CN102399687B - 多功能型酶制剂发酵液后提取生产线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能型酶制剂发酵液后提取生产线，提供了一套完整的提高酶制剂纯度、调控酶液活力、减少废水排放、实现无菌超滤浓缩、解决成品液残留等多项功能的酶制剂发酵液后提取生产线。该多功能型酶制剂发酵液后提取生产线主要特征在于把板框压滤、管式膜微滤、卷式膜超滤在处理固液分离、液液分离上的各自优势充分利用起来，通过各操作单元细节的结构设计，进行了完美的组合，在除菌、除渣、纯化有效成分、无菌浓缩、成品液残留回收、减少劳动强度、节能减排等方面取得了显著的效果。

Description

多功能型酶制剂发酵液后提取生产线

技术领域：

本发明涉及一种发酵液后提取生产线，更确切地说涉及一种提高酶制剂纯度、调控酶液活力、减少废水排放、实现无菌超滤浓缩、解决成品液残留等多项功能的酶制剂发酵液后提取生产线。

背景技术：

酶制剂发酵液的后提取生产线和工艺，决定了酶制剂最终产品的清亮度、有效成分的纯度、除渣除菌效果、产品质量的稳定性，也即最终影响产品是否有高的品质、是否满足更广泛用途所需要求，生产过程是否节能减排、是否更加环保，因此，加强酶制剂后提取生产线和工艺的研究和开发，对酶制剂产业的发展有着重要的工业价值。

我国传统酶制剂提取生产线和工艺简单粗糙，一般采用板框压滤加超滤浓缩，产品含杂质多，除菌除固效果差，产品澄清度差，产品很难达到食品级要求；同时，废液、废渣排放较多，难以达到环保要求；能耗大、劳动强度高，不适合产业发展要求。而且，常规超滤浓缩设备，在生产完成后，尚有大量成品残留液滞留在设备、管道内；酶制剂作用特殊、价值高，常规排放即会造成环境污染又会造成成品的浪费；另外管道、设备内残留液清理会消耗大量用水，增加用水量和废水处理量，造成不必要的浪费；常规超滤浓缩，设备处于开放状态，成品液易受空气中、管道内外来杂菌污染，难以达到食品级卫生要求。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有酶制剂发酵液后提取技术的不足，提供一种多功能型酶制剂发酵液后提取生产线，不仅能高效除菌、除渣、纯化有效成分，还能对超滤浓缩系统彻底消毒灭菌，杜绝外来杂菌对成品液的二次污染，成品液能达到食品卫生级要求，并且还能有效排尽卷式膜超滤设备系统内成品残留液，减少成品液浪费，提高经济效益。

本发明包括板框压滤机等，其特征在于发酵液储罐的出口通过阀门、泵与板框压滤机的进口相连通，板框压滤机的出口通过阀门连接到压滤清液储罐，组成板框压滤系统；压滤清液储罐的出口通过阀门、泵与微滤膜过滤机的进口相连通，在压滤清液储罐出口连接的泵的出口，通过泵、阀门与微滤膜过滤机截留液出口连接成一个小回路，组成管式微滤循环系统；微滤膜过滤机的出口通过阀门连接微滤超滤后浓缩液储罐，微滤超滤后浓缩液储罐的出口通过阀门、泵与超滤膜过滤机的进口相连通，在卷式超滤膜过滤机截留液出口，通过两个串联的阀门与浓缩液储罐连接成一个回路，组成卷式超滤膜过滤系统。

在压滤清液储罐出口连接的阀门、泵之间连接液体消毒液循环支路，包括消毒液储罐、纯净水储罐及相应的控制阀门。

在微滤膜过滤机的清液出口通过阀门连接无菌空气支路；在微滤超滤后浓缩液储罐出口与超滤膜过滤机之间连接一个与泵并联的带控制阀的旁路。

所述的压滤清液储罐、微滤超滤后浓缩液储罐还连接除菌呼吸器，以调节罐内压力、阻止外来灰尘杂菌进入过滤管道系统。

在发酵液储罐出口连接的泵的出口，连接一个阀门形成一支路与发酵液储罐相连，板框压滤机出口连接一个阀门形成一支路与发酵液储罐相连。

在微滤膜过滤机的截留液出口，连接两个串联的阀门与压滤清液储罐连接成一个中回路；连接两个串联的阀门与发酵液储罐构成一个大回路。

在卷式超滤膜过滤机的截留液出口，连接两个串联的阀门连接成一个成品液出口；在卷式超滤膜过滤机清液出口，连接一个阀门连接成废液出口。

在压滤清液储罐的灌顶处，连接一个阀门并通过该阀门连接纯净水(透析水)支路。

在压滤清液储罐灌顶，通过除菌呼吸器连接成压滤清液储罐呼吸出口；在微滤超滤后浓缩液储罐灌顶，通过除菌呼吸器连接成微滤超滤后浓缩液储罐呼吸出口。

由上述技术方案可知，本发明综合采用了板框压滤、管式膜微滤、卷式膜超滤的密封式过滤新型设备，结合压滤、微滤、超滤设备特点，充分利用各设备的优势，在除菌除渣、纯化有效成分、减少劳动强度、节能减排等方面取得了显著的效果。

1、板框压滤机形成过滤层后有很好的固液分离效果，固相部分含液量少，有效成分损失小，固体含水量少，固相干燥成本低；板框压滤能将发酵液绝大部分固相分离，改善了微滤膜工况。

2、微滤膜能有效地截留发酵液中板块压滤后残留的菌体杂质及高分子可溶物质，保证产品澄清度高、含杂质少；微滤截留部分返回压滤机能最大可能地回收固体，分离液相，回收有效成分，同时，减轻排放的环保压力。

3、超滤膜能过滤小分子物质，截留有效成分，提高成品纯度；可根据成品活力要求，调整浓缩倍数；超滤浓缩属物理分离，成本低，能耗少。

4、液体消毒液循环支路能有效地对超滤浓缩系统管道、设备彻底消毒，结合储罐安装的除菌呼吸器，能有效防止外来杂菌对成品液二次污染。

4、无菌空气能有效地排净卷式超滤膜过滤机系统中成品残留液，减少成品浪费和废水排放。

附图说明：

附图是本发明的结构示意图。

图中，1.发酵液储罐，2.板框压滤机，3、7.除菌呼吸器，4.压滤清液储罐，5.微滤膜过滤机，6.微滤超滤后浓缩液储罐，8.超滤膜过滤机，9.消毒液储罐，10.纯净水储罐；

F表示阀门，F1、F2……F23、F24；B表示泵：B1、B2、B3、B4。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如附图所示，本发明包括系统主体结构，以及系统支路结构。

关于系统主体结构：

发酵液储罐1的出口通过阀门F1、泵B1与板框压滤机2的进口相连通，板框压滤机2的出口通过阀门F2连接到压滤清液储罐4，组成板框压滤系统；压滤清液储罐4的出口通过阀门F3、泵B2与微滤膜过滤机5的进口相连通，在泵B2出口，通过泵B4、阀门F9与微滤膜过滤机5截留液出口连接成一个小回路，组成管式微滤循环系统；微滤膜过滤机5的出口通过阀门F4连接微滤超滤后浓缩液储罐6，微滤超滤后浓缩液储罐6的出口通过阀门F10、泵B3与超滤膜过滤机8的进口相连通，在卷式超滤膜过滤机8截留液出口，通过F14、F16与浓缩液储罐6连接成一个回路，组成卷式超滤膜过滤系统。

关于系统支路结构：

(1)在泵B1出口，通过阀门F5连接一支路与发酵液储罐1相连，板框压滤机2出口通过阀门F6连接一支路与发酵液储罐1相连。

(2)在微滤膜过滤机5截留液出口，通过F9、F7与压滤清液储罐4连接成一个中回路；通过F9、F8与发酵液储罐1构成一个大回路。

(3)在卷式超滤膜过滤机8截留液出口，通过F14、F11连接成一个成品液出口；在卷式超滤膜过滤机8清液(废液)出口，通过F12连接成废液出口。

(4)在压滤清液储罐4灌顶处，通过F13连接纯净水(透析水)支路。

(5)在压滤清液储罐4灌顶，通过除菌呼吸器3连接成储罐4呼吸出口；在微滤超滤后浓缩液储罐6灌顶，通过除菌呼吸器7连接成微滤超滤后浓缩液储罐6呼吸出口；在除菌呼吸器7上安装阀F15。

(6)在阀F3与泵B2之间的管道上通过阀门F19连接液体消毒液循环支路：包括消毒液储罐9、纯净水储罐10、F17、F18、F19、F20、F21；F18与F14、成品出口F11之间的管道相连，F17与超滤浓缩废液出口阀F12前端管道相连；消毒液储罐9下接泄液阀F21，上接F20及纯净水储罐10。

(7)在微滤膜过滤机5与F4之间，安装阀门F22，在F22与F4之间连接无菌空气管路及控制阀F23。

(8)在F10与B3、超滤膜过滤机8之间，并联带F24的管路。

本发明的操作流程：

(一)、板框压滤操作流程

所述如下部件：发酵液储罐1、阀F1、泵B1、板框压滤机2、阀F2、阀F6、阀F5构成板框压滤系统；其中，阀F2为板块压滤清液出口阀，F6为浑浊液回流阀，F5为发酵液调节阀。

发酵液在泵B1的驱动下，经阀F1、泵B1，进入板框压滤机，澄清液经F2进入板块压滤清液储罐4，完成板框压滤过程。其中：

1、与泵B1出口并联的发酵液调节阀阀门F5起到如下作用：1、调整板框压滤机2工作初期泵B1泵入发酵液的流量大小，加速板框压滤机2的滤层形成；后期随着板框压滤机2的滤层越来越厚，机内压力迅速上升，过滤速度减慢，打开F5，泄掉部分泵B1泵入的发酵液，让板框压滤机2隔膜腔内压力缓慢上升，直到隔膜腔内容满固体滤渣，再关掉F5及B1泵，启动空压，压干滤渣。

2、与板框压滤机2出口并联的浑浊液回流阀F6起到如下作用：在板框压滤机2工作初期，滤层尚未形成或未形成到足够厚，大量固相透过隔膜进入滤液，此时，打开F6，让滤液回流到储罐，直到板框压滤机2形成足够厚的滤层、滤液足够清亮后，关闭F6，打开阀门F2，板框压滤机2继续工作，滤液经阀F2流向清液储罐4，直到本批次板框压滤完成。

(二)、管式膜微滤操作流程

所述如下部件：压滤清液储罐4、阀门F3、泵B2及出口并联的泵B4、阀门F9、F7、F8、及出口连接阀门F4等构成管式膜微滤系统，其中，泵B4、阀F9、微滤膜过滤机5、出口连接阀门F4等构成管式膜过滤机循环系统。

打开F3，启动泵B2，压滤清液储罐4内的板框压滤清液在泵B2驱动下泵入管式膜过滤机循环系统，打开F9，启动循环泵B4，打开F4，板框压滤清液在B4的驱动下，进入微滤膜过滤机5并得到微滤级别的清液，清液通过F4进入储罐6，残液继续在B4的作用下不断循环过滤，同时，B2不断向微滤循环系统内补充料液；当微滤循环系统内随着残渣浓度逐步提高，微滤循环系统内压力会逐步升高，当达到一定压力时，打开阀门F7，将残液泄放到储罐4中与罐内清液混合稀释，再关闭F7继续上述操作，直到多次操作后，微滤过滤系统内压力不再大幅波动、稳定在设定值时，说明压滤清液储罐4内残渣浓度与微滤过滤系统内浓度一致，此时微滤过滤已接近极限；然后，打开F13，向罐4内补充一定量的纯净水，稀释罐内残渣，关闭F13，重复上述微滤操作，直到出现上述结果；然后关闭F7，打开F8，将残渣压入储罐1，对残渣进行板框压滤，此时完成管式膜微滤操作。

(三)、卷式膜超滤浓缩操作流程

所述如下部件：微滤超滤后浓缩液储罐6、F10、B3、超滤膜过滤机8、F14、F16、F12、F11、及除菌呼吸器7构成卷式膜超滤浓缩系统。

微滤超滤后浓缩液储罐6内的微滤清液在泵B3的驱动下、经阀F10、泵B3、进入超滤膜浓缩机8，小分子及水等废液穿过卷式膜经废液出口阀F12排出，浓缩液经F14、F16回流微滤超滤后浓缩液储罐6，上述操作循环往复，直到浓缩液酶活力达到所需要求，然后关掉F16，打开成品出口阀门F11，将浓缩液经成品出口排到成品储罐。

除菌呼吸器F7起到调节微滤超滤后浓缩液储罐6罐内压力作用。

(四)、超滤浓缩系统消毒除菌操作流程：

1、关闭如下阀门：F3、F9、F11、F12、F20、F21，打开如下阀门：F4、F16、F14、F10、F15，启动泵B2、B3，直到消毒液充满各设备、管道，然后，停止B2、B3，让消毒液浸泡45分钟(具体时间根据消毒结果确定)。

2、打开管式微滤膜微滤机5、卷式超滤膜超滤机8、微滤超滤后浓缩液储罐6、消毒液储罐9的排污口，卸掉消毒液，然后关上排污口。

3、打开阀F20、F17、F18，从纯净水储罐10向消毒液储罐9内注满无菌纯净水，关闭阀F14，然后启动B2、B3，直到纯净水充满设备和管道，然后，关闭F20，停止向消毒液储罐9内注入纯净水，纯净水在泵的作用下，循环冲洗一定时间后，停止泵B2、B3，开启各处排污口，卸掉清洗废液。反复操作2-3次即可清洗干净消毒液残液。

(五)、卷式膜超滤浓缩设备系统中成品残留液回收操作流程：

关闭F22、F15、F16、F12，打开F4、F10、F24、F14、F11，然后，打开F123，通无菌空气，将微滤超滤后浓缩液储罐6、超滤膜浓缩机8及管道内的成品残留液体通过成品液出口全部清理回收。见不到液体后，关闭F14，打开F16，清理F16至F24管道中的液体，最后，关闭F16，打开F12，清理超滤浓缩设备废液，完成对膜过滤设备残留液清理回收过程。

Claims (1)

1.一种多功能型酶制剂发酵液后提取生产线，其特征在于：

发酵液储罐(1)的出口通过阀门F1、泵B1与板框压滤机(2)的进口相连通，板框压滤机(2)的出口通过阀门F2连接到压滤清液储罐(4)，组成板框压滤系统；压滤清液储罐(4)的出口通过阀门F3、泵B2与微滤膜过滤机(5)的进口相连通，在泵B2出口，通过泵B4、阀门F9与微滤膜过滤机(5)截留液出口连接成一个小回路，组成管式微滤循环系统；微滤膜过滤机(5)的出口通过阀门F4连接微滤超滤后浓缩液储罐(6)，微滤超滤后浓缩液储罐(6)的出口通过阀门F10、泵B3与卷式超滤膜过滤机(8)的进口相连通，在卷式超滤膜过滤机(8)截留液出口，通过两个串联的阀门F14、阀门F16与微滤超滤后浓缩液储罐(6)连接成一个回路，组成卷式超滤膜过滤系统；

在微滤膜过滤机(5)与阀门F4之间安装阀门F22,在阀门F22与阀门F4之间连接无菌空气支路和阀门F23；在微滤超滤后浓缩液储罐(6)出口与卷式超滤膜过滤机(8)之间连接一个与泵B3并联的带控制阀F24的旁路；

在压滤清液储罐(4)罐顶，通过除菌呼吸器(3)连接成压滤清液储罐(4)呼吸出口；在微滤超滤后浓缩液储罐(6)罐顶，通过除菌呼吸器(7)连接成微滤超滤后浓缩液储罐(6)呼吸出口；

在泵B1出口，连接阀门F5形成一支路与发酵液储罐(1)相连，板框压滤机(2)出口连接阀门F6形成另一支路与发酵液储罐(1)相连；

在微滤膜过滤机(5)截留液出口，连接阀门F9、阀门F7与压滤清液储罐(4)连接成一个中回路，连接阀门F9、阀门F8与发酵液储罐(1)构成一个大回路；

在卷式超滤膜过滤机(8)截留液出口，连接阀门F14、阀门F11连接成一个成品液出口；在卷式超滤膜过滤机(8)清液出口，连接阀门F12连接成废液出口；

在压滤清液储罐(4)出口连接的阀门F3、泵B2之间连接液体消毒液循环支路，包括消毒液储罐(9)、纯净水储罐(10)及相应的控制阀门F17、F18、F19、F20、F21；F18与阀门F14和阀门F11之间的管道相连，F17与超滤浓缩废液出口阀F12前端管道相连；消毒液储罐(9)下接泄液阀F21,上接阀门F20及纯净水储罐(10)；

在压滤清液储罐(4)罐顶处设置阀门F13，并通过阀门F13连接纯净水支路。