预水解过程。

2.按权利要求1所述的连续固态发酵与产物气提热泵耦合分离的方法，其 特征在于：所述步骤2的固态物料在发酵同时在重力的作用下由上向下运动，同 时受由下向上运动的载气曳力的作用，处于膨胀或半膨胀向下移动的状态，移动 过程中物料在发酵塔(6)内经过三个阶段，发酵前期，主发酵期和后发酵期， 最后物料到达塔底。

3.按权利要求1所述的连续固态发酵与产物气提热泵耦合分离的方法，其 特征在于：所述步骤3的气提和热泵分离耦合进行，循环载气在发酵塔底经出料 器(7)进入发酵塔(6)内，与固态发酵料接触，将发酵产物从固态发酵料中带 入气相，再进入热泵蒸发器(13)后降温，发酵产物被冷凝收集，不凝性载气经 过热泵冷凝器(14)加热后又回到发酵塔底，开始再次循环。

4.按权利要求1所述的连续固态发酵与产物气提热泵耦合分离的方法，其 特征在于：所述步骤3的气提热泵耦合分离过程，在发酵产物被气提并冷凝收集 的过程中，发酵产生的热量也被回收用于发酵产物的气提，发酵、气提和热泵构 成了热量闭合循环体系。

5.按权利要求1所述的连续固态发酵与产物气提热泵耦合分离的方法，其 特征在于：所述步骤4的出料螺旋输送器(8)在出料同时还起到密封作用，物 料通过出料器(7)进入出料螺旋输送器(8)，出料器(7)同时起到搅拌物料及 气体分布器的作用。

6.按权利要求1所述的连续固态发酵与产物气提热泵耦合分离的方法，其 特征在于：所述步骤5的尾气吸附在系统内气相压力达到表压200kPa时开始， 降到表压50kPa时结束。

7.按权利要求1所述的连续固态发酵与产物气提热泵耦合分离的方法，其 特征在于：所述步骤1的三级螺旋输送器与所述步骤4的出料螺旋输送器的送料 速度相同，维持塔内物料量恒定。

8.按权利要求1所述的连续固态发酵与产物气提热泵耦合分离的方法，其 特征在于：所述的三级螺旋输送器和发酵塔(6)的温度通过水浴循环夹套控制。

9.按权利要求1所述的连续固态发酵与产物气提热泵耦合分离的方法，其 特征在于：所述的载气为氮气或二氧化碳。

10.一种连续固态发酵与产物气提热泵耦合分离的设备，其特征在于：包括 进料仓(1)，四级螺旋输送器(2，3，4，8)，种子罐(9)，营养盐罐(10)，布 料器(5)，发酵塔(6)，出料器(7)，风机(12)，热泵蒸发器(13)，热泵冷凝 器(14)，热泵压缩机(22)，节流阀(23)，加湿器(15)，活性炭吸附器(17)， 止回阀(19)，流量计(21)，电磁阀(16)；

所述第一级螺旋输送器(2)将进料仓(1)的粉碎物料送入第二级螺旋输送器 (3)；

所述第二级螺旋输送器(3)的入口处进行接种、补加营养盐、调整pH；

所述第三级螺旋输送器(4)的出口位于布料器(5)上方；

所述出料器(7)和第四级螺旋输送器(8)入口相通，由出料器(7)带动物 料进入第四级螺旋输送器(8)；

所述风机(12)入口与发酵塔(6)顶部相连，出口与热泵蒸发器(13)相连；

所述流量计(21)一端与热泵冷凝器(14)相连，一端与发酵塔(6)底部相 连；

所述布料器(5)、出料器(7)上都均匀开有小孔。