CN114210101A - 一种氨基葡萄糖水解液中产物的分离系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种氨基葡萄糖水解液中产物的分离系统，其结构包括：水解液雾化头、乙醇雾化头对称设置在沉淀罐中上部，对冲网板竖向固定在沉淀罐的顶壁上且位于水解液雾化头、乙醇雾化头之间；水解液雾化头与水解液换热器连接，沉淀罐、乙醇蒸发罐、乙醇储液罐依次连接，第一冷凝器设置在乙醇蒸发罐和乙醇储液罐之间的连接管路上；乙醇储液罐、乙醇换热器、乙醇雾化头依次连接，水解液换热器和乙醇换热器均与第二冷却器连接。该系统利用氨基葡萄糖的溶解性特点有效实现了水解液中产物的分离，不需要对水解液进行长时间加热，有助于保证产品的品质。
Description
技术领域
本发明涉及氨基葡萄糖制备技术领域，具体涉及一种氨基葡萄糖水解液中产物的分离系统。
背景技术
背景技术中的下列内容仅指本发明人理解的与本发明有关的信息，旨在通过对与本发明相关的一些基础技术知识的说明而增加对本发明的理解，该信息并不必然已经构成被本领域一般技术人员所公知的知识。
氨基葡萄糖能够有效缓解关节炎及风湿病患者的疼痛及改善、预防、治疗及修复结缔组织损伤，对骨骼和关节炎发炎也有一定的疗效，同时也有助于急性、慢性炎症的愈合。氨基葡萄糖的制备工序中，对水解液脱色后需要进一步进行提纯，以从水解液中分离出氨基葡萄糖类产品。为了达到上述的目的，目前常用的方法进行加热浓缩，该方法需要将水解液中大量的水分蒸发出去，由于水解液中的大部分成分为水，这种方法耗时长，能耗高，而且由于氨基葡萄糖的化学性质不稳定，长时间加热容易造成部分氨基葡萄糖分解，不仅造成产物损失且影响产品品质。
发明内容
针对上述的问题，本发明提供一种氨基葡萄糖水解液中产物的分离系统，该系统利用氨基葡萄糖的溶解性特点有效实现了水解液中产物的分离，不需要对水解液进行长时间加热，有助于保证产品的品质。为实现上述目的，本发明采用如下所述技术方案。
一种氨基葡萄糖水解液中产物的分离系统，包括：沉淀罐、水解液雾化头、乙醇雾化头、对冲网板、水解液换热器、乙醇蒸发罐、乙醇储液罐、第一冷凝器、乙醇换热器和第二冷却器。其中：所述水解液雾化头、乙醇雾化头对称设置在沉淀罐中上部，所述对冲网板竖向固定在沉淀罐的顶壁上且位于所述水解液雾化头、乙醇雾化头之间。所述水解液雾化头与水解液换热器连接，所述沉淀罐、乙醇蒸发罐、乙醇储液罐依次连接，所述第一冷凝器设置在乙醇蒸发罐和乙醇储液罐之间的连接管路上，以便于对乙醇蒸发罐中的乙醇蒸汽进行冷凝。所述乙醇储液罐、乙醇换热器、乙醇雾化头依次连接，所述水解液换热器和乙醇换热器均与第二冷却器连接，以便于对冷媒进行冷却至设定的温度后再输送至所述换热器中。
进一步地，所述乙醇蒸发罐和沉淀罐之间通过抽水管道连接，所述抽水管道上设置有抽水泵，所述抽水管道的下端位于沉淀罐中，以便于将上层的乙醇和水的混合液抽出后送至乙醇蒸发罐中，蒸馏出乙醇组分。
进一步地，还包括防扰流罩，所述防扰流罩为半圆柱形结构，其底面为过滤网，所述防扰流罩固定在沉淀罐的内壁上且两者之间形成抽液腔，所述水管道的下端位于抽液腔中。
进一步地，所述乙醇蒸发罐的底部和/或侧壁上设置有电加热装置，所述电加热装置与温度控制器连接，且乙醇蒸发罐中设置有温度检测仪，所述温度检测仪与温度控制器连接，以便于控制对乙醇蒸发罐中乙醇溶液的加热温度，将乙醇分馏出来。
进一步地，所述乙醇蒸发罐的顶壁为锥形结构，其与所述第一冷凝器通过管道连接。
进一步地，所述沉淀罐的底面为锥形结构，且该底面上设置有出口，所述出口与离心机连接，所述离心机与冻干机连接。
进一步地，所述水解液换热器和乙醇换热器的结构相同，其均包括：外壳、转轴、齿轮、冷却液管束和叶片。其中：所述外壳的两端面中心处各转动连接有一根所述转轴，且该转轴为管体，其中一根所述转轴连接有齿轮，且所述齿轮位于外壳的外部，所述冷却液管束位于外壳中，且该冷却液管束是由若干根管子组成的梭形结构，且这些管子之间具有间隙，所述冷却液管束的两端分别与所述外壳的两端面上的转轴连通。两根所述转轴与第二冷却器形成循环连接，且循环管路上设置有输液泵，以实现冷媒的循环。所述叶片设置在转轴上形成叶轮，以驱动水解液或乙醇流动。所述第二冷却器的主要作用是对经过换热后的冷媒进行降温，然后通过转轴继续送入冷却液管束中对水解液或乙醇进行降温。
进一步地，所述冷却液管束中单根管子的直径控制在10mm～15mm之间，其可以提供充分的传热面，提高冷却效率。
进一步地，所述转轴通过旋转接头与循环管路连接，以便于在转轴转动的同时实现冷媒的循环。
进一步地，所述水解液雾化头与水解液换热器中的外壳的内腔连通，且该内腔与氨基葡萄糖水解液储罐连接，以便于将水解液输送至水解液换热器中进行降温。
进一步地，所述乙醇储液罐与乙醇换热器的外壳的内腔连通，且该内腔与乙醇雾化头连通，以便于将经过冷却后的乙醇液体送入乙醇雾化头中向沉淀罐内喷射。
进一步地，所述齿轮与驱动电机通过皮带传动连接，以便于驱动所述冷却液管束转动。
基于上述的技术方案，本发明具有以下方面的有益效果：
(1)本发明的这种分离系统不需加热即可将水解液中的氨基葡萄糖分离出来，从而使氨基葡萄糖的提取过程不需高温加热，有助于避免氨基葡萄糖的分解、变质。因为传统的加热浓缩需要将水解液中大量的水分蒸发出去，由于水解液中的大部分成分为水，这种方法耗时长，能耗高，而且由于氨基葡萄糖的化学性质不稳定，长时间加热容易造成部分氨基葡萄糖分解，不仅造成产物损失且影响产品品质。由于氨基葡萄糖具有溶于水但不溶于乙醇的特点，因此本发明的分离系统通过乙醇雾化头向沉淀罐中喷入雾化的乙醇，同时通过水解液雾化头喷入雾化的水解液，因为乙醇可以和水解液中的水互溶，迫使水解液中的氨基葡萄糖从水解液中析出形成晶体并沉淀在沉淀罐的底部，通过抽水管道将上部的大部分乙醇和水的混合液抽出后，底部的晶体中的液体大大减少，因此不需要像传统的方法一样需要先蒸发除去大量水，因此能耗显著降低。
(2)本发明的这种分离系统在沉淀罐中的水解液雾化头和乙醇雾化头之间设置了对冲网板，所述水解液雾化头、乙醇雾化头均面向对冲网板，从而使水解液雾化头向对冲网板的一面喷射水解液，乙醇雾化头向冲网板的另一面喷射雾化的乙醇，雾化水解液和雾化乙醇向对冲网板不断撞击，而且由于对冲网板具有通过性，从而在对冲网板处形成水解液和乙醇的雾化混合区，使两者先进行充分混合后再落入下方的液面，可以有效提高水解液中氨基葡萄糖的析出，同时雾化后混合再掉落可显著降低对下方液面的扰动，避免了因需要对水解液和乙醇搅拌对氨基葡萄糖晶体造成扰动，其上浮后容易随着抽水管道排出，造成损失。因为为了使水解液与乙醇溶液充分混合提高氨基葡萄糖的析出效率，需要在沉淀罐中安装搅拌器进行搅拌，但这容易造成析出的氨基葡萄糖漂浮在整个液体中，容易随抽水管道排出，无法实现氨基葡萄糖的在线分离。而通过发明采用水解液雾化头和乙醇雾化头在对冲网板处进行水解液和乙醇雾化对冲的方式可无需在沉淀罐中安装搅拌器进行搅拌，很好地克服了上述问题。
(3)本发明设置了兼具输液功能和冷却功能的水解液换热器和乙醇换热器，这种换热器首先采用了由若干根细管组成的梭形结构的冷却液管束，区别于传统的单根较粗的换热管，这种冷却液管束中的大量细管可以提供远高于单根较粗的换热管的换热面，大幅度提高换热效率，通过实验证明，相对于采用与所述冷却液管束的最大直径相同的换热管，本发明的冷却液管束的冷区效率可提高.倍。这是由于液体经过冷却液管束中的间隙后可以同时形成多个冷却区，而单根较粗的换热管只能在其周围较小的范围内形成冷却区，再加上单根较粗的换热管中心处的冷却液的换热较慢，冷却效率较低。另外，本发明的这种换热器将转轴先设置成空心状后可以相冷却液管束中提供冷却液，驱动冷却液管束转动有助于冷却效率的进一步提高。同时，在这一基础上实现了叶片的转动，可以在冷却的同时实现外壳内液体的输送，省去了额外设置输液泵，使换热器的真题结构紧凑、高效，而经过冷却后额水解液和乙醇混合后更有助于氨基葡萄糖的析出。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为实施例中氨基葡萄糖水解液中产物的分离系统的结构示意图。
图2为实施例中水解液换热器和乙醇换热器的结构示意图。
图3为实施例中冷却液管束的截面图。
图中标记代表：沉淀罐1、水解液雾化头2、乙醇雾化头3、对冲网板4、水解液换热器5、乙醇蒸发罐6、乙醇储液罐7、第一冷凝器8、乙醇换热器9、第二冷却器10、抽水管道11、抽水泵12、防扰流罩13、过滤网14、抽液腔15、外壳16、转轴17、齿轮18、冷却液管束19、叶片20、旋转接头21、驱动电机22。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
另外，本发明中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等及其类似用语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。现结合说明书附图和实施例对本发明的技术方案进一步说明。
参考图1至图3，对于该图示例的氨基葡萄糖水解液中产物的分离系统，其包括：沉淀罐1、水解液雾化头2、乙醇雾化头3、对冲网板4、水解液换热器5、乙醇蒸发罐6、乙醇储液罐7、第一冷凝器8、乙醇换热器9和第二冷却器10；其中：
所述沉淀罐1为立式设置的圆形罐体，该罐体的底面为锥形结构，且该底面上设置有出口，所述出口与离心机连接，所述离心机与冻干机连接。经过离心机固液分离后的湿产物进入冻干机后冻干得到粉末状成品，从而使氨基葡萄糖的提取过程不需高温加热，有助于避免氨基葡萄糖的分解、变质。本发明的分离系统通过乙醇雾化头3向沉淀罐1中喷入雾化的乙醇，同时通过水解液雾化头2喷入雾化的水解液，因为乙醇可以和水解液中的水互溶，迫使水解液中的氨基葡萄糖从水解液中析出形成晶体并沉淀在沉淀罐1的底部，通过抽水管道11将上部的大部分乙醇和水的混合液抽出后，底部的晶体中的液体大大减少，因此不需要像传统的方法一样需要先蒸发除去大量水，因此能耗显著降低。
所述水解液雾化头2、乙醇雾化头3对称设置在沉淀罐1中上部，所述对冲网板4竖向固定在沉淀罐1的顶壁上且位于所述水解液雾化头2、乙醇雾化头3之间。本发明的这种分离系统在沉淀罐中的水解液雾化头2和乙醇雾化头3之间设置了对冲网板4，所述水解液雾化头2、乙醇雾化头3均面向对冲网板4，从而使水解液雾化头2向对冲网板4的一面喷射水解液，乙醇雾化头3向冲网板4的另一面喷射雾化的乙醇，雾化水解液和雾化乙醇向对冲网板4不断撞击，而且由于对冲网板4具有通过性，从而在对冲网板4处形成水解液和乙醇的雾化混合区，使两者先进行充分混合后再落入下方的液面，可以有效提高水解液中氨基葡萄糖的析出，同时雾化后混合再掉落可显著降低对下方液面的扰动，避免了因需要对水解液和乙醇搅拌对氨基葡萄糖晶体造成扰动，其上浮后容易随着抽水管道11排出，造成损失。
所述乙醇蒸发罐6和沉淀罐1之间通过抽水管道11连接，所述抽水管道11上设置有抽水泵12，所述抽水管道的下端位于沉淀罐1中，以便于将上层的乙醇和水的混合液抽出后送至乙醇蒸发罐6中，蒸馏出乙醇组分。
所述乙醇蒸发罐6的底部和/或侧壁上设置有电加热装置，所述电加热装置与温度控制器连接，且乙醇蒸发罐6中设置有温度检测仪，所述温度检测仪与温度控制器连接，以便于控制对乙醇蒸发罐6中乙醇溶液的加热温度，将乙醇分馏出来。所述乙醇蒸发罐6的顶壁为锥形结构，其与所述第一冷凝器8通过管道连接，所述乙醇储液罐7通过管道与第一冷凝器8连通。所述醇蒸发罐6正蒸馏出来的乙醇蒸汽经过第一冷凝器8冷凝后成为液态乙醇，然后进入乙醇储液罐7存储，同时向沉淀罐1中输送乙醇溶液，实现乙醇溶液的长期循环利用，而且经过冷凝后的乙醇由于本身处于低温状态，进入乙醇换热器9进一步冷却时有助于降低能耗，提高冷却效果。所述乙醇蒸发罐6的下部具有出水口，以便于排出多余的水液。
参考图2和图3，所述水解液换热器5和乙醇换热器9的结构相同，其均包括：外壳16、转轴17、齿轮18、冷却液管束19和叶片20。其中：所述外壳16的两端面中心处各转动连接有一根所述转轴17，且该转轴17为管体，其中一根所述转轴17连接有齿轮18，且所述齿轮18位于外壳16的外部，所述冷却液管束19位于外壳16中，且该冷却液管束19是由若干根管子组成的梭形结构，且这些管子之间具有间隙，所述冷却液管束19的两端分别与所述外壳16的两端面上的转轴17连通。两根所述转轴17与第二冷却器10形成循环连接，且循环管路上设置有输液泵，以实现冷媒的循环。所述叶片20设置在转轴17上形成叶轮，以驱动水解液或乙醇流动。所述第二冷却器10的主要作用是对经过换热后的冷媒进行降温，然后通过转轴继续送入冷却液管束19中对水解液或乙醇进行降温。这种换热器首先采用了由若干根细管组成的梭形结构的冷却液管束19，区别于传统的单根较粗的换热管，这种冷却液管束19中的大量细管可以提供远高于单根较粗的换热管的换热面，大幅度提高换热效率，通过实验证明，相对于采用与所述冷却液管束19的最大直径相同的换热管，本发明的冷却液管束19的冷区效率可提高2.23倍。这是由于液体经过冷却液管束19中的间隙后可以同时形成多个冷却区，而单根较粗的换热管只能在其周围较小的范围内形成冷却区，再加上单根较粗的换热管中心处的冷却液的换热较慢，冷却效率较低。
所述转轴17通过旋转接头21与循环管路连接，以便于在转轴17转动的同时实现冷媒的循环。所述水解液雾化头2与水解液换热器5中的外壳16的内腔连通，且该内腔与氨基葡萄糖水解液储罐连接，以便于将水解液输送至水解液换热器5中进行降温。所述乙醇储液罐7与乙醇换热器9的外壳16的内腔连通，且该内腔与乙醇雾化头3连通，以便于将经过冷却后的乙醇液体送入乙醇雾化头3中向沉淀罐1内喷射。所述齿轮18与驱动电机22通过皮带传动连接，以便于驱动所述冷却液管束19转动。本发明的这种换热器将转轴先设置成空心状后可以相冷却液管束19中提供冷却液，驱动冷却液管束19转动有助于冷却效率的进一步提高。同时，在这一基础上实现了叶片20的转动，可以在冷却的同时实现外壳16内液体的输送，省去了额外设置输液泵，使换热器的真题结构紧凑、高效，而经过冷却后额水解液和乙醇混合后更有助于氨基葡萄糖的析出。
最后，需要说明的是，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种氨基葡萄糖水解液中产物的分离系统，其特征在于，包括：沉淀罐、水解液雾化头、乙醇雾化头、对冲网板、水解液换热器、乙醇蒸发罐、乙醇储液罐、第一冷凝器、乙醇换热器和第二冷却器；其中：所述水解液雾化头、乙醇雾化头对称设置在沉淀罐中上部，所述对冲网板竖向固定在沉淀罐的顶壁上且位于所述水解液雾化头、乙醇雾化头之间；所述水解液雾化头与水解液换热器连接，所述沉淀罐、乙醇蒸发罐、乙醇储液罐依次连接，所述第一冷凝器设置在乙醇蒸发罐和乙醇储液罐之间的连接管路上；所述乙醇储液罐、乙醇换热器、乙醇雾化头依次连接，所述水解液换热器和乙醇换热器均与第二冷却器连接。
2.根据权利要求1所述的氨基葡萄糖水解液中产物的分离系统，其特征在于，所述乙醇蒸发罐和沉淀罐之间通过抽水管道连接，所述抽水管道上设置有抽水泵，所述抽水管道的下端位于沉淀罐中；优选地，还包括防扰流罩，所述防扰流罩为半圆柱形结构，其底面为过滤网，所述防扰流罩固定在沉淀罐的内壁上且两者之间形成抽液腔，所述水管道的下端位于抽液腔中。
3.根据权利要求1所述的氨基葡萄糖水解液中产物的分离系统，其特征在于，所述乙醇蒸发罐的底部和/或侧壁上设置有电加热装置，所述电加热装置与温度控制器连接，且乙醇蒸发罐中设置有温度检测仪，所述温度检测仪与温度控制器连接。
4.根据权利要求1所述的氨基葡萄糖水解液中产物的分离系统，其特征在于，所述乙醇蒸发罐的顶壁为锥形结构，其与所述第一冷凝器通过管道连接；优选地，所述沉淀罐的底面为锥形结构，且该底面上设置有出口，所述出口与离心机连接，所述离心机与冻干机连接。
5.根据权利要求1-4任一项所述的氨基葡萄糖水解液中产物的分离系统，其特征在于，所述水解液换热器和乙醇换热器的结构相同，其均包括：外壳、转轴、齿轮、冷却液管束和叶片；其中：所述外壳的两端面中心处各转动连接有一根所述转轴，且该转轴为管体，其中一根所述转轴连接有齿轮，且所述齿轮位于外壳的外部，所述冷却液管束位于外壳中，且该冷却液管束是由若干根管子组成的梭形结构，且这些管子之间具有间隙，所述冷却液管束的两端分别与所述外壳的两端面上的转轴连通；两根所述转轴与第二冷却器形成循环连接，且循环管路上设置有输液泵；所述叶片设置在转轴上形成叶轮。
6.根据权利要求5所述的氨基葡萄糖水解液中产物的分离系统，其特征在于，所述冷却液管束中单根管子的直径控制在10mm～15mm之间。
7.根据权利要求5所述的氨基葡萄糖水解液中产物的分离系统，其特征在于，所述转轴通过旋转接头与循环管路连接。
8.根据权利要求5所述的氨基葡萄糖水解液中产物的分离系统，其特征在于，所述水解液雾化头与水解液换热器中的外壳的内腔连通，且该内腔与氨基葡萄糖水解液储罐连接。
9.根据权利要求5所述的氨基葡萄糖水解液中产物的分离系统，其特征在于，所述乙醇储液罐与乙醇换热器的外壳的内腔连通，且该内腔与乙醇雾化头连通。
10.根据权利要求5所述的氨基葡萄糖水解液中产物的分离系统，其特征在于，所述齿轮与驱动电机通过皮带传动连接。
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