[发明专利]循环脱气式流化床生物反应器

说明书

本发明涉及酒精发酵领域，具体为一种循环脱气式流化床生物反应器，可以提高发酵效率，缩短发酵周期。该反应器由反应器主体、气循环系统、液循环系统组成，在反应器主体的内部沿高度方向设置三个具有一定高度和角度的挡板和阻气板，固定化粒子在气体和液体推力及自身产生气泡的浮力作用下向上运动，与挡板发生碰撞，实现气固分离；在挡板与阻气板之间形成的循环区内，实现液固分离。本发明通过改变气体、液体和固体的水力路径，有效减少粒子损失，提高反应器容积负荷，缩短发酵周期；其结构简单、造价低，在酒精发酵等行业具有广阔的推广应用前景。

技术领域

本发明涉及酒精发酵领域，具体为一种循环脱气式流化床生物反应器。

背景技术

利用固定化酵母流化床生物反应器发酵酒精，不但具有速度快、产率高、易于实现自动化生产等优点，而且具有微生物可重复利用、设备占地面积小等特点。其中，三段式流化床生物反应器应用较为广泛。现行的三段式流化床生物反应器结构复杂，主要由三个纺锤体形的发酵仓组成，粒子通过与发酵仓内壁碰撞实现脱气，脱气效果差；粒子在发酵仓之间运动时受到的作用力较强，破碎严重，同时粒子的升流与回流相互影响，导致粒子分布不均，发酵反应多集中在第一单元，二、三单元粒子分布少，反应效果差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种循环脱气式流化床生物反应器，可以缩短发酵周期，提高发酵效率。

本发明的技术方案是：

一种循环脱气式流化床生物反应器，该反应器由反应器主体、气循环系统、液循环系统三部分组成，进料口在反应器主体底部一方面通过液循环系统与回流口相连，进料口另一方面与反应器主体内的进料系统相连，曝气口在反应器主体底部通过气循环系统与排气口相连。

所述的循环脱气式流化床生物反应器，反应器主体包括排气口、出料口、回流口、第三级挡板、阻气板、第二级挡板、第一级挡板、曝气口、进料口、气泡分布板，具体结构如下：

排气口在反应器主体顶部，出料口、回流口在反应器主体上部侧面，出料口在回流口的上部；进料口在反应器主体的底部侧面，曝气口在进料口对应侧面，气泡分布板设置于反应器主体的底部，气泡分布板与曝气口相连；在反应器主体的内部沿高度方向设置三个挡板：第三级挡板、第二级挡板、第一级挡板和三个阻气板，挡板交错分布在靠近反应器主体内壁的中上部，每个挡板的下方相应设置阻气板。

所述的循环脱气式流化床生物反应器，挡板与反应器主体内壁面之间形成回流缝，阻气板与反应器主体内壁面之间没有缝隙，阻气板的宽度大于回流缝的宽度，阻止气体进入回流缝。

所述的循环脱气式流化床生物反应器，三个挡板的形状为折尺形，挡板的下部与反应器主体内壁平行，挡板的上部向上倾斜，挡板的下部较挡板的上部短，三个挡板在水平面上的投影有重叠区，阻气板向下倾斜，阻气板与相应挡板之间留有缝隙。

所述的循环脱气式流化床生物反应器，液循环系统包括输液管、原料入口、可调水泵，输液管的一端通过三通与原料入口和水泵相连，输液管的另一端与反应器主体上的回流口相连，水泵与反应器主体上的进料口相连，将反应器主体中上部的发酵液按照比例回流到反应器主体底部，进行再次发酵，同时形成反应动力和液搅拌稀释进料。

所述的循环脱气式流化床生物反应器，气循环系统包括输气管、集气装置、净气装置、气泵，输气管的一端与集气装置相连，集气装置依次通过管路、三通与净气装置和气泵相连，气泵与反应器主体上的曝气口相连，输气管的另一端与反应器主体上的排气口相连，发酵反应产生的气体被收集在集气装置，经过气泵输送到反应器主体底部，将发酵反应过程中产生的气体收集再利用，形成反应动力；发酵反应起始通过净气装置向反应器主体内输入洁净空气，供微生物生长繁殖。

所述的循环脱气式流化床生物反应器，反应器中的固定化粒子在气体和液体推力及自身产生气泡的浮力作用下向上运动，与挡板发生碰撞，实现气固分离；挡板与阻气板相互作用形成水力负压区，使粒子与发酵液分离并形成局部小循环，使粒子分布均匀，并进一步促进传质和发酵。