CN206486522U - 一种生物提取过滤设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种生物提取过滤设备，涉及膜分离技术，用于解决现有膜分离技术，对发酵后的酵母悬浮液采用陶瓷分离膜，长期使用会产生絮凝物，絮凝物粘附膜孔，凝胶层容易引起膜孔的堵塞，膜的稳定通量下降。它包括产品罐，焊接于产品罐外壁的夹套，所述产品罐内部设有搅拌轴，所述产品罐顶部设有用于驱动搅拌轴的驱动电机，所述产品罐内部设有过滤结构，反冲洗结构。生物反应器能有效缩短反应时间，提高反应产物的得率，采用反冲技术减缓了膜通量的下降。

Description

一种生物提取过滤设备

技术领域

本实用新型涉及膜分离技术，具体来说，是一种生物提取过滤设备。

背景技术

生物发酵制造生产工艺过程中，作为成品的发酵液中存在着很多有机抗体、大分子蛋白、杂质多糖、胶质等杂质，这些杂质对成品质量和生产控制将造成影响，特别对后期结晶工序影响结晶效果和产品品质，因此工业生产中必须分离去除这类杂质。

传统发酵液的浓缩采用真空夹套浓缩、薄膜浓缩等热浓缩方式，但这些方法并不能将无机盐和有机抗体有效去除，残留物质对后序结晶和最终成品品质以及收率产生极大的影响；并且存在结晶次数多，用水量大，能耗大，劳动强度大，废水排放量及浓度高等缺陷，严重影响生产成本和效率。

现有的膜分离技术应用实践经验，成功的将超滤膜纯化技术应用到发酵液精制过程中，为工业生产解决除杂纯化难题；随着膜，尤其是陶瓷膜在发酵工业应用研究的深入，陶瓷分离膜具有的化学稳定性好(耐酸碱)、机械强度好、耐高温、耐有机溶剂和微生物的锓蚀、分离效率高等特点，在发酵液中的除菌体、澄清过程，与发酵罐相结合提高反应活力等展示出良好的应用前景。

专利文献201210202943.3公开了一种利用陶瓷膜生物反应器生产丙烯酰胺的新工艺，所述工艺包括：(1)将腈水合酶菌体发酵液投入陶瓷膜过滤器进行菌体分离和洗涤；(2)将陶瓷微滤膜过滤器的渗透液排出，经过浓缩和洗涤后含腈水合酶的菌体溶液作为生物酶催化剂加入到丙烯腈水合反应釜中催化丙烯腈的水合反应；反应过程中产物丙烯酰胺经陶瓷超滤膜分离并移出，作为生物催化剂的腈水合酶菌体回到反应釜中再次使用。

采用这种工艺，陶瓷膜既能高精度地去除产品丙烯酰胺中的杂质并及时移走丙烯酰胺产物，又能达到有效分离菌体和发酵液残基的目的，极大地提高了发酵液菌体的回收率，提高了后续工艺的目的产品的选择性和纯度。

专利文献201520597423.6公开了一种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。

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。

但是现有膜分离技术，对发酵后的酵母悬浮液采用陶瓷分离膜，长期使用会产生絮凝物，絮凝物粘附膜孔，凝胶层容易引起膜孔的堵塞，膜的稳定通量下降。

实用新型内容

本实用新型目的是旨在提供了一种改善膜的渗透性能的生物提取过滤设备。

为实现上述技术目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种生物提取过滤设备，包括产品罐，焊接于产品罐外壁的夹套，所述产品罐内部设有搅拌轴，所述产品罐顶部设有用于驱动搅拌轴的驱动电机，所述产品罐内部设有过滤结构，反冲洗结构，所述过滤结构包括左限位板，右限位板，分离膜，滑动套筒，所述产品罐内侧壁下方对称设有左限位板和右限位板，所述搅拌轴下方套接滑动套筒，所述滑动套筒外圈连接分离膜；所述反冲洗结构包括冲洗头，冲洗管道，进液孔，提升杆，所述产品罐上方设有进液孔，所述搅拌轴外套有提升杆，所述提升杆下端连接冲洗头，所述搅拌轴内预设有冲洗管道，所述冲洗管道下端连通冲洗头，其上端连通进液孔。

采用上述技术方案的实用新型，将分离膜与发酵罐串联，这种相结合的循环式，更能分离发酵液中的菌液，菌体，实现清液的提取工作，因为，发酵液的菌体与细菌相似，是一单细胞生物，可压缩性指数大于1，较难过滤分离。需要说明的是，分离膜宜采用陶瓷膜过滤膜，通过陶瓷膜过滤来去除代谢废物，以维持较高的细胞浓度和活力；另外，反冲洗结构能防止絮凝物堵塞膜孔，减缓了膜通量的下降，但是，也需要注意配合反冲时间、间隔和反冲压力对反冲效果的影响。采用本产品罐，能保证发酵全过程无菌、无污染，避免和防止了空气中微生物的污染，大大延长了产品的保质期和产品的纯正。

需要注意的是，产品罐制造完毕后，以0.30Mpa水压试验合格后再焊夹套，夹套内以0.30Mpa(表压)进行水压试验；搅拌轴安装后，须运转灵活，然后进行试运轴(空载或以水代料)不得有不正常噪音和较大震动等不良现象，试运转时间不小于24小时。

进一步限定，所述左限位板包括安装底板和限位面板，所述安装底板沿产品罐内壁纵向设置，所述安装底板表面连接限位面板，所述限位面板下方设有第一凸起；所述右限位板包括安装底板和限位面板，所述安装底板沿产品罐内壁纵向设置，所述安装底板表面连接限位面板，所述限位面板下方设有第一凸起。

进一步限定，所述滑动套筒顶部设有张紧夹具。

利用相互配合的张紧夹具和第一凸起，稳固的放置分离膜。

进一步限定，所述产品罐两侧对称设有安装支架，所述安装支架底部设有缓冲垫。

通过带有缓冲垫的安装支架，使得产品罐架空。

进一步限定，所述夹套底部设有冷凝水进水管，所述夹套上方设有冷凝水出水管，所述夹套内设有冷凝水管。

进一步限定，所述产品罐顶部设有进料口，所述产品罐底部设有出料口。

进一步限定，所述产品罐侧壁设有溶氧接口。

进一步限定，所述驱动电机采用立式电机，所述立式电机设置于产品罐顶部。

优选的，所述分离膜孔径为30～60nm。

用30～60nm小孔径的膜进行目标产物的分离以及浓缩。另外，需要指出的是，30nm的分离膜的除菌效果好，但30nm的分离膜渗透通量较小，使得设备投资和运行成本较高，一般针对不同的发酵菌的除菌要求，会采用不同的分离膜孔，例如，针对，酵母菌，一般采用50nm小孔径的膜。

本实用新型相比现有技术，生物反应器能有效缩短反应时间，提高反应产物的得率，采用反冲技术减缓了膜通量的下降。

附图说明

本实用新型可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；

图1为本实用新型一种生物提取过滤设备示意图；

图2为图1为中A的局部放大图；

主要元件符号说明如下：

产品罐1，夹套2，搅拌轴3，驱动电机4，左限位板5，右限位板6，分离膜7，滑动套筒8，冲洗头9，冲洗管道10，进液孔11，提升杆12，安装底板13，限位面板14，第一凸起15，张紧夹具16，安装支架17，缓冲垫18，冷凝水进水管19，冷凝水出水管20，冷凝水管21，进料口22，出料口23，溶氧接口24。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型，下面结合附图和实施例对本实用新型技术方案进一步说明。

实施例一，

如图1，图2所示，一种生物提取过滤设备，包括产品罐1，焊接于产品罐1外壁的夹套2，产品罐1内部设有搅拌轴3，产品罐1顶部设有用于驱动搅拌轴3的驱动电机4，产品罐1内部设有过滤结构，反冲洗结构，过滤结构包括左限位板5，右限位板6，分离膜7，滑动套筒8，产品罐1内侧壁下方对称设有左限位板5和右限位板6，搅拌轴3下方套接滑动套筒8，滑动套筒8外圈连接分离膜7；反冲洗结构包括冲洗头9，冲洗管道10，进液孔11，提升杆12，产品罐1上方设有进液孔11，搅拌轴3外套有提升杆12，提升杆12下端连接冲洗头9，搅拌轴3内预设有冲洗管道10，冲洗管道10下端连通冲洗头9，其上端连通进液孔11。

左限位板5包括安装底板13和限位面板14，安装底板13沿产品罐1内壁纵向设置，安装底板13表面连接限位面板14，限位面板14下方设有第一凸起15；右限位板6包括安装底板13和限位面板14，安装底板13沿产品罐1内壁纵向设置，安装底板13表面连接限位面板14，限位面板14下方设有第一凸起15。

滑动套筒9顶部设有张紧夹具16。

实施例二，

如图1，图2所示，一种生物提取过滤设备，包括产品罐1，焊接于产品罐1外壁的夹套2，产品罐1内部设有搅拌轴3，产品罐1顶部设有用于驱动搅拌轴3的驱动电机4，产品罐1内部设有过滤结构，反冲洗结构，过滤结构包括左限位板5，右限位板6，分离膜7，滑动套筒8，产品罐1内侧壁下方对称设有左限位板5和右限位板6，搅拌轴3下方套接滑动套筒8，滑动套筒8外圈连接分离膜7；反冲洗结构包括冲洗头9，冲洗管道10，进液孔11，提升杆12，产品罐1上方设有进液孔11，搅拌轴3外套有提升杆12，提升杆12下端连接冲洗头9，搅拌轴3内预设有冲洗管道10，冲洗管道10下端连通冲洗头9，其上端连通进液孔11。

左限位板5包括安装底板13和限位面板14，安装底板13沿产品罐1内壁纵向设置，安装底板13表面连接限位面板14，限位面板14下方设有第一凸起15；右限位板6包括安装底板13和限位面板14，安装底板13沿产品罐1内壁纵向设置，安装底板13表面连接限位面板14，限位面板14下方设有第一凸起15。

滑动套筒9顶部设有张紧夹具16。

产品罐1两侧对称设有安装支架17，安装支架17底部设有缓冲垫18。

夹套2底部设有冷凝水进水管19，夹套2上方设有冷凝水出水管20，夹套2内设有冷凝水管21。

产品罐1顶部设有进料口22，产品罐1底部设有出料口23。

产品罐1侧壁设有溶氧接口24。

驱动电机4采用立式电机，立式电机设置于产品罐1顶部。

分离膜7孔径为50nm。

实施例一和实施例二的区别在于，相对实施例一来说，采用实施例二，用30～60nm小孔径的膜进行目标产物的分离以及浓缩，其中，30nm的分离膜的除菌效果好，但30nm的分离膜渗透通量较小，使得设备投资和运行成本较高，一般针对不同的发酵菌的除菌要求，会采用不同的分离膜孔，例如，针对，酵母菌，一般采用50nm小孔径的膜。

本技术方案具体使用的时候，首先，产品罐中加入培养基酵母，进行发酵，然后，一方面，利用搅拌轴，进行离心分离，另一方面，利用过滤结构，进行膜过滤，最后，浓缩，其中，传统工艺中增设反冲洗结构，利用反冲洗结构，防止絮凝物堵塞膜孔，减缓了膜通量的下降。

含有酵母菌的发酵液的菌体情况

以上对本实用新型提供的一种生物提取过滤设备进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种生物提取过滤设备，包括产品罐，焊接于产品罐外壁的夹套，所述产品罐内部设有搅拌轴，所述产品罐顶部设有用于驱动搅拌轴的驱动电机，其特征在于：所述产品罐内部设有过滤结构，反冲洗结构，所述过滤结构包括左限位板，右限位板，分离膜，滑动套筒，所述产品罐内侧壁下方对称设有左限位板和右限位板，所述搅拌轴下方套接滑动套筒，所述滑动套筒外圈连接分离膜；所述反冲洗结构包括冲洗头，冲洗管道，进液孔，提升杆，所述产品罐上方设有进液孔，所述搅拌轴外套有提升杆，所述提升杆下端连接冲洗头，所述搅拌轴内预设有冲洗管道，所述冲洗管道下端连通冲洗头，其上端连通进液孔。

2.根据权利要求1所述的一种生物提取过滤设备，其特征在于：所述左限位板包括安装底板和限位面板，所述安装底板沿产品罐内壁纵向设置，所述安装底板表面连接限位面板，所述限位面板下方设有第一凸起；所述右限位板包括安装底板和限位面板，所述安装底板沿产品罐内壁纵向设置，所述安装底板表面连接限位面板，所述限位面板下方设有第一凸起。

3.根据权利要求2所述的一种生物提取过滤设备，其特征在于：所述滑动套筒顶部设有张紧夹具。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种生物提取过滤设备，其特征在于：所述产品罐两侧对称设有安装支架，所述安装支架底部设有缓冲垫。

5.根据权利要求4所述的一种生物提取过滤设备，其特征在于：所述夹套底部设有冷凝水进水管，所述夹套上方设有冷凝水出水管，所述夹套内设有冷凝水管。

6.根据权利要求5所述的一种生物提取过滤设备，其特征在于：所述产品罐顶部设有进料口，所述产品罐底部设有出料口。

7.根据权利要求6所述的一种生物提取过滤设备，其特征在于：所述产品罐侧壁设有溶氧接口。

8.根据权利要求7所述的一种生物提取过滤设备，其特征在于：所述驱动电机采用立式电机，所述立式电机设置于产品罐顶部。

9.根据权利要求8所述的一种生物提取过滤设备，其特征在于：所述分离膜孔径为30～60nm。