CN207313485U - 一种曲酸离子交换脱色机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种曲酸离子交换脱色机，包括依次连接的脱色机、结晶罐和过滤机，所述脱色机顶部设有进料口，脱色机的侧壁上设有出料口，脱色机内设有离子交换柱，所述离子交换柱上设有吸附剂介质通入口；所述结晶罐包括结晶室和位于结晶室下方的溶解室，所述溶解室上设有进水孔；所述过滤机由过滤板分割为压滤腔和收集腔，压滤腔内设有可朝向过滤板往复运动的压滤板，压滤腔的顶部设有通入助滤剂的助滤剂进口，压滤腔的侧壁上设有溶解液进口。曲酸发酵液经过离子交换柱进行离子交换后浓缩结晶，再经硅藻土脱色，得到高纯度的曲酸，有效提高了提取率，降低了工艺成本；且可通过吸附剂介质通入口加入吸附剂介质，使离子交换柱可重复使用，提高资源利用率。

Description

一种曲酸离子交换脱色机

技术领域

本实用新型涉及离心脱色领域，具体涉及一种曲酸离子交换脱色机。

背景技术

曲酸(Kojic acid)，化学名称为5-羟基-2-羟甲基-1,4-比喃酮，分子式：C6H6O4，相对分子质量142.11。纯净的曲酸为无色棱柱状晶体，熔点152℃，易溶于水、甲醇、乙醇、丙酮，略溶于醚、乙酸乙酯、氯仿和吡啶，不溶于苯。与三氯化铁作用呈特殊的红色，可还原费林试剂和硝酸银氨。曲酸是微生物好氧发酵产生的一种具有抗菌作用的有机酸，是与葡萄糖分子结构相似的弱酸性化合物，经同位素证实是由葡萄糖未经碳架断裂直接氧化脱水而形成的，其酸性是由其酚烃基结构而来。

曲酸是一种重要的有机酸，在食品、化妆品、医药等领域具有重要的用途，它可清除人体内的自由基，增强细胞活力，是一使用安全、用途广泛的产品。(1)应用在化妆品领域可去斑美白，在人体皮肤中，酪氨酸在酪氨酶的催化作用下，与氧自由基经复杂的氧化、聚合，最后合成黑色素。曲酸能抑制酪氨酸酶的合成，因而可以强烈抑制皮肤黑色素的形成，而且安全无毒，不会产生白斑遗症，所以曲酸已被配入化妆水、面膜、乳液、护肤霜中，制成能有效治疗雀斑、老人斑、色素沉着、粉刺等的美白化妆品。20ug/mL浓度的曲酸就可抑制多种酪氨酸酶(或称多酚氧化酶PPO)的70～80％的活力，在化妆品中建议添加量为0.2～1.0％；(2)食品加工领域中，曲酸可用作食品添加剂，起到防腐、保鲜、抗氧化作用，实验证明曲酸能抑制熏肉中亚硝酸钠转化为致癌的亚硝胺；(3)在医药领域中，由于曲酸对真核细胞无致突变作用，又可消除人体内在自由基，增强白细胞动力等作用，有利于人体健康，所以曲酸已作为头孢类抗生素的原料，生产出的成品药用于治疗头痛、牙疼等疾病，镇痛、消炎效果十分理想；(4)在农业领域中，曲酸可用于生产生物农药。添加0.5～1.0％曲酸制成的生物微肥(深红色液体)，不论是低浓度作为叶面肥进行喷施，还是制增长增产剂进行根施，这种作物生产促进剂对粮食和蔬菜都有明显的增产效果；(5)在其它领域中，曲酸也可作为铁分析试剂、胶片去斑剂等。

曲酸是利用发酵法生产的有机酸，由于曲酸既溶于水，也溶于有机溶剂，且在两相介质中分配比例相差不大，难以用有机溶剂萃取，这就使从培养液中分离、纯化曲酸相当困难，分离纯化步骤繁多，大大增加了曲酸的生产成本，使曲酸商品价格居高不下，这也是影响曲酸开发应用的重要原因。传统的曲酸的提取方法有锌盐或铜盐沉淀法，此法操作复杂，其中还要用到二氧化硫，污染严重；而萃取法则提取率低，只有20％左右，且存在萃取剂的回收问题，不适合用于大量的曲酸发酵液提取。由于曲酸在水中溶解度梯度较大，是一种比较容易降温结晶的有机酸，所以可采用提取成本较低且较为方便的直接浓缩结晶的方法来提取曲酸。以直接浓缩结晶法来提取曲酸发酵液中的曲酸，工艺最简单，提取率及产品的纯度较高，经过二次结晶提取就可得到98％以上合格的曲酸产品，提取率可达77％以上，因此采用直接浓缩结晶法来提取发酵液中的曲酸是一种较好的提取方法。直接浓缩结晶方法的主要问题是产品色泽深，因此在曲酸的提取中脱色是直接浓缩最为关键的一步。

实用新型内容

基于此，针对上述问题，有必要提出一种曲酸离子交换脱色机，本实用新型中曲酸发酵液经过离子交换柱进行离子交换后浓缩结晶，再经硅藻土脱色，得到高纯度的曲酸，有效提高了提取率，降低了工艺成本；且离子交换柱中的吸附剂介质可通过吸附剂介质通入口实现离子交换柱再生，可重复使用，节约了成本，提高了资源利用率。

本实用新型的技术方案如下：

一种曲酸离子交换脱色机，包括脱色机、结晶罐和过滤机，所述脱色机顶部设有进料口，脱色机下部的一侧壁上设有出料口，所述脱色机内设有两端分别通过料管与进料口和出料口相连的离子交换柱，所述离子交换柱上设有吸附剂介质通入口；所述结晶罐包括位于上部的结晶室和位于结晶室下方的溶解室，所述溶解室上设有进水孔；所述过滤机内由过滤板分割为上部的压滤腔和下部的收集腔，所述压滤腔内设有平行于过滤板且可朝向过滤板往复运动的压滤板，压滤腔的顶部设有通入助滤剂的助滤剂进口，压滤腔的侧壁上设有溶解液进口；所述脱色机通过出料口连接结晶罐的结晶室，结晶罐的溶解室通过管道连接到压滤腔的溶解液进口，且该管道上设有压力泵。

待脱色的发酵物料经脱色机顶部的进料口进入脱色机，在脱色机内与离子交换柱内的吸附剂介质进行离子交换，之后再从脱色机下部一侧壁上的出料口进入结晶罐的结晶室内，经过浓缩、结晶到饱和后，进入溶解室，加水得到粗制曲酸溶液，再从压滤腔的侧壁上的溶解液进口进入过滤机中，同时助滤剂从助滤剂入口进入压滤腔，通过压滤板挤压，再经过滤板过滤后，流入收集腔，得到滤液；整个流程简单、快速，通过吸附剂介质通入口可实现离子交换柱的再生重利用，降低了工艺成本，提高了离子交换柱的使用率和使用寿命；且脱色完全，结晶程度高，有效提高了提取率，使最终得到的曲酸纯度高达99％以上。

作为上述方案的进一步优化，所述过滤机的压滤腔内壁上还设有温度感应器，过滤机的外壁上设有对应控制压滤腔内温度的温度调节器。实现对过滤机内环境温度的控制，确保过滤机内的温度更适宜进行脱色过滤，使得到滤液的提取率更高，纯度更高。

作为上述方案的进一步优化，所述过滤板包括第一过滤板和位于第一过滤板下方的第二过滤板，所述第一过滤板和第二过滤板均与压滤板平行，且第一过滤板和第二过滤板之间形成3-5cm的空腔。压滤板向下压，将曲酸溶液和助滤剂挤压到第一过滤板处，经过第一过滤板粗过滤后，固体杂质留在压滤腔中，滤液进入第一过滤板和第二过滤板之间的空腔内暂存，由于空腔的高度足够小，起到暂存滤液的同时，还可继续受到压滤板挤压进行二次过滤，使得经过精度更高的第二过滤板过滤后得到无杂质，更纯净的滤液；提高了滤液提取率。

作为上述方案的进一步优化，所述第一过滤板不锈钢滤网，其滤网直径为60-80μm；所述第二过滤板为600-1800目的纳米过滤网。进行两次过滤，得到更纯净，脱色更完全的滤液，保证了最终结晶曲酸的质量。

作为上述方案的进一步优化，所述过滤机的压滤腔内壁上设有冲洗装置，该冲洗装置的出水口对应第一过滤板。通过压滤板和过滤板的挤压配合后，收集到滤液，过滤完成后用一定量的水顶洗第一过滤板，将堆积在第一过滤板上以及第一过滤板和第二过滤板之间的滤液冲洗进收集腔中，可得到合并后滤液和顶洗滤液；避免滤液的浪费，防止过滤板堵塞的同时，提高了滤液纯度和质量。

作为上述方案的进一步优化，所述离子交换柱为树脂柱，包括阳离子树脂柱、阴离子树脂柱和混合树脂柱；且该离子交换柱至少设有4个，其中阳离子树脂柱：阴离子树脂柱：混合树脂柱为1:2:1。采用树脂进行离子交换脱色，实质上是利用树脂中固定离子的电荷吸附作用，有很强的脱色作用，且具有可反复使用、使用周期长、使用方便、损耗少等优点；至少设有4个离子交换柱，其中阳离子树脂柱：阴离子树脂柱：混合树脂柱为1:2:1，可提高离子交换的效率，使得脱色效果更好。

作为上述方案的进一步优化，所述混合树脂柱内的阳离子树脂：阴离子树脂为1:2。提高混合树脂柱的离子交换效率，阴离子多于阳离子，使离子交换时，阳离子被吸附的速度提高，进而提高了离子交换脱色的速度。

作为上述方案的更进一步优化，所述离子交换柱两两之间设有串联管路，该串联管路的分支上设有检测管路。用于检测离子交换柱内吸附剂介质的用量情况和离子交换柱的离子交换效果，当检测到离子交换柱失效后，可向失效的离子交换柱内通入新的吸附剂介质，实现离子交换柱的重复利用，提高了资源利用率，同时保证离子交换脱色的持续进行。

作为上述方案的更进一步优化，所述助滤剂进口上设有助滤剂放入腔，助滤剂放入腔与助滤剂进口之间设有开关阀门。向过滤机中放入助滤剂时，先将助滤剂放入助滤剂放入腔中，再打开开关阀门，使助滤剂流入过滤机中；防止空气进入过滤机而影响脱色过滤的效果。

作为上述方案的更进一步优化，所述助滤剂为细粒度硅藻土、中粒度硅藻土、粗粒度硅藻土或其融合液。将一定量细粒度硅藻土、中粒度硅藻土以及粗粒度硅藻土按不同比例搭配加水配制成悬浮液，压入过滤机中；其使用方便，成本低，进一步提高了脱色过滤的效果。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的整个流程简单、快速，通过吸附剂介质通入口可实现离子交换柱的再生重利用，降低了工艺成本，提高了离子交换柱的使用率和使用寿命；且脱色完全，结晶程度高，有效提高了提取率，使最终得到的曲酸纯度高达99％以上。

2、实现对过滤机内环境温度的控制，确保过滤机内的温度更适宜进行脱色过滤，使得到滤液的提取率更高，纯度更高。

3、进行两次过滤，压滤板向下压，将曲酸溶液和助滤剂挤压到第一过滤板处，经过第一过滤板粗过滤后，固体杂质留在压滤腔中，滤液进入第一过滤板和第二过滤板之间的空腔内暂存，由于空腔的高度足够小，起到暂存滤液的同时，还可继续受到压滤板挤压进行二次过滤，使得经过精度更高的第二过滤板过滤后得到无杂质，更纯净的滤液；提高了滤液提取率，保证了最终结晶曲酸的质量。

4、采用树脂进行离子交换脱色，实质上是利用树脂中固定离子的电荷吸附作用，有很强的脱色作用，且具有可反复使用、使用周期长、使用方便、损耗少等优点；至少设有4个离子交换柱，其中阳离子树脂柱：阴离子树脂柱：混合树脂柱为1:2:1，可提高离子交换的效率，使得脱色效果更好。

5、采用冲洗装置顶洗第一过滤板，将堆积在第一过滤板上以及第一过滤板和第二过滤板之间的滤液冲洗进收集腔中，可得到合并后滤液和顶洗滤液；避免滤液的浪费，防止过滤板堵塞的同时，提高了滤液纯度和质量。

6、在离子交换柱之间设有检测管路，用于检测离子交换柱内吸附剂介质的用量情况，当检测到离子交换柱失效后，可向失效的离子交换柱内通入新的吸附剂介质，实现离子交换柱的重复利用，提高了资源利用率，同时保证离子交换脱色的持续进行。

7、助滤剂进口上设有助滤剂放入腔，助滤剂放入腔与助滤剂进口之间设有开关阀门；向过滤机中放入助滤剂时，先将助滤剂放入助滤剂放入腔中，再打开开关阀门，使助滤剂流入过滤机中；防止空气进入过滤机而影响脱色过滤的效果。

附图说明

图1是本实用新型实施例所述曲酸离子交换脱色机的结构示意图；

图2是本实用新型实施例所述脱色机的结构示意图；

图3是本实用新型实施例所述过滤机的结构示意图。

附图标记说明：

10-脱色机；101-进料口；102-出料口；103a-阳离子树脂柱；103b-阴离子树脂柱；103c-混合树脂柱；104-吸附剂介质通入口；105-串联管路；106-检测管路；20-结晶罐；201-结晶室；202-溶解室；203-进水孔；30-过滤机；301a-第一过滤板；301b-第二过滤板；302-压滤腔；303-收集腔；304-压滤板；305a-助滤剂进口；305b-助滤剂放入腔；305c-开关阀门；306-溶解液进口；307-温度感应器；308-温度调节器；309-冲洗装置；40-压力泵。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

实施例

如图1-图3所示，一种曲酸离子交换脱色机，包括脱色机10、结晶罐20和过滤机30，所述脱色机10顶部设有进料口101，脱色机10下部的一侧壁上设有出料口102，所述脱色机10内设有两端分别通过料管与进料口101和出料口102相连的离子交换柱，所述离子交换柱上设有吸附剂介质通入口104；所述结晶罐20包括位于上部的结晶室201和位于结晶室201下方的溶解室202，所述溶解室202上设有进水孔203；所述过滤机30内由过滤板分割为上部的压滤腔302和下部的收集腔303，所述压滤腔302内设有平行于过滤板且可朝向过滤板往复运动的压滤板304，压滤腔302的顶部设有通入助滤剂的助滤剂进口305a，压滤腔302的侧壁上设有溶解液进口306；所述脱色机10通过出料口102连接结晶罐20的结晶室201，结晶罐20的溶解室202通过管道连接到压滤腔302的溶解液进口306，且该管道上设有压力泵40。

待脱色的发酵物料经脱色机10顶部的进料口101进入脱色机10，在脱色机10内与离子交换柱内的吸附剂介质进行离子交换，之后再从脱色机10下部一侧壁上的出料口102进入结晶罐20的结晶室201内，经过浓缩、结晶到饱和后，进入溶解室202，加水得到粗制曲酸溶液，再从压滤腔302的侧壁上的溶解液进口306进入过滤机30中，同时助滤剂从助滤剂入口305进入压滤腔302，通过压滤板304挤压，再经过滤板过滤后，流入收集腔303，得到滤液；整个流程简单、快速，通过吸附剂介质通入口305可实现离子交换柱的再生重利用，降低了工艺成本，提高了离子交换柱的使用率和使用寿命；且脱色完全，结晶程度高，有效提高了提取率，使最终得到的曲酸纯度高达99％以上。

在其中一个实施例中，所述过滤机30的压滤腔302内壁上还设有温度感应器307，过滤机30的外壁上设有对应控制压滤腔302内温度的温度调节器308。实现对过滤机30内环境温度的控制，确保过滤机30内的温度更适宜进行脱色过滤，使得到滤液的提取率更高，纯度更高。

在另一个实施例中，所述过滤板包括第一过滤板a和位于第一过滤板a下方的第二过滤板b，所述第一过滤板a和第二过滤板b均与压滤板304平行，且第一过滤板a和第二过滤板b之间形成3-5cm的空腔。压滤板304向下压，将曲酸溶液和助滤剂挤压到第一过滤板a处，经过第一过滤板a粗过滤后，固体杂质留在压滤腔302中，滤液进入第一过滤板a和第二过滤板b之间的空腔内暂存，由于空腔的高度足够小，起到暂存滤液的同时，还可继续受到压滤板304挤压进行二次过滤，使得经过精度更高的第二过滤板b过滤后得到无杂质，更纯净的滤液；提高了滤液提取率。

在另一个实施例中，所述第一过滤板a不锈钢滤网，其滤网直径为60μm；所述第二过滤板b为600目的纳米过滤网。

在另一个实施例中，所述第一过滤板a不锈钢滤网，其滤网直径为80μm；所述第二过滤板b为1800目的纳米过滤网。

在另一个实施例中，所述第一过滤板a不锈钢滤网，其滤网直径为70μm；所述第二过滤板b为900目的纳米过滤网。

进行两次过滤，得到更纯净，脱色更完全的滤液，保证了最终结晶曲酸的质量。

在另一个实施例中，所述过滤机30的压滤腔302内壁上设有冲洗装置309，该冲洗装置309的出水口对应第一过滤板a。通过压滤板304和过滤板的挤压配合后，收集到滤液，过滤完成后用一定量的水顶洗第一过滤板a，将堆积在第一过滤板a上以及第一过滤板a和第二过滤板b之间的滤液冲洗进收集腔303中，可得到合并后滤液和顶洗滤液；避免滤液的浪费，防止过滤板堵塞的同时，提高了滤液纯度和质量。

在另一个实施例中，所述离子交换柱为树脂柱，包括阳离子树脂柱103a、阴离子树脂柱103b和混合树脂柱103c；且该离子交换柱至少设有4个，其中阳离子树脂柱103a：阴离子树脂柱103b：混合树脂柱103c为1:2:1。采用树脂进行离子交换脱色，实质上是利用树脂中固定离子的电荷吸附作用，有很强的脱色作用，且具有可反复使用、使用周期长、使用方便、损耗少等优点；至少设有4个离子交换柱，其中阳离子树脂柱103a：阴离子树脂柱103b：混合树脂柱103c为1:2:1，可提高离子交换的效率，使得脱色效果更好。

在另一个实施例中，所述混合树脂柱103c内的阳离子树脂：阴离子树脂为1:2。提高混合树脂柱103c的离子交换效率，阴离子多于阳离子，使离子交换时，阳离子被吸附的速度提高，进而提高了离子交换脱色的速度。

在另一个实施例中，所述离子交换柱两两之间设有串联管路105，该串联管路105的分支上设有检测管路106。用于检测离子交换柱内吸附剂介质的用量情况和离子交换柱的离子交换效果，当检测到离子交换柱失效后，可向失效的离子交换柱内通入新的吸附剂介质，实现离子交换柱的重复利用，提高了资源利用率，同时保证离子交换脱色的持续进行。

在另一个实施例中，所述助滤剂进口305a上设有助滤剂放入腔305b，助滤剂放入腔305b与助滤剂进口305a之间设有开关阀门305c。向过滤机30中放入助滤剂时，先将助滤剂放入助滤剂放入腔305b中，再打开开关阀门305c，使助滤剂顺着助滤剂进口305a流入过滤机30中；防止空气进入过滤机30而影响脱色过滤的效果。

在另一个实施例中，所述助滤剂为细粒度硅藻土、中粒度硅藻土、粗粒度硅藻土或其融合液。将一定量细粒度硅藻土、中粒度硅藻土以及粗粒度硅藻土按不同比例搭配加水配制成悬浮液，压入过滤机30中；其使用方便，成本低，进一步提高了脱色过滤的效果.

以上所述实施例仅表达了本实用新型的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种曲酸离子交换脱色机，其特征在于，包括脱色机、结晶罐和过滤机，所述脱色机顶部设有进料口，脱色机下部的一侧壁上设有出料口，所述脱色机内设有两端分别通过料管与进料口和出料口相连的离子交换柱，所述离子交换柱上设有吸附剂介质通入口；所述结晶罐包括位于上部的结晶室和位于结晶室下方的溶解室，所述溶解室上设有进水孔；所述过滤机内由过滤板分割为上部的压滤腔和下部的收集腔，所述压滤腔内设有平行于过滤板且可朝向过滤板往复运动的压滤板，压滤腔的顶部设有通入助滤剂的助滤剂进口，压滤腔的侧壁上设有溶解液进口；所述脱色机通过出料口连接结晶罐的结晶室，结晶罐的溶解室通过管道连接到压滤腔的溶解液进口，且该管道上设有压力泵。

2.根据权利要求1所述的曲酸离子交换脱色机，其特征在于，所述过滤机的压滤腔内壁上还设有温度感应器，过滤机的外壁上设有对应控制压滤腔内温度的温度调节器。

3.根据权利要求1所述的曲酸离子交换脱色机，其特征在于，所述过滤板包括第一过滤板和位于第一过滤板下方的第二过滤板，所述第一过滤板和第二过滤板均与压滤板平行，且第一过滤板和第二过滤板之间形成3-5cm的空腔。

4.根据权利要求3所述的曲酸离子交换脱色机，其特征在于，所述第一过滤板不锈钢滤网，其滤网直径为60-80μm；所述第二过滤板为600-1800目的纳米过滤网。

5.根据权利要求3所述的曲酸离子交换脱色机，其特征在于，所述过滤机的压滤腔内壁上设有冲洗装置，该冲洗装置的出水口对应第一过滤板。

6.根据权利要求1所述的曲酸离子交换脱色机，其特征在于，所述离子交换柱为树脂柱，包括阳离子树脂柱、阴离子树脂柱和混合树脂柱；且该离子交换柱至少设有4个，其中阳离子树脂柱：阴离子树脂柱：混合树脂柱为1:2:1。

7.根据权利要求6所述的曲酸离子交换脱色机，其特征在于，所述混合树脂柱内的阳离子树脂：阴离子树脂为1:2。

8.根据权利要求1或6所述的曲酸离子交换脱色机，其特征在于，所述离子交换柱两两之间设有串联管路，该串联管路的分支上设有检测管路。

9.根据权利要求1所述的曲酸离子交换脱色机，其特征在于，所述助滤剂进口上设有助滤剂放入腔，助滤剂放入腔与助滤剂进口之间设有开关阀门。

10.根据权利要求1所述的曲酸离子交换脱色机，其特征在于，所述助滤剂为细粒度硅藻土、中粒度硅藻土、粗粒度硅藻土或其融合液。