4-提取设备

第四章提取设备第一节第二节第三节第四节第一节等电点罐一、提取综述1、发酵液：34～36℃，pH6.0～7.0，比较稀薄，浅黄色，表面浮有少许气泡。主要成份：发酵液中谷氨酸的含量一般为4～8%，均为L-型，一般以谷氨酸盐(C5H8O4N·NH4)的形式存在。其他成份：其他氨基酸、残糖、有机酸类、微量无机盐及悬浮在发酵液中的大量菌体、蛋白质等固形物质。2、提取谷氨酸的主要方法3、当前各味精厂主要是采用等电点，或等电点-离子交换法提取谷氨酸。一概述等电点法离子交换法等电点-离子交换法盐酸盐法锌盐法优点：酸碱用量少，产品得率高，易于操作。设备：等电点罐二、等电点法提取谷氨酸的原理当谷氨酸处于等电点时，其在溶液中的溶解度最低另外，温度越低，谷氨酸的溶解度也越小。提取原理加酸发酵液→→→谷氨酸晶体降温三、等电工艺流程提取工艺四、等电点罐(一)结构圆柱体，锥底，平顶的常压容器。顶盖进料管罐内：冷却装置：环开蛇管或排管搅拌系统：框式：20~30r/min；d=0.7~0.8D桨叶式：24~36r/min；d=0.6~0.7D材料：不锈钢或45﹟钢衬不锈钢要求：前期搅拌快；后期搅拌慢，利于结晶考虑设计二个挡次的搅拌器等电点罐(二)材质1、钢板(5~6mm)涂环氧树脂或酚醛树脂特点：价格低廉，制作方便，但需经常修补2、钢板(5~6mm)贴玻璃布，用环氧树脂作粘合剂特点：耐腐蚀性好，造价高，工厂中较多用3、钢板(5~6mm)衬橡胶特点：衬胶工艺困难，此法少用4、钢板(5~6mm)衬塑料板特点：耐腐蚀性好，但易渗漏，加工要求高，较少用5、不锈钢板特点：成本高，使用时间长，加工维修容易，较少采用6、水泥衬瓷砖特点：加工方便，耐酸耐用，小用型厂较多用等电点罐(三)罐数n等电点罐=n发酵罐(四)罐的容积Vg=(1.2～1.3)VF式中：Vg—等电点罐的总容积(m3)VF—发酵罐的有效容积(发酵液量)(m3)等电点罐第二节离子交换柱一、离子交换树脂1、概念离子交换树脂是一种疏松的、具有网状结构和离子交换能力的高分子化合物，它不溶于水、酸、碱和有机溶剂，一般条件下化学性质稳定，它由树脂母体和活性交换基团两部分组成。一、离子交换树脂图4-2离子交换树脂外观图4-3离子交换树脂的多孔网状结构交换树脂2、分类树脂母体通常分为聚苯乙烯、丙烯酸、酚醛等成分，用R表示，根据不同的交换基团分为四类：强酸性阳离子交换树脂，R-SO3-H+弱酸性阳离子交换树脂，R-COO-H+强碱性阴离子交换树脂弱碱性阴离子交换树脂交换树脂3、离子交换树脂的性能1)外观和颗粒大小透明或半透明的球形颗粒，有白、黄、黑、棕色等几种颜色。球形颗粒16～25目(颗粒直径为1.18～3mm)。2)其它性能：含水量密度膨胀性耐磨性耐热性溶解性交换容量二、谷氨酸的两性解离性质谷氨酸(α-酮戊二酸)是两性电解质，是一种酸性氨基酸，pI=3.22当pHpI时，氨基酸带净负电荷，Glu-当pHpI时，氨基酸带净正电荷，Glu+在一定pH范围内，氨基酸溶液的pH离等电点越远，氨基酸所携带的净电荷愈大。解离性质三、离子交换反应机理选用阳离子、阴离子交换树脂都可以实现分离，但阴离子交换树脂的机械强度、稳定性差，且价格贵。所以现在提取谷氨酸均采用苯乙烯系磺酸型强酸性阳离子交换树脂(732#树脂)当pHpI时R-SO3-H++Glu+→R-SO3-Glu++H+即，当pHpI时，谷氨酸主要以阳离子形式存在，与树脂上的H+发生交换反应而被“挂”在树脂上。氨基酸与树脂结合牢固程度即亲和力，主要决定于它们之间的静电吸引。反应机理四、离子交换法的操作要点1、预处理：R-SO3Na+HCL→R-SO3H+NaCL2、发酵液上柱：pH=5～5.5，控制流速3、洗脱：一般使用4～5%的NaOH溶液4、三段收集前流分：pH1.8左右，Glu，1%，杂质较少，再上柱高流分：pH2.5左右，高峰液，Glu9～10%后流分：pH8.0～9.0以后，Glu2%及NH4+，加热除氨后可再上柱。pH11.0～12.0以后，均为氨，可作肥料5、树脂再生：R-SO3Na+HCL→R-SO3H+NaCL操作要点特点五、离子交换法提取谷氨酸的特点优点：过程简周期短设备省占地少收率高，80～90%缺点：耗用大量酸碱材料，环境污染树脂易碎造成收率不稳定离子交换柱六、离子交换柱离子交换柱六、离子交换柱1、结构柱身为圆柱形，柱身装玻璃视镜；高径比D：H=1：1.3～5树脂高度为柱高的0.6～0.7倍2、材料离交柱由于经常与酸碱接触，其制造材料应重点考虑防腐问题，目前比较常用的材料有：不锈钢普通钢板衬玻璃普通钢板衬橡胶普通钢板涂防腐漆或环氧树脂等第三节三足式离心机一、概述为了得到谷氨酸晶体，还需要分离设备，把谷氨酸固体与液体分开，味精厂目前使用的分离机多为三足式分离机，三足式分离机是我国各类离心机中制造数量最多，应用最广的一种过滤式离心机；有孔的转鼓及无孔的外壳悬挂于三根支足上，所以惯称为三足式。离心机二、三足式离心机(一)结构图4-4三足式离心机1-支足2-外壳3-转鼓4-电机5-皮带轮(二)结构特点-1（从地面开始，以地面为基础）1、三个支足安装在同一底板上以便于整体安装2、底板用三根摆杆悬挂于三根支足的球面座上1）球铰联接的作用是允许机体沿水平方向自由摆动，有利于减缓由于物料分布不均匀所引起的振动2）压缩弹簧可以减轻垂直方向的振动（加入物料引起的冲击）离心机(二)结构特点-23、外壳固定在底板上4、轴承座固定在底板上，通过滚动轴承可支承固定主轴5、转鼓由主轴联接传动装置6、电机装在底板上，当机身摆动时，电机亦随之摆动7、在传动皮带轮上还装有离心式离合器和刹车装置离心机离心机(三)工作过程转筒内壁上铺设的过滤介质一般由金属丝底网和滤布组成，其转筒壁上开有许多孔，供排出滤液用。加入转筒内的悬浮液随转筒一同旋转，悬浮液中固相颗粒在离心力作用下沿径向移动，被截留在过滤介质表面形成滤饼层，而液体在离心力作用下透过滤饼层、过滤介质和转鼓上孔被甩出转筒，实现固体颗粒与液体的分离。动画(四)操作要点为了机器运转平稳，物料加入时应均匀分布，一般情况如下：离心机分离悬浮液时，在离心机启动后逐渐加入转筒分离膏状物料或成件物品时，应在离心机启动前均匀放入转筒内。(五)特点优点：结构紧凑，机身高度小，便于从上方加料和卸料操作简单，适应性强缺点：人工卸料，劳动强度大，生产能力低；传动机构和制动都在机身下部，易受腐蚀离心机离心机(六)三足式离心机规格如:SS-转鼓直径(mm):800三足式离心机代号8001、国产SS型三足式离心机规格(人工上料卸料-间歇操作)注：型号的有关参数可查阅离心机的产品目录离心机(六)三足式离心机规格如:SX-转鼓直径(mm):800三足式下出料离心机代号8002、三足式下出料离心机规格注：型号的有关参数可查阅离心机的产品目录离心机(七)离心机台数的选择离心机的台数选择应根据分离的产量大小与每台离心机的装料量等情况来确定，可参照下式进行计算:式中n—每天分离的总次数t次—每次分离时间(h)T天—每台离心机每天工作时间(h)天次TtnN(台)