CN100382868C - 集成酶膜循环提取工艺及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集成酶膜循环提取工艺及其装置，工艺将生物反应器循环提取、膜分离、成品浓缩、水回收等工序顺序连接且闭合构成循环连续提取工艺系统。装置包括生物反应器(1)、膜分离装置(2)和浓缩回收装置(3)。实现了提取、分离、浓缩和水回收的合理集成及连续同步、无限循环提取，最大限度地提高提取率，对含量低而价值高的生化产品的提取有很高的实用意义。节能、降低成本，实现了复杂工艺的简单化、合理化，有效地提高生产率。
Description
技术领域
本发明属于提取分离技术领域，用于制药、食品等行业，具体涉及一种利用酶生物反应与膜技术结合对动植物中有效成份进行集成化循环提取的集成酶膜循环提取工艺及其装置。
背景技术
膜分离技术是21世纪十大高新科技之一，该技术促进了生化、生物分离技术的革命，在各个领域得到了应用。我国也已经开始在制药及食品生产工艺中试验应用膜分离技术。其中陶瓷或不锈钢膜过滤澄清技术、纳滤技术或反渗透浓缩技术已经有一些工业生产应用实例。还有膜生物反应器在环保上也有许多应用实例。
传统提取工艺的生物反应过程、分离过程、浓缩过程及水回收过程是相互独立，依次完成的，过程之间均需要人工介入，不能有机地衔接，无法实现提取过程的自动化。最近几年来，也有人在中药制药行业中将膜分离及膜浓缩集成在一起，实现了提取液的膜分离及膜浓缩。但也仅是以分离及浓缩为目的，未能实现膜分离技术与提取器技术的有机结合。本发明的目的，是将提取、分离、浓缩集成在一起，各道工艺有机巧妙地连接形成闭路连续无限循环提取系统。
传统的酶解生物反应器要提高提取率只能是有限增加反应时间或将反应余留残渣进行多次反应，工序繁琐、难以控制。由于其不连续、间断性的特点，提取周期长、成本高，只能进行有限次数的有限提取，远不能做到将原料有效成份提取完全，造成原料有效成份的损失、浪费。为此，本发明人经过长期潜心研究，研制开发了一种集成酶膜循环提取工艺及其装置，试验证明应用效果良好。
发明方案
本发明是一种集成酶膜循环提取工艺及装置，可用于动植物有效成分提取及中药现代化领域，其特征是用生物反应提取与膜集成来实现连续循环提取，将生物反应器、分离膜及有机浓缩膜巧妙地结合连接在一起，形成闭路连续无限循环提取系统。
本发明的第一目的在于提供一种工艺简单，基于生物反应器技术和集成膜分离技术相结合，集循环提取、分离、浓缩、水回收四过程一体的集成酶膜循环提取工艺。
本发明的另一目的在于提供实施上述工艺的专用装置。
本发明的第一目的是这样实现的：本发明集成酶膜循环提取工艺，包括生物反应器循环提取、膜分离、成品浓缩、水回收工序，各道工序顺序连接且闭合构成循环工艺系统；其特征是：经初加工后的物料进入含水及生物酶的生物反应器浸取后粗滤，粗滤液用粗滤液泵送装置泵入膜分离装置进行膜分离提取，透过分离膜的提取液进入成品容器中，没有透过分离膜的渣液回流至生物反应器再行反应酶解过程；提取液经提取液泵送装置泵入浓缩回收装置(纳滤或反渗透膜)进行浓缩及溶剂回收，不能透过膜的部分为浓缩液回流至成品容器，透过膜的水回流至生物反应器继续溶解酶水解的有效成份，直至有效成份提取完全后停止循环。
本发明的另一目的是这样实现的：主要包括生物反应器、膜分离装置和浓缩回收装置。生物反应器通过输送泵送装置与分离膜提取装置进液侧相连通，膜分离装置提取液侧与成品容器进液口相连通，膜分离装置的浓缩液侧通过阀与生物反应器进液口相连通。成品容器出液口通过泵送装置与浓缩回收装置进口侧相连通，浓缩回收装置浓缩液侧通过节流阀与成品容器进口相连通；浓缩膜透过液侧与生物反应器进口连通；
由于本发明将生物反应循环提取、分离、浓缩及水回收四个工序过程有机地构成集成酶膜循环提取，不仅简化了物料生物生化提取过程，实现了工艺过程同时、连续、循环进行，克服了现有技术独立过程分离提取工艺的不足，大大缩短了提取时间，提高了工作效率，更重要的是可以通过连续无限循环反应提取，来最大限度地提高有效成份的提取率。整个装置实现了封闭循环工作，有利于实现分离提取工艺的自动化，提高生产效率。
附图说明
下面结合附图与实施例对本发明加以说明，但不以任何方式对本发明加以限制。
图1为本发明工艺流程框图；
图2为本发明装置工作流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明集成酶膜循环提取工艺，包括生物反应器循环提取、膜分离、成品浓缩、水回收工序，各道工序顺序连接且闭合构成循环工艺系统；其特征是：经初加工后的物料进入含水及生物酶的生物反应器1浸取后粗滤，粗滤液用粗滤液泵送装置4泵入膜分离装置2进行膜分离提取，透过分离膜的提取液进入成品容器6中，没有透过分离膜的渣液回流至生物反应器1再行反应酶解过程；提取液经提取液泵送装置5泵入浓缩回收装置3(纳滤或反渗透膜)进行浓缩及溶剂回收，不能透过膜的部分为浓缩液回流至成品容器6，透过膜的水回流至生物反应器1继续溶解酶水解的有效成份，直至有效成份提取完全后停止循环。
所述的分离装置2后设置提取液在线检测装置。可以采用在线光谱检测或取样色谱检测。当有效成份达到规定的检测下限时，循环分离提取过程完成。
如图2所示，本发明专用于实施集成酶膜循环提取工艺的装置，主要包括生物反应器1、膜分离装置2和浓缩回收装置3，生物反应器1通过粗滤液泵送装置4与膜分离装置2进液侧相连通，膜分离装置2透过提取液侧与成品容器6进液口相连通，成品容器6出液口通过提取液泵送装置5与浓缩回收装置3进口侧相连通，浓缩回收装置3透过液侧与生物反应器1进口相连通，浓缩回收装置3浓缩液侧通过节流阀V5与成品容器6进口相连通；膜分离装置2浓缩液侧通过阀V3与生物反应器1进液口相连通。
所述的生物反应器1进液口与其出液口之间设置调节阀V1；所述的生物反应器1与粗滤液泵送装置4之间设有粗滤装置9。
所述的粗滤液泵送装置4与膜分离装置2之间设有节流阀V2、压力计P1；所述的膜分离装置2提取液侧与成品容器6之间设有在线提取液检测装置以及提取液流量计FM2；所述的提取液泵送装置5与浓缩回收装置3之间设置节流阀V4、压力计P2。
所述的浓缩回收装置3浓缩液端与成品容器6进液口之间设置节流阀V5、流量计FM3。
所述的生物反应器1进液口与膜分离装置2浓缩液出口之间设置节流阀V3、流量计FM1。
所述的膜分离装置2提取液侧与成品容器6之间设有在线光谱检测装置7和/或在线取样装置8。
膜分离装置2中的分离膜是无机陶瓷膜或不锈钢膜，或有机高分子材料膜；浓缩回收装置3中的浓缩膜为纳滤膜或反渗透膜，耐温在45℃以上。
本发明的工作原理
本发明基于提取技术与膜分离技术想结合而设计，生物反应器与分离膜(构成酶膜反应器)用于有效成份的提取；纳滤或反渗透膜用于有效成份的浓缩与溶剂的回收，将生物生化分离提取的各道独立工序有机地构成闭路连续循环工作装置。
本发明的提取器是生物化工行业的酶水解反应器或生物反应器；生物反应器与膜构成膜生物反应器或酶膜反应器，酶膜反应器与膜浓缩集成化形成闭路循环提取分离系统。待提取物、水及酶进入分离膜以后已水解有效成份透过分离膜成为提取液，而未水解待提取物及生物酶不能透过分离膜作为渣液回流至生物反应器中继续进行水解反应。水解提取液又进入浓缩膜进行水与有效成份的分离，浓缩液进入成品容器，而水又重新循环回流进入生物反应器，以补充反应器中酶解反应水份的不足。
本发明的膜分离装置中的分离膜可以是无机膜(如陶瓷膜或不锈钢膜)，也可以是抗污染的有机高分子材料膜。
本发明的浓缩回收装置中的浓缩膜为纳滤膜或反渗透膜，宜选用耐温在45℃以上的膜。
本发明的特点：
1、本发明实现了酶生物反应循环提取、分离、浓缩和水回收的合理集成及连续同步，不间断运行。
2、实现了连续无限循环提取，最大限度地提高提取率。
3、实现了节能、节约水，大幅度减低生产成本。
4、实现了复杂工艺的简单化、合理化，有效地提高生产率。
Claims (9)
1.一种集成酶膜循环提取工艺，包括生物反应器循环提取、膜分离、成品浓缩、水回收工序，各道工序顺序连接且闭合构成循环工艺系统；其特征是：经初加工后的物料进入含水及生物酶的生物反应器(1)浸取后粗滤，粗滤液用粗滤液泵送装置(4)泵入膜分离装置(2)进行膜分离提取，透过分离膜的提取液进入成品容器(6)中，没有透过分离膜的渣液回流至生物反应器(1)再行反应酶解过程；提取液经提取液泵送装置(5)泵入浓缩回收装置(3)进行浓缩及溶剂回收，不能透过膜的部分为浓缩液回流至成品容器(6)，透过膜的水回流至生物反应器(1)继续溶解酶水解的有效成份，直至有效成份提取完全后停止循环。
2.如权利要求1所述的集成膜循环提取浓缩工艺，其特征是：所述的分离装置(2)后设置提取液在线检测装置。
3.一种实施权利要求1所述集成酶膜循环提取工艺的装置，主要包括生物反应器(1)、膜分离装置(2)和浓缩回收装置(3)，其特征是：生物反应器(1)通过粗滤液泵送装置(4)与膜分离装置(2)进液侧相连通，膜分离装置(2)透过提取液侧与成品容器(6)进液口相连通，成品容器(6)出液口通过提取液泵送装置(5)与浓缩回收装置(3)进口侧相连通，浓缩回收装置(3)透过液侧与生物反应器(1)进口相连通，浓缩回收装置(3)浓缩液侧通过节流阀(V5)与成品容器(6)进口相连通；膜分离装置(2)浓缩液侧通过阀(V3)与生物反应器(1)进液口相连通。
4.如权利要求3所述的集成酶膜循环提取装置，其特征是：所述的生物反应器(1)进液口与其出液口之间设置调节阀(V1)；所述的生物反应器(1)与粗滤液泵送装置(4)之间设有粗滤装置(9)。
5.如权利要求3所述的集成酶膜循环提取装置，其特征是：所述的粗滤液泵送装置(4)与膜分离装置(2)之间设有节流阀(V2)、压力计(P1)；所述的膜分离装置(2)提取液侧与成品容器(6)之间设有在线提取液检测装置以及提取液流量计(FM2)；所述的提取液泵送装置(5)与浓缩回收装置(3)之间设置节流阀(V4)、压力计(P2)。
6.如权利要求3所述的集成酶膜循环提取装置，其特征是：所述的浓缩回收装置(3)浓缩液端与成品容器(6)进液口之间设置节流阀(V5)、流量计(FM3)。
7.如权利要求3所述的集成酶膜循环提取装置，其特征是：所述的生物反应器(1)进液口与膜分离装置(2)浓缩液出口之间设置节流阀(V3)、流量计(FM1)。
8.如权利要求3或5或7所述的集成酶膜循环提取装置，其特征是：所述的膜分离装置(2)提取液侧与成品容器(6)之间设有在线光谱检测装置(7)和/或在线取样装置(8)。
9.如权利要求3或5或7所述的集成酶膜循环提取装置，其特征是：膜分离装置(2)中的分离膜是无机陶瓷膜或不锈钢膜，或有机高分子材料膜；浓缩回收装置(3)中的浓缩膜为纳滤膜或反渗透膜，耐温在45℃以上。
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