[发明专利]一种有氧发酵系统及工艺

权利要求书

1.一种有氧发酵系统，其特征在于，包括：

发酵罐，用以使用指定菌种对物料进行发酵，所述发酵罐包括：设置在下方，用以装载发酵原料和发酵菌种并为二者的发酵提供反应空间的全混流生化反应区以及设置在上方，用以对发酵后物料进行输送以及气液分离的平推流生化反应区；

分离罐，其与所述发酵罐相连，用以对所述发酵罐输出的物料进行分离，以生成气态菌种和发酵液；

微界面发生器，其设置在所述全混流生化反应区内的指定位置，将气体的压力能和/或液体的动能转变为气泡表面能并传递给无菌空气，使无菌空气破碎形成直径≥1μm、＜1mm的微米级气泡以提高发酵原料与无菌空气间的传质面积，减小液膜厚度，降低传质阻力，并在破碎后将发酵原料与微米级气泡混合形成气液乳化物，以在预设操作条件范围内强化氧化原料与空气间反应效率；

回流管，其分别与所述发酵罐和分离罐相连，用以对发酵罐输出的物料进行预热并在预热后将物料回流至发酵罐或输出至分离罐。

2.根据权利要求1所述的有氧发酵系统，其特征在于，所述微界面发生器包括：

第一微界面发生器，其为一气动式微界面发生器，所述第一微界面发生器设置在所述全混流生化反应区内并位于反应区底部，用以将无菌空气破碎形成微米尺度的微气泡并在破碎完成后将微气泡输出至发酵罐、并与发酵罐内物料混合形成气液乳化物；

第二微界面发生器，其为液动式或气液联动式微界面发生器，所述第二微界面发生器设置在所述全混流生化反应区内并位于反应区顶部，用以接收所述回流管输出的物料，使用物料卷吸所述活塞流生化反应区内未充分使用的无菌空气并将无菌空气破碎形成微米尺度的微气泡，并将微气泡与物料混合形成气液乳化物以输出至全混流生化反应区以与所述第一微界面发生器输出的气液乳化物进行对冲，从而延长微气泡在全混流生化反应区内的停留时间。

3.根据权利要求1所述的有氧发酵系统，其特征在于，所述发酵罐中全混流生化反应区包括：

格栅，其设置在所述发酵罐内部，用以过滤物料中的不可溶颗粒物；

pH调节液进料口，其设置在所述发酵罐侧壁并位于所述格栅上方，用以输送pH调节液以调节物料的pH值；

发酵原料进料口，其设置在所述发酵罐侧壁并位于所述格栅下方，用以输送发酵原料；

发酵菌种进料口，其设置在所述发酵罐侧壁并位于所述发酵原料进料口下方，用以向发酵罐内部输送指定菌种并对发酵原料进行发酵；

第一气相进料管道，其设置在所述发酵罐侧壁并与所述微界面发生器相连，用以将无菌空气从侧面输送至所述发酵罐内的微界面发生器中；

残渣出口，其设置在所述发酵罐底部，用以将发酵后的残渣排出系统；

隔板，其设置于所述发酵罐内壁并位于所述格栅下方，用以阻挡所述发酵原料进口输出的发酵原料和所述发酵菌种进料口输出的细菌产生的波动。

4.根据权利要求1所述的有氧发酵系统，其特征在于，所述平推流反应区包括：

排气管道，其设置在所述发酵罐顶端，用以在发酵罐中物料发酵完成后将尾气排出系统；

第二气相进料管道，其设置在所述发酵罐内，且所述第二进料管底端与所述第二微界面发生器相连，第二进料管顶端位于发酵罐内液面上方，用以将发酵罐顶部未使用的无菌空气卷吸至所述发酵罐内的微界面发生器中以使微界面发生器对无菌空气进行破碎；

出料口，其设置在所述发酵罐侧壁，用以将发酵完成的物料输出发酵罐；

回流进料管道，其设置在所述发酵罐侧壁，用以将所述回流管输出的部分物料输出至发酵罐内的微界面发生器。

5.根据权利要求1所述的有氧发酵系统，其特征在于，所述回流管包括：

循环泵，其与所述发酵罐相连，用以输出发酵罐中发酵完成的物料；

换热器，其与所述循环泵相连，用以对循环泵输出的物料进行换热以使物料达到指定温度。

6.根据权利要求5所述的有氧发酵系统，其特征在于，所述换热器的输出端设有分流管，所述分流管分别与所述发酵罐和所述分离罐相连，用以分别对物料进行回流以及将物料输出至分离罐。