本實用新型涉及發(fā)酵液分離技術(shù)領(lǐng)域,具體而言,涉及一種陶瓷膜過濾器及發(fā)酵液分離處理系統(tǒng)。
背景技術(shù):
1,3-丙二醇作為生產(chǎn)聚對苯二甲酸丙二醇酯的重要原料,其生產(chǎn)制備過程越來越得到人們的重視。微生物發(fā)酵法制備1.3-丙二醇具有操作簡單、原料可再生、反應(yīng)條件溫和、副產(chǎn)物少、污染小等特點,因此受到人們的關(guān)注。對于1,3-丙二醇的分離純化,需要先對發(fā)酵液進行預(yù)處理、脫鹽、提純等。主要的處理工藝有高速離心、絮凝、等。
目前工藝的不足之處在于:
一、離心機應(yīng)用于工業(yè)中時,但該設(shè)備投資大,能耗大,經(jīng)濟效益差;
二、使用絮凝法處理發(fā)酵液時,難以獲得便宜且高效的絮凝劑;
三、在發(fā)酵液中加入有機溶劑進行沉淀后,殘留的有機溶劑會影響最終的產(chǎn)品質(zhì)量。
公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在加深對本實用新型的總體背景技術(shù)的理解,而不應(yīng)當被視為承認或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本實用新型的目的在于提供陶瓷膜過濾器及發(fā)酵液分離處理系統(tǒng),很大程度上解決了上述三個問題中的至少一個。
本實用新型的目的在于提供一種陶瓷膜過濾器。
本實用新型的第二目的在于提供一種發(fā)酵液分離處理系統(tǒng)。
一方面,本實用新型提供的陶瓷膜過濾器包括陶瓷膜組件和殼層;
所述陶瓷膜組件包括多個用于過濾發(fā)酵原液的過濾管;
所述殼層套設(shè)在所述陶瓷膜組件的外側(cè),且所述殼層上開設(shè)有用于導出滲透液的滲透管。
進一步地,所述陶瓷膜組件設(shè)置為至少一個,且由控制系統(tǒng)控制每個所述陶瓷膜組件的啟動、停止以及清洗。
進一步地,所述陶瓷膜組件為超濾陶瓷膜組件。
進一步地,所述超濾陶瓷膜組件的滲透孔孔徑為0.005-0.1μm。
進一步地,所述過濾管與外部加壓裝置相連通。
進一步地,所述陶瓷膜組件內(nèi)過濾管內(nèi)部與過濾管和殼層之間的壓差為0.1-0.6MPa。
進一步地,所述陶瓷膜組件底部設(shè)有用于控制濃縮液繼續(xù)流出的開關(guān)閥。
進一步地,所述陶瓷膜過濾器為陶瓷膜錯流過濾器。
另一方面,本實用新型還提供一種發(fā)酵液分離處理系統(tǒng),包括所述的陶瓷膜過濾器和與其通過管道相連通的原料罐,所述管道上設(shè)有過濾泵。
進一步地,所述陶瓷膜過濾器的底部和周側(cè)還分別與濃縮液收集罐和滲透液收集罐通過管道相連通。
本實用新型的有益效果:
本實用新型提供了一種陶瓷膜過濾器,包括陶瓷膜組件和殼層;所述陶瓷膜組件包括多個用于過濾發(fā)酵原液的過濾管;所述殼層套設(shè)在所述陶瓷膜組件的外側(cè),且所述殼層上開設(shè)有用于導出滲透液的滲透管;本實用新型的發(fā)酵原液經(jīng)過過濾管的過濾,經(jīng)過殼層上的滲透管最終得到滲透液,與絮凝法相比,無需加入有機溶劑和絮凝劑,減少二次污染,減小后續(xù)目標產(chǎn)物提取和純化的工藝強度;與離心機相比,無需龐大設(shè)備,能耗低,勞動強度小。
另外,本實用新型提供的發(fā)酵液分離處理系統(tǒng),其包括所述的陶瓷膜過濾器,因此其具有陶瓷膜過濾器的所有優(yōu)點,在此就不贅述。
附圖說明
為了更清楚地說明本實用新型具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施方式,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本實用新型實施例一提供的陶瓷膜過濾器的俯視圖;
圖2為基于圖1的本實用新型實施例一提供的陶瓷膜過濾器的側(cè)視圖;
圖3為基于圖1和圖2的本實用新型實施例二提供的發(fā)酵液分離處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖4為基于圖3的本實用新型實施例二提供的發(fā)酵液分離處理系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖標:1-原料罐;2-陶瓷膜過濾器;3-滲透液收集罐;4-濃縮液收集罐;5-過濾泵;6-管道;201-陶瓷膜組件;2011-過濾管;202-殼層;2021-滲透管;203-開關(guān)閥。
具體實施方式
下面將結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例是本實用新型一部分實施例,而不是全部的實施例?;诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本實用新型保護的范圍。
在本實用新型的描述中,需要說明的是,術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系,僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述,而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作,因此不能理解為對本實用新型的限制。此外,術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的,而不能理解為指示或暗示相對重要性。
在本實用新型的描述中,需要說明的是,除非另有明確的規(guī)定和限定,術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解,例如,可以是固定連接,也可以是可拆卸連接,或一體地連接;可以是機械連接,也可以是電連接;可以是直接相連,也可以通過中間媒介間接相連,可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言,可以具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。
實施例一
如圖1-3所示,本實施例提供的陶瓷膜過濾器2包括陶瓷膜組件201和殼層202;
所述陶瓷膜組件201包括多個用于過濾發(fā)酵原液的過濾管2011;所述殼層202套設(shè)在所述陶瓷膜組件201的外側(cè),且所述殼層202上開設(shè)有用于導出滲透液的滲透管2021。
需要指出的是,陶瓷膜又稱無機陶瓷膜,是以無機陶瓷材料經(jīng)特殊工藝制備而形成的非對稱膜。陶瓷膜分為管式陶瓷膜和平板陶瓷膜兩種。請注意,“CT膜”并非陶瓷膜的別名,該稱謂實為非專業(yè)人士對陶瓷膜英文簡稱的一種錯誤表述。管式陶瓷膜管壁密布微孔,在壓力作用下,原料液在膜管內(nèi)或膜外側(cè)流動,小分子物質(zhì)(或液體)透過膜,大分子物質(zhì)(或固體)被膜截留,從而達到分離、濃縮、純化和環(huán)保等目的。平板陶瓷膜板面密布微孔,根據(jù)在一定的膜孔徑范圍內(nèi),滲透的物質(zhì)分子直徑不同則滲透率不同,以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動力,膜為過濾介質(zhì),在一定壓力作用下,當料液流過膜表面時,只允許水、無機鹽、小分子物質(zhì)透過膜,而阻止水中的懸浮物、膠和微生物等大分子物質(zhì)通過。陶瓷膜具有分離效率高、效果穩(wěn)定、化學穩(wěn)定性好、耐酸堿、耐有機溶劑、耐菌、耐高溫、抗污染、機械強度高、再生性能好、分離過程簡單、能耗低、操作維護簡便、使用壽命長等眾多優(yōu)勢,已經(jīng)成功應(yīng)用于食品、飲料、植(藥)物深加工、生物醫(yī)藥、發(fā)酵、精細化工等眾多領(lǐng)域,可用于工藝過程中的分離、澄清、純化、濃縮、除菌、除鹽等。
還需要指出的是,本實施例提供了一種陶瓷膜過濾器2,包括陶瓷膜組件201和殼層202;所述陶瓷膜組件201包括多個用于過濾發(fā)酵原液的過濾管2011;所述殼層202套設(shè)在所述陶瓷膜組件201的外側(cè),且所述殼層202上開設(shè)有用于導出滲透液的滲透管2021;本實施例的發(fā)酵原液經(jīng)過過濾管2011的過濾,經(jīng)過殼層202上的滲透管2021最終得到滲透液,與絮凝法相比,無需加入有機溶劑和絮凝劑,減少二次污染,減小后續(xù)目標產(chǎn)物提取和純化的工藝強度;與離心機相比,無需龐大設(shè)備,能耗低,勞動強度小。
具體地,下面針對本實施例中陶瓷膜過濾器2的各個具體結(jié)構(gòu)作詳細說明:
本實施例中,所述陶瓷膜組件201設(shè)置為至少一個,且由控制系統(tǒng)控制每個所述陶瓷膜組件201的啟動、停止以及清洗。
需要指出的是,陶瓷膜組件201的數(shù)量通常為兩個,其中一開一備,方便其中一個陶瓷膜組件201在故障或者清洗過程中,直接開啟另一個,很好的預(yù)防了整個系統(tǒng)需要暫?;蛘吒鼡Q陶瓷膜組件201產(chǎn)生效率低下等問題。
本實施例中,所述陶瓷膜組件201為超濾陶瓷膜組件201。
本實施例中,所述超濾陶瓷膜組件201的滲透孔孔徑為0.005-0.1μm。
本實施例中,所述過濾管2011與外部加壓裝置相連通。
需要指出的是,過濾管2011通過與外部加壓裝置相連,導致其內(nèi)部的壓力成為可控狀態(tài),可以隨時調(diào)節(jié)內(nèi)部壓差,將滲透液通過滲透孔壓出。
還需要指出的是,加壓裝置為氣液增壓機、空氣增壓機、氧氣增壓機或渦輪增壓機等。
還需要指出的是,加壓裝置上還可以設(shè)置壓力表,方便人員觀察壓力數(shù)值范圍,及時調(diào)整。
本實施例中,所述陶瓷膜組件201內(nèi)過濾管2011內(nèi)部與過濾管2011和殼層202之間的壓差為0.1-0.6MPa。
本實施例中,所述陶瓷膜組件201底部設(shè)有用于控制濃縮液繼續(xù)流出的開關(guān)閥203。
優(yōu)選地,當關(guān)閉加壓裝置,打開開關(guān)閥203時,陶瓷膜組件201內(nèi)部的壓差最小而且內(nèi)部濃縮液停留時間較短,擠壓出滲透液的效果一般;
更加優(yōu)選地,當打開加壓裝置,打開開關(guān)閥203時,陶瓷膜組件201內(nèi)部的壓差較大,然而其內(nèi)部濃縮液停留時間較短,擠壓出滲透液的效果較好;
此外,當關(guān)閉加壓裝置,關(guān)閉開關(guān)閥203時,陶瓷膜組件201內(nèi)部的壓差較小,然而其內(nèi)部濃縮液停留時間較長,擠壓出滲透液的效果較好;
最優(yōu)選地,當關(guān)閉開關(guān)閥203,并且打開加壓裝置時,陶瓷膜組件201內(nèi)部的壓差最大而且內(nèi)部濃縮液停留時間較長,能夠比較充分地擠壓出滲透液。
本實施例中,所述陶瓷膜過濾器2為陶瓷膜錯流過濾器。
需要指出的是,錯流過濾是在泵的推動下料液平行于膜面流動,與死端過濾不同的是料液流經(jīng)膜面時產(chǎn)生的剪切力把膜面上滯留的顆粒帶走,從而使污染層保持在一個較薄的水平。
本實施例采用的1,3-丙二醇發(fā)酵液、陶瓷膜的具體工藝參數(shù)如下:
一、發(fā)酵液的固含量為0.5%,發(fā)酵液的PH值為8,發(fā)酵溫度為30℃;
二、陶瓷膜為超濾陶瓷膜,其平均孔徑為0.005um-0.1微米,優(yōu)選地,超濾陶瓷膜平均孔徑為0.01-0.05μm;
三、陶瓷膜可耐受PH范圍為0-14,耐有機溶劑,機械強度高;
四、過濾管2011內(nèi)部與過濾管2011和殼層202之間壓差范圍是0.1-0.4MPa,優(yōu)選地,為0.2-0.4MPa;
五、陶瓷膜過濾實驗中,陶瓷膜錯流過濾流速為600-1800mL/min,優(yōu)選地,為600-700mL/min;
六、陶瓷膜過濾實驗中,過濾溫度是0-800℃,優(yōu)選地,為30-50℃。
實施例二
在實施例一的基礎(chǔ)上,本實用新型還提供一種發(fā)酵液分離處理系統(tǒng),包括所述的陶瓷膜過濾器2和與其通過管道6相連通的原料罐1,所述管道6上設(shè)有過濾泵5。
本實施例中,所述陶瓷膜過濾器2的底部和周側(cè)還分別與濃縮液收集罐4和滲透液收集罐3通過管道6相連通。
本實施例提供的發(fā)酵液分離處理系統(tǒng),其包括所述的陶瓷膜過濾器2,因此其具有陶瓷膜過濾器2的所有優(yōu)點,在此就不贅述。
本實施例中,采用陶瓷膜超濾分離技術(shù)分離1,3-丙二醇發(fā)酵液的方法,具體為:1,3-丙二醇發(fā)酵液經(jīng)過處理、去除大部分菌絲體及雜質(zhì)異物后,加入陶瓷膜分離系統(tǒng)原料罐1,直接采用陶瓷膜進行預(yù)處理,去除發(fā)酵液中的雜蛋白、殘?zhí)?、菌種代謝物和發(fā)酵液剩余培養(yǎng)基等,得到清澈透明的1,3-丙二醇滲透液,供后續(xù)工序生產(chǎn)使用。減輕后續(xù)工藝生產(chǎn)強度,提高分析效率和產(chǎn)品回收率。
本實施例有多種組合方式,具體地,下面列舉出四種優(yōu)選的實施方式:
第一種實施方式:
以發(fā)酵液處理后的到清液4000mL為原料,采用孔徑為10nm陶瓷膜進行過濾濃縮實驗,陶瓷膜平均膜通量為22.70L/(m2·h)-1,操作壓力為0.2MPa,操作溫度為常溫,經(jīng)陶瓷膜過濾后將發(fā)酵清液濃縮至90%得滲透液3600mL,過濾后總氮去除率為7.96%,濾液澄清、透明且透光性良好。
第二種實施方式:
以發(fā)酵液處理后的到清液4000mL為原料,采用孔徑為10nm陶瓷膜進行過濾濃縮實驗,陶瓷膜平均膜通量為21.30L/(m2·h)-1,操作壓力為0.3MPa,操作溫度為常溫,經(jīng)陶瓷膜過濾后將發(fā)酵清液濃縮至90%得滲透液3600mL,過濾后總氮去除率為7.31%,濾液澄清、透明且透光性良好。
第三種實施方式:
以發(fā)酵液處理后的到清液4000mL為原料,采用孔徑為10nm陶瓷膜進行過濾濃縮實驗,陶瓷膜平均膜通量為18.85L/(m2·h)-1,操作壓力為0.4MPa,操作溫度為常溫,經(jīng)陶瓷膜過濾后將發(fā)酵清液濃縮至90%得滲透液3600mL,過濾后蛋白質(zhì)去除率為7.22%,濾液澄清、透明且透光性良好。
第四種實施方式:
以發(fā)酵液處理后的到清液4000mL為原料,采用孔徑為10nm陶瓷膜進行過濾濃縮實驗,陶瓷膜平均膜通量為36.40L/(m2·h)-1,操作壓力為0.2MPa,操作溫度為50℃,經(jīng)陶瓷膜過濾后將發(fā)酵清液濃縮至90%得滲透液3600mL,過濾后總氮去除率為7.83%,濾液澄清、透明且透光性良好。
需要指出的是,上述四種陶瓷膜分離技術(shù)的應(yīng)用(原料配比等),僅作為舉例說明,還可以根據(jù)需要采用其他配比的原料,在此就不贅述。
最后應(yīng)說明的是:以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案,而非對其限制;盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改,或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換;而這些修改或者替換,并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的范圍。