CN204824684U - 一种胱氨酸纯化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种胱氨酸纯化装置，属于氨基酸生产技术领域。该装置包括酸回收结构和依次设置的第一沉淀池、第一板框压滤机、第一溶解罐、酸中和反应釜、第二沉淀池、第二板框压滤机、第二溶解罐、纳滤结构、脱色结构与氨中和反应釜，所述第一沉淀池与胱氨酸生产装置连接，所述酸回收结构与胱氨酸生产装置、第一溶解罐、第二溶解罐和脱色结构连接。该装置采用了纳滤结构对胱氨酸溶液进行处理，即可以降低活性炭的使用（40kg/吨毛至20kg/吨毛），又可以提高产物的收率（90%以下提高到98%以上），还可以提高产物的质量（46kg/吨毛提高到50kg/吨毛）。

Description

一种胱氨酸纯化装置

技术领域

本实用新型涉及氨基酸生产技术领域，特别涉及一种胱氨酸纯化装置。

背景技术

由于全球市场对禽类肉制品的巨大需求，禽类的屠宰加工过程中产生大量的羽毛，使得每年羽毛废弃物达数百万吨，这些羽毛如直接废弃，在自然条件下腐烂降解时间长，且腐烂发臭对环境造成污染；如焚烧填埋需大量的人力和物力，还可能造成二次污染，也浪费了宝贵的资源。由于羽毛含有大量的蛋白质，如通过化学的方法将其降解为氨基酸，既避免了羽毛废弃物产生的污染，又具有良好的经济效益，不失为是目前处理羽毛的最好方法。

目前常规的将羽毛降解为氨基酸方法是酸解法，酸解法将羽毛经物理处理后送入酸解罐内，通过酸处理和中和反应后产生胱氨酸，而胱氨酸的纯化过程包括脱色和氨中和，再经离心、洗涤后得到成品。具体地，胱氨酸精制脱色采用的是用活性炭脱色后再进行精制中和的方法。在生产过程中，若要求的脱色效果好，滤液澄清度高，就必须使用大量的活性炭。而活性炭的大量加入又会带走不少的胱氨酸和酪氨酸。要得到出口级质量的胱氨酸时，活性炭的量就会成倍的增加。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种胱氨酸纯化装置，即可以降低活性炭的使用，又可以提高产物的收率，还可以提高产物的质量。所述技术方案如下：

本实用新型实施例提供了一种胱氨酸纯化装置，该装置包括酸回收结构和按工艺流程依次设置的第一沉淀池、第一板框压滤机、第一溶解罐、酸中和反应釜、第二沉淀池、第二板框压滤机、第二溶解罐、纳滤结构、脱色结构与氨中和反应釜等。其中，上述结构分别进行一母分离、酸中和、纳滤、脱色和氨中和过程。其中，第一沉淀池与胱氨酸生产装置连接用于接收胱氨酸粗品溶液开始进行纯化处理，酸回收结构与胱氨酸生产装置、第一溶解罐、第二溶解罐和脱色结构连接，用于回收胱氨酸生产过程中产生的盐酸并将回收的盐酸用于胱氨酸纯化过程。

其中，纳滤结构为常见结构，由纳滤膜过滤器（其上设有进料口、浓缩液出口和透过液出口等）、增压泵、换热器和缓冲罐组成的循环结构，纳滤膜选择性通过H₂O、Na⁺、H⁺、Cl^-和小分子有机物组成的滤液（胱氨酸和酪氨酸等不能通过），而浓缩液送入脱色结构中。进一步地，纳滤结构的透过液返回第二溶解罐用于溶解固体。其中，纳滤膜过滤器可以为卷式、中空纤维式、板框式或管式结构等，优选采用管式结构。

其中，本实用新型实施例中的胱氨酸生产装置包括依次连接的水解反应釜、浓缩器和碱中和反应釜等，水解反应釜和浓缩器与酸回收结构连接用于分别进行酸水解和浓缩过程，碱中和反应釜与酸回收结构和第一沉淀池连接用于进行碱中和反应并输出到纯化装置。

其中，本实用新型实施例中的脱色结构包括依次设置的第一脱色反应釜、第三板框压滤机、第二脱色反应釜和第四板框压滤机等，其中，第一脱色反应釜的进料口与纳滤结构的浓缩液出口和酸回收结构（提供稀盐酸）连接，第四板框压滤机的排渣口通过输送结构与第一脱色反应釜的进料口连接用于将第二脱色反应釜使用过的活性炭送入第一脱色反应釜进行再利用，第四板框压滤机的滤液出口与氨中和反应釜的进料口连接。

其中，本实用新型实施例中的酸回收结构包括回流冷凝管、抽真空结构、冷凝器、稀酸储罐和水洗塔等。其中，回流冷凝管设于水解反应釜的顶部且其出气口与冷凝器的进口连接，冷凝器的出气口与抽真空结构连接，抽真空结构的排气口和水洗塔的排气口均与尾气处理系统连接，水洗塔的废气进口与碱中和反应釜的排气口连接，水洗塔的稀酸出口、浓缩器的冷凝水出口（冷凝水中含有少量稀盐酸）和冷凝器的出液口均与稀酸储罐的进口连接，稀酸储罐的出口与第一溶解罐、第二溶解罐和第一脱色反应釜连接。其中，回流冷凝管用于冷却蒸汽，将盐酸回流到水解反应釜中，具体可以为球形、蛇形或直形结构，优选为蛇形回流冷凝管。其中，冷凝器为常见的用于回收的冷凝器。其中，抽真空结构为真空泵，其中，水洗塔为循环水洗结构，其内部设有喷淋头和浓度计，当其浓度达到一定值时，将水洗酸送入稀酸储罐。更进一步地，冷凝器与抽真空结构之间设有碱洗结构以减少含酸废气对真空结构的腐蚀。

前结构中，液体通过管路实现运输，而滤渣通过输送结构进行运输。前述结构中，各结构基本通过管道顺次连接（其中滤渣的输送通过输送结构进行运输），管道上根据需要设置动力泵、阀门和流量阀等结构。同时，前述各结构都为耐酸或者碱腐蚀结构，反应釜为搪瓷反应釜或玻璃反应釜（容量根据需要采用10立方、15立方或20立方），各反应釜根据需要设置搅拌、温度计、气压计、保温夹套、冷却水夹套等或者与尾气处理系统连接。进一步地，各车间分两层设置，各反应釜或沉淀池或溶解罐等设于一层，板框压滤机设于二层。输送结构包括板框压滤机的排渣口下方设置的可拆除的斜板和其一侧（排渣口一侧）平行于板框压滤机设置的收集槽，斜板将滤渣送入收集槽中，收集槽通过输送带或者输送槽将滤渣送入相应的反应釜中。

其中，上述结构中，各步骤中可以共用一个板框压滤机或共用一个反应釜，如第三板框压滤机和第四板框压滤机可以由同一个板框压滤机实现，如第一脱色反应釜和第二脱色反应釜可以由同一反应釜实现，即上述连接关系主要从功能上进行了限定，并不作为本实用新型的限定。但是实际生产过程中，为了生产流畅的进行，前述各结构都由单独的结构实现。

其中，上述描述中“第一”、“第二”、……等描述只用于区分，以方便描述，而不具有其他特殊意义。

本实用新型实施例提供的技术方案的有益效果为：

1、物料中原来难以用活性炭吸附的色素和部分小肽被纳滤膜过滤掉，增加了产品的澄清度，产品的纯度由原来的90%以下提高到98%以上。

2、降低了活性炭的使用量，传统工艺直接用活性炭脱色生产胱氨酸时，用量为40kg/吨毛，现工艺经过纳滤膜过滤处理后，活性炭用量为20kg/吨毛，降低了物耗。

3、因减少了脱色活性炭的使用量，降低了活性炭对产品的吸附，使产品胱氨酸的收得率得到了提高，胱氨酸产品由原来的46kg/吨毛提高到50kg/吨毛，增加了效益。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的胱氨酸纯化装置的结构框图；

图2是本实用新型实施例提供的盐酸回收结构的结构框图；

图3是本实用新型实施例提中羽毛生产胱氨酸的工艺流程图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

参见图1，本实用新型实施例提供了一种胱氨酸纯化装置，该装置包括酸回收结构7和按工艺流程依次设置的第一沉淀池1、第一板框压滤机2、第一溶解罐3、酸中和反应釜4、第二沉淀池5、第二板框压滤机6、第二溶解罐8、纳滤结构9、脱色结构与氨中和反应釜17等。其中，第一沉淀池1与胱氨酸生产装置连接，酸回收结构7与胱氨酸生产装置、第一溶解罐3、第二溶解罐8和脱色结构（具体与第一脱色反应釜13）连接。进一步地，纳滤结构9的透过液出口与第二溶解罐8的进料口连接，用于采用透过液溶解固体。

其中，参见图1，本实用新型实施例中的胱氨酸生产装置包括依次连接的水解反应釜10、浓缩器11和碱中和反应釜12等，水解反应釜10和浓缩器11与酸回收结构7连接，碱中和反应釜12与酸回收结构7和第一沉淀池1连接。

其中，参见图1，本实用新型实施例中的脱色结构包括依次设置的第一脱色反应釜13、第三板框压滤机14、第二脱色反应釜15和第四板框压滤机16等。其中，第一脱色反应釜13的进料口与纳滤结构9的浓缩液出口和酸回收结构7（具体为稀酸储罐22）连接，第四板框压滤机16的排渣口通过输送结构与第一脱色反应釜13的进料口连接，第四板框压滤机16的滤液出口与氨中和反应釜17的进料口连接。

其中，参见图2，本实用新型实施例中的酸回收结构7包括回流冷凝管19、抽真空结构20、冷凝器21、稀酸储罐22和水洗塔23等。其中，回流冷凝管19设于水解反应釜10的顶部且其出气口与冷凝器21的进口连接，冷凝器21的出气口与抽真空结构20连接，抽真空结构20的排气口和水洗塔23的排气口均与尾气处理系统连接，水洗塔23的废气进口与碱中和反应釜12的排气口连接，水洗塔23的稀酸出口、浓缩器11的冷凝水出口和冷凝器21的出液口均与稀酸储罐22的进口连接，稀酸储罐22的出口与第一溶解罐3、第二溶解罐8和第一脱色反应釜13连接。

参见图3，下面对上述装置的工艺流程进行说明，包括以下步骤：

101水解：将经过选毛机选毛后的4吨鸭毛送入15立方的水解反应釜10中用30wt%的盐酸进行水解，水解温度为115℃，水解时间5h，鸭毛（干重）与盐酸的质量比为1:1.8，同时盐酸回收结构7回收盐酸备用。

102浓缩：将步骤101得到的水解液用浓缩器11浓缩至原重量的1/3，浓缩温度为90℃，同时盐酸回收结构7回收盐酸备用，得到约3吨浓缩液。

103碱中和：将10吨步骤102得到的浓缩液送入碱中和反应釜12中，并加入500KgNa₂CO₃固体和3吨30wt%的NaOH溶液进行反应，反应温度70℃，反应时间8h，同时盐酸回收结构7回收盐酸备用。

104一母分离：将步骤103得到的中和液送入第一沉淀池1中自然沉降30小时，再送入第一板框压滤机2中进行压滤，滤渣通过输送结构送第一溶解罐3。

105酸中和；将步骤104得到的滤渣送入第一溶解罐3，采用盐酸回收结构7回收的步骤101、102和103回收的部分盐酸进行溶解，调整pH为0.85，完全溶解后，送入酸中和反应釜4中，加入30wt%盐酸或盐酸回收结构7回收的盐酸进行酸中和，调整pH为0.55，室温反应时间25分钟，反应完成后送入第二沉淀池5中，自然沉降18h，再第二板框压滤机6进行压滤，滤渣通过输送结构送第二溶解罐8。

106纳滤：将步骤105得到滤渣送入第二溶解罐8中，加入适量水和步骤101、102和103回收的部分盐酸进行溶解，调整pH值为2.5，纳滤条件为：PCI公司的AFC-30形管式NF膜，该膜的截留相对分子质量约为200，两根膜管并联，每根模的面积为1.4m²，温度10-20℃，进料压力为5MPa，流量为45L/min。

107一次脱色：将步骤106得到的浓缩液送入第一脱色反应釜13中，加入活性炭和盐酸（30wt%盐酸和步骤101、102和103回收的部分盐酸）进行脱色，脱色条件为：温度65℃，pH为0.5，活性炭为步骤108产生的全部废活性炭，反应时间30分钟，脱色完成后送入第三板框压滤机14进行压滤，滤液送第二脱色反应釜15，滤渣送固体废物处理。

108二次脱色：将步骤107得到的滤液送入第二脱色反应釜15中，加入适量纯水、活性炭和30wt%盐酸进行脱色，脱色条件为：温度65℃，pH为0.5，活性炭的使用量为新鲜活性炭18Kg/吨毛，反应时间30分钟，脱色完成后送入第四板框压滤机16进行压滤，滤渣进行回收得活性炭通过输送结构送步骤107（第一脱色反应釜13）使用，滤液送氨中和反应釜17。

109氨中和：将步骤108得到的滤液送入氨中和反应釜17中，加入20wt%的氨水进行中和，中和条件为：温度75℃，氨水的使用量为200Kg/吨毛，反应完成后送入离心机18离心分离得胱氨酸粗品。

110精制：步骤109得到的胱氨酸粗品经洗涤、干燥和粉碎后得到胱氨酸精品，经国标规定的色谱法检测，胱氨酸精品的纯度为98.4%，产量为50.1Kg每吨毛。

本实用新型实施例提供了一种胱氨酸纯化装置，该装置采用了纳滤结构对胱氨酸溶液进行处理，即可以降低活性炭的使用（40kg/吨毛至20kg/吨毛），又可以提高产物的收率（90%以下提高到98%以上），还可以提高产物的质量（46kg/吨毛提高到50kg/吨毛）。

以上所述本实用新型的具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种胱氨酸纯化装置，其特征在于，包括酸回收结构和依次设置的第一沉淀池、第一板框压滤机、第一溶解罐、酸中和反应釜、第二沉淀池、第二板框压滤机、第二溶解罐、纳滤结构、脱色结构与氨中和反应釜，所述第一沉淀池与胱氨酸生产装置连接，所述酸回收结构与胱氨酸生产装置、第一溶解罐、第二溶解罐和脱色结构连接。

2.根据权利要求1所述的胱氨酸纯化装置，其特征在于，所述胱氨酸生产装置包括依次连接的水解反应釜、浓缩器和碱中和反应釜，所述水解反应釜和浓缩器与酸回收结构连接，所述碱中和反应釜与酸回收结构和第一沉淀池连接。

3.根据权利要求2所述的胱氨酸纯化装置，其特征在于，所述脱色结构包括依次设置的第一脱色反应釜、第三板框压滤机、第二脱色反应釜和第四板框压滤机；所述第一脱色反应釜的进料口与纳滤结构的浓缩液出口和酸回收结构连接；所述第四板框压滤机的排渣口通过输送结构与第一脱色反应釜的进料口连接，其滤液出口与氨中和反应釜的进料口连接。

4.根据权利要求3所述的胱氨酸纯化装置，其特征在于，所述酸回收结构包括回流冷凝管、抽真空结构、冷凝器、稀酸储罐和水洗塔，所述回流冷凝管设于水解反应釜的顶部且其出气口与冷凝器的进口连接，所述冷凝器的出气口与抽真空结构连接，所述水洗塔的废气进口与碱中和反应釜的排气口连接，所述水洗塔的稀酸出口、浓缩器的冷凝水出口和冷凝器的出液口均与稀酸储罐的进口连接，所述稀酸储罐的出口与第一溶解罐、第二溶解罐和第一脱色反应釜连接。