一种用于生物发酵合成法制备麦角硫因的提取除杂系统的制作方法

本实用新型属于微生物提纯技术领域，具体涉及一种用于生物发酵合成法制备麦角硫因的提取除杂系统。

背景技术：

麦角硫因是一种天然抗氧化剂，是一种来源于植物并且可以在动物中积累的天然氨基酸，具很有强的抗氧化活性，能够清除活性氧族、螯合二价金属离子、激活抗氧化物酶、抑制超氧化物歧化酶以及抑制各种血红素蛋白发生氧化反应等。由于麦角硫因的这些特性，决定了它在医药、食品饮料、功能食品、动物饲料、化妆品及生物技术等领域具有广泛的用途和市场前景。

以蕈菌菌丝体深层发酵技术生物合成制备麦角硫因的生物发酵合成法是目前现有技术中常用的麦角硫因的制备方法，该方法可以通过代谢及调控等发酵过程控制手段有效地提高麦角硫因的产率，降低生产成本及保证产品的安全性。

生物发酵合成法制备出麦角硫因的提取过程主要是滤除微粒、蛋白、多糖等大分子杂质。现有的提取装置具有工序繁杂、提取过程中需要添加助滤剂、提取周期长、耗能高以及提取效率低等缺点。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于生物发酵合成法制备麦角硫因的提取除杂系统，该提取除杂系统与传统的提取装置相比省去了醇沉工艺中的多道工序、提取过程中无需添加助滤剂、缩短了提取周期、节约了热能、自动化程度高以及提高生产效率。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种用于生物发酵合成法制备麦角硫因的提取除杂系统，包括微滤膜系统和超滤膜系统；

所述的微滤膜系统包括微滤循环料罐、输料泵、保安过滤器、第一循环泵、陶瓷膜组件和换热器，其中所述换热器包括储液室、冷却室和加热室，三者互不相通，所述冷却室位于所述换热器的一侧且包括至少两个相互平行的冷却腔，所述加热室位于所述换热器内与所述冷却室相对的一侧且包括至少两个相互平行的加热腔，所述冷却腔与所述加热腔交错相邻且平行，所述的储液室位于所述冷却室与所述加热室之间，所述储液室一端为储液室进料端，另一端为储液室出料端；所述微滤循环料罐的进料端与进料管连通，所述微滤循环料罐的出料端通过管路与所述输料泵的进料端连通，所述输料泵的出料端通过管路与所述保安过滤器的进料端连通，所述保安过滤器的出料端通过管路与所述第一循环泵的进料端连通，所述第一循环泵的出料端通过管路与所述陶瓷膜组件的进料端连通，所述陶瓷膜组件的过滤余液出料端通过管路与所述储液室的储液室进料端连通，所述储液室的储液室出料端通过管路与所述微滤循环料罐的进料端连通，所述保安过滤器与所述第一循环泵之间还通过管路与所述储液室的储液室进料端连通；

所述的超滤膜系统包括超滤循环料罐、第二循环泵和超滤膜组件，所述超滤循环料罐的出料端通过管路与所述第二循环泵的进料端连通，所述第二循环泵的出料端通过管路与所述超滤膜组件的进料端连通，所述超滤膜组件的过滤余液出料端通过管路与所述超滤循环料罐的进料端连通，所述超滤膜组件的透析液出料端与出料管连通；

所述微滤膜系统通过所述陶瓷膜组件的透析液出料端与所述超滤膜系统中的所述超滤循环料罐的进料端连接。

在上述技术方案中，所述冷却腔向设置有所述加热室的方向延伸，所述冷却腔的前端面与所述换热器内壁之间的距离为该方向上所述换热器长度的1/5-1/3；所述加热腔向设置有所述冷却室的方向延伸，所述加热腔的前端面与所述换热器内壁之间的距离为该方向上所述换热器长度的1/5-1/3。

在上述技术方案中，所述冷却室的一端连接有冷却液进液管，另一端连接有冷却液出液管；所述加热室的一端连接有加热液进液管，另一端连接有加热液出液管。

在上述技术方案中，所述储液室的进料端的开设方向与所述冷却腔的设置方向垂直，所述储液室的出料端的开设方向与所述冷却腔的设置方向垂直。

在上述技术方案中，所述换热器与所述微滤循环料罐之间的管路上设置有第一储液罐，所述第一储液罐上设置有第一输送泵；所述超滤膜组件与所述超滤循环料罐之间的管路上设置有第二储液罐，所述第二储液罐上设置有第二输送泵。

在上述技术方案中，所述第一循环泵与所述陶瓷膜组件之间设置有加压泵。

在上述技术方案中，所述第一储液罐与所述微滤循环料罐之间设置有控制所述第一储液罐内料液流入所述微滤循环料罐内的连通阀；所述第二储液罐与所述超滤循环料罐之间设置有控制所述第二储液罐内料液流入所述超滤循环料罐内的连通阀。

在上述技术方案中，所述换热器上设置有温度传感器；所述微滤循环料罐内设置有液位计；所述超滤循环料罐内设置有液位计。

在上述技术方案中，所述输料泵的后端、第一循环泵的后端、陶瓷膜组件的后端、第二循环泵的后端以及超滤膜组件的后端均设置有温度表和压力表。

在上述技术方案中，所述的温度传感器、液位计、温度表和压力表与控制系统电连接。

本实用新型的一种用于生物发酵合成法制备麦角硫因的提取除杂系统的使用方法为：

首先将含有菌丝体的料液加入所述的微滤循环料罐内，打开所述输料泵使料液通过所述保安过滤器过滤掉大颗粒物质后，通过所述换热器回流至所述微滤循环料罐；待料液的温度达到室温(25℃)时，打开所述第一循环泵，大部分料液通过所述第一循环泵加压后，依次通过所述陶瓷膜组件和所述换热器回流至所述微滤循环料罐；少部分料液依然直接通过所述换热器回流至所述微滤循环料罐内；料液在错流通过所述陶瓷膜组件时，能够透过陶瓷膜孔径的料液通过管路直接进入所述超滤循环料罐内；待所述超滤循环料罐内的料液超过设定体积后，打开所述第二循环料泵，料液加压后通过所述超滤膜组件，再回流至所述超滤循环料罐内，通过调节所述超滤膜组件前后两端的压力，能够透过超滤膜孔径的料液通过所述出液管进入下一道工序；循环过程中通过所述陶瓷膜组件和所述超滤膜组件前后的压力表监测所述微滤膜系统和超滤膜系统的工作状态。

本实用新型的优点和有益效果为：

(1)本实用新型的一种用于生物发酵合成法制备麦角硫因的提取除杂系统通过微滤膜系统和超滤膜系统的多次循环提取能够快速有效去除提取液中分子量大于4000的杂质，工序简单，提取过程中无需添加助滤剂，提取周期短、耗能低以及提取效率高。

(2)本实用新型结构简单、自动化程度高、提取效果好且不会造成环境污染。

(3)本实用新型通过所述第一储液罐和第二储液罐分别缓解所述微滤循环料罐和超滤循环料罐内的容液量，减轻过滤的压力。

(4)本实用新型通过加压泵增大所述陶瓷膜组件内的反冲力，防止所述陶瓷膜组件内发生堵塞。

附图说明

图1是本实用新型的一种用于生物发酵合成法制备麦角硫因的提取除杂系统的结构示意图。

图2是本实用新型的换热器的俯视图的剖面图。

其中，1：进料管，2：微滤循环料罐，3：输料泵，4：保安过滤器，5：第一循环泵，6：加压泵，7：陶瓷膜组件，8：换热器，801：冷却室，801-1：冷却液进液管，801-2：冷却液出液管，802：储液室，802-1：储液室进料端，802-2：储液室出料端，803：加热室，803-1：加热液进液管，803-2：加热液出液管，9：第一储液罐，10：第一输送泵，11：超滤循环料罐，12：第二循环泵，13：超滤膜组件，14：第二储液罐，15：第二输送泵，16：出料管。

对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

下面结合附图与具体的实施例对本实用新型作进一步详细描述。需要说明的是：下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本实用新型的保护范围。以下实施例中所述的连接均为管路连接。

实施例一

本实用新型的一种用于生物发酵合成法制备麦角硫因的提取除杂系统，包括微滤膜系统和超滤膜系统；

所述的微滤膜系统包括微滤循环料罐、输料泵、保安过滤器、第一循环泵、陶瓷膜组件和换热器，其中所述换热器包括储液室、冷却室和加热室，三者互不相通，所述冷却室位于所述换热器的一侧且包括至少两个相互平行的冷却腔，所述加热室位于所述换热器内与所述冷却室相对的一侧且包括至少两个相互平行的加热腔，所述冷却腔与所述加热腔交错相邻且平行，所述的储液室位于所述冷却室与所述加热室之间，所述储液室一端为储液室进料端，另一端为储液室出料端；所述微滤循环料罐的进料端与进料管连通，所述微滤循环料罐的出料端通过管路与所述输料泵的进料端连通，所述输料泵的出料端通过管路与所述保安过滤器的进料端连通，所述保安过滤器的出料端通过管路与所述第一循环泵的进料端连通，所述第一循环泵的出料端通过管路与所述陶瓷膜组件的进料端连通，所述陶瓷膜组件的过滤余液出料端通过管路与所述储液室的储液室进料端连通，所述储液室的储液室出料端通过管路与所述微滤循环料罐的进料端连通，所述保安过滤器与所述第一循环泵之间还通过管路与所述储液室的储液室进料端连通；

所述的超滤膜系统包括超滤循环料罐、第二循环泵和超滤膜组件，所述超滤循环料罐的出料端通过管路与所述第二循环泵的进料端连通，所述第二循环泵的出料端通过管路与所述超滤膜组件的进料端连通，所述超滤膜组件的过滤余液出料端通过管路与所述超滤循环料罐的进料端连通，所述超滤膜组件的透析液出料端与出料管连通；

所述微滤膜系统通过所述陶瓷膜组件的透析液出料端与所述超滤膜系统中的所述超滤循环料罐的进料端连接。

本实用新型的一种用于生物发酵合成法制备麦角硫因的提取除杂系统的使用方法为：

首先将含有菌丝体的料液加入所述的微滤循环料罐内，打开所述输料泵使料液通过所述保安过滤器过滤掉大颗粒物质后，通过所述换热器回流至所述微滤循环料罐；通过选择接通所述换热器内的冷却室或者加热室调节料液的温度，待料液的温度达到室温(25℃)时，打开所述第一循环泵，大部分料液通过所述第一循环泵加压后，依次通过所述陶瓷膜组件和所述换热器回流至所述微滤循环料罐；少部分料液依然直接通过所述换热器回流至所述微滤循环料罐内；料液在错流通过所述陶瓷膜组件时，能够透过陶瓷膜孔径的料液通过管路直接进入所述超滤循环料罐内；待所述超滤循环料罐内的料液超过设定体积(以具体实际情况而定)后，打开所述第二循环料泵，料液加压后通过所述超滤膜组件，再回流至所述超滤循环料罐内，通过调节所述超滤膜组件前后两端的压力，能够透过超滤膜孔径的料液通过所述出液管进入下一道工序。

本实用新型的一种用于生物发酵合成法制备麦角硫因的提取除杂系统通过微滤膜系统和超滤膜系统的多次循环提取能够快速有效去除提取液中分子量大于4000的杂质，工序简单，提取过程中无需添加助滤剂，提取周期短、耗能低以及提取效率高。

实施例二

本实用新型的一种用于生物发酵合成法制备麦角硫因的提取除杂系统，包括微滤膜系统和超滤膜系统；

所述的微滤膜系统包括微滤循环料罐、输料泵、保安过滤器、第一循环泵、陶瓷膜组件和换热器，其中所述换热器包括储液室、冷却室和加热室，三者互不相通，所述冷却室位于所述换热器的一侧且包括至少两个相互平行的冷却腔，所述加热室位于所述换热器内与所述冷却室相对的一侧且包括至少两个相互平行的加热腔，所述冷却腔与所述加热腔交错相邻且平行，所述的储液室位于所述冷却室与所述加热室之间，所述储液室一端为储液室进料端，另一端为储液室出料端；所述微滤循环料罐的进料端与进料管连通，所述微滤循环料罐的出料端通过管路与所述输料泵的进料端连通，所述输料泵的出料端通过管路与所述保安过滤器的进料端连通，所述保安过滤器的出料端通过管路与所述第一循环泵的进料端连通，所述第一循环泵的出料端通过管路与所述陶瓷膜组件的进料端连通，所述陶瓷膜组件的过滤余液出料端通过管路与所述储液室的储液室进料端连通，所述储液室的储液室出料端通过管路与所述微滤循环料罐的进料端连通，所述保安过滤器与所述第一循环泵之间还通过管路与所述储液室的储液室进料端连通；所述冷却腔向设置有所述加热室的方向延伸，所述冷却腔的前端面与所述换热器内壁之间的距离为该方向上所述换热器长度的1/5；所述加热腔向设置有所述冷却室的方向延伸，所述加热腔的前端面与所述换热器内壁之间的距离为该方向上所述换热器长度的1/5。所述冷却室的一端连接有冷却液进液管，另一端连接有冷却液出液管；所述加热室的一端连接有加热液进液管，另一端连接有加热液出液管。

所述的超滤膜系统包括超滤循环料罐、第二循环泵和超滤膜组件，所述超滤循环料罐的出料端通过管路与所述第二循环泵的进料端连通，所述第二循环泵的出料端通过管路与所述超滤膜组件的进料端连通，所述超滤膜组件的过滤余液出料端通过管路与所述超滤循环料罐的进料端连通，所述超滤膜组件的透析液出料端与出料管连通；

所述微滤膜系统通过所述陶瓷膜组件的透析液出料端与所述超滤膜系统中的所述超滤循环料罐的进料端连接。

所述输料泵的后端、第一循环泵的后端、陶瓷膜组件的后端、第二循环泵的后端以及超滤膜组件的后端均设置有温度表和压力表；所述换热器上设置有温度传感器(图中未显示)；所述微滤循环料罐内设置有液位计(图中未显示)；所述超滤循环料罐内设置有液位计(图中未显示)。

本实用新型的一种用于生物发酵合成法制备麦角硫因的提取除杂系统的使用方法为：

首先将含有菌丝体的料液加入所述的微滤循环料罐内，打开所述输料泵使料液通过所述保安过滤器过滤掉大颗粒物质后，通过所述换热器回流至所述微滤循环料罐；通过选择接通所述换热器内的冷却室或者加热室调节料液的温度，待料液的温度达到室温(25℃)时，打开所述第一循环泵，大部分料液通过所述第一循环泵加压后，依次通过所述陶瓷膜组件和所述换热器回流至所述微滤循环料罐；少部分料液依然直接通过所述换热器回流至所述微滤循环料罐内；料液在错流通过所述陶瓷膜组件时，能够透过陶瓷膜孔径的料液通过管路直接进入所述超滤循环料罐内；待所述超滤循环料罐内的料液超过设定体积(以具体实际情况而定)后，打开所述第二循环料泵，料液加压后通过所述超滤膜组件，再回流至所述超滤循环料罐内，通过调节所述超滤膜组件前后两端的压力，能够透过超滤膜孔径的料液通过所述出液管进入下一道工序；循环过程中通过所述陶瓷膜组件和所述超滤膜组件前后的压力表监测所述微滤膜系统和超滤膜系统的工作状态。

本实用新型的一种用于生物发酵合成法制备麦角硫因的提取除杂系统通过微滤膜系统和超滤膜系统的多次循环提取能够快速有效去除提取液中分子量大于4000的杂质，工序简单，提取过程中无需添加助滤剂，提取周期短、耗能低以及提取效率高；同时结构简单、自动化程度高、提取效果好且不会造成环境污染。

实施例三

本实用新型的一种用于生物发酵合成法制备麦角硫因的提取除杂系统，包括微滤膜系统和超滤膜系统；

所述的微滤膜系统包括微滤循环料罐、输料泵、保安过滤器、第一循环泵、陶瓷膜组件和换热器，其中所述换热器包括储液室、冷却室和加热室，三者互不相通，所述冷却室位于所述换热器的一侧且包括至少两个相互平行的冷却腔，所述加热室位于所述换热器内与所述冷却室相对的一侧且包括至少两个相互平行的加热腔，所述冷却腔与所述加热腔交错相邻且平行，所述的储液室位于所述冷却室与所述加热室之间，所述储液室一端为储液室进料端，另一端为储液室出料端；所述微滤循环料罐的进料端与进料管连通，所述微滤循环料罐的出料端通过管路与所述输料泵的进料端连通，所述输料泵的功率为2.5KW，所述输料泵的出料端通过管路与所述保安过滤器的进料端连通，所述保安过滤器的出料端通过管路与所述第一循环泵的进料端连通，所述第一循环泵的功率为6KW，所述第一循环泵的出料端通过管路与所述陶瓷膜组件的进料端连通，所述陶瓷膜组件的过滤余液出料端通过管路与所述储液室的储液室进料端连通，所述储液室的储液室出料端通过管路与所述微滤循环料罐的进料端连通，所述保安过滤器与所述第一循环泵之间还通过管路与所述储液室的储液室进料端连通；所述换热器与所述微滤循环料罐之间的管路上设置有第一储液罐，所述第一储液罐上设置有第一输送泵，缓解所述微滤循环料罐的容液量，减轻过滤的压力；所述第一循环泵与所述陶瓷膜组件之间设置有加压泵，用于增大所述陶瓷膜组件内的反冲力，防止所述陶瓷膜组件内发生堵塞；所述冷却腔向设置有所述加热室的方向延伸，所述冷却腔的前端面与所述换热器内壁之间的距离为该方向上所述换热器长度的1/3；所述加热腔向设置有所述冷却室的方向延伸，所述加热腔的前端面与所述换热器内壁之间的距离为该方向上所述换热器长度的1/3。所述冷却室的一端连接有冷却液进液管，另一端连接有冷却液出液管；所述加热室的一端连接有加热液进液管，另一端连接有加热液出液管。所述储液室的进料端的开设方向与所述冷却腔的设置方向垂直，所述储液室的出料端的开设方向与所述冷却腔的设置方向垂直。

所述的超滤膜系统包括超滤循环料罐、第二循环泵和超滤膜组件，所述超滤循环料罐的出料端通过管路与所述第二循环泵的进料端连通，所述第二循环泵的功率为5KW，所述第二循环泵的出料端通过管路与所述超滤膜组件的进料端连通，所述超滤膜组件的过滤余液出料端通过管路与所述超滤循环料罐的进料端连通，所述超滤膜组件的透析液出料端与出料管连通；所述超滤膜组件与所述超滤循环料罐之间的管路上设置有第二储液罐，所述第二储液罐上设置有第二输送泵，缓解所述超滤循环料罐内的容液量，减轻过滤的压力；

所述微滤膜系统通过所述陶瓷膜组件的透析液出料端与所述超滤膜系统中的所述超滤循环料罐的进料端连接。

所述第一储液罐与所述微滤循环料罐之间设置有控制所述第一储液罐内料液流入所述微滤循环料罐内的连通阀(图中未显示)；所述第二储液罐与所述超滤循环料罐之间设置有控制所述第二储液罐内料液流入所述超滤循环料罐内的连通阀(图中未显示)。

所述换热器上设置有温度传感器(图中未显示)；所述微滤循环料罐内设置有液位计(图中未显示)；所述超滤循环料罐内设置有液位计(图中未显示)。

所述输料泵的后端、第一循环泵的后端、陶瓷膜组件的后端、第二循环泵的后端以及超滤膜组件的后端均设置有温度表和压力表。

所述的温度传感器、液位计、温度表和压力表与控制系统电连接。

本实用新型的一种用于生物发酵合成法制备麦角硫因的提取除杂系统的使用方法为：

首先将含有菌丝体的料液加入所述的微滤循环料罐内，打开所述输料泵使料液通过所述保安过滤器过滤掉大颗粒物质后，通过所述换热器回流至所述微滤循环料罐；通过选择接通所述换热器内的冷却室或者加热室调节料液的温度，待料液的温度达到室温(25℃)时，打开所述第一循环泵，大部分料液通过所述第一循环泵加压后，依次通过所述陶瓷膜组件和所述换热器回流至所述微滤循环料罐；少部分料液依然直接通过所述换热器回流至所述微滤循环料罐内；在所述微滤循环料罐内料液太满时，通过所述第一储液罐储存料液，缓解循环过滤的压力；在所述微滤循环料罐内料液过少时，打开连通阀使得所述第一储液罐中的料液进入所述微滤循环料罐，料液在错流通过所述陶瓷膜组件时，能够透过陶瓷膜孔径的料液通过管路直接进入所述超滤循环料罐内；待所述超滤循环料罐内的料液超过设定体积(以具体实际情况而定)后，打开所述第二循环料泵，料液加压后通过所述超滤膜组件，再回流至所述超滤循环料罐内，通过调节所述超滤膜组件前后两端的压力，能够透过超滤膜孔径的料液通过所述出液管进入下一道工序；在所述超滤循环料罐内料液太满时，通过所述第二储液罐储存料液，缓解循环过滤的压力；在所述超滤循环料罐内料液过少时，打开连通阀使得所述第二储液罐中的料液进入所述超滤循环料罐，循环过程中通过所述陶瓷膜组件和所述超滤膜组件前后的压力表监测所述微滤膜系统和超滤膜系统的工作状态；循环过程中可以打开加压泵向所述陶瓷膜组件施加压力，防止所述陶瓷膜组件内发生堵塞。

本实用新型通过微滤膜系统和超滤膜系统的多次循环提取能够快速有效去除提取液中分子量大于4000的杂质，工序简单，提取过程中无需添加助滤剂，提取周期短、耗能低以及提取效率高；同时结构简单、自动化程度高、提取效果好且不会造成环境污染。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

以上对本实用新型做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本实用新型的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本实用新型的保护范围。