生化提取过程固液高效连续分离装置及滚筒式过滤筛的制作方法

1.本发明属于固液分离技术设备领域，具体涉及一种过滤装置，更具体的说是涉及一种用于生化提取过程固液高效分离，并具备连续工作能力的装置。


背景技术：

2.各种生物基原料的提取物在食品、医药、化工等方面应用广泛,随着人们健康理念的流行,人们对于纯天然，绿色食品的需求越来越高,故具备各种功能保健营养的天然提取物逐步受到人们的青睐和追捧。无论是国内还是国外,天然提取物都有广阔的市场和发展空间。其中，在世界草药、植物提取物市场总销售额3500亿美元中,亚洲占40％,欧洲35％,北美洲17％。针对植物活性成分的高效提取、制备性分离技术的创新具有广阔市场前景和迫切的企业技术需求。
3.尤其是对植物源成分进行提取时，大多都需要涉及将植物源的生物质与目标浸提物实现一个固液分离的过程。
4.现有技术中存在多种固液分离装置，比较传统商业化的分离装置通常为板框式压滤，螺杆沉降式分离机，碟片式分离机，膜分离等，但是这些装置通常对分离物料的固含物，密度，粒度，硬度等都有较高要求，特别是碟片式和膜分离较为精细级别的分离装置，需要增加对物料进行多级预处理的分离操作；而板框式或螺杆卧式分离机的分离精度往往达不到预期，后面还需增加精过滤环节，故而增加了工序的繁琐性。


技术实现要素：

5.本发明针对现有技术中缺乏操作性和实用性强，且兼顾高效，连续的分离装置，这样的分离装置是生化提取技术领域大规模工业化生产中的关键核心装备。本发明针对现有技术的问题，提供一种高效滚筒式过滤装置，尤其是针对生物基原料(例如而又不限于动、植物源)中含有较多固型颗粒物，且硬度较高，颗粒大小不均一的特征性物料，如较为坚硬的植物根茎，果实，种子，种壳，动物组织骨架等，通过本发明装置可以进行连续过滤，一级过滤即可达到预期分离效果
6.具体来说，一方面，本发明提供一种滚筒式过滤筛，整体呈喇叭状，包括三层结构，里层是内筒，外层为固定层，中间为核心过滤层，内筒表面布满通孔，核心过滤层为不锈钢材质的筛网，内筒表面上通孔的孔径大于核心过滤层的筛网的孔径。
7.优选地，根据上述的滚筒式过滤筛，其中，核心过滤层可以是3
‑
10层。
8.优选地，根据上述的滚筒式过滤筛，其中，通孔的孔径为0.1
‑
30mm。
9.优选地，根据上述的滚筒式过滤筛，其中，通孔在内筒上均匀布置。
10.优选地，优选地，根据上述的滚筒式过滤筛，其中，内筒由不锈钢板卷制成。
11.优选地，根据上述的滚筒式过滤筛，其中，筛网为5
‑
500目。
12.优选地，根据上述的滚筒式过滤筛，其中，固定层的孔径为0.1
‑
1cm。
13.优选地，根据上述的滚筒式过滤筛，其中，固定层为尼龙材料，外观呈网罩状。
14.另一方面，本发明还提供一种固液分离装置，其包括旋转轴、支架、进料管、液体收集槽、滑槽和上述的滚筒式过滤筛，其中，所述旋转轴贯穿所述滚筒式过滤筛固定在所述支架上。
15.优选地，根据上述的固液分离装置，其中，旋转轴贯穿滚筒式过滤筛的正中央，过滤筛内筒和旋转轴通过无缝钢管固定，旋转轴水平固定在支架上。
16.优选地，根据上述的固液分离装置，其中，在滚筒式过滤筛的小口端固定有一定宽度的环形挡板。
17.优选地，根据上述的固液分离装置，其中，进料管设置在滚筒式过滤筛的小口端，与旋转轴的中心轴平行。
18.优选地，根据上述的固液分离装置，其中，进料管从滚筒式过滤筛的小口端穿入滚筒式过滤筛的内筒内，但管口不超过环形挡板。
19.优选地，根据上述的固液分离装置，其中，在液体收集槽下部设置有出液管。
20.优选地，根据上述的固液分离装置，其中，在支架下部安装有万向轮。
21.本发明的滚筒式过滤筛及其固液分离装置，分离度超过行业内常规的商业化装备，且对原料的颗粒度，硬度等不做限制性要求，并能实现连续性生产。
附图说明
22.图1是本发明的固液分离装置的主视图。
23.图2是本发明的固液分离装置的左视图。
24.图3是本发明的滚筒式过滤筛的分层示意图。
25.图4是本发明的固液分离装置的俯视图。
26.其中，1
‑
旋转轴，2
‑
支架，3
‑
滚筒筛，4
‑
进料管，5
‑
液体收集槽，6
‑
挡板，7
‑
滑槽，8
‑
出液管，9
‑
万向轮；；a
‑
固定层，b
‑
内筒，c
‑
核心过滤层
具体实施方式
27.下面结合附图详细说明本发明的技术方案。
28.参照图1
‑
4，其中，图1、图2和图4分别是本发明的固液分离装置的主视图、左视图和俯视图，由这些图可以看出，本发明的固液分离装置包括旋转轴1、支架2、进料管4、液体收集槽5、滑槽7、电机图中未示出和滚筒式过滤筛3等。其核心部件是滚筒式过滤筛3，其呈从一端到另一端直径逐渐变大的“喇叭型”，从图3的滚筒式过滤筛的分层结构可以看出，过滤筛分为三层，即，内层、中间层和外层，内层即内筒b，中间层是核心过滤层c，外层为固定层a。从断面上看，这三层是同心圆，内层由不锈钢板卷制而成，表面上布满一定孔径(0.1
‑
30mm)通孔，圆孔均匀排列，内筒外侧是中间层即核心过滤层，这些过滤层是通过卡箍固定有多级(1
‑
10层)不同孔径的过滤网。内层表面上布满的通孔的孔径大于中间层过滤网的孔径。旋转轴1贯穿滚筒式过滤筛3的正中央，过滤筛3的内筒b和旋转轴1通过无缝钢管固定，旋转轴1水平固定在支架2上，旋转内筒大口端作为大颗粒固体杂质出口端，小口端作为分离物料液进口端，故滚筒过滤筛3的内壁具有一定坡度，被截留在滚筒过滤筛3的内壁的固相物料会随着滚筒的旋转，而被旋出大口端，经过下料槽转出。在小口端固定有一定宽度的环形挡板6，进料管4高度与旋转轴1中心平行，从小口端穿入旋转筒内，但管口长度不超过
环形挡板。在旋转轴1的小口端配有旋转驱动电机，旋转电机转速可调，转速范围为10
‑
100rpm。
29.固液混合物从进料管4进入滚筒式过滤筛3内壁，在离心分离和过滤分离的作用下，液体透过过滤筛3，进入液体收集槽5，而颗粒性固体杂质从滚筒式过滤筛3的大口端逐步旋出。所述液体收集槽5底端安装有出液管8，且出液管8上安装有控制阀门图中未示出。支架2下端安装有万向轮9。
30.本发明的固液分离装置的工作原理是：在旋转轴1的小口端配有旋转驱动电机，旋转电机转速可调，转速范围为10
‑
100rpm。开启电机后，固液混合物通过进料管4连续注入到“喇叭型”滚筒式过滤筛3的内壁，在混合物自身的重力和滚筒转动离心力的作用下，大颗粒固体杂质沿过滤筛3的内壁向下流入滑槽7流出，小颗粒固体和液体透过筛网，流入液体收集槽5。
31.本发明的滚筒式过滤筛的特点是：1、滚筒的外观特征是“喇叭型”，本发明的滚筒筛两端开口直径一大一小，呈“喇叭型”，工作时，固液混合物通过进料管连续注入到滚筒式过滤筛内壁，混合物自身的重力和滚筒转动的离心力的作用下，大颗粒固体杂质沿滚筒式过滤筛的内筒壁向下流入滑槽流出，小颗粒固体和液体流过筛孔，流入液体收集槽。实现了工业化生产上能够自动化连续进料及连续出料；2、多层筛网“三明治”结构组成，本发明的滚筒筛的内壁由304不锈钢板卷制成，曲面钢板采用激光数码打孔，布满一定内径大小的通孔孔径0.1
‑
30mm，圆孔均匀排列；外一层为核心过滤层，为不锈钢材质筛网目数5
‑
500目不等；再外一层为筛网龙骨层，材质为尼龙材质，外观呈网罩状，孔径0.1
‑
1cm大小均可，三层上的孔的大小可以根据实际需要调节，只要内筒上通孔大于核心过滤层上筛网的孔径即可，这样可以实现不同大小颗粒的高精度分离。内筒外壁筛网层数不限于3层，可根据实际需要通过卡箍固定多级过滤网；3、“喇叭型”滚筒的开口尺寸，宽口为大颗粒固体杂质出口，窄口端为混合液进口端，对开口的直径尺寸不限，从实验室规模到工业化放大生产，均适用；4、固相料滑槽防溢挡板设计，为防止固相料出口溢出，特设计环形挡板，滚筒筛大口端面长出其下方轻相液体收集槽侧面5
‑
15cm，滑槽焊接在该液体收集箱侧面的中下部位，与液体收集箱侧面成10
‑
50度角，来实现固体颗粒杂质的连续出料和保证固相渣料颗粒不进入液体收集槽。
32.本发明人用本发明的固液分离装置进行了下面的实验
33.实施例1、一种坚果类植物提取物的固相分离实验；
34.实施例2、一种动物胶原蛋白提取的固相分离实验；
35.实施例3、一种茶叶多酚类物质提取的固相分离实验。
36.固含物的测定方法：用ep管取10ml分离轻相，用高速离心机，5000rpm，离心10min，测定沉淀固含物量，单位g/l分离轻相澄清度评价：采用2％溶液在紫外分光光度计下，测定od600值，即用浊度值评价轻相澄清度。
37.实验的结果示于下表1。
38.表1
[0039][0040][0041]
通过以上实验数据证明：本发明的固液分离装置得到了可行性验证。分离精度相对于对比例(采用常规分离设备)均达到预期且效果更优，采用本发明设计，经过一步分离后清液澄清度固含物均可在30g/l以下，超过行业内常规的商业化装备，且对原料的颗粒度，硬度等不做限制性要求，并能实现连续性生产。
[0042]
本发明设计合理，实用性好，操作便捷，对粉碎后物料硬度，及颗粒度不需有特别的要求，无需过筛预处理，工艺简化。经生化工艺提取后得物料直接通过滚筒外壁上的多级滤网，伴随滚筒的旋转，内壁截留的固形物逐渐积累增多，配合滚筒内壁的倾斜坡度，会随
重力自上而下滑落出出料口，从而自动，快速，连续地实现固液分离，提高固液分离的效率及精度，非常有利于工业化大规模推广使用。