專利名稱：集成酶膜循環(huán)提取工藝及其裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于提取分離技術領域，用于制藥、食品等行業(yè)，具體涉及一種利用酶生物反應與膜技術結(jié)合對動植物中有效成份進行集成化循環(huán)提取的集成酶膜循環(huán)提取工藝及其裝置。
背景技術：
膜分離技術是21世紀十大高新科技之一，該技術促進了生化、生物分離技術的革命，在各個領域得到了應用。我國也已經(jīng)開始在制藥及食品生產(chǎn)工藝中試驗應用膜分離技術。其中陶瓷或不銹鋼膜過濾澄清技術、納濾技術或反滲透濃縮技術已經(jīng)有一些工業(yè)生產(chǎn)應用實例。還有膜生物反應器在環(huán)保上也有許多應用實例。
傳統(tǒng)提取工藝的生物反應過程、分離過程、濃縮過程及水回收過程是相互獨立，依次完成的，過程之間均需要人工介入，不能有機地銜接，無法實現(xiàn)提取過程的自動化。最近幾年來，也有人在中藥制藥行業(yè)中將膜分離及膜濃縮集成在一起，實現(xiàn)了提取液的膜分離及膜濃縮。但也僅是以分離及濃縮為目的，未能實現(xiàn)膜分離技術與提取器技術的有機結(jié)合。本發(fā)明的目的，是將提取、分離、濃縮集成在一起，各道工藝有機巧妙地連接形成閉路連續(xù)無限循環(huán)提取系統(tǒng)。
傳統(tǒng)的酶解生物反應器要提高提取率只能是有限增加反應時間或?qū)⒎磻嗔魵堅M行多次反應，工序繁瑣、難以控制。由于其不連續(xù)、間斷性的特點，提取周期長、成本高，只能進行有限次數(shù)的有限提取，遠不能做到將原料有效成份提取完全，造成原料有效成份的損失、浪費。為此，本發(fā)明人經(jīng)過長期潛心研究，研制開發(fā)了一種集成酶膜循環(huán)提取工藝及其裝置，試驗證明應用效果良好。
發(fā)明方案本發(fā)明是一種集成酶膜循環(huán)提取工藝及裝置，可用于動植物有效成分提取及中藥現(xiàn)代化領域，其特征是用生物反應提取與膜集成來實現(xiàn)連續(xù)循環(huán)提取，將生物反應器、分離膜及有機濃縮膜巧妙地結(jié)合連接在一起，形成閉路連續(xù)無限循環(huán)提取系統(tǒng)。
本發(fā)明的第一目的在于提供一種工藝簡單，基于生物反應器技術和集成膜分離技術相結(jié)合，集循環(huán)提取、分離、濃縮、水回收四過程一體的集成酶膜循環(huán)提取工藝。
本發(fā)明的另一目的在于提供實施上述工藝的專用裝置。
本發(fā)明的第一目的是這樣實現(xiàn)的集成酶膜循環(huán)提取工藝包括生物反應器提取、分離膜分離、成品濃縮、水回收等工序，各道工序順序連接且閉合構成循環(huán)工作系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一目的是這樣實現(xiàn)的主要包括生物反應器、膜分離裝置和濃縮回收裝置。生物反應器通過輸送泵送裝置與分離膜提取裝置進液側(cè)相連通，膜分離裝置提取液側(cè)與成品容器進液口相連通，膜分離裝置的濃縮液側(cè)通過閥與生物反應器進液口相連通。成品容器出液口通過泵送裝置與濃縮回收裝置進口側(cè)相連通，濃縮回收裝置濃縮液側(cè)通過節(jié)流閥與成品容器進口相連通；濃縮膜透過液側(cè)與生物反應器進口連通；由于本發(fā)明將生物反應循環(huán)提取、分離、濃縮及水回收四個工序過程有機地構成集成酶膜循環(huán)提取，不僅簡化了物料生物生化提取過程，實現(xiàn)了工藝過程同時、連續(xù)、循環(huán)進行，克服了現(xiàn)有技術獨立過程分離提取工藝的不足，大大縮短了提取時間，提高了工作效率，更重要的是可以通過連續(xù)無限循環(huán)反應提取，來最大限度地提高有效成份的提取率。整個裝置實現(xiàn)了封閉循環(huán)工作，有利于實現(xiàn)分離提取工藝的自動化，提高生產(chǎn)效率。


下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明加以說明，但不以任何方式對本發(fā)明加以限制。
圖1為本發(fā)明工藝流程框圖；圖2為本發(fā)明裝置工作流程圖。
具體實施例方式
如圖1所示，集成酶膜循環(huán)提取工藝包括生物反應器循環(huán)提取、膜分離、成品濃縮、水回收等工序，各道工序順序連接且閉合構成循環(huán)工藝系統(tǒng)。
經(jīng)初加工后的物料進入生物反應器(含水及生物酶)，按工藝要求浸取后進行粗濾，粗濾液(含原料、生物酶及水)用粗濾液泵送裝置4泵入膜分離裝置2進行膜分離提取，透過分離膜的提取液(水及溶于水的水解有效成分)進入成品容器6中，沒有透過分離膜的渣液(生物酶及未水解原料)回流至浸取反應裝置1再行反應酶解過程；提取液經(jīng)提取液泵送裝置5泵入濃縮回收裝置3(納濾或反滲透膜)進行濃縮及溶劑回收，不能透過膜的部分為濃縮液回流至成品容器6，透過膜的水(溶劑)回流至生物反應器繼續(xù)溶解酶水解的有效成份，周而復始連續(xù)循環(huán)提取，直至有效成份提取完全后停止循環(huán)。
在閉路循環(huán)提取濃縮回路之分離膜分離工序之后，設置在線提取液檢測裝置。可以采用在線光譜檢測或取樣色譜檢測。當有效成份達到規(guī)定的檢測下限時，循環(huán)分離提取過程完成。
如圖2所示，本發(fā)明主要包括生物反應器1、膜分離裝置2和濃縮回收裝置3。生物反應器1通過粗濾液泵送裝置4與膜分離裝置2進液側(cè)相連通，膜分離裝置2提取液側(cè)與成品容器6進液口相連通，成品容器6出液口通過提取液泵送裝置5與濃縮回收裝置3進口側(cè)相連通，濃縮回收裝置3透過液側(cè)與生物反應器1進口相連通，濃縮回收裝置3濃縮液側(cè)通過節(jié)流閥V5與成品容器6進口相連通；膜分離裝置2濃縮液側(cè)通過閥V3與生物反應器1進液口相連通。
所述的生物反應器1進液口與其出液口之間設置調(diào)節(jié)閥V1；所述的生物反應器1與粗濾液泵送裝置4之間設有粗濾裝置9。
所述的粗濾液泵送裝置4與膜分離裝置2之間設有節(jié)流閥V2、壓力計P1。
所述的膜分離裝置2提取液側(cè)與成品容器6之間設有在線光譜檢測裝置7和/或在線取樣裝置8，以及提取液流量計FM2。
所述的提取液泵送裝置5與濃縮回收裝置3之間設置節(jié)流閥V4、壓力計P2。
所述的濃縮回收裝置3濃縮液與成品容器6進液口之間設置節(jié)流閥V5、流量計FM3。
所述的生物反應器1進液口與膜分離裝置2濃縮液口之間設置節(jié)流閥V3、流量計FM1。
在閉路循環(huán)提取濃縮回路之膜分離提取工序之后，設置在線檢測裝置?？梢圆捎迷诰€光譜檢測或取樣色譜檢測。當有效成份達到規(guī)定或理想的檢測下限時，循環(huán)提取分離過程完成。
本發(fā)明的工作原理本發(fā)明基于提取技術與膜分離技術想結(jié)合而設計，生物反應器與分離膜(構成酶膜反應器)用于有效成份的提?。患{濾或反滲透膜用于有效成份的濃縮與溶劑的回收，將生物生化分離提取的各道獨立工序有機地構成閉路連續(xù)循環(huán)工作裝置。
本發(fā)明的提取器是生物化工行業(yè)的酶水解反應器或生物反應器；生物反應器與膜構成膜生物反應器或酶膜反應器，酶膜反應器與膜濃縮集成化形成閉路循環(huán)提取分離系統(tǒng)。待提取物、水及酶進入分離膜以后已水解有效成份透過分離膜成為提取液，而未水解待提取物及生物酶不能透過分離膜作為渣液回流至生物反應器中繼續(xù)進行水解反應。水解提取液又進入濃縮膜進行水與有效成份的分離，濃縮液進入成品容器，而水又重新循環(huán)回流進入生物反應器，以補充反應器中酶解反應水份的不足。
本發(fā)明的膜分離裝置中的分離膜可以是無機膜(如陶瓷膜或不銹鋼膜)，也可以是抗污染的有機高分子材料膜。
本發(fā)明的濃縮回收裝置中的濃縮膜為納濾膜或反滲透膜，宜選用耐溫在45℃以上的膜。
本發(fā)明的特點1、本發(fā)明實現(xiàn)了酶生物反應循環(huán)提取、分離、濃縮和水回收的合理集成及連續(xù)同步，不間斷運行。
2、實現(xiàn)了連續(xù)無限循環(huán)提取，最大限度地提高提取率。
3、實現(xiàn)了節(jié)能、節(jié)約水，大幅度減低生產(chǎn)成本。
4、實現(xiàn)了復雜工藝的簡單化、合理化，有效地提高生產(chǎn)率。
權利要求
1.一種集成酶膜循環(huán)提取工藝，其特征是包括生物反應器循環(huán)提取、膜分離、成品濃縮、水回收等工序，各道工序順序連接且閉合構成循環(huán)工藝系統(tǒng)。
2.如權利要求1所述的集成酶膜循環(huán)提取工藝，其特征是經(jīng)初加工后的物料進入生物反應器(1)(含水及生物酶)浸取后粗濾，粗濾液用粗濾液泵送裝置(4)泵入膜分離裝置(2)進行膜分離提取，透過分離膜的提取液進入成品容器(6)中，沒有透過分離膜的渣液回流至生物反應器(1)再行反應酶解過程；提取液經(jīng)提取液泵送裝置(5)泵入濃縮回收裝置(3)(納濾或反滲透膜)進行濃縮及溶劑回收，不能透過膜的部分為濃縮液回流至成品容器(6)，透過膜的水回流至生物反應器(1)繼續(xù)溶解酶水解的有效成份，直至有效成份提取完全后停止循環(huán)。
3.如權利要求1或2所述的集成膜循環(huán)提取工藝，其特征是在所述的閉路循環(huán)提取濃縮回路之分離膜提取工序之后，設置在線提取液檢測裝置。
4.一種實施集成酶膜循環(huán)提取工藝的裝置，主要包括生物反應器(1)、膜分離裝置(2)和濃縮回收裝置(3)，其特征是生物反應器(1)通過粗濾液泵送裝置(4)與膜分離裝置(2)進液側(cè)相連通，膜分離裝置(2)透過提取液側(cè)與成品容器(6)進液口相連通，成品容器(6)出液口通過提取液泵送裝置(5)與濃縮回收裝置(3)進口側(cè)相連通，濃縮回收裝置(3)透過液側(cè)與生物反應器(1)進口相連通，濃縮回收裝置(3)濃縮液側(cè)通過節(jié)流閥V5與成品容器(6)進口相連通；膜分離裝置(2)濃縮液側(cè)通過閥V3與生物反應器(1)進液口相連通。
5.如權利要求4所述的集成酶膜循環(huán)提取裝置，其特征是所述的酶生物反應器(1)進液口與其出液口之間設置調(diào)節(jié)閥V1；所述的生物反應器(1)與粗濾液泵送裝置(4)之間設有粗濾裝置(9)。
6.如權利要求4所述的集成酶膜循環(huán)提取裝置，其特征是所述的粗濾液泵送裝置(4)與膜分離裝置(2)之間設有節(jié)流閥V2、壓力計P1；所述的膜分離裝置(2)提取液側(cè)與成品容器(6)之間設有在線提取液檢測裝置以及提取液流量計FM2；所述的提取液泵送裝置(5)與濃縮回收裝置(3)之間設置節(jié)流閥V4、壓力計P2。
7.如權利要求4所述的集成酶膜循環(huán)提取裝置，其特征是所述的濃縮回收裝置(3)濃縮液端與成品容器(6)進液口之間設置節(jié)流閥V5、流量計FM3。
8.如權利要求4所述的集成酶膜循環(huán)提取濃縮裝置，其特征是所述的酶生物反應器(1)進液口與膜分離裝置(2)濃縮液出口之間設置節(jié)流閥V3、流量計FM1。
9.如權利要求4或6或8所述的集成酶膜循環(huán)提取濃縮裝置，其特征是所述的膜分離裝置(2)提取液側(cè)與成品容器(6)之間設有在線光譜檢測裝置(7)和/或在線取樣裝置(8)。
10.如權利要求4或6或8所述的集成酶膜循環(huán)提取濃縮裝置，其特征是膜分離裝置(2)中的分離膜是無機膜，如陶瓷膜或不銹鋼膜，或有機高分子材料膜；濃縮回收裝置(3)中的濃縮膜為納濾膜或反滲透膜，宜選用耐溫在45℃以上的膜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種集成酶膜循環(huán)提取工藝及其裝置，工藝將生物反應器循環(huán)提取、膜分離、成品濃縮、水回收等工序順序連接且閉合構成循環(huán)連續(xù)提取工藝系統(tǒng)。裝置包括生物反應器(1)、膜分離裝置(2)和濃縮回收裝置(3)。實現(xiàn)了提取、分離、濃縮和水回收的合理集成及連續(xù)同步、無限循環(huán)提取，最大限度地提高提取率，對含量低而價值高的生化產(chǎn)品的提取有很高的實用意義。節(jié)能、降低成本，實現(xiàn)了復雜工藝的簡單化、合理化，有效地提高生產(chǎn)率。
文檔編號B01D61/00GK1721027SQ20051001080
公開日2006年1月18日 申請日期2005年5月18日 優(yōu)先權日2005年5月18日
發(fā)明者戴群, 李衛(wèi)軍 申請人:戴群, 李衛(wèi)軍