用于丙酸钙生产的发酵系统及方法与流程

本发明涉及生物工程设备，特别是涉及一种用于丙酸钙生产的发酵系统及方法。

背景技术：

1、丙酸盐为食品行业常用的防腐剂，国内主要采用合成法获得的丙酸钙、丙酸钠、丙酸钾等作为食品添加剂使用，该方法所获得的丙酸盐中的碳来源于石化行业，天然度为0，而欧美日等发达国家主要采用发酵法获得的丙酸盐，该方法所获得的丙酸盐中的碳来源于大气中的二氧化碳，天然度为100。

2、随着人们生活水平的提高，国内也逐渐有采用天然丙酸盐做食品防腐剂的趋势，因此发酵法生产的丙酸盐市场优势越来越明显。

3、其中，丙酸发酵属于厌氧发酵，与传统的好氧发酵有本质的区别；好氧发酵时的氧气是必需品，而厌氧发酵时，发酵液体系存在的氧气反而有毒害作用。传统厌氧发酵采用搅拌器对料液进行搅拌混合，发酵初始阶段，通入少量空气并关闭出气阀门，维持罐压防止染菌，随着厌氧发酵的进行，发酵液不断产生二氧化碳，逐渐将罐里原来的空气替换掉，最终发酵罐内不再有氧气存在。但是，上述传统厌氧发酵系统额外设置搅拌器输出动力，会增加能耗，而且在反应初期通入的少量空气也会对发酵过程产生影响。

4、因此，亟待提供一种新的用于丙酸钙生产的发酵系统及方法，以解决现有技术中所存在的上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于丙酸钙生产的发酵系统及方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够提高发酵效果，且实现节能。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种用于丙酸钙生产的发酵系统，包括：

4、气升式发酵罐，所述气升式发酵罐内用于放置物料，所述气升式发酵罐的底部设置有进气管，顶部设置有排气管；

5、供气装置，所述供气装置的出气口能够与所述进气管连接，以向所述气升式发酵罐供气；

6、除氧装置，所述除氧装置连接于所述供气装置的出气口与所述进气管之间，用于去除气体中的氧气。

7、优选的，所述气升式发酵罐的顶部还设置有进料管、移种管和补料管，所述进料管用于加入发酵所用的物料，所述移种管用于加入种子液，所述补料管用于加入营养培养基；

8、所述气升式发酵罐上还设置有取样管，用于提取发酵过程中的发酵液样品；

9、所述气升式发酵罐的底部还设置有排料管；

10、所述排气管上设置有排气阀、第一放空阀和第一压力传感器，所述第一压力传感器和所述第一放空阀设置于所述排气阀前方的所述排气管上，且所述第一压力传感器与所述第一放空阀相联动，当所述第一压力传感器检测到所述排气管内气体压力超过第一设定值时，所述第一放空阀开启将多余气体排出。

11、优选的，所述气升式发酵罐的底部还设置有气体分布器，所述气体分布器与所述进气管连接，能够使气体形成气泡并向上运动；

12、所述气升式发酵罐内还竖直设置有导流管，所述导流管位于所述气体分布器的上方，且所述导流管的管壁上开设有多个导流孔。

13、优选的，还包括尾气收集罐，所述排气管与所述尾气收集罐的进口连接，以使所述气升式发酵罐的发酵尾气能够进入所述尾气收集罐，所述尾气收集罐上还设置有放空管，所述放空管上设置有第二放空阀和第二压力传感器，且所述第二压力传感器与所述第二放空阀相联动，当所述第二压力传感器检测到所述尾气收集罐内气体压力大于或等于第二设定值时，所述第二放空阀开启将发酵尾气排出；所述尾气收集罐的底部还设置有第一疏水阀，用于将发酵尾气中的水分排出；

14、所述尾气收集罐的出口还与所述供气装置的进气口连通。

15、优选的，所述供气装置为空气压缩机，所述空气压缩机的进气口与出气口之间连接有内循环管，所述内循环管上设置有第一开关阀，所述第一开关阀与所述第二压力传感器相联动，当所述第二压力传感器检测到所述尾气收集罐内气体压力低于或等于第三设定值时，所述第一开关阀打开，减少所述空气压缩机的气体净输出。

16、优选的，还包括干燥装置，所述供气装置的出气口与所述干燥装置的进口连通，所述干燥装置的出口通过出气管与所述除氧装置的进口连通，所述干燥装置用于对所述供气装置提供的气体进行干燥；所述出气管上还设置有氧气浓度检测器，用于检测气体中的氧气浓度；

17、其中，所述干燥装置为冷干机。

18、优选的，所述除氧装置的出口和进口处分别设置有第三开关阀和第四开关阀，且所述除氧装置并联有旁通管，所述旁通管上设置有第二开关阀，所述第二开关阀、所述第三开关阀以及所述第四开关阀均与所述氧气浓度检测器相联动，当所述氧气浓度检测器检测到气体中的氧气浓度超出第四设定值时，所述第三开关阀以及所述第四开关阀开启，所述第二开关阀关闭，使气体能够经过所述除氧装置除氧；当所述氧气浓度检测器检测到气体中的氧气浓度低于或等于第四设定值时，所述第二开关阀开启，所述第三开关阀以及所述第四开关阀关闭，使气体直接输出；

19、其中，所述除氧装置为膜片式制氮机，所述除氧装置内设置有中空聚合物纤维组成的膜片。

20、优选的，所述除氧装置与所述进气管之间还依次连接有气体缓冲罐和除菌过滤器，所述气体缓冲罐用于对气体进行缓冲，且所述气体缓冲罐的底部还设置有第二疏水阀，用于将气体中的水分排出，所述除菌过滤器用于对气体进行除菌过滤。

21、本发明还提供一种用于丙酸钙生产的发酵方法，采用如上所述的用于丙酸钙生产的发酵系统实施，包括以下步骤：

22、s1、通过所述供气装置进行供气；

23、s2、当气体中氧气浓度超出第四设定值时，通过所述除氧装置去除所述气体中的氧气，当气体中氧气浓度低于或等于第四设定值时，直接输出气体；

24、s3、使气体通过所述进气管进入所述气升式发酵罐，并带动所述气升式发酵罐内的物料进行混合；

25、s4、使所述气升式发酵罐内产生的发酵气体通过所述排气管排出。

26、优选的，在所述步骤s1之后、所述步骤s2之前，还包括步骤s11、通过干燥装置对气体进行干燥，去除气体中的水分；

27、在所述步骤s2之后、所述步骤s3之前，还包括步骤：

28、s21、使气体进入气体缓冲罐进行缓冲；

29、s22、使经过缓冲的气体进入除菌过滤器进行除菌过滤；

30、在所述步骤s4之后，还包括步骤：

31、s5、使通过所述排气管排出的发酵尾气汇集进入尾气收集罐，然后回流至所述供气装置；

32、s6、重复所述步骤s1～s5，直至发酵完成。

33、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

34、本发明设置有供气装置能够供气，并使气体通过进气管进入气升式发酵罐，并带动气升式发酵罐内的物料进行混合，通过供气装置代替传统发酵罐的搅拌机，节能效果明显；而且本发明在供气装置的出气口与进气管之间还设置有除氧装置，能够去除气体中的氧气，相对于现有技术中在反应初期直接通入少量空气，能够降低对发酵过程的影响，提高发酵效果。

技术特征：

1.一种用于丙酸钙生产的发酵系统，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的用于丙酸钙生产的发酵系统，其特征在于：所述气升式发酵罐的顶部还设置有进料管、移种管和补料管，所述进料管用于加入发酵所用的物料，所述移种管用于加入种子液，所述补料管用于加入营养培养基；

3.根据权利要求1所述的用于丙酸钙生产的发酵系统，其特征在于：所述气升式发酵罐的底部还设置有气体分布器，所述气体分布器与所述进气管连接，能够使气体形成气泡并向上运动；

4.根据权利要求1所述的用于丙酸钙生产的发酵系统，其特征在于：还包括尾气收集罐，所述排气管与所述尾气收集罐的进口连接，以使所述气升式发酵罐的发酵尾气能够进入所述尾气收集罐，所述尾气收集罐上还设置有放空管，所述放空管上设置有第二放空阀和第二压力传感器，且所述第二压力传感器与所述第二放空阀相联动，当所述第二压力传感器检测到所述尾气收集罐内气体压力大于或等于第二设定值时，所述第二放空阀开启将发酵尾气排出；所述尾气收集罐的底部还设置有第一疏水阀，用于将发酵尾气中的水分排出；

5.根据权利要求4所述的用于丙酸钙生产的发酵系统，其特征在于：所述供气装置为空气压缩机，所述空气压缩机的进气口与出气口之间连接有内循环管，所述内循环管上设置有第一开关阀，所述第一开关阀与所述第二压力传感器相联动，当所述第二压力传感器检测到所述尾气收集罐内气体压力低于或等于第三设定值时，所述第一开关阀打开，减少所述空气压缩机的气体净输出。

6.根据权利要求1所述的用于丙酸钙生产的发酵系统，其特征在于：还包括干燥装置，所述供气装置的出气口与所述干燥装置的进口连通，所述干燥装置的出口通过出气管与所述除氧装置的进口连通，所述干燥装置用于对所述供气装置提供的气体进行干燥；所述出气管上还设置有氧气浓度检测器，用于检测气体中的氧气浓度；

7.根据权利要求6所述的用于丙酸钙生产的发酵系统，其特征在于：所述除氧装置的出口和进口处分别设置有第三开关阀和第四开关阀，且所述除氧装置并联有旁通管，所述旁通管上设置有第二开关阀，所述第二开关阀、所述第三开关阀以及所述第四开关阀均与所述氧气浓度检测器相联动，当所述氧气浓度检测器检测到气体中的氧气浓度超出第四设定值时，所述第三开关阀以及所述第四开关阀开启，所述第二开关阀关闭，使气体能够经过所述除氧装置除氧；当所述氧气浓度检测器检测到气体中的氧气浓度低于或等于第四设定值时，所述第二开关阀开启，所述第三开关阀以及所述第四开关阀关闭，使气体直接输出；

8.根据权利要求1所述的用于丙酸钙生产的发酵系统，其特征在于：所述除氧装置与所述进气管之间还依次连接有气体缓冲罐和除菌过滤器，所述气体缓冲罐用于对气体进行缓冲，且所述气体缓冲罐的底部还设置有第二疏水阀，用于将气体中的水分排出，所述除菌过滤器用于对气体进行除菌过滤。

9.一种用于丙酸钙生产的发酵方法，其特征在于：采用如权利要求1-8任意一项所述的用于丙酸钙生产的发酵系统实施，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的用于丙酸钙生产的发酵方法，其特征在于：在所述步骤s1之后、所述步骤s2之前，还包括步骤s11、通过干燥装置对气体进行干燥，去除气体中的水分；

技术总结本发明公开了一种用于丙酸钙生产的发酵系统，涉及生物工程设备技术领域，主要包括气升式发酵罐，所述气升式发酵罐内用于放置物料，所述气升式发酵罐的底部设置有进气管，顶部设置有排气管；供气装置，所述供气装置的出气口能够与所述进气管连接，以向所述气升式发酵罐供气；除氧装置，所述除氧装置连接于所述供气装置的出气口与所述进气管之间，用于去除气体中的氧气。本发明还公开一种用于丙酸钙生产的发酵方法，采用如上所述的用于丙酸钙生产的发酵系统实施。本发明能够提高发酵效果，且实现节能。技术研发人员：吕祖平,文建军,杨伟,李建兵,冯昊昊,武博林,金小红,马振受保护的技术使用者：宁夏华吉生物有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/4