CN206526685U - 陶瓷膜过滤器及发酵液分离处理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及发酵液分离技术领域，尤其涉及一种陶瓷膜过滤器及发酵液分离处理系统，该陶瓷膜过滤器包括陶瓷膜组件和壳层；所述陶瓷膜组件包括多个用于过滤发酵原液的过滤管；所述壳层套设在所述陶瓷膜组件的外侧，且所述壳层上开设有用于导出渗透液的渗透管。本实用新型相较于以往的分离装置，结构简单，经济效益高。
Description
技术领域
本实用新型涉及发酵液分离技术领域，具体而言，涉及一种陶瓷膜过滤器及发酵液分离处理系统。
背景技术
1，3－丙二醇作为生产聚对苯二甲酸丙二醇酯的重要原料，其生产制备过程越来越得到人们的重视。微生物发酵法制备1.3－丙二醇具有操作简单、原料可再生、反应条件温和、副产物少、污染小等特点，因此受到人们的关注。对于1，3－丙二醇的分离纯化，需要先对发酵液进行预处理、脱盐、提纯等。主要的处理工艺有高速离心、絮凝、等。
目前工艺的不足之处在于：
一、离心机应用于工业中时，但该设备投资大，能耗大，经济效益差；
二、使用絮凝法处理发酵液时，难以获得便宜且高效的絮凝剂；
三、在发酵液中加入有机溶剂进行沉淀后，残留的有机溶剂会影响最终的产品质量。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供陶瓷膜过滤器及发酵液分离处理系统，很大程度上解决了上述三个问题中的至少一个。
本实用新型的目的在于提供一种陶瓷膜过滤器。
本实用新型的第二目的在于提供一种发酵液分离处理系统。
一方面，本实用新型提供的陶瓷膜过滤器包括陶瓷膜组件和壳层；
所述陶瓷膜组件包括多个用于过滤发酵原液的过滤管；
所述壳层套设在所述陶瓷膜组件的外侧，且所述壳层上开设有用于导出渗透液的渗透管。
进一步地，所述陶瓷膜组件设置为至少一个，且由控制系统控制每个所述陶瓷膜组件的启动、停止以及清洗。
进一步地，所述陶瓷膜组件为超滤陶瓷膜组件。
进一步地，所述超滤陶瓷膜组件的渗透孔孔径为0.005－0.1μm。
进一步地，所述过滤管与外部加压装置相连通。
进一步地，所述陶瓷膜组件内过滤管内部与过滤管和壳层之间的压差为0.1－0.6MPa。
进一步地，所述陶瓷膜组件底部设有用于控制浓缩液继续流出的开关阀。
进一步地，所述陶瓷膜过滤器为陶瓷膜错流过滤器。
另一方面，本实用新型还提供一种发酵液分离处理系统，包括所述的陶瓷膜过滤器和与其通过管道相连通的原料罐，所述管道上设有过滤泵。
进一步地，所述陶瓷膜过滤器的底部和周侧还分别与浓缩液收集罐和渗透液收集罐通过管道相连通。
本实用新型的有益效果：
本实用新型提供了一种陶瓷膜过滤器，包括陶瓷膜组件和壳层；所述陶瓷膜组件包括多个用于过滤发酵原液的过滤管；所述壳层套设在所述陶瓷膜组件的外侧，且所述壳层上开设有用于导出渗透液的渗透管；本实用新型的发酵原液经过过滤管的过滤，经过壳层上的渗透管最终得到渗透液，与絮凝法相比，无需加入有机溶剂和絮凝剂，减少二次污染，减小后续目标产物提取和纯化的工艺强度；与离心机相比，无需庞大设备，能耗低，劳动强度小。
另外，本实用新型提供的发酵液分离处理系统，其包括所述的陶瓷膜过滤器，因此其具有陶瓷膜过滤器的所有优点，在此就不赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例一提供的陶瓷膜过滤器的俯视图；
图2为基于图1的本实用新型实施例一提供的陶瓷膜过滤器的侧视图；
图3为基于图1和图2的本实用新型实施例二提供的发酵液分离处理系统的结构示意图；
图4为基于图3的本实用新型实施例二提供的发酵液分离处理系统的具体结构示意图。
图标：1－原料罐；2－陶瓷膜过滤器；3－渗透液收集罐；4－浓缩液收集罐；5－过滤泵；6－管道；201－陶瓷膜组件；2011－过滤管；202－壳层；2021－渗透管；203－开关阀。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
实施例一
如图1－3所示，本实施例提供的陶瓷膜过滤器2包括陶瓷膜组件201和壳层202；
所述陶瓷膜组件201包括多个用于过滤发酵原液的过滤管2011；所述壳层202套设在所述陶瓷膜组件201的外侧，且所述壳层202上开设有用于导出渗透液的渗透管2021。
需要指出的是，陶瓷膜又称无机陶瓷膜，是以无机陶瓷材料经特殊工艺制备而形成的非对称膜。陶瓷膜分为管式陶瓷膜和平板陶瓷膜两种。请注意，“CT膜”并非陶瓷膜的别名，该称谓实为非专业人士对陶瓷膜英文简称的一种错误表述。管式陶瓷膜管壁密布微孔，在压力作用下，原料液在膜管内或膜外侧流动，小分子物质(或液体)透过膜，大分子物质(或固体)被膜截留，从而达到分离、浓缩、纯化和环保等目的。平板陶瓷膜板面密布微孔，根据在一定的膜孔径范围内，渗透的物质分子直径不同则渗透率不同，以膜两侧的压力差为驱动力，膜为过滤介质，在一定压力作用下，当料液流过膜表面时，只允许水、无机盐、小分子物质透过膜，而阻止水中的悬浮物、胶和微生物等大分子物质通过。陶瓷膜具有分离效率高、效果稳定、化学稳定性好、耐酸碱、耐有机溶剂、耐菌、耐高温、抗污染、机械强度高、再生性能好、分离过程简单、能耗低、操作维护简便、使用寿命长等众多优势，已经成功应用于食品、饮料、植(药)物深加工、生物医药、发酵、精细化工等众多领域，可用于工艺过程中的分离、澄清、纯化、浓缩、除菌、除盐等。
还需要指出的是，本实施例提供了一种陶瓷膜过滤器2，包括陶瓷膜组件201和壳层202；所述陶瓷膜组件201包括多个用于过滤发酵原液的过滤管2011；所述壳层202套设在所述陶瓷膜组件201的外侧，且所述壳层202上开设有用于导出渗透液的渗透管2021；本实施例的发酵原液经过过滤管2011的过滤，经过壳层202上的渗透管2021最终得到渗透液，与絮凝法相比，无需加入有机溶剂和絮凝剂，减少二次污染，减小后续目标产物提取和纯化的工艺强度；与离心机相比，无需庞大设备，能耗低，劳动强度小。
具体地，下面针对本实施例中陶瓷膜过滤器2的各个具体结构作详细说明：
本实施例中，所述陶瓷膜组件201设置为至少一个，且由控制系统控制每个所述陶瓷膜组件201的启动、停止以及清洗。
需要指出的是，陶瓷膜组件201的数量通常为两个，其中一开一备，方便其中一个陶瓷膜组件201在故障或者清洗过程中，直接开启另一个，很好的预防了整个系统需要暂停或者更换陶瓷膜组件201产生效率低下等问题。
本实施例中，所述陶瓷膜组件201为超滤陶瓷膜组件201。
本实施例中，所述超滤陶瓷膜组件201的渗透孔孔径为0.005－0.1μm。
本实施例中，所述过滤管2011与外部加压装置相连通。
需要指出的是，过滤管2011通过与外部加压装置相连，导致其内部的压力成为可控状态，可以随时调节内部压差，将渗透液通过渗透孔压出。
还需要指出的是，加压装置为气液增压机、空气增压机、氧气增压机或涡轮增压机等。
还需要指出的是，加压装置上还可以设置压力表，方便人员观察压力数值范围，及时调整。
本实施例中，所述陶瓷膜组件201内过滤管2011内部与过滤管2011和壳层202之间的压差为0.1－0.6MPa。
本实施例中，所述陶瓷膜组件201底部设有用于控制浓缩液继续流出的开关阀203。
优选地，当关闭加压装置，打开开关阀203时，陶瓷膜组件201内部的压差最小而且内部浓缩液停留时间较短，挤压出渗透液的效果一般；
更加优选地，当打开加压装置，打开开关阀203时，陶瓷膜组件201内部的压差较大，然而其内部浓缩液停留时间较短，挤压出渗透液的效果较好；
此外，当关闭加压装置，关闭开关阀203时，陶瓷膜组件201内部的压差较小，然而其内部浓缩液停留时间较长，挤压出渗透液的效果较好；
最优选地，当关闭开关阀203，并且打开加压装置时，陶瓷膜组件201内部的压差最大而且内部浓缩液停留时间较长，能够比较充分地挤压出渗透液。
本实施例中，所述陶瓷膜过滤器2为陶瓷膜错流过滤器。
需要指出的是，错流过滤是在泵的推动下料液平行于膜面流动，与死端过滤不同的是料液流经膜面时产生的剪切力把膜面上滞留的颗粒带走，从而使污染层保持在一个较薄的水平。
本实施例采用的1，3－丙二醇发酵液、陶瓷膜的具体工艺参数如下：
一、发酵液的固含量为0.5％，发酵液的PH值为8，发酵温度为30℃；
二、陶瓷膜为超滤陶瓷膜，其平均孔径为0.005um－0.1微米，优选地，超滤陶瓷膜平均孔径为0.01－0.05μm；
三、陶瓷膜可耐受PH范围为0－14，耐有机溶剂，机械强度高；
四、过滤管2011内部与过滤管2011和壳层202之间压差范围是0.1－0.4MPa，优选地，为0.2－0.4MPa；
五、陶瓷膜过滤实验中，陶瓷膜错流过滤流速为600－1800mL/min，优选地，为600－700mL/min；
六、陶瓷膜过滤实验中，过滤温度是0－800℃，优选地，为30－50℃。
实施例二
在实施例一的基础上，本实用新型还提供一种发酵液分离处理系统，包括所述的陶瓷膜过滤器2和与其通过管道6相连通的原料罐1，所述管道6上设有过滤泵5。
本实施例中，所述陶瓷膜过滤器2的底部和周侧还分别与浓缩液收集罐4和渗透液收集罐3通过管道6相连通。
本实施例提供的发酵液分离处理系统，其包括所述的陶瓷膜过滤器2，因此其具有陶瓷膜过滤器2的所有优点，在此就不赘述。
本实施例中，采用陶瓷膜超滤分离技术分离1，3－丙二醇发酵液的方法，具体为：1，3－丙二醇发酵液经过处理、去除大部分菌丝体及杂质异物后，加入陶瓷膜分离系统原料罐1，直接采用陶瓷膜进行预处理，去除发酵液中的杂蛋白、残糖、菌种代谢物和发酵液剩余培养基等，得到清澈透明的1，3－丙二醇渗透液，供后续工序生产使用。减轻后续工艺生产强度，提高分析效率和产品回收率。
本实施例有多种组合方式，具体地，下面列举出四种优选的实施方式：
第一种实施方式：
以发酵液处理后的到清液4000mL为原料，采用孔径为10nm陶瓷膜进行过滤浓缩实验，陶瓷膜平均膜通量为22.70L/(m2·h)－1，操作压力为0.2MPa，操作温度为常温，经陶瓷膜过滤后将发酵清液浓缩至90％得渗透液3600mL，过滤后总氮去除率为7.96％，滤液澄清、透明且透光性良好。
第二种实施方式：
以发酵液处理后的到清液4000mL为原料，采用孔径为10nm陶瓷膜进行过滤浓缩实验，陶瓷膜平均膜通量为21.30L/(m2·h)－1，操作压力为0.3MPa，操作温度为常温，经陶瓷膜过滤后将发酵清液浓缩至90％得渗透液3600mL，过滤后总氮去除率为7.31％，滤液澄清、透明且透光性良好。
第三种实施方式：
以发酵液处理后的到清液4000mL为原料，采用孔径为10nm陶瓷膜进行过滤浓缩实验，陶瓷膜平均膜通量为18.85L/(m2·h)－1，操作压力为0.4MPa，操作温度为常温，经陶瓷膜过滤后将发酵清液浓缩至90％得渗透液3600mL，过滤后蛋白质去除率为7.22％，滤液澄清、透明且透光性良好。
第四种实施方式：
以发酵液处理后的到清液4000mL为原料，采用孔径为10nm陶瓷膜进行过滤浓缩实验，陶瓷膜平均膜通量为36.40L/(m2·h)－1，操作压力为0.2MPa，操作温度为50℃，经陶瓷膜过滤后将发酵清液浓缩至90％得渗透液3600mL，过滤后总氮去除率为7.83％，滤液澄清、透明且透光性良好。
需要指出的是，上述四种陶瓷膜分离技术的应用(原料配比等)，仅作为举例说明，还可以根据需要采用其他配比的原料，在此就不赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种陶瓷膜过滤器，其特征在于，包括陶瓷膜组件和壳层；
所述陶瓷膜组件包括多个用于过滤发酵原液的过滤管；
所述壳层套设在所述陶瓷膜组件的外侧，且所述壳层上开设有用于导出渗透液的渗透管。
2.根据权利要求1所述的陶瓷膜过滤器，其特征在于，所述陶瓷膜组件设置为至少一个，且由控制系统控制每个所述陶瓷膜组件的启动、停止以及清洗。
3.根据权利要求2所述的陶瓷膜过滤器，其特征在于，所述陶瓷膜组件为超滤陶瓷膜组件。
4.根据权利要求3所述的陶瓷膜过滤器，其特征在于，所述超滤陶瓷膜组件的渗透孔孔径为0.005－0.1μm。
5.根据权利要求1所述的陶瓷膜过滤器，其特征在于，所述过滤管与外部加压装置相连通。
6.根据权利要求5所述的陶瓷膜过滤器，其特征在于，所述陶瓷膜组件内过滤管内部与过滤管和壳层之间的压差为0.1－0.6MPa。
7.根据权利要求5所述的陶瓷膜过滤器，其特征在于，所述陶瓷膜组件底部设有用于控制浓缩液继续流出的开关阀。
8.根据权利要求1－7任一项所述的陶瓷膜过滤器，其特征在于，所述陶瓷膜过滤器为陶瓷膜错流过滤器。
9.一种发酵液分离处理系统，其特征在于，包括权利要求1－8任一项所述的陶瓷膜过滤器和与其通过管道相连通的原料罐，所述管道上设有过滤泵。
10.根据权利要求9所述的发酵液分离处理系统，其特征在于，所述陶瓷膜过滤器的底部和周侧还分别与浓缩液收集罐和渗透液收集罐通过管道相连通。
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