一种冻干乙醇梭菌菌种的复苏装置及复苏方法与流程

1.本发明涉及工业尾气生物发酵技术领域，尤其涉及一种冻干乙醇梭菌菌种的复苏装置及复苏方法。


背景技术：

2.工业尾气生物发酵技术属于合成气生物法发酵，合成气生物发酵是一种新兴的发酵技术，该发酵技术是特定的乙醇梭杆菌利用气体中的co作为碳源，通过自身的生物代谢过程在发酵罐内将co转为乙醇等代谢产物。
3.乙醇梭杆菌菌种保藏方式是在菌种制备室将纯种培养完成的液态乙醇梭杆菌菌种，制成冻干粉后低温保藏。发酵生产时需提前复苏、扩培保藏的冻干乙醇梭菌菌种。目前在发酵生产上复苏冻干乙醇梭菌菌种的时间较为漫长，需5-8天，而后再进行菌种扩培。由于上游工业尾气需净化的特点，无法提前只输送复苏冻干乙醇梭菌菌种的微量气体，这就会直接造成复苏冻干乙醇梭菌菌种过程中能源的浪费，以及发酵生产出乙醇产品的滞后、产量的减少。


技术实现要素：

4.本技术提供一种冻干乙醇梭菌菌种的复苏装置及复苏方法，解决了相关技术中因发酵生产上复苏冻干乙醇梭菌菌种的时间较为漫长而导致上游工业尾气能耗浪费、发酵生产乙醇产品滞后、影响乙醇产品产量的技术问题。
5.本技术提供一种冻干乙醇梭菌菌种的复苏装置，包括相连接的模拟工业尾气组件和菌种复苏活化罐，模拟工业尾气组件用于输入有预设气体并混合形成模拟的工业尾气，且输出至菌种复苏活化罐，菌种复苏活化罐设有接种口，接种口以接入冻干乙醇梭菌菌种。
6.可选地，预设气体包括一氧化碳气体、二氧化碳气体和氮气。
7.可选地，模拟工业尾气组件包括混合气管和与混合气管一端分别连通的至少三个支管，混合气管另一端与菌种复苏活化罐连通，至少三个支管中的三个支管与一氧化碳气源、二氧化碳气源和氮气气源分别连接；
8.支管均设有流量计和调节阀，复苏装置还设有控制组件，控制组件均与流量计、调节阀连接，以接收流量计的检测数据并控制调节阀的开启程度。
9.可选地，混合气管设有混合气组分浓度检测仪，混合气组分浓度检测仪还与控制组件信号连接。
10.可选地，混合气管还设有混合气自控开关阀和气体混合器，混合气自控开关阀与控制组件信号连接，沿混合气管管内气体流向混合气自控开关阀、气体混合器和混合气组分浓度检测仪依次设置。
11.可选地，控制组件还配置有混合气组分的目标浓度值。
12.可选地，支管还设有压力检测件、自控开关阀和止回阀，压力检测件、自控开关阀和止回阀均与控制组件信号连接；
13.沿支管管内气体流向压力检测件、流量计、调节阀、自控开关阀和止回阀依次设置。
14.可选地，菌种复苏活化罐还包括：
15.罐体，接种口开设于罐体；
16.至少一个气体分布器，内设于罐体，且与模拟工业尾气组件的输出端连接；营养液输送管道，一端与罐体连接；以及
17.出料管，一端与罐体连接，另一端连接种子罐。
18.一种冻干乙醇梭菌菌种的复苏方法，采用上述的复苏装置，复苏方法包括：
19.控制组件通过混合气组分浓度检测仪获取混合气组分浓度检测仪的检测数据；
20.控制组件通过调控支管的调节阀，以使混合气组分浓度检测仪的检测数据等于混合气组分的目标浓度值。
21.一种冻干乙醇梭菌菌种的复苏方法，采用上述的复苏装置，支管均配置有支管气体压力阈值，复苏方法包括：
22.控制组件获取支管的压力检测件的检测数据；
23.当支管的压力检测件的检测数据小于支管气体压力阈值时，控制组件调控支管的自控开关阀处于关闭状态。
24.本技术有益效果如下：本技术提供一种冻干乙醇梭菌菌种的复苏装置，采用模拟工业尾气组件，将预设气体输入至模拟工业尾气组件，于模拟工业尾气组件内混合形成模拟工业尾气的混合气，并将混合气输入至菌种复苏活化罐，菌种复苏活化罐通过接种口输入冻干乙醇梭菌菌种，混合气对菌种幅度活化罐内的冻干乙醇梭菌菌种进行复苏，通过本装置对冻干乙醇梭菌菌种进行提前复苏，有利于降低采用上游工业尾气复苏而存在显著能耗，有利于提前产出乙醇产品，从而提高了乙醇产量，提高了经济效益。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。
26.图1为本技术提供的一种冻干乙醇梭菌菌种的复苏装置的示意图。
27.附图标注：100-模拟工业尾气组件，110-混合气管，111-混合气自控开关阀，112-气体混合器，113-混合气组分浓度检测仪，120-支管，121-压力检测件，122-流量计，123-调节阀，124-自控开关阀，125-止回阀，130-气源，200-菌种复苏活化罐，210-尾气放散管。
具体实施方式
28.本技术实施例通过提供一种冻干乙醇梭菌菌种的复苏装置及复苏方法，解决了相关技术中因发酵生产上复苏冻干乙醇梭菌菌种的时间较为漫长而导致上游工业尾气能耗浪费、发酵生产乙醇产品滞后、影响乙醇产品产量的技术问题。
29.本技术实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
30.一种冻干乙醇梭菌菌种的复苏装置，包括相连接的模拟工业尾气组件和菌种复苏活化罐，模拟工业尾气组件用于输入有预设气体并混合形成模拟的工业尾气，且输出至菌
种复苏活化罐，菌种复苏活化罐设有接种口，接种口以接入冻干乙醇梭菌菌种。
31.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
32.实施例1
33.请参照图1，本实施例公开一种冻干乙醇梭菌菌种的复苏装置，包括相连接的模拟工业尾气组件100和菌种复苏活化罐200，模拟工业尾气组件100用于输入有预设气体并混合形成模拟的工业尾气，且输出至菌种复苏活化罐200，菌种复苏活化罐200设有接种口，接种口以接入冻干乙醇梭菌菌种。
34.具体地，在本复苏装置中，采用模拟工业尾气组件100，将预设气体输入至模拟工业尾气组件100，于模拟工业尾气组件100内混合形成模拟工业尾气的混合气，并将混合气输入至菌种复苏活化罐200，菌种复苏活化罐200通过接种口输入冻干乙醇梭菌菌种，混合气对菌种幅度活化罐内的冻干乙醇梭菌菌种进行复苏，通过本装置对冻干乙醇梭菌菌种进行提前复苏，有利于降低采用上游工业尾气复苏而存在显著能耗，有利于提前产出乙醇产品，从而提高了乙醇产量，提高了经济效益。
35.可选地，预设气体包括一氧化碳气体、二氧化碳气体和氮气，在本复苏装置中，向模拟工业尾气组件100输入一氧化碳气体、二氧化碳气体和氮气，相应调控组分浓度，形成模拟工业尾气的混合气。
36.需要说明的是，一般工业尾气除主要的一氧化碳气体、二氧化碳气体和氮气，还含有其它微量的气体，例如氧气、乙炔气体。可以理解的是，在其它方案中，预设气体还可以在一氧化碳气体、二氧化碳气体和氮气的基础上，再增加氧气、乙炔气体等。
37.可选地，如图1所示，模拟工业尾气组件100包括混合气管110和与混合气管110一端分别连通的至少三个支管120，混合气管110另一端与菌种复苏活化罐200连通，至少三个支管120中的三个支管120与一氧化碳气源、二氧化碳气源和氮气气源分别连接。其中图1展示的与三个支管120连接的气源130，分别为一氧化碳气源、二氧化碳气源和氮气气源。支管120均设有流量计122和调节阀123，复苏装置还设有控制组件，控制组件均与流量计122、调节阀123连接，以接收流量计122的检测数据并控制调节阀123的开启程度。
38.气源130可以气瓶形式存在。通过流量计122检测相应支管120的气体流量实时数据，控制组件获得流量计122检测的流量实时数据，当判断有流量实时数据与预计值存在偏差时，通过控制组件来调控调节阀123的开启程度，使混合气管110内混合形成的混合气处于预设组分比例状态。
39.可选地，如图1所示，混合气管110设有混合气组分浓度检测仪113，混合气组分浓度检测仪113还与控制组件信号连接。混合气组分浓度检测仪113对混合气管110内的混合气组分浓度进行检测，并且将检测数据信号传输到控制组件，控制组件依据该实时组分浓度数据，结合各个支管120流量计122的检测数据，对相应支管120调节阀123进行调控。
40.在一种可实施方式中，方案包括流量计122、调节阀123而不带设有混合气组分浓度检测仪113时，可以提前设定好各个支管120的流量参数，控制组件结合流量计122检测数据直接对调节阀123进行控制。
41.可选地，如图1所示，混合气管110还设有混合气自控开关阀111和气体混合器112，沿混合气管110管内气体流向混合气自控开关阀111、气体混合器112和混合气组分浓度检
测仪113依次设置。其中，通过设置气体混合器112，保障在混合气管110内的一氧化碳气体、二氧化碳气体和氮气混合充分，有利于混合气组分浓度检测仪113的检测准确性。其中，混合气自控开关阀111与控制组件连接，实现对混合气自控开关阀111的远程、自动控制。
42.可选地，控制组件还配置有混合气组分的目标浓度值。具体地，当混合气组分浓度检测仪113的检测数据不符合混合气组分的目标浓度值时，控制组件通过获取两者的差值，结合各个支管120流量计122的检测数据，推导出相应支管120的流量调整数据，控制组件调整相应调节阀123的开启程度，最终目的是使混合气组分浓度检测仪113的检测数据与混合气组分的目标浓度值相等。
43.可选地，支管120还设有压力检测件121、自控开关阀124和止回阀125，压力检测件121、自控开关阀124和止回阀125均与控制组件信号连接。沿支管120管内气体流向压力检测件121、流量计122、调节阀123、自控开关阀124和止回阀125依次设置。
44.具体地，菌种复苏活化罐200在复苏工作状态中具有一定的压强，例如50-100kpa，在本实施例的复苏装置中，为了保证混合气顺利进行菌种复苏活化罐200，应限定有气压高于罐内气压，进而推导至各个支管120预设有支管120气体压力阈值。结合压力检测件121对具体支管120的气压进行检测，控制组件将该检测数据与预设的支管120气体压力阈值进行比较，当该检测数据小于预设的支管120气体压力阈值时，说明该支管120急需进行处理，相应控制自控开关阀124的开闭状态。支管120急需进行处理的表现包括，需更换作为气源130的气瓶、对支管120进行检修等。
45.更多地，除上述本实施例中模拟工业尾气组件100包括混合气管110和与所述混合气管110一端分别连通的至少三个支管120的方式，模拟工业尾气组件还可以采用其它方式。例如，模拟工业尾气组件包括一氧化碳气源、二氧化碳气源、氮气气源、第一罐、第二罐，一氧化碳气源和二氧化碳气源均与第一罐连接，以预设比例输入至第一罐内，第一罐和氮气气源均与第二罐连接，于第二罐内混合形成待输入至菌种复苏活化罐200的混合气，第二罐还与菌种复苏活化罐200连接。
46.实施例2
47.基于实施例1的冻干乙醇梭菌菌种的复苏装置，本实施例对其中的菌种复苏活化罐200进行具体说明。
48.菌种复苏活化罐200包括罐体、至少一个气体分布器、营养液输送管道和出料管。罐体设有接种口，通过接种口向罐体内输入冻干乙醇梭菌菌种。气体分布器内设于罐体，且气体分布器与模拟工业尾气组件100的输出端连接，气体分布器起到均匀气体的作用，使从混合气管110输入的混合气均匀输入至罐内。营养液输送管道一端与罐体连接，营养液输送管道另一端以通入营养液，使罐体内容置有适用菌体复苏的营养液。出料管一端与罐体连接，另一端连接种子罐，以在罐体内将菌种培养到足够的浓度后，接种至生产上的种子罐中。
49.关于气体分布器的数量为至少一个，可选择地，模拟工业尾气的过程中气体分布器设为一个时，气体分布器设于罐体的底部；气体分布器的数量为两个或两个以上时，按照竖向间隔布置于罐体内。
50.如图1所示，菌种复苏活化罐200还包括尾气放散管210，尾气放散管210一端连接于罐体的顶部位置处。
51.更多地，菌种复苏活化罐200设有远传液位计、温度和压力变送器，可以实时监控发酵罐的液位、温度及压力变化情况。
52.实施例3
53.基于实施例1的冻干乙醇梭菌菌种的复苏装置，本实施例公开一种冻干乙醇梭菌菌种的复苏方法，包括：控制组件通过混合气组分浓度检测仪113获取混合气组分浓度检测仪113的检测数据；控制组件通过调控支管120的调节阀123，以使混合气组分浓度检测仪113的检测数据等于混合气组分的目标浓度值。
54.具体地，获取混合气各组分浓度数据，即是混合气组分浓度检测仪113的检测数据；
55.获得混合气组分的目标浓度值；
56.判断混合气各组分浓度数据是否等于混合气组分的目标浓度值；
57.若混合气各组分浓度数据不等于混合气组分的目标浓度值，则获得两者的差值，依据该差值和各个支管120流量计122的检测数据，来获取相应流量调控数据，控制组件对相应支管120调节阀123的开启程度进行调控，以调整至混合气各组分浓度数据与混合气组分的目标浓度值相同；
58.若混合气各组分浓度数据等于混合气组分的目标浓度值，将混合气输入至菌种复苏活化罐200内。
59.实施例4
60.基于实施例1的冻干乙醇梭菌菌种的复苏装置，本实施例公开一种冻干乙醇梭菌菌种的复苏方法，复苏装置中的各个支管120均配置有支管120气体压力阈值。复苏方法包括：控制组件获取支管120的压力检测件121的检测数据；当支管120的压力检测件121的检测数据小于支管120气体压力阈值时，控制组件调控支管120的自控开关阀124处于关闭状态。
61.具体地，关于支管120气体压力阈值，菌种复苏活化罐200在复苏工作状态中具有一定的压强，例如50-100kpa，在本实施例的复苏装置中，为了保证混合气顺利进行菌种复苏活化罐200，应限定有气压高于罐内气压，进而推导至各个支管120的预设气体压力值，即本实施例中所描述的支管120气体压力阈值。
62.本复苏方法包括对一氧化碳气体、二氧化碳气体、氮气三者对应的三个支管120进行压力检测件121的检测数据与支管120气体压力阈值的比较。当支管120的压力检测件121的检测数据小于支管120气体压力阈值时，说明该支管120急需进行处理，相应控制自控开关阀124的开闭状态。
63.通常支管120的压力检测件121的检测数据小于支管120气体压力阈值，说明气源130的气体不足，需要更换气瓶，此方式通常只需关闭本支管120的自控开关阀124，待气瓶快速更换完毕以后再打开。
64.支管120的压力检测件121的检测数据小于支管120气体压力阈值，或是表现为支管120漏气等故障，因处理时间较长，需将所有支管120的自控开关阀124断开处置。
65.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
66.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种冻干乙醇梭菌菌种的复苏装置，其特征在于，所述复苏装置包括相连接的模拟工业尾气组件和菌种复苏活化罐，所述模拟工业尾气组件用于输入有预设气体并混合形成模拟的工业尾气，且输出至所述菌种复苏活化罐；所述菌种复苏活化罐设有接种口，所述接种口以接入所述冻干乙醇梭菌菌种。2.如权利要求1所述的复苏装置，其特征在于，所述预设气体包括一氧化碳气体、二氧化碳气体和氮气。3.如权利要求2所述的复苏装置，其特征在于，所述模拟工业尾气组件包括混合气管和与所述混合气管一端分别连通的至少三个支管，所述混合气管另一端与所述菌种复苏活化罐连通，所述至少三个支管中的三个支管与一氧化碳气源、二氧化碳气源和氮气气源分别连接；所述支管均设有流量计和调节阀，所述复苏装置还设有控制组件，所述控制组件均与所述流量计、所述调节阀连接，以接收所述流量计的检测数据并控制所述调节阀的开启程度。4.如权利要求3所述的复苏装置，其特征在于，所述混合气管设有混合气组分浓度检测仪，所述混合气组分浓度检测仪还与所述控制组件信号连接。5.如权利要求4所述的复苏装置，其特征在于，所述混合气管还设有混合气自控开关阀和气体混合器，所述混合气自控开关阀与所述控制组件信号连接，沿所述混合气管管内气体流向所述混合气自控开关阀、所述气体混合器和混合气组分浓度检测仪依次设置。6.如权利要求4所述的复苏装置，其特征在于，所述控制组件还配置有混合气组分的目标浓度值。7.如权利要求3所述的复苏装置，其特征在于，所述支管还设有压力检测件、自控开关阀和止回阀，所述压力检测件、所述自控开关阀和所述止回阀均与所述控制组件信号连接；沿所述支管管内气体流向所述压力检测件、所述流量计、所述调节阀、所述自控开关阀和所述止回阀依次设置。8.如权利要求1所述的复苏装置，其特征在于，所述菌种复苏活化罐还包括：罐体，所述接种口开设于所述罐体；至少一个气体分布器，内设于所述罐体，且与所述模拟工业尾气组件的输出端连接；营养液输送管道，一端与所述罐体连接；以及出料管，一端与所述罐体连接，另一端连接种子罐。9.一种冻干乙醇梭菌菌种的复苏方法，其特征在于，采用权利要求6所述的复苏装置，所述复苏方法包括：所述控制组件通过所述混合气组分浓度检测仪获取所述混合气组分浓度检测仪的检测数据；所述控制组件通过调控所述支管的所述调节阀，以使所述混合气组分浓度检测仪的检测数据等于所述混合气组分的目标浓度值。10.一种冻干乙醇梭菌菌种的复苏方法，其特征在于，采用权利要求7所述的复苏装置，所述支管均配置有支管气体压力阈值，所述复苏方法包括：所述控制组件获取所述支管的所述压力检测件的检测数据；当所述支管的所述压力检测件的检测数据小于所述支管气体压力阈值时，所述控制组
件调控所述支管的所述自控开关阀处于关闭状态。

技术总结
本发明公开一种冻干乙醇梭菌菌种的复苏装置及复苏方法，涉及工业尾气生物发酵技术领域，解决了相关技术中因发酵生产上复苏冻干乙醇梭菌菌种的时间较为漫长而导致上游工业尾气能耗浪费、发酵生产乙醇产品滞后、影响乙醇产品产量的技术问题。复苏装置包括相连接的模拟工业尾气组件和菌种复苏活化罐，模拟工业尾气组件用于输入有预设气体并混合形成模拟的工业尾气，且输出至菌种复苏活化罐，菌种复苏活化罐设有接种口，接种口以接入冻干乙醇梭菌菌种。通过本装置对冻干乙醇梭菌菌种进行提前复苏，有利于降低采用上游工业尾气复苏而存在显著能耗，有利于提前产出乙醇产品，从而提高了乙醇产量，提高了经济效益。提高了经济效益。提高了经济效益。


技术研发人员：赵凌 王晓东 晁伟 莫志朋 夏楠 范义文
受保护的技术使用者：宁夏首朗吉元新能源科技有限公司
技术研发日：2021.12.03
技术公布日：2022/3/8