CN218393109U - 一种减脂期蛋白粉膜分离技术的提纯装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种减脂期蛋白粉膜分离技术的提纯装置，包括：膜组件，膜组件的一侧设置有高压泵，膜组件的顶端设置有提纯方法转换器，提纯方法转换器的一侧设置有牛奶原液输出口，过滤器设置于膜组件的一侧，过滤器的底部设置有浓缩设备，浓缩设备的下方设置有乳清蛋白粉输出口；过滤器的内部设置有组件封头，组件封头的下方设置有穿孔塑料体，穿孔塑料体的内部设置有主轴，主轴的表面设置有空心纤维束，主轴的底部连接有连轴带，过滤器的顶部和底部分别设置有浓缩液出口、料液进口和产品出口。本实用新型提供的一种减脂期蛋白粉膜分离技术的提纯装置，在膜组件的两侧分别设置提纯方法转换器和过滤器配合浓缩设备使用能够减小装置整体的体积。

Description

一种减脂期蛋白粉膜分离技术的提纯装置

技术领域

本实用新型涉及提升减脂期蛋白粉装置领域，尤其涉及一种减脂期蛋白粉膜分离技术的提纯装置。

背景技术

蛋白粉，采用提纯的大豆蛋白。

目前在蛋白粉的加工时需要进行提纯操作，在提纯操作时需要使用多个设备配合使用。

但是现有的蛋白粉提纯设备体积大，提出步骤多，导致在蛋白粉提纯时容易造成提纯时间长，蛋白粉的提取纯度低和生产效率低。

因此，有必要提供一种减脂期蛋白粉膜分离技术的提纯装置解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种减脂期蛋白粉膜分离技术的提纯装置，解决了现有的蛋白粉提纯设备体积大，导致在蛋白粉提纯时容易造成提纯时间长，蛋白粉的提取纯度低和生产效率低的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种减脂期蛋白粉膜分离技术的提纯装置，包括：

膜组件，所述膜组件的一侧设置有高压泵，所述膜组件的顶端设置有提纯方法转换器，所述提纯方法转换器的一侧设置有牛奶原液输出口；

过滤器，所述过滤器设置于所述膜组件的一侧，所述过滤器的底部设置有浓缩设备，所述浓缩设备的下方设置有乳清蛋白粉输出口；

所述过滤器的内部设置有组件封头，所述组件封头的下方设置有穿孔塑料体，所述穿孔塑料体的内部设置有主轴，所述主轴的表面且位于所述穿孔塑料体的内部设置有空心纤维束，所述主轴的底部连接有连轴带，所述过滤器的顶部和底部分别设置有浓缩液出口、料液进口和产品出口，所述过滤器内部的顶部和底部分别设置有第一密封圈和第二密封圈。

优选的，所述高压泵的输入端和输出端分别连接有废液槽和反渗透组件。

优选的，所述膜组件的左侧分别设置有循环泵和料液泵，所述料液泵的输入端通过连接管连接有料液槽。

优选的，所述连轴带的底部连接有主皮带轮。

优选的，所述膜组件包括内压膜和外压模。

优选的，所述主轴表面且位于所述空心纤维束的外侧设置有固定组件，所述固定组件包括固定环，所述固定环表面的两侧均开设有卡槽，所述卡槽的内部设置有卡块。

优选的，所述卡块的一侧连接有L形放置架，所述L形放置架的一侧连接有限位环，所述限位环的一侧设置有固定件。

与相关技术相比较，本实用新型提供的一种减脂期蛋白粉膜分离技术的提纯装置具有如下有益效果：

本实用新型提供一种减脂期蛋白粉膜分离技术的提纯装置，在膜组件的两侧分别设置提纯方法转换器和过滤器配合浓缩设备使用能够减小装置整体的体积，同时降低操作步骤，同时提高蛋白粉提纯的纯度和工作效率。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种减脂期蛋白粉膜分离技术的提纯装置的第一实施例的结构示意图；

图2为连续操作的第一乳清超滤装置的结构示意图；

图3为第二连续操作的乳清超滤装置示意图；

图4为利用超滤的乳清粉生产工艺流程示意图；

图5为一级一段连续式反渗透流程图；

图6为一级一段循环式反渗透流程图；

图7为一级三段连续式反渗透流程图；

图8为二级一段循环式反渗透流程图；

图9为部分截留液循环连续超滤过程图；

图10为内压膜的结构示意图；

图11为外压膜的结构示意图；

图12为图1所示的过滤器内部的结构示意图；

图13为本实用新型提供的一种减脂期蛋白粉膜分离技术的提纯装置的第二实施例的结构示意图。

图中标号：1、牛奶原液输出口，2、提纯方法转换器，

3、膜组件，31、内压膜，32、外压模，

4、高压泵，5、过滤器，6、浓缩设备，7、乳清蛋白粉输出口，8、废液槽，9、反渗透组件，10、料液槽，11、料液泵，12、循环泵，13、组件封头，14、穿孔塑料体，15、主轴，16、空心纤维束，17、连轴带，18、浓缩液出口，19、主皮带轮，20、料液进口，21、产品出口，22、第一密封圈，23、第二密封圈，

24、固定组件，241、固定环，242、卡槽，243、卡块，244、L形放置架，245、限位环，246、固定件。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步说明。

第一实施例

请结合参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11和图12，其中，图1为本实用新型提供的一种减脂期蛋白粉膜分离技术的提纯装置的第一实施例的结构示意图；图2为连续操作的第一乳清超滤装置的结构示意图；图3为第二连续操作的乳清超滤装置示意图；图4为利用超滤的乳清粉生产工艺流程示意图；图5为一级一段连续式反渗透流程图；图6为一级一段循环式反渗透流程图；图7为一级三段连续式反渗透流程图；图8为二级一段循环式反渗透流程图；图9为部分截留液循环连续超滤过程图；图10为内压膜的结构示意图；图11为外压膜的结构示意图；图12为图1所示的过滤器内部的结构示意图。一种减脂期蛋白粉膜分离技术的提纯装置，包括：

膜组件3，所述膜组件3的一侧设置有高压泵4，所述膜组件3的顶端设置有提纯方法转换器2，所述提纯方法转换器2的一侧设置有牛奶原液输出口1；

过滤器5，所述过滤器5设置于所述膜组件3的一侧，所述过滤器5的底部设置有浓缩设备6，所述浓缩设备6的下方设置有乳清蛋白粉输出口7；

所述过滤器5的内部设置有组件封头13，所述组件封头13的下方设置有穿孔塑料体14，所述穿孔塑料体14的内部设置有主轴15，所述主轴15的表面且位于所述穿孔塑料体14的内部设置有空心纤维束16，所述主轴15的底部连接有连轴带17，所述过滤器5的顶部和底部分别设置有浓缩液出口18、料液进口20和产品出口21，所述过滤器5内部的顶部和底部分别设置有第一密封圈22和第二密封圈23。

所述高压泵4的输入端和输出端分别连接有废液槽8和反渗透组件9。

所述膜组件3的左侧分别设置有循环泵12和料液泵11，所述料液泵11的输入端通过连接管连接有料液槽10。

所述连轴带17的底部连接有主皮带轮19。

所述膜组件3包括内压膜31和外压模32。

膜分离技术在蛋白粉加工中具有很多优势，在分离浓缩时不需要加热，最大限度的节省了加工成本，在闭合回路中运转减少了空气中的氧气，同时有利于稀溶液中微量成分的回收和低浓度的浓缩，物料在通过膜的迁移中也不会发生变质，由于没有相的变化，所以能耗很低，因为装置小，结构简单，节省空间，所以相关设备的费用也很低，最重要的是膜分离技术设备容易操作，只需要加压输送，反复循环，操作方便快捷高效。

如图1，包括过滤器5，高压泵4，膜组件3（中心管，膜片，透过滤流道网，进液流到网），膜组件3一般使用两种中空纤维式超滤膜，其中又包括内压膜31和外压膜32两种。外压中空纤维超滤膜将原液经压力差沿径由外向内渗透过中空纤维形成渗透液，截留物质在中空纤维外部。膜进水流道在膜丝之间，膜丝之间存在一定的自由空间，更适合奶源质量差，悬浮物含量高的情况。内压中空纤维超滤膜，原液进入中空纤维膜内部，经压力差额驱动，沿径由内向外透过中空纤维成为渗透液，浓缩液则留在中空纤维内部，由另一端流出。本发明膜进水流道是中空纤维内腔，为防止堵塞，对牛奶奶源的颗粒直径和按量要求严格，适合来源较好的情况下。基本原理采用连续操作的乳清超滤装置。

如图6，该流程可以通过中间已经浓缩的乳清添加水来改善蛋白质和乳糖比率，所需膜面积随溶液流动的速度提高而减小，当温度从20度升高至50度的时候，处理成本大约降低0%，前提是乳清超滤后不再冷却。

在图4取流程中，使用于小分子和大分子混合物的分离或精制，具体的提纯程序，如图2，被分离的两种溶质的相对分子质量差异较大，通常选取截留相对分子质量介于两者之间的膜，对大分子的截留为100%，小分子完全透过。对间歇洗滤，洗滤前溶液体积为100%，小分子溶液跟随溶剂透过膜以后，溶液体积减少20%，在加溶液至100%，重新洗滤，重复该过程，直到小分子溶质全部除尽。在连续洗滤过程中，设原液量和膜面积一定，则在洗滤过程中，任何一个时刻的各种溶质浓度可以通过简单物料平衡计算。在并流洗滤过程中，洗滤水在每一级中加入，并假定洗滤水的充分融合，加入的溶液又基本上作为渗透物质在每层级中离开。本发明在浓缩工艺中采用部分截留液循环，连续超滤将部分截留也液返回循环，剩余的截留液被连续的收集或送入下一级，这种形式常用于大规模错流超滤过程中，也常被设计成多级过程。

本实用新型还涉及了一些反渗透工艺，由于反渗透膜的溶质脱除率大多在0.9至0.95的范围内，因此，需要获得高脱除率的产品往往需要多级或多段的反渗透工艺。

如图5，一级一段连续式反渗透中，在流程中，料进入膜组件后，浓缩液和纯水连续排出，水的回收率不高，但可以保证水质纯净，将水进行二次利用，另一种为一级一循环反复反渗透流程。

如图6，在循环流程中，浓水一部分返回料液槽，随着过程的进行，浓缩液的浓度不断提高，获得水质较差。

一级三段式连续反渗透流程，如图12，该流程用于料液浓缩，料液多步骤浓缩，其体积减少浓度提高，产水量相对增大，但出水质相对较差。

如图8，二级一段循环式反渗透流程，当膜的脱除率较低，水渗透率较高时，此时采用两步法比较合理，根据奶源的不同，要在相应的情况下调整使用不同的反渗透工作流程。

本实用新型提供的一种减脂期蛋白粉膜分离技术的提纯装置的工作原理如下：

使用时，将牛奶原液通过牛奶原液输出口1输送至提纯方法转换器2的内部，当牛奶输送至提纯方法转换器2的内部后，再通过高压泵4将牛奶原液输送至膜组件3的内部，当牛奶输送至膜组件3的内部并进行加工，当牛奶在膜组件3的内部加工后，在输送至过滤器5的内部进行过滤，当牛奶在过滤器5的内部过滤后，再输送至浓缩设备6设备中进行浓缩，最后通过乳清蛋白粉输出口7输送至其他设备即可。

如图1所示，包括牛奶原液输出口1，在牛奶原液输入前要进行奶源化验，确定奶源质量以及杂质和数量，同时要结合奶源产地，当地区受到季节，气候等影响条件，从而通过提纯方法转换器2调整，确定提纯方法。方法的改变包括是否使用内压膜与外压膜（图10、11），以及是否使用一级一段连续式反渗透（图5），一级一循环反复反渗透（图6），一级三段式连续反渗透（图7），二级一段循环式反渗透等流程（图8）。膜组件3为两套提取系统，包括内压和外压，在确定好提取方法后，可以根据实际情况进行转换。

高压泵4为常规高压设备，只需要简单组合便可以使用，为整个提纯环节，提供压力动力，过滤器5尤其重要，作为本发明的其中之一的核心装置，将过滤掉大分子的杂质，确保提取的蛋白粉纯度。浓缩设备6，直接将乳清液体转化为蛋白粉，乳清蛋白粉输出口7，蛋白粉直接从该出口输出，是是发明的最后一个环节。

本发明考虑膜面流速和膜的操作压力对膜通量的影响，同时考虑了膜对乳清蛋白色度，浊度，电导率和糖度等因素，确定了超滤膜的分子量为30000至50000u，膜孔径为0.01um，有效膜面积为0.331 m²，滤芯长度为840mm，中空纤维内，外孔径分别为0.9mm和1.5mm。从而达到浊度去除率为90%，色度去除率为20%，同时对电导率和糖率没有影响。在乳清浓缩时，滤膜面积为0.72 m²，选取三种不同的传质压力分别为20bar，40bar，60bar（1bar=100kPa），获得相应的浓缩度为2.3，3.8，5.6，得到的可溶性固体物含量为16°Bx，25°Bx，36°Bx，浓缩中的乳清蛋白含量呈现上升趋势。

中空纤维膜组件使用时，外径一般使用50到100 um，外径为15到45 um，常将几万根中空纤维集束的开口端粘接。为了做到小型化，由于不用支撑体，在膜组件上装上百万根中空纤维，达到极高的膜装填密度，一般为1.6*10的4立方至3*10的4立方m²/m。中空纤维在中心多孔管上呈缠绕形式团模式缠绕，只要保证预制数据设置正确，乳清蛋白的纯度，自然又明显提高。

纤维粘结要求封闭密封和可以耐高压，所有粘合剂为热固性和热塑性聚合物，或者环氧树脂均可。操作方式要先将预定量设备集束为多分支，在各处纤维外面套以弹性的多孔套管，并将整个圆柱形集束拉入管壳内部。最后进行管饭的浇筑。第一步要在管壳两端罩上环氧树脂（热固性和热塑性聚合物）摸具套，树脂灌入后固化成型，车削环氧树脂管板，锯割调整露出纤维流程开始端口。

与相关技术相比较，本实用新型提供的一种减脂期蛋白粉膜分离技术的提纯装置具有如下有益效果：

本实用新型提供一种减脂期蛋白粉膜分离技术的提纯装置，在膜组件3的两侧分别设置提纯方法转换器2和过滤器5配合浓缩设备6使用能够减小装置整体的体积，同时降低操作步骤，同时提高蛋白粉提纯的纯度和工作效率。

第二实施例

请结合参阅图13，基于本申请的第一实施例提供的一种减脂期蛋白粉膜分离技术的提纯装置，本申请的第二实施例提出另一种减脂期蛋白粉膜分离技术的提纯装置。第二实施例仅仅是第一实施例优选的方式，第二实施例的实施对第一实施例的单独实施不会造成影响。

具体的，本申请的第二实施例提供的一种减脂期蛋白粉膜分离技术的提纯装置的不同之处在于，一种减脂期蛋白粉膜分离技术的提纯装置，所述主轴15表面且位于所述空心纤维束16的外侧设置有固定组件24，所述固定组件24包括固定环241，所述固定环241表面的两侧均开设有卡槽242，所述卡槽242的内部设置有卡块243。

固定环241套设在主轴15的表面，卡块243和卡槽242的使用便于在L形放置架244进行安装时起到定位的作用，同时也便于对L形放置架244进行固定。

所述卡块243的一侧连接有L形放置架244，所述L形放置架244的一侧连接有限位环245，所述限位环245的一侧设置有固定件246。

限位环245的形状为半圆形，在限位环245的两端均连接有连接块，便于使用固定件246对限位环245进行固定。

本实用新型提供的一种减脂期蛋白粉膜分离技术的提纯装置的工作原理如下：

使用时，当对空心纤维束16进行拆卸更换时，首先将限位环245一侧的固定件246取出，当固定件246取出后，再通过拉动L形放置架244向上移动，当L形放置架244向上移动时带动底部的卡块243在卡槽242的内部分离，当卡块243与卡槽242分离后即可对空心纤维束16进行拆卸更换。

与相关技术相比较，本实用新型提供的一种减脂期蛋白粉膜分离技术的提纯装置具有如下有益效果：

本实用新型提供一种减脂期蛋白粉膜分离技术的提纯装置，在主轴15的表面设置固定组件24便于大量的空心纤维束16进行固定，方便空心纤维束16在长期的使用后可以进行拆除更换。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种减脂期蛋白粉膜分离技术的提纯装置，其特征在于，包括：

膜组件，所述膜组件的一侧设置有高压泵，所述膜组件的顶端设置有提纯方法转换器，所述提纯方法转换器的一侧设置有牛奶原液输出口；

过滤器，所述过滤器设置于所述膜组件的一侧，所述过滤器的底部设置有浓缩设备，所述浓缩设备的下方设置有乳清蛋白粉输出口；

所述过滤器的内部设置有组件封头，所述组件封头的下方设置有穿孔塑料体，所述穿孔塑料体的内部设置有主轴，所述主轴的表面且位于所述穿孔塑料体的内部设置有空心纤维束，所述主轴的底部连接有连轴带，所述过滤器的顶部和底部分别设置有浓缩液出口、料液进口和产品出口，所述过滤器内部的顶部和底部分别设置有第一密封圈和第二密封圈。

2.根据权利要求1所述的减脂期蛋白粉膜分离技术的提纯装置，其特征在于，所述高压泵的输入端和输出端分别连接有废液槽和反渗透组件。

3.根据权利要求1所述的减脂期蛋白粉膜分离技术的提纯装置，其特征在于，所述膜组件的左侧分别设置有循环泵和料液泵，所述料液泵的输入端通过连接管连接有料液槽。

4.根据权利要求1所述的减脂期蛋白粉膜分离技术的提纯装置，其特征在于，所述连轴带的底部连接有主皮带轮。

5.根据权利要求1所述的减脂期蛋白粉膜分离技术的提纯装置，其特征在于，所述膜组件包括内压膜和外压模。

6.根据权利要求1所述的减脂期蛋白粉膜分离技术的提纯装置，其特征在于，所述主轴表面且位于所述空心纤维束的外侧设置有固定组件，所述固定组件包括固定环，所述固定环表面的两侧均开设有卡槽，所述卡槽的内部设置有卡块。

7.根据权利要求6所述的减脂期蛋白粉膜分离技术的提纯装置，其特征在于，所述卡块的一侧连接有L形放置架，所述L形放置架的一侧连接有限位环，所述限位环的一侧设置有固定件。

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