CN110787483A - 一种多级喷液浸提分离装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及微藻浸提分离技术领域，具体地说是一种多级喷液浸提分离装置及方法，包括微藻浸提床、行走车、藻泥暂存槽、储液罐和高压气罐，微藻浸提床内设有行走车、过滤布和过滤网孔板，且过滤布设于过滤网孔板上侧，行走车可移动地设于过滤布上方，行走车下侧设有藻泥输出管、喷液管和吹气喷管，藻泥暂存槽通过一初级输送管与藻泥输出管连通，且所述初级输送管上设有藻泥输送泵，储液罐通过一喷液输送管与喷液管连通，且所述喷液输送管上设有输液泵，并且所述喷液输送管通过一连接管与藻泥暂存槽相连，高压气罐通过一气体输送管与吹气喷管连通。本发明通过多级喷液浸提分离实现藻泥内含物的快速浸提和同步分离，提高产品的浸提和分离效率。

Description

一种多级喷液浸提分离装置及方法

技术领域

本发明涉及微藻浸提分离技术领域，具体地说是一种多级喷液浸提分离装置及方法。

背景技术

微藻在自然环境中广泛分布，并富含蛋白质、不饱和脂肪酸、维生素和色素等动物生长生活不可或缺的高附加值物质，随着微藻的规模化养殖发展，已经可以实现微藻的定向培育、浸提和分离精制，可以获得特定高附加值的药品、化妆品原料和功能食品，这也是未来生物制造的代表性方向。

现有技术中，大量的微藻利用还是通过破壁或浸提、固液分离、精制等过程获得微藻内的高附加值单一成分。现有技术中，微藻的浸提都是通过将微藻脱除水分后，在一个特定的容器内使微藻与浸提液混合浸泡一段时间后，再将物料送入离心机或压滤机通过固液分离实现提取微藻内的特定产物。如国内专利ZL200410063071.2(一种微藻藻红蛋白分离纯化方法)提供了一种蒸馏水浸提的可溶于水的藻红蛋白的技术方案，通过容器加入一定比例的蒸馏水过夜浸提，通过离心分离获得藻红蛋白水溶液，专用设备的长时间浸提和高能耗的离心分离成为目前微藻合成产物分离纯化的主要技术，国内专利ZL201010276277.9(一种食品级藻蓝蛋白及制备方法)也同样是基于这样一种破壁、浸提、固液分离提取和精制的技术思路。

另外国内专利CN209307361U(一种工业化生产甘油葡萄糖苷的系统)、CN208975209U(一种微藻细胞中代谢产物的萃取系统)和CN108949523A(一种工业化生产甘油葡萄糖苷的工艺及系统)都公开了在过滤传送带上喷洒低渗浸提液并同步真空分离的萃取分离多级系统，相对于现有的长时间浸提和离心分离，该系统的自动化程度和生产效率获得了较好的提高，但还是存在着设备投资大、工序复杂、能耗高等的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多级喷液浸提分离装置及方法，通过行走车带动喷液管和吹气喷管往复移动实现藻泥多级喷液浸提分离，进而实现对藻泥内含物的快速浸提和同步分离，提高产品的浸提和分离效率。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种多级喷液浸提分离装置，包括微藻浸提床、行走车、藻泥暂存槽、储液罐和高压气罐，微藻浸提床内设有行走车、过滤布和过滤网孔板，且过滤布设于过滤网孔板上侧，所述过滤网孔板下方形成浸提液收集槽，行走车可移动地设于过滤布上方，且所述行走车下侧设有藻泥输出管、喷液管和吹气喷管，并且藻泥输出管和喷液管设于两个吹气喷管之间，藻泥暂存槽通过一初级输送管与所述藻泥输出管连通，且所述初级输送管上设有藻泥输送泵，储液罐)通过一喷液输送管与所述喷液管连通，且所述喷液输送管上设有输液泵，并且所述喷液输送管通过一连接管与藻泥暂存槽相连，高压气罐通过一气体输送管与所述吹气喷管连通。

所述气体输送管分别通过两个支路与两个吹气喷管相连，每个支路上均设有控制管路启闭的控制阀。

所述微藻浸提床内设有行车轨道，所述行走车下侧设有行走轮沿着所述行车轨道滚动，在所述行车轨道端部设有限位开关。

所述藻泥暂存槽内设有搅拌装置。

所述高压气罐通过管路与一个空压机相连。

所述浸提液收集槽一端下侧设有排液口。

所述初级输送管、喷液输送管和连接管均设有控制管路启闭的控制阀。

一种根据所述多级喷液浸提分离装置的分离方法，其特征在于：包括如下步骤：

一、初级浸提混合物制备：将藻泥输入藻泥暂存槽中，将配置好的微藻浸提液储存在储液罐内，连接管开通，输液泵启动将储液罐内的微藻浸提液输入到藻泥暂存槽内搅拌形成初级浸提混合物，输入完成后连接管关闭；

二、初级浸提液分离：行走车启动先正向行走，藻泥输送泵启动将藻泥暂存槽内的初级浸提混合物送入藻泥输出管，行走车行走过程中，初级浸提混合物先平铺在微藻浸提床内的过滤布上实现初级浸提液平展开并过滤分离；

三、一级喷洒浸提分离：行走车正向移动到位后，藻泥输出管停止输出初级浸提混合物，然后行走车反向移动，输液泵启动将储液罐内的微藻浸提液输送到喷液管中，然后微藻浸提液均匀喷洒在过滤布的藻泥平铺层上实现一级喷洒浸提，位于行走车前进方向后排的吹气喷管打开向藻泥层吹扫高压气流，然后气流吹向藻泥平铺层实现一级吹气浸提分离，喷液管前进方向前排的吹气喷管处于关闭状态；

四、二级喷洒浸提分离：行走车反向移动到位后转变为正向移动，喷液管继续喷液实现二级喷洒浸提，两个吹气喷管切换，另一个吹气喷管打开吹气实现二级吹气浸提分离；

五、三级及后续喷洒浸提分离：行走车正向移动到位后转为反向移动，并重复步骤四喷液管继续喷液，两个吹气喷管切换，往复多次后，直至微藻浸提产物满足要求。

本发明的优点与积极效果为：

1、本发明通过行走车带动喷液管和吹气喷管往复移动实现藻泥多级喷液浸提分离，进而实现对藻泥内含物的快速浸提和同步分离，提高产品的浸提和分离效率。

2、本发明结构相对简单，能够有效降低设备成本，且操作简单方便。

附图说明

图1为本发明的装置结构示意图，

图2为图1中的行走车放大图，

图3为图1中的过滤网孔板局部放大图。

其中，1为藻泥暂存槽，2为藻泥输送泵，3为微藻浸提床，4为行走车，5为藻泥输出管，6为喷液管，7为储液罐，8为输液泵，9为吹气喷管，10为高压气罐，11为空压机，12为过滤布，13为过滤网孔板，14为浸提液收集槽，15为限位开关，16为行车轨道，17为挡板，18为喷液输送管，19为初级输送管，20为气体输送管，21为连接管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1～3所示，本发明包括微藻浸提床3、行走车4、藻泥暂存槽1、储液罐7和高压气罐10，微藻浸提床3内设有行走车4、过滤布12和过滤网孔板13，且过滤布12设于过滤网孔板13上侧，所述过滤网孔板13下方形成浸提液收集槽14，所述浸提液收集槽14一端下侧设有带控制阀的排液口用于排液，行走车4可移动地设于过滤布12上方，且所述行走车4下侧设有藻泥输出管5、喷液管6和吹气喷管9，藻泥暂存槽1通过初级输送管19与所述藻泥输出管5连通，且所述初级输送管19上设有藻泥输送泵2，所述藻泥暂存槽1内设有搅拌装置实现微藻浸提液与微藻的充分混合，本实施例中，所述搅拌装置为电机驱动的搅拌桨叶，储液罐7通过喷液输送管18与所述喷液管6连通，且所述喷液输送管18上设有输液泵8，并且所述喷液输送管18通过一连接管21与藻泥暂存槽1相连，微藻浸提液置于所述储液罐7中，高压气罐10通过气体输送管20与所述吹气喷管9连通，且所述高压气罐10通过管路与一个空压机11相连，当高压气罐10内压力不足时，空压机11启动维持高压气罐9压力稳定，此为本领域公知技术。所述初级输送管19、喷液输送管18和连接管21均设有控制管路启闭的控制阀，所述控制阀为本领域公知技术，另外所述初级输送管19、喷液输送管18、气体输送管20均采用软管结构以实现随行走车4移动。

如图1～2所示，所述微藻浸提床3内设有行车轨道16，所述行走车4下侧设有行走轮沿着所述行车轨道16滚动，在所述行车轨道16端部设有限位开关15，当行走车4触碰所述限位开关15时，所述限位开关15发出信号使装置控制系统控制行走车4反向移动，所述限位开关15为市购产品。本实施例中，所述行走车4通过齿轮齿条机构传动实现移动，其中行走车4内设有驱动电机，所述驱动电机输出轴上设有齿轮，所述行车轨道16侧面设有齿条，且所述齿轮与齿条啮合，电机驱动齿轮转动，齿轮沿着齿条移动并带动行走车4移动。

如图2所示，所述行走车4下侧设有两个吹气喷管9，且两个吹气喷管9之间设有所述喷液管6和藻泥输出管5，本发明工作时，两个吹气喷管9根据行走车4的运行方向切换运行，确保实现先喷洒浸提后吹气浸提分离的操作流程。另外如图2所示，气体输送管20分别通过两个支路与两个吹气喷管9相连，每个支路上均设有控制阀以通过控制系统实现不同吹气喷管9的切换。

如图2所示，所述藻泥输出管5的出口端设有挡板17保证藻泥输出实现均匀平铺。

本实施例中，所述过滤布12为过滤孔径100～800目的滤布，优选涤纶滤布，丙纶滤布，锦纶滤布，维纶滤布或乙烯纤维滤布。所述过滤网孔板13为具有一定强度的多孔平板。

本实施例中采用的微藻浸提液为纯水、盐水(氯化钠或者氯化钙水溶液)、乙醇水溶液或甲醇水溶液或丙酮等有机溶剂等，优选为纯水或乙醇溶液。

本实施例中，所述喷液管6上有多个喷液孔，所述喷液孔的直径为0.5～3.0mm，或者在喷液管6上安装多个水雾喷嘴，水雾喷嘴喷射出的水雾呈扇形或锥形，或者是可旋转的水雾，喷液方向朝向微藻浸提床面。

本实施例中，所述的吹气喷管9上有多个喷气孔，所述喷气孔的直径为0.5～3.0mm，或者吹气喷管9上安装多个气体喷嘴21，喷气方向朝向微藻浸提床面，吹向藻泥层的高压气体用于搅动藻泥层，方便并强化低渗萃取液的过滤。

本发明的工作原理为：

本发明工作时：

一、初级浸提混合物制备：将采收的藻泥输入藻泥暂存槽1中，将配置好的微藻浸提液储存在储液罐7内，先将连接管21上的控制阀打开，并启动输液泵8将储液罐7内的微藻浸提液输入到藻泥暂存槽1内，并通过搅拌实现微藻浸提液与微藻的充分混合，形成初级浸提混合物，所述喷液输送管18和初级输送管19此时均处于关闭状态。

二、初级浸提液分离：连接管21关闭，初级输送管19打开，藻泥输送泵2启动将藻泥暂存槽1内的初级浸提混合物送入藻泥输出管5，同时行走车4开始移动并带动藻泥输出管5平移，将藻泥暂存槽1内的初级浸提混合物平铺在微藻浸提床3内的过滤布12上，而过滤布12平铺在过滤网孔板13上，初级浸提混合物中的浸提液透过过滤布12和过滤网孔板13流向下侧的浸提液收集槽14。

另外随着行走车4移动，在实现初级浸提液分离的同时，为进一步提高藻泥的浸提分离效果，可以开启行走车4行走方向后侧的吹气喷管9向藻泥层吹扫高压气流，强化初级浸提分离效果。

三、一级喷洒浸提分离：行走车4行驶到行车轨道16一端并触碰该端的限位开关15后，藻泥输出管5停止输出初级浸提混合物，限位开关15发出信号使装置系统控制行走车4反向移动，输液泵8同时启动将储液罐7内的微藻浸提液输送到喷液管6中，并将微藻浸提液均匀喷洒在过滤布12的藻泥平铺层上，实施一级喷洒浸提，同时位于喷液管6前进方向后排的吹气喷管9也开始向藻泥层吹扫高压气流，实现一级吹气浸提分离，气流搅动平铺的藻泥层，强化藻泥浸提液与微藻的混合并快速透过过滤布12进入浸提液收集槽14，此时喷液管6前进方向前排的吹气喷管9处于关闭状态。

四、二级喷洒浸提分离：行走车4行驶到行车轨道16另一端并触碰该端的限位开关15后，限位开关15发出信号使装置系统控制行走车4转向正向移动，此时喷液管6继续喷液，实现二级喷洒浸提，但吹气喷管9实现切换，另一吹气喷管9启动喷气，也即保证始终是喷液管6前进方向后排的吹气喷管9喷气，实现二级喷洒浸提分离。

五、如此往复，可以实现三级或多级喷洒浸提分离操作，喷洒的水量和浸提的次数，可以通过试验效果确定，直至浸提获得98％以上的微藻浸提产物。

Claims (8)

1.一种多级喷液浸提分离装置，其特征在于：包括微藻浸提床(3)、行走车(4)、藻泥暂存槽(1)、储液罐(7)和高压气罐(10)，微藻浸提床(3)内设有行走车(4)、过滤布(12)和过滤网孔板(13)，且过滤布(12)设于过滤网孔板(13)上侧，所述过滤网孔板(13)下方形成浸提液收集槽(14)，行走车(4)可移动地设于过滤布(12)上方，且所述行走车(4)下侧设有藻泥输出管(5)、喷液管(6)和吹气喷管(9)，并且藻泥输出管(5)和喷液管(6)设于两个吹气喷管(9)之间，藻泥暂存槽(1)通过一初级输送管(19)与所述藻泥输出管(5)连通，且所述初级输送管(19)上设有藻泥输送泵(2)，储液罐(7)通过一喷液输送管(18)与所述喷液管(6)连通，且所述喷液输送管(18)上设有输液泵(8)，并且所述喷液输送管(18)通过一连接管(21)与藻泥暂存槽(1)相连，高压气罐(10)通过一气体输送管(20)与所述吹气喷管(9)连通。

2.根据权利要求1所述的多级喷液浸提分离装置，其特征在于：所述气体输送管(20)分别通过两个支路与两个吹气喷管(9)相连，每个支路上均设有控制管路启闭的控制阀。

3.根据权利要求1所述的多级喷液浸提分离装置，其特征在于：所述微藻浸提床(3)内设有行车轨道(16)，所述行走车(4)下侧设有行走轮沿着所述行车轨道(16)滚动，在所述行车轨道(16)端部设有限位开关(15)。

4.根据权利要求1所述的多级喷液浸提分离装置，其特征在于：所述藻泥暂存槽(1)内设有搅拌装置。

5.根据权利要求1所述的多级喷液浸提分离装置，其特征在于：所述高压气罐(10)通过管路与一个空压机(11)相连。

6.根据权利要求1所述的多级喷液浸提分离装置，其特征在于：所述浸提液收集槽(14)一端下侧设有排液口。

7.根据权利要求1所述的多级喷液浸提分离装置，其特征在于：所述初级输送管(19)、喷液输送管(18)和连接管(21)均设有控制管路启闭的控制阀。

8.一种根据权利要求1所述的多级喷液浸提分离装置的分离方法，其特征在于：包括如下步骤：

一、初级浸提混合物制备：将藻泥输入藻泥暂存槽(1)中，将配置好的微藻浸提液储存在储液罐(7)内，连接管(21)开通，输液泵(8)启动将储液罐(7)内的微藻浸提液输入到藻泥暂存槽(1)内搅拌形成初级浸提混合物，输入完成后连接管(21)关闭；

二、初级浸提液分离：行走车(4)启动先正向行走，藻泥输送泵(2)启动将藻泥暂存槽(1)内的初级浸提混合物送入藻泥输出管(5)，行走车(4)行走过程中，初级浸提混合物先平铺在微藻浸提床(3)内的过滤布(12)上实现初级浸提液平展开并过滤分离；

三、一级喷洒浸提分离：行走车(4)正向移动到位后，藻泥输出管(5)停止输出初级浸提混合物，然后行走车(4)反向移动，输液泵(8)启动将储液罐(7)内的微藻浸提液输送到喷液管(6)中，然后微藻浸提液均匀喷洒在过滤布(12)的藻泥平铺层上实现一级喷洒浸提，位于行走车(4)前进方向后排的吹气喷管(9)打开向藻泥层吹扫高压气流，然后气流吹向藻泥平铺层实现一级吹气浸提分离；喷液管(6)前进方向前排的吹气喷管(9)处于关闭状态；

四、二级喷洒浸提分离：行走车(4)反向移动到位后转变为正向移动，喷液管(6)继续喷液实现二级喷洒浸提，两个吹气喷管(9)切换，另一个吹气喷管(9)打开吹气实现二级吹气浸提分离；

五、三级及后续喷洒浸提分离：行走车(4)正向移动到位后转为反向移动，并重复步骤四喷液管(6)继续喷液，两个吹气喷管(9)切换，往复多次后，直至微藻浸提产物满足要求。

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