CN108187361A - 一种用于蛋白质水溶液的浓缩装置 - Google Patents

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周伟
王伟峰
许成强
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Abstract

本发明属于生物工程技术领域。本发明的目的是针对目前蛋白质水溶液在浓缩过程中容易引起列管结垢的技术问题，提供一种蛋白质水溶液的浓缩装置，其包括列管加热罐，其特征在于：还包括蒸发罐，所述的列管加热罐其内部自上而下分隔为闪蒸区、加热区及液料进料区，在列管加热罐内部设有若干根垂直的列管，列管穿过加热区将闪蒸区与液料进料区贯通；所述液料进液区的罐壁上设有第一进液口；蒸发罐的底部设有排液口，在靠近蒸发罐底部的管壁上设有第二进液口，第二进液口的高度应高于列管加热罐的加热区，第二进液口与列管加热罐的闪蒸区之间通过管路连接。该浓缩装置既能避免列管结垢，同时又减少了蛋白质的损失，极大提高了浓缩效率。

Description

一种用于蛋白质水溶液的浓缩装置
技术领域
本发明属于生物工程技术领域，具体是指一种用于蛋白质水溶液的浓缩装置。
背景技术
鱼蛋白酶水解液，含蛋白质5-15%，需要通过蒸发脱除水分，浓缩至50-70%。通常的蒸发方法如升膜或降膜蒸发方式，在列管换热器中进行加热，随加热的进行，蛋白酶水解液中的水分不断蒸发，从而达到浓缩的目的。但在使用过程中发现，由于加热及蒸发同时在列管换热器中进行，在进行蒸发浓缩的同时，在列管内壁中产生干壁现象，蛋白质粘附在列管内壁上，造成列管内壁逐渐结垢堵塞。因此每隔一段时间都需要对换热器中的列管进行清洗，严重时可能引起列管换热器的报废，该技术问题长期存在，对生产企业造成很大的困扰。
发明内容
本发明的目的是针对目前蛋白质水溶液在浓缩过程中容易引起列管结垢的技术问题，提供一种蛋白质水溶液的浓缩装置，以达到利用该装置避免列管结垢、提高浓缩效率的技术目的。
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案为：一种蛋白质水溶液的浓缩装置，其包括列管加热罐，其特征在于：还包括蒸发罐，所述的列管加热罐其内部自上而下分隔为闪蒸区、加热区及液料进料区，在列管加热罐内部设有若干根垂直的列管，列管穿过加热区将闪蒸区与液料进料区贯通，在靠近加热区顶部的罐壁上设有进气口，在靠近加热区底部的罐壁上设有第一排气口；所述液料进液区的罐壁上设有第一进液口；蒸发罐的底部设有排液口，在靠近蒸发罐底部的管壁上设有第二进液口，第二进液口的高度应高于列管加热罐的加热区，第二进液口与列管加热罐的闪蒸区之间通过管路连接。
进一步的，所述蒸发罐排液口上连接排液管，在排液管与列管加热罐的液料进液区之间设有支管，所述排液管上设有第一控制阀，支管上设有第二控制阀。
进一步的，蒸发罐的直径与高度比为1：2-10，蒸发罐的罐壁上设有观察窗。
进一步的，所述观察窗的高度与蒸发罐进液口的高度一致。
进一步的，在蒸发罐的罐顶设有第二排气口，在第二排气口的底部设有刺泡板，刺泡板与蒸发罐的罐顶悬挂连接，在刺泡板的底面上密布刺针。
进一步的，还包括气液分离器及冷凝器，所述的气液分离器包括密封的容腔，容腔内部设有多块刺泡板，刺泡板的表面密布刺针，容腔上设有进料口，进料口与蒸发罐罐腔通过管路连接贯通，容腔底部设有回液口，回液口与蒸发罐的罐腔通过管路连接贯通，在容腔顶部设有第三排气孔；所述第三排气孔与冷凝器的入口连接，冷凝器顶部设有尾气排放口，底部设有排水口。
进一步的，该浓缩装置可多套串联形成多效浓缩，所述第一排气口、第二排气口分别通过管路与下一级浓缩装置的进气口连接。
本发明的有益效果为：该浓缩装置将加热与蒸发分区域进行，在浓缩的过程中，列管中充满液体，加热过程中，列管中不会出现蒸发现象，因此能有效避免列管的管壁出现干壁现象，防止列管结垢。
该浓缩装置既能避免列管结垢，同时又减少了蛋白质的损失，极大提高了浓缩效率。
附图说明
附图1为该浓缩装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做详细说明。
如附图1所示，一种蛋白质水溶液的浓缩装置，其包括列管加热罐1，罐体内部设有上隔板2及下隔板3，通过上下隔板将罐体内部从上到下依次分隔为闪蒸区4、加热区5及液料进液区6。在罐体内部设有若干根垂直排列的列管7，列管7穿过加热区5将闪蒸区4与液料进料区6贯通，在液料进料区6的罐壁上设有第一进液口8，在靠近加热区顶部的罐壁上设有进气口9，在靠近加热区底部的罐壁上设有第一排气口10。
根据附图1所示，需浓缩的蛋白质料液由第一进液口8进入到液料进液区6后，液料沿列管7的管腔上升直至将列管7的管腔充满，此时高温蒸汽由进气口9进入对列管进行加热，当加热区内的温度达到料液沸腾温度时，在闪蒸区料液沸腾形成气液混合。进气口9设置在靠近加热区5顶部的位置是利用蒸汽上行的特点集中对加热区上部进行加热，尽量使料液在闪蒸区形成沸腾已形成气液混合，而由于列管中始终充满料液，因此在列管中不会出现料液蒸发，列管不会出现干壁现象，从而避免列管内部管壁出现结构。
如附图1所示，列管加热罐1内经过换热降温的蒸汽由第一排气口10排出。
如附图1所示，该浓缩装置还包括蒸发罐11，罐体底部呈锥形形成存料区12，存料区的底部设有排液口13，排液口13上连接排液管14，在排液管14上设有第一控制阀15。
如附图1所示，在存料区12的罐壁上设有第二进液口16，第二进液口16与列管加热罐的闪蒸区4之间通过管路连接。
根据附图1所示，当列管加热罐的闪蒸区4内产生气液混合后，气液快速喷进蒸发罐11内部。当气液混合流喷进蒸发罐内部后，混合物在蒸发罐中蒸发和分离，气态向罐顶方向移动，而液态则沉积于罐底。由于蛋白质类水溶液由于表面张力易起泡，甚至泡沸，尤其在蒸发初始阶段更易泡沸，造成料液夹带跑料，蒸发难以进行。为防止料液爆沸或泡沫夹带造成物料损耗，其一，蒸发罐应具有一定的高度，一般要求蒸发罐的直径与高度比为1：2-10，以保证有足够的空间达到气液分离。同时，气液混合流在射入蒸发罐罐内部的高度不应过高，如附图1所示，要求第二进液口16的高度应高于列管加热罐1的加热区5的高度，保证蒸发罐存料区的料液液位稳定在设定的水平位置，该水平位置是指能保证使列管加热罐1中的列管7内部充满液体，使列管管程不因存在空间而在列管加热过程中产生蒸发，以防止列管管壁出现结垢。其二，如附图1所示，在蒸发罐的罐顶设有第二排气口17，在第二排气口的底部设有刺泡板18，刺泡板与蒸发罐的罐顶悬挂连接，在刺泡板的底面上密布刺针。当蛋白质水溶液形成大量气泡向上移动时，为防止夹带跑料，利用刺泡板18将气泡刺破，从而使蛋白料沉降，蒸发的蒸汽由第二排气口17排出。其三，当蛋白质类水溶液泡沸或大量起泡时，蒸发罐内的泡沫急剧增加，为防止大量气泡由第二排气口17逸出造成带料遗失，如附图1所示，在本实施例中，增加了气液分离器23，该气液分离器23包括密封的容腔，容腔内部设有多块刺泡板18，刺泡板的表面密布刺针，容腔上设有进料口25，进料口25与蒸发罐罐腔通过管路连接贯通，容腔底部设有回液口26，回液口与蒸发罐的罐腔通过管路连接贯通，在容腔顶部设有第三排气口27。如附图1所示，进料口25与蒸发罐11罐壁连接的位置尽量靠近蒸发罐罐壁上方，当蒸发罐内出现大量的气泡后，随压力增高，气泡快速向气液分离器23中移动，当气泡进入到气液分离器23中后，利用刺泡板18将气泡刺破，气体由第三排气口27排出，而分离的液体由回液口26返回蒸发罐内部，当然在返液的管路上可以设置第三控制阀（图中未示出）。如附图1所示，在本实施例中还增加了冷凝器，气液分离器23中第三排气口27排出的气体进入到冷凝器24中，气体经过冷却由冷凝器上的尾气排放口28排出，冷凝水由冷凝器底部的排水口29排出，经过上述处理后，排水口29排出的液体中基本不含蛋白质成分。
如附图1所示，在排液管14与列管加热罐的液料进液区6之间设有支管20，支管20上设有第二控制阀21。通过控制第一控制阀15及第二控制阀21的开启可控制蒸发罐存料区12的液料排放或返回列管加热罐的进料区以进行进一步的浓缩。同时，将蒸发罐11的高度抬高，能够使支管20回流的蛋白质水溶液抵达列管7管腔的顶端，以保证列管7中始终充满液体。
为方便观察列管7内的液料是否充满管程，如附图1所示，在蒸发罐11上设有观察窗22，该观察窗22的高度设置与蒸发罐进液口16的高度一致。当列管7内部的液料充满管程后，通过观察窗22可观察到液料流进蒸发罐的存料区12，从而确定列管管程被液料充满。
本实施例提供的浓缩装置通过串联可形成多效浓缩，将第一排气口10、第二排气口17分别通过管路与下一级浓缩装置的进气口9连接，利用排出蒸汽对的剩余热量对下一级的列管加热罐进行加热，依次串联形成多效浓缩。

Claims (7)

1.一种蛋白质水溶液的浓缩装置，其包括列管加热罐，其特征在于：还包括蒸发罐，所述的列管加热罐其内部自上而下分隔为闪蒸区、加热区及液料进料区，在列管加热罐内部设有若干根垂直的列管，列管穿过加热区将闪蒸区与液料进料区贯通，在靠近加热区顶部的罐壁上设有进气口，在靠近加热区底部的罐壁上设有第一排气口；所述液料进液区的罐壁上设有第一进液口；蒸发罐的底部设有排液口，在靠近蒸发罐底部的管壁上设有第二进液口，第二进液口的高度应高于列管加热罐的加热区，第二进液口与列管加热罐的闪蒸区之间通过管路连接。
2.根据权利要求1所述的一种蛋白质水溶液的浓缩装置，其特征在于：所述蒸发罐排液口上连接排液管，在排液管与列管加热罐的液料进液区之间设有支管，所述排液管上设有第一控制阀，支管上设有第二控制阀。
3.根据权利要求1所述的一种蛋白质水溶液的浓缩装置，其特征在于：蒸发罐的直径与高度比为1：2-10，蒸发罐的罐壁上设有观察窗。
4.根据权利要求3所述的一种蛋白质水溶液的浓缩装置，其特征在于：所述观察窗的高度与蒸发罐进液口的高度一致。
5.根据权利要求1所述的一种蛋白质水溶液的浓缩装置，其特征在于：在蒸发罐的罐顶设有第二排气口，在第二排气口的底部设有刺泡板，刺泡板与蒸发罐的罐顶悬挂连接，在刺泡板的底面上密布刺针。
6.根据权利要求1所述的一种蛋白质水溶液的浓缩装置，其特征在于：还包括气液分离器及冷凝器，所述的气液分离器包括密封的容腔，容腔内部设有多块刺泡板，刺泡板的表面密布刺针，容腔上设有进料口，进料口与蒸发罐罐腔通过管路连接贯通，容腔底部设有回液口，回液口与蒸发罐的罐腔通过管路连接贯通，在容腔顶部设有第三排气孔；所述第三排气孔与冷凝器的入口连接，冷凝器顶部设有尾气排放口，底部设有排水口。
7.根据权利要求1所述的一种蛋白质水溶液的浓缩装置，其特征在于：该浓缩装置可多套串联形成多效浓缩，所述第一排气口、第二排气口分别通过管路与下一级浓缩装置的进气口连接。
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