一種應用於發酵液提純的納濾膜系統的製作方法

2023-05-01 23:02:56

專利名稱：一種應用於發酵液提純的納濾膜系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及發酵液提純技術領域，具體的說是一種應用於發酵液提純的納濾膜系統。
背景技術：
根據各種物理結構相化學性質，一般可將膜分為下列幾種基本類別:微濾MF、超濾UF、反滲透R0、納濾NF、電滲析ED等。微濾膜是以靜壓差為推動力，利用篩網狀過濾介質膜的篩分作用進行分離，微孔過濾膜是均勻的多孔薄膜，厚度一般在9(Γ150 μ m之間，過濾粒徑在0.025^10 μ m之間，操作壓力一般為0.0Γ0.1MPa0超濾膜過濾粒徑介於微濾和反滲透之間，約5 10nm，在0.Γθ.5MPa的靜壓差推動下，截留蛋白質、酶等分子量大於500的大分子及膠體，形成濃縮液，達到溶液的淨化、分離及濃縮目的。反滲透是滲透過程的逆過程，推動力為壓力差，即通過在待分離液一側加上比滲透壓高的壓力，使得原液中的溶劑滲透到半透膜的另一邊。反滲透的操作壓一般為flOMPa，主要取決於原水滲透壓。反滲透主要應用於海水淡化、苦鹹水淡化、純水生產等，涉及市政、電力、化工、醫藥等行業。納濾膜是20世紀80年代在反滲透復臺膜基礎上開發出來的，是超低壓反滲透技術的延續和發展分支。納濾膜截留粒徑為0.Γ ηπι, 一價離子和小分子物質具有較高的透過率，操作壓(0.5 lMPa)較小。主要用於截留多價離子和大分子有機物，截留分子量介於反滲透和超濾之間。目前已經廣泛應用於海水淡化、純水製備、食品工業、環境保護之廢水處理等諸多領域。·在過濾過程中料液通過泵的加壓，料液以一定流速沿著濾膜的表面流過，大於膜截留分子量的物質分子不透過膜流回料罐，小於膜截留分子量的物質或分子透過膜，形成透析液。故膜系統都有兩個出口，一是回流液(濃縮液)出口，另一是透析液出口。目前傳統的澄清純化分離所採用的膜主要是超/微濾膜，由於其所能截留的物質直徑大小分布範圍廣，被廣泛應用於固液分離、大小分子物質的分離、脫除色素、產品提純、油水分離等工藝過程中。超/微濾膜分離可取代傳統工藝中的自然沉降、板框過濾、真空轉鼓、離心機分離、溶媒萃取、樹脂提純、活性炭脫色等工藝過程。目前還未見應用於化工提純工藝中的納濾膜系統。

實用新型內容為了解決現有技術的不足，本實用新型提供一種應用於發酵液提純的納濾膜系統，將納濾膜技術應用於發酵液提純系統中，提高提純的純度和效果。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案為:一種應用於發酵液提純的納濾膜系統，包括前後設置的微濾膜過濾組件和濃縮過濾組件，其特徵在於，在所述微濾膜過濾組和濃縮過濾組件之間串聯地增加至少一組納濾膜過濾組件，通過納濾膜的應用，增強過濾效果。所述的納濾膜過濾組件包括第一納濾膜裝置、第一原液罐、進料泵、閥和相關管路，所述第一原液罐頂部設有發酵液添加口和清洗液添加口，底部設有出料管口 ；所述發酵液添加口連接到前一工序的微濾膜過濾組，所述清洗液添加口連通清洗液清洗裝置，所述第一納濾膜裝置上具有原料進口、截留液出口和濾液出口，所述第一原液罐出料管口通過進料泵連接到第一納濾膜裝置的原料進口，所述截留液出口通過管道返回到第一原液罐，且在所述截留液返回管路上設置原液質量流量計，所述原液質量流量計電連接調控發酵液添加口和清洗液添加口的進料閥門，所述濾液出口連接到下一工序的濃縮過濾組件。所述濃縮過濾組件與納濾膜過濾組件組成相同，所述的納濾膜過濾組件包括第二納濾膜裝置、第二原液罐、濃縮泵、閥和相關管路，且在納濾膜過濾組件的濾液出口和濃縮過濾組件的截留液出口通過第一三通閥同時連接到一次蒸發管道和濃縮過濾組件的發酵液添加口，且在第一納濾膜裝置中的濾液出口管路上設置透過液質量流量計，用於控制第一三通閥的轉換，所述濃縮過濾組件的濾液出口外排純水；所述濃縮過濾組件的濃縮液出口通過第二三通閥同時連接到濃縮過濾組件的一次蒸發管道和濃縮過濾組件的發酵液添加口，且在第二納濾膜裝置中的濃縮液出口管路上設置濃縮液質量流量計，用於控制第二三通閥的轉換。所述發酵液添加口包括濃料添加口和稀料添加口，在所述濃料添加口外設置一套蒸汽換熱器，使得濃料添加口添加發酵液的溫度為45度左右。本實用新型的有益效果是:採用納濾膜分離技術濃縮提純的優點:1)、能耗極低，節省濃縮過程成本；2)、過程無化學反應、無相變化，不帶入其他雜質及造成產品的分解變性；3)、在常溫下達到濃縮提純目的，不造成有效成分的破壞，工藝過程收率高；4)、可完全脫除產品的鹽分，減少產品灰分，提高產品純度；5)、可回收溶液中的酸、鹼、醇、色素等物質；6)、設備結構簡潔緊湊，佔地面積小；7)、操作簡便，可實現自動化作業，穩定性好，維護方便。

圖1為本實用新型的管路原理圖；圖2為透過液直接直接出料模式；圖3為透過液濃縮模式；圖4為濃縮液出料模式；圖5為發酵液提純工藝總圖；圖中:11第一納濾膜裝置，12第一原液罐，13進料泵，14原液質量流量計，2蒸汽換熱器，3清洗液清洗裝置，41第二納濾膜裝置，42第二原液罐，43濃縮泵，44第一三通閥，45透過液質量流量計，46 第二三通閥，47濃縮液質量流量計。
具體實施方式
如圖1至圖5所示，納濾膜分離技術常被用於取代傳統工藝中的冷凍乾燥、薄膜蒸發、離子交換除鹽、樹脂工藝濃縮、中和等工藝過程。本實用新型是另闢蹊徑的一種應用於發酵液提純的納濾膜系統，包括微濾膜過濾組件和濃縮過濾組件，在所述微濾膜過濾組件和濃縮過濾組件之間串聯地增加至少一組納濾膜過濾組件。通過微濾膜過濾組件可以對發酵液進行初步的過濾，去除其中的大顆粒雜質,但是發酵液中的色素等小分子雜質能透過微濾膜繼續存在於發酵液中，為了去除其中的色素雜質而引入納濾膜過濾概念，這在發酵液提純技術領域中是沒有的。納濾膜過濾組件包括第一納濾膜裝置11、第一原液罐12、進料泵13、閥和相關管路,第一原液罐12頂部設有發酵液添加口和清洗液添加口，底部設有出料管口 ；其中的發酵液添加口包括濃料添加口和稀料添加口，在濃料添加口外設置一套蒸汽換熱器2，使得濃料添加口添加發酵液的溫度為45度左右，發酵液添加口連接到前一工序的微濾膜過濾組，接受來自於前一工序的發酵液原液。上述的清洗液添加口連通清洗液清洗裝置3，清洗液清洗裝置包括純水罐和化學品罐，兩罐通過泵和管道，與微濾膜過濾組件、濃縮過濾組件和納濾膜過濾組件構成CIP清洗，詳見圖5，CIP系統是Clean In Place的縮寫，原位清洗(在線清洗、就地清洗)。CIP清洗即不分解生產設備，又可用簡單操作方法安全自動的清洗系統，幾乎被引進到所有的食品，飲料及製藥等工廠，屬於現有技術部分，不再祥述。第一納濾膜裝置11上具有原料進口、截留液出口和濾液出口，第一原液罐底部的出料管口通過進料泵13連接到第一納濾膜裝置的原料進口，截留液出口通過管道返回到第一原液罐12，且在截留液返回管路上設置原液質量流量計14，原液質量流量計14電連接調控發酵液添加 口和清洗液添加口的進料閥門，控制閥門的啟閉，濾液出口連接到下一工序的濃縮過濾組件。納濾是在壓力差推動力作用下，鹽及小分子物質透過納濾膜，而截留大分子物質的一種液液分離方法，又稱低壓反滲透。納濾膜截留分子量範圍為200-1000MWC0，介於超濾和反滲透之間，主要應用於溶液中大分子物質的濃縮和純化。納濾系統多採用錯流過濾的方式。錯流方式避免了在死端過濾過程中產生的堵塞現象:料液流經膜的表面，在壓力的作用下液體及小分子物質透過納濾膜，而不溶性物質和大分子物質則被截留；料液具有足夠的流速可將被膜截留的物質從膜表面剝離，連續不斷的剝離降低了膜的汙染程度，因而可在較長的時間內維持較高的膜滲透通量。錯流過程同時避免了在死端過濾(如板框壓濾機、鼓式真空過濾機)過程中依靠濾餅層進行過濾的情況，分離發生在膜表面而不是濾餅層中，因而濾液質量在整個過程中是均一而穩定的。濃縮過濾組件也是採用納濾工藝，所述濃縮過濾組件與納濾膜過濾組件組成基本相同，重點在於管路的連接關係，納濾膜過濾組件包括第二納濾膜裝置41、第二原液罐42、濃縮泵43、閥和相關管路，且在納濾膜過濾組件的濾液出口和濃縮過濾組件的截留液出口通過第一三通閥44同時連接到一次蒸發管道和濃縮過濾組件的發酵液添加口，且在第一納濾膜裝置中的濾液出口管路上設置透過液質量流量計45，用於控制第一三通閥的轉換，濃縮過濾組件的濾液出口外排純水；濃縮過濾組件的濃縮液出口通過第二三通閥46同時連接到濃縮過濾組件的一次蒸發管道和濃縮過濾組件的發酵液添加口，且在第二納濾膜裝置中的濃縮液出口管路上設置濃縮液質量流量計47，用於控制第二三通閥的轉換。具有以下幾種模式，一是，發酵液通過納濾膜過濾組件後，透過液質量流量計檢測到濃度超過3.5%時，第一三通閥自動轉為出料至一次蒸發管道，納濾膜過濾組件並保持自身循環，正常運行；如圖2。二是，發酵液通過納濾膜過濾組件後，透過液質量流量計檢測到濃度低於3.5%時，第一三通閥自動轉為進第二原液罐，透過液在濃縮過濾組件中循環濃縮；如圖3.[0040]三是，濃縮液質量流量計檢測濃度達到3.5%時，第二三通閥自動轉為出料至一次蒸發管道，如圖4。上面所述的實施例僅僅是對本實用新型的優選實施方式進行描述，並非對本實用新型的範圍進行限定，在不脫離本實用新型設計精神的前提下，本領域相關技術人員對本實用新型的各種變形和改進， 均應擴如本實用新型權利要求書所確定的保護範圍內。
權利要求1.一種應用於發酵液提純的納濾膜系統，包括前後設置的微濾膜過濾組件和濃縮過濾組件，其特徵在於，在所述微濾膜過濾組和濃縮過濾組件之間串聯地增加至少一組納濾膜過濾組件。
2.根據權利要求1所述的一種應用於發酵液提純的納濾膜系統，其特徵是，所述的納濾膜過濾組件包括第一納濾膜裝置、第一原液罐、進料泵、閥和相關管路，所述第一原液罐頂部設有發酵液添加口和清洗液添加口，底部設有出料管口 ；所述發酵液添加口連接到前一工序的微濾膜過濾組，所述清洗液添加口連通清洗液清洗裝置，所述第一納濾膜裝置上具有原料進口、截留液出口和濾液出口，所述第一原液罐出料管口通過進料泵連接到第一納濾膜裝置的原料進口，所述截留液出口通過管道返回到第一原液罐，且在所述截留液返回管路上設置原液質量流量計，所述原液質量流量計電連接調控發酵液添加口和清洗液添加口的進料閥門，所述濾液出口連接到下一工序的濃縮過濾組件。
3.根據權利要求2所述的一種應用於發酵液提純的納濾膜系統，其特徵是，所述濃縮過濾組件與納濾膜過濾組件組成相同，所述的納濾膜過濾組件包括第二納濾膜裝置、第二原液罐、濃縮泵、閥和相關管路，且在納濾膜過濾組件的濾液出口和濃縮過濾組件的截留液出口通過第一三通閥同時連接到一次蒸發管道和濃縮過濾組件的發酵液添加口，且在第一納濾膜裝置中的濾液出口管路上設置透過液質量流量計，用於控制第一三通閥的轉換，所述濃縮過濾組件的濾液出口外排純水；所述濃縮過濾組件的濃縮液出口通過第二三通閥同時連接到濃縮過濾組件的一次蒸發管道和濃縮過濾組件的發酵液添加口，且在第二納濾膜裝置中的濃縮液出口管路上設置濃縮液質量流量計，用於控制第二三通閥的轉換。
4.根據 權利要求2所述的一種應用於發酵液提純的納濾膜系統，其特徵是，所述發酵液添加口包括濃料添加口和稀料添加口，在所述濃料添加口外設置一套蒸汽換熱器。
專利摘要本實用新型提供一種應用於發酵液提純的納濾膜系統，它包括前後設置的微濾膜過濾組件和濃縮過濾組件，其特徵在於，在所述微濾膜過濾組和濃縮過濾組件之間串聯地增加至少一組納濾膜過濾組件，納濾膜過濾組件包括第一納濾膜裝置、第一原液罐、進料泵、閥和相關管路，第一原液罐頂部設有發酵液添加口和清洗液添加口，底部設有出料管口；發酵液添加口連接到前一工序的微濾膜過濾組，清洗液添加口連通清洗液清洗裝置，第一原液罐出料管口通過進料泵連接到第一納濾膜裝置的原料進口，截留液出口通過管道返回到第一原液罐，濾液出口連接到下一工序。將納濾膜技術應用於發酵液提純系統中，提高提純的純度和效果。
文檔編號B01D61/58GK203139910SQ20132006704
公開日2013年8月21日 申請日期2013年2月5日 優先權日2013年2月5日
發明者王兆光 申請人:山東兆光色譜分離技術有限公司