CN204933271U - 一种丁二酸发酵液分离纯化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种丁二酸发酵液分离纯化装置，其特征在于：包括通过管道依次相连的原料罐、陶瓷膜装置、超滤膜装置、双极膜电渗析装置、反渗透浓缩装置、产品罐；所述的超滤膜装置连接陶瓷膜装置的透析液出口，所述的双极膜电渗析装置连接超滤膜装置的透析液出口，所述的产品罐连接反渗透浓缩装置浓缩液出口。本实用新型所述的丁二酸发酵液分离纯化装置用于丁二酸发酵液的分离纯化具：设备紧凑、系统简化、管道缩减和占地面积少；操作性好，能避免人为因素造成的失误；绿色环保、减少能耗、运行成本低等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及丁二酸制备领域，特别涉及一种丁二酸发酵液分离纯化装置。
背景技术
丁二酸又叫琥珀酸，英文名succinicacid，分子式为C4H604，分子量为118.09，丁二酸是一种常见的天然有机酸，广泛存在于人体、动物、植物和微生物中。纯净的丁二酸为无色至白色单斜晶体，丁二酸无臭，低毒，可燃。比重为1.572，熔点180～187℃，沸点235℃(分解)。在熔点以下加热时，丁二酸升华，脱水生成丁二酸酐。丁二酸的重要用途是生产五元杂环化合物，以及在医药行业上的应用。
目前提取丁二酸主要用以下工艺：
(1)钙盐法：钙盐法中，丁二酸钠发酵液经过板框过滤后，再加入氯化钙转化成丁二酸钙，过滤后得到丁二酸钙滤渣，葡萄糖酸钙滤渣再经酸化得到丁二酸，最后通过浓缩结晶得到丁二酸。该生产方法具有以下缺点：一是得到的提取液中丁二酸的浓度较低，增大了后续浓缩段的负荷；二是单元操作损失多，总收率低；三是在提取过程中丁二酸经过了多次相变，消耗化工原料多，固液分离量大，能耗高；四是环境污染严重，产生大量的固体废弃物CaS04，每生产出1mol的丁二酸产品，就产生出等量的石膏副产物。
(2)阳树脂转化法：发酵液经过过滤除蛋白色素后，经过强酸型阳离子交换树脂进行转化，将料液中的丁二酸钠转化成为丁二酸。该生产方法具有以下缺点：由于料液浓度低，转化得到的产品浓度也较低；且树脂再生过程中会产生大量的废水。
发明内容
针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种产品浓度高、纯化效果好、产品浓度稳定的丁二酸发酵液分离纯化装置。
为达到上述目的，本实验新型发明所提出的技术方案为：一种丁二酸发酵液分离纯化装置，其特征在于：包括通过管道依次相连的原料罐、陶瓷膜装置、超滤膜装置、双极膜电渗析装置、反渗透浓缩装置、产品罐；所述的超滤膜装置连接陶瓷膜装置的透析液出口，所述的双极膜电渗析装置连接超滤膜装置的透析液出口，所述的产品罐连接反渗透浓缩装置浓缩液出口。
进一步，陶瓷膜装置中采用的陶瓷膜分离孔径优选为50nm。
进一步，超滤膜装置采用的超滤膜截留分子量优选为3500道尔顿。
进一步，所述的双极膜电渗析装置采用阳极、双极膜、阳离子交换膜、双极膜和阴极组成，依次构成阳极室、盐室、碱室、阴极室4个隔室，每个隔室外部连接一个贮水槽，装置由5张双极膜和4张阳膜组成4个重复单元，膜有效尺寸为110mm*80mm，阴阳极均为钛涂钌，其工作条件为：电流2A。
进一步，反渗透浓缩装置中的反渗透膜采用聚酰胺反渗透膜。
采用上述技术方案，本实用新型所述的丁二酸发酵液分离纯化装置用于丁二酸发酵液的分离纯化，具有以下优点：
1)陶瓷膜过滤装置具有过滤精度高、出料质量高、过滤速度稳定，另外陶瓷膜具有耐高温、耐酸碱、耐氧化等优点；
2)双极膜电渗析装置得到产品浓度更高，稳定，减少后续的浓缩成本；同时过程无废水产生，同时在此法中不需要引入任何化学试剂，且得到的氢氧化钠副产物可用于其它工段或者调节pH；
3)设备紧凑、系统简化、管道缩减和占地面积少；
4)具有良好的操作弹性，可根据生产负荷的变化自动速度；降低运行成本和设备投资；
5)操作性好，能避免人为因素造成的失误；
7)绿色环保、减少能耗、运行成本低。
附图说明
图1为本实用新型所述的丁二酸发酵液分离纯化装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型做进一步说明。
如图1所示，本实用新型所述的丁二酸发酵液分离纯化装置，包括通过管道依次相连的原料罐、陶瓷膜装置、超滤膜装置、双极膜电渗析装置、反渗透浓缩装置、产品罐；所述的超滤膜装置连接陶瓷膜装置的透析液出口，所述的双极膜电渗析装置连接超滤膜装置的透析液出口，所述的产品罐连接反渗透浓缩装置浓缩液出口，其中反渗透浓缩装置的透过水可以返回到陶瓷膜装置及超滤膜装置进行套用。
具体使用时，该装置具体操作过程如下：
1)陶瓷膜过滤
用50nm的陶瓷膜装置对发酵液进行了过滤处理，温度40℃，压力0.2Mpa,共进行了3个批次实验。
从数据来看，通过陶瓷膜装置对发酵液进行除杂，具有效果稳定，通量大，浓缩倍数高，产品损失少等特点。
2)超滤膜装置
由于陶瓷膜装置出液颜色较深，含有大量的色素和高分子蛋白，影响产品的纯度，因此通过超滤膜装置进行去除。
从以上数据可看出，经过超滤膜装置脱色之后，蛋白去除率可以达到90％，脱色效果较好，透光率都能达到97％以上，同时收率也有98％以上。
3)双极膜电渗析装置
双极膜电渗析装置采用阳极、双极膜、阳离子交换膜、双极膜和阴极组成，依次构成阳极室、盐室、碱室、阴极室4个隔室，每个隔室外部连接一个贮水槽，装置由5张双极膜和4张阳膜组成4个重复单元，膜有效尺寸为110mm*80mm，阴阳极均为钛涂钌，其工作条件为：电流2A。
将超滤膜装置透析液进入到双极膜电渗析装置，一步制取得到丁二酸，总共进行了三个批次实验，数据如下表：
从数据可看出，产品含量平均在30.5g/l，过程的电流效率平均为81.8％。
4)反渗透浓缩装置
由于双极膜电渗析装置得到的丁二酸溶液相对含量较低，直接进三效蒸发会导致蒸发成本高，所以引入了反渗透浓缩装置进行浓缩。
从以上数据可看出，经过反渗透浓缩装置浓缩后，浓缩倍数平均为3.86，大大的减少了产品水量，降低后续的蒸发成本。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种丁二酸发酵液分离纯化装置，其特征在于：包括通过管道依次相连的原料罐、陶瓷膜装置、超滤膜装置、双极膜电渗析装置、反渗透浓缩装置、产品罐；所述的超滤膜装置连接陶瓷膜装置的透析液出口，所述的双极膜电渗析装置连接超滤膜装置的透析液出口；所述的产品罐连接反渗透浓缩装置浓缩液出口。
2.根据权利要求1所述的一种丁二酸发酵液分离纯化装置，其特征在于：所述的陶瓷膜装置中采用的陶瓷膜分离孔径为50nm。
3.根据权利要求1所述的一种丁二酸发酵液分离纯化装置，其特征在于：所述的超滤膜装置采用的超滤膜截留分子量为3500道尔顿。
4.根据权利要求1所述的一种丁二酸发酵液分离纯化装置，其特征在于：所述的双极膜电渗析装置采用阳极、双极膜、阳离子交换膜、双极膜和阴极组成，依次构成阳极室、盐室、碱室、阴极室4个隔室，每个隔室外部连接一个贮水槽，装置由5张双极膜和4张阳膜组成4个重复单元，膜有效尺寸为110mm*80mm，阴阳极均为钛涂钌。
5.根据权利要求1所述的一种丁二酸发酵液分离纯化装置，其特征在于：所述的反渗透浓缩装置中的反渗透膜采用聚酰胺反渗透膜。
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|---|---|---|---|---|
| CN113185397A (zh) * | 2021-04-09 | 2021-07-30 | 安徽丰原集团有限公司 | 一种从发酵液中回收苹果酸的方法 |
| US11952609B2 (en) | 2021-03-01 | 2024-04-09 | Battelle Energy Alliance, Llc | Methods of producing succinic acid from a biomass |
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2015
- 2015-08-10 CN CN201520597423.6U patent/CN204933271U/zh active Active
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Assignee: Xiamen Shida membrane Engineering Co.,Ltd. Assignor: XIAMEN STARMEM TECHNOLOGY CO.,LTD. Contract record no.: X2021980014823 Denomination of utility model: A device for separating and purifying succinic acid fermentation broth Granted publication date: 20160106 License type: Exclusive License Record date: 20211221 |