【技术实现步骤摘要】
一种生物法高效生产γ-氨基丁酸装置和方法
本专利技术属于医药工程
，具体涉及一种生物法高效生产γ-氨基丁酸装置和方法。
技术介绍
γ-氨基丁酸GABA也称氨酪酸，是一种非蛋白质组成成份的天然氨基酸，广泛存在于自然界中，是目前研究较为深入的一种重要的抑制性神经递质，它参与多种代谢活动，具有降血压、调节心律失常、改善睡眠、抗焦虑、改善脂质代谢、防止动脉硬化等功效，因此受到越来越多的科学工作者的关注。目前，GABA的生产方法主要有化学合成、植物富集和生物合成三种。其中化学法是以邻苯二甲酰亚氨钾和γ-氯丁氰或丁内酯为原料在强烈条件下反应，所得产物与浓硫酸作用后再经过水解制得产品GABA；该法速度快，得率高，但成本高，安全性差。植物富集法是从富含GABA的麸皮、茶叶、番茄汁等原料中分离提取。生物法是采用微生物发酵，生物合成方法，此方法生产成本低、无毒、安全且环保，是属低碳、绿色生产方式。随着医疗卫生事业的进一步发展，近年来γ-氨基丁酸的市场需求量不断扩大，国内外客户对γ-氨基丁酸的质量要求越来越高，而现有关于γ-氨基丁酸的制备装置主要存在收率低，成本高，质量不高的缺点...
【技术保护点】
1.一种生物法高效生产γ‑氨基丁酸装置，包括：溶解槽（1），输送泵（2），调配池（3），蒸馏塔输入泵（4），蒸馏塔（5），滴流床反应器（6），沉淀物排放管（7），取样排气管（8），高位出料管（9），气液分离器（10），电控箱（11），接种取样回流管（12），主发酵箱（13），支架（14），调节轮（15）；其特征在于，位于一侧的溶解槽（1）通过输送泵（2）与位于左上部的主发酵箱（13）连通，主发酵箱（13）顶部为可控开启封闭结构；主发酵箱（13）下部设有调配池（3）、上部一侧设有接种取样回流管（12），其与两者管道连通，其中接种取样回流管（12）用于接种、取样，并将排出水回流...
【技术特征摘要】
1.一种生物法高效生产γ-氨基丁酸装置，包括：溶解槽（1），输送泵（2），调配池（3），蒸馏塔输入泵（4），蒸馏塔（5），滴流床反应器（6），沉淀物排放管（7），取样排气管（8），高位出料管（9），气液分离器（10），电控箱（11），接种取样回流管（12），主发酵箱（13），支架（14），调节轮（15）；其特征在于，位于一侧的溶解槽（1）通过输送泵（2）与位于左上部的主发酵箱（13）连通，主发酵箱（13）顶部为可控开启封闭结构；主发酵箱（13）下部设有调配池（3）、上部一侧设有接种取样回流管（12），其与两者管道连通，其中接种取样回流管（12）用于接种、取样，并将排出水回流到溶解槽（1）中；在支架（14）上部设有电控箱（11）；支架（14）一侧设有蒸馏塔（5），所述蒸馏塔（5）竖直放置、底部与外部蒸汽连通，蒸馏塔（5）中空结构，其外壳采用高分子材料制成，所述蒸馏塔（5）通过蒸馏塔输入泵（4）与主发酵箱（13）连通，蒸馏塔（5）与上部的气液分离器（10）连通；所述滴流床反应器（6）采用气液并流模式分别与气液分离器（10）、蒸馏塔（5）连通；滴流床反应器（6）下部设有沉淀物排放管（7）、上部设有高位出料管（9）、腰部设有取样排气管（8），滴流床反应器（6）与三者连通；所述调节轮（15）位于蒸馏塔（5）底部，其数量为四个；所述输送泵（2）、蒸馏塔输入泵（4）与电控箱（11）导线控制链接；所述滴流床反应器（6）设有波纹发生器（6-6）；所述波纹发生器（6-6）位于滴流床反应器（6）内部、混合搅拌器（6-3）一侧；所述波纹发生器（6-6）包括：搅拌装置驱动电机（6-6-1），搅拌装置凸轮（6-6-2），凸轮连杆（6-6-3），搅拌装置转动轴（6-6-4），搅拌装置摇臂（6-6-5），板间固定杆（6-6-6），水平波浪板（6-6-7）；所述板间固定杆（6-6-6）的数量为两个，相邻板间固定杆（6-6-6）之间设有水平波浪板（6-6-7），且板间固定杆（6-6-6）与固水平波浪板（6-6-7）固定连接，其中水平波浪板（6-6-7）的数量为4-9个，相邻水平波浪板（6-6-7）之间等距离分布；所述搅拌装置转动轴（6-6-4）连接在相邻板间固定杆（6-6-6）两端之间，搅拌装置转动轴（6-6-4）一侧设有搅拌装置摇臂（6-6-5），搅拌装置摇臂（6-6-5）下端与搅拌装置转动轴（6-6-4）同轴转动连接；所述凸轮连杆（6-6-3）位于搅拌装置摇臂（6-6-5）上方，凸轮连杆（6-6-3）一侧设有搅拌装置凸轮（6-6-2），凸轮连杆（6-6-3）细端与搅拌装置凸轮（6-6-2）不同轴转动连接，凸轮连杆（6-6-3）粗端与搅拌装置摇臂（6-6-5）上端同轴转动连接；所述搅拌装置驱动电机（6-6-1）位于搅拌装置凸轮（6-6-2）一侧，搅拌装置驱动电机（6-6-1）与搅拌装置凸轮（6-6-2）传动连接，且搅拌装置驱动电机（6-6-1）与电控箱（11）导线控制连接。2.根据权利要求1所述的一种生物法高效生产γ-氨基丁酸装置，其特征在于，所述蒸馏塔（5）包括：出渣口（5-1），出渣控制阀（5-2），蒸馏塔壳体（5-3），催化系统（5-4），出液管（5-5），出气管（5-6），进液口（5-7），蒸汽管（5-8）；在蒸馏塔（5）下部设有出渣口（5-1）两者通过出渣控制阀（5-2）贯通；在出渣控制阀（5-2）上部、蒸馏塔壳体（5-3）内部设有催化系统（5-4）；在蒸馏塔壳体（5-3）一侧设有蒸汽管（5-8）、另一侧设有出液管（5-5）、腰部设有进液口（5-7）、顶部设有出气管（5-6），蒸馏塔壳体（5-3）与四者贯通；所述出渣控制阀（5-2）包括：控制阀壳体（5-2-2），阀门弹簧（5-2-3），阀门板（5-2-4），阀门驱动臂（5-2-5），旋转臂（5-2-6），控制阀电机（5-2-7），齿轮A（5-2-8），齿轮B（5-2-9）；所述阀门板（5-2-4）位于控制阀壳体（5-2-2）内部，阀门板（5-2-4）的数量为2个，相邻阀门板（5-2-4）之间固定连接有阀门弹簧（5-2-3）；所述阀门弹簧（5-2-3）数量为6个、等距离分布、不锈钢材质，阀门弹簧（5-2-3）控制出渣控制阀（5-2）弹性闭合，并能甩掉异物，实现出渣控制阀（5-2）正常开闭功能；所述阀门驱动臂（5-2-5）的一端通过支杆与阀门板（5-2-4）固定连接，阀门驱动臂（5-2-5）的另一端通过转动轴与旋转臂（5-2-6）转动连接，其中旋转臂（5-2-6）设在阀门驱动臂（5-2-5）上部；所述齿轮B（5-2-9）与旋转臂（5-2-6）转动连接；齿轮B（5-2-9）一侧设有齿轮A（5-2-8），两者啮合连接；所述控制阀电机（5-2-7）位于齿轮A（5-2-8）一侧，两者传动连接，控制阀电机（5-2-7）与电控箱（11）导线控制连接；所述催化系统（5-4）包括：出渣控制阀（5-2），下部连接法兰（5-4-2），热混合室（5-4-3），催化壳体（5-4-4），汽化浓度传感器（5-4-5），汽化室（5-4-6），上部连接法兰（5-4-7），催化反应填充物（5-4-8），触网塔板（5-4-9），促进剂喷环（5-4-10），聚热斗（5-4-11）；所述下部连接法兰（5-4-2）位于整个催化系统（5-4）下部，其上部设有汽化室（5-4-6）和上部连接法兰（5-4-7），且汽化室（5-4-6）与上部连接法兰（5-4-7）贯通、与催化壳体（5-4-4）固定连接；催化壳体（5-4-4）的上下两端分别与上部连接法兰（5-4-7）、下部连接法兰（5-4-2）固定连接，其中下部连接法兰（5-4-2）位于催化壳体（5-4-4）下部；所述热混合室（5-4-3）设在催化壳体（5-4-4）内部、出渣控制阀（5-2）上部，热混合室（5-4-3）为上下贯通的圆柱形中空结构，热蒸汽与混合液在此充分混合；热混合室（5-4-3）的另一端通过下部连接法兰（5-4-2）与出渣控制阀（5-2）贯通连接，其中出渣控制阀（5-2）位于下部连接法兰（5-4-2）的下部；所述聚热斗（5-4-11）位于热混合室（5-4-3）的上部、两者贯通连接，聚热斗（5-4-11）喇叭造型、上下贯通、且下小上大，表面设有大量通孔，腰部设有导流板，其利用喇叭口造型将热蒸汽与触网塔板（5-4-9）溅落的溶液进行充分热交换；所述催化反应填充物（5-4-8）、触网塔板（5-4-9）、促进剂喷环（5-4-10）设在聚热斗（5-4-11）上部，其中催化反应填充物（5-4-8）的数量为3组，相邻催化反应填充物（5-4-8）之间等距离分布；触网塔板（5-4-9）表面设有大量通孔、数量为20个，等距分布于催化壳体（5-4-4）内部；促进剂喷环（5-4-10）向催化壳体（5-4-4）内喷射加入促进剂；所述促进剂喷环（5-4-10）、催化反应填充物（5-4-8）、触网塔板（5-4-9）都是促进混合液进行化学反应；所述汽化浓度传感器（5-4-5）设在催化壳体（5-4-4）腰部，汽化浓度传感器（5-4-5）与电控箱（11）导线控制连接；所述滴流床反应器（6）包括：清洗喷淋装置（6-1），催化剂添加管（6-2），混合搅拌器（6-3），搅拌电机（6-4），自动清洗机（6-5），波纹发生器（6-6）；位于一侧的清洗喷淋装置（6-1），其一端与外部清水泵连通，另一端产生5个水平指向的喷头；在清洗喷淋装置（6-1）一侧设有催化剂添加管（6-2），催化剂添加管（6-2）圆环形、中空结构、垂直布局，在其表面设有大量通孔；在催化剂添加管（6-2）一侧设有混合搅拌器（6-3），所述混合搅拌器（6-3）与其右侧的搅拌电机（6-4）驱动连接，搅拌电机（6-4）防水设计；在滴流床反应器（6）内部一侧设有自动清洗机（6-5），其与电控箱（11）无线控制连接；所述波纹发生器（6-6）位于滴流床反应器（6）内部、混合搅拌器（6-3）一侧；所述混合搅拌器（6-3）包括：混合进液口（6-3-1），磁性去金属器（6-3-2），侧门（6-3-3），混合搅拌叶轮（6-3-4），抗氧化剂加注口（6-3-5），混合出液口（6-3-6）；位于一侧的混合进液口（6-3-1）与位于另一侧的混合出液口（6-3-6）贯通；在混合出液口（6-3-6）内侧设有混合搅拌叶轮（6-3-4），表面固定一定数量叶片，其受到电机驱动、促进溶液相互混溶；在混合搅拌器（6-3）内部一侧设有磁性去金属器（6-3-2），防水结构、底部吸盘随活动臂水平移动；在其对面设有侧门（6-3-3），磁性去金属器（6-3-2）活动臂在侧门（6-3-3）卸载被吸附物；在混合搅拌器（6-3）底部一侧设有抗氧化剂加注口（6-3-5）；所述磁性去金属器（6-3-2）包括：固定台（6-3-2-1），水平伸缩臂（6-3-2-2），大臂转轴（6-3-2-3），竖直伸缩臂（6-3-2-4），电控磁吸凸点（6-3-2-5），电控磁吸环（6-3-2-6），吸附台（6-3-2-7），水平转轴（6-3-2-8）；位于一侧的固定台（6-3-2-1）固定在基础面上，其与水平布局的水平伸缩臂（6-3-2-2）连接，水平伸缩臂（6-3-2-2）可伸缩结构；在其端部设有大臂转轴（6-3-2-3），水平伸缩臂（6-3-2-2）通过大臂转轴（6-3-2-3）与竖直伸缩臂（6-3-2-4）铰接；竖直伸缩臂（6-3-2-4）可伸缩结构，并通过水平转轴（6-3-2-8）与下部的吸附台（6-3-2-7）转动连接；在吸附台（6-3-2-7）下表面设有多个电控磁吸凸点（6-3-2-5）、等距布局；在吸附台（6-3-2-7）四周设有多个电控磁吸环（6-3-2-6）、等距布局，电控磁吸凸点（6-3-2-5）、电控磁吸环（6-3-2-6）与电控箱（11）连接；磁性去金属器（6-3-2）防水设计。3.根据权利要求2所述的一种生物法高效生产γ-氨基丁酸装置，其特征在于，所述自动清洗机（6-5）包括：清洗壳体（6-5-1），电池电机储藏盒（6-5-2），信号收发器（6-5-3），爬行吸附装置（6-5-4），清洗器（6-5-5），探寻污渍仪（6-5-6）；自动清洗机（6-5）自身为防水结构；所述清洗壳体（6-5-1）中心处设有电池电机储藏盒（6-5-2），抽拉快装结构，内部设有电池、驱动电机、真空泵，所述电池电机储藏盒（6-5-2）一侧设有信号收发器（6-5-3）；所述爬行吸附装置（6-5-4）位于清洗壳体（6-5-1）顶角，4个爬行吸附装置（6-5-4）共同组成运动机构；所述清洗器（6-5-5）位于清洗壳体（6-5-1）中心下部，清洗器（6-5-5）下表面设有探寻污渍仪（6-5-6）；所述电池电机储藏盒（6-5-2）、信号收发器（6-5-3）及探寻污渍仪（6-5-6）与电控箱（11）无线控制连接。4.根据权利要求3所述的一种生物法高效生产γ-氨基丁酸装置，其特征在于，所述爬行吸附装置（6-5-4）包括：左右摆臂（6-5-4-1），伸展臂（6-5-4-2），伸展液压机（6-5-4-3），垂向移动臂（6-5-4-4），垂向液压机（6-5-4-5），定位盘（6-5-4-6），吸附盘（6-5-4-7），固定柱（6-5-4-8），吸附盘弹簧（6-5-4-9）；所述左右摆臂（6-5-4-1）端部设有伸展臂（6-5-4-2），所述伸展臂（6-5-4-2）与左右摆臂（6-5-4-1）转动连接，并以左右摆臂（6-5-4-1）为转动轴上下摆动，两者之间设有伸展液压机（6-5-4-3），所述伸展液压机（6-5-4-3）与电控箱（11）无线控制连接；所述垂向移动臂（6-5-4-4）位于伸展臂（6-5-4-2）端部，垂向移动臂（6-5-4-4）与伸展臂（6-5-4-2）转动连接，垂向移动臂（6-5-4-4）与伸展臂（6-5-4-2）之间设有垂向液压机（6-5-4-5），所述垂向液压机（6-5-4-5）与电控箱（11）无线控制连接；所述定位盘（6-5-4-6）位于垂向移动臂（6-5-4-4）下表面，定位盘（6-5-4-6）下方设有吸附盘（6-5-4-7），所述吸附盘（6-5-4-7）与定位盘（6-5-4-6）之间通过固定柱（6-5-4-8）固定连接，固定柱（6-5-4-8）内部设有气管，气管一端与真空泵连通，另一端与吸附盘（6-5-4-7）连通；所述吸附盘弹簧（6-5-4-9）一端连接定位盘（6-5-4-6）、另一端与吸附盘（6-5-4-7）连接。5.根据权利要求4所述的一种生物法高效生产γ-氨基丁酸装置，其特征在于，所述清洗器（6-5-5）包括：清洗驱动机（6-5-5-1），风扇（6-5-5-2），传动齿轮（6-5-5-3），旋转盘（6-5-5-4），保洁刷头（6-5-5-5），清水管线（6-5-5-6）；所述清洗驱动机（6-5-5-1）与电控箱（11）无线控制连接，清洗驱动机（6-5-5-1）输出端设有风扇（6-5-5-2），清洗结束后吹干表面；所述传动齿轮（6-5-5-3）位于风扇（6-5-5-2）下方，传动齿轮（6-5-5-3）与清洗驱动机（6-5-5-1）输出主轴啮合连接；所述旋转盘（6-5-5-4）位于传动齿轮（6-5-5-3）下表面，旋转盘（6-5-5-4）数量为3组，旋转盘（6-5-5-4）下表面设有保洁刷头（6-5-5-5）；所述清水管线（6-5-5-6）位于传动齿轮（6-5-5-3）上表面，清水管线（6-5-5-6）与旋转盘（6-5-5-4）相互贯通。6.根据权利要求5所述的一种生物法高效生产γ-氨基丁酸装置，其特征在于，所述支架（14）包括：支架驱动机（14-1），传动箱（14-2），支架齿轮（14-3），支架轨道（14-4），支架壳（14-5），配重体（14-6），支撑体（14-7）；所述支架壳（14-5）位于支架（14）底座的上部，两者独立；所述支架壳（14-5）为中空结构，支架轨道（14-4）设于支架壳（14-5）内部，并与支架（14）底座垂直且固定连接；所述支撑体（14-7）布置于传动箱（14-2）一侧、两者连接；在传动箱（14-2）内部设有支架齿轮（14-3），其与支架轨道（14-4）表面齿条啮合连接；所述支撑体（14-7）通过支架齿轮（14-3）与支架轨道（14-4）的啮合实现与在支架轨道（14-4）上的滑动；所述配重体（14-6）位于支撑体（14-7）外侧，两者固定，配重体（14-6）端部伸出支架壳（14-5）外部，其腰部与支架壳（14-5）固定连接；所述支架驱动机（14-1）位于传动箱（14-2）下端一侧，支架驱动机（14-1）与支架齿轮（14-3）传动连接，支架驱动机（14-1）通过导线与电控箱（11）控制相连，支架驱动机（14-1）驱动支架齿轮（14-3）转动并带动传动箱（14-2）、支架壳（14-5）、配重体（14-6）、支撑体（14-7）沿着支架轨道（14-4）上升或下降。7.根据权利要求6所述的一种生物法高效生产γ-氨基丁酸装置，其特征在于，所述调节轮（15）包括：调节轮U板（15-1），润滑油箱（15-2），移动轮转轴（15-3），移动轮（15-4），喷油嘴（15-5），轮轨道（15-6）；所述调节轮U板（15-1）为倒凹型结构、钢板制作，两侧侧壁倒梯形设计；所述移动轮转轴（15-3）连接在调节轮U板（15-1）两侧侧壁之间，移动轮转轴（15-3）与外部电机传动连接，移动轮转轴（15-3）上设有移动轮（15-4）；所述移动轮（15-4）与移动轮转轴（15-3）转动连接，移动轮（15-4）的外部电机与电控箱（11）导线控制连接；所述轮轨道（15-6）位于移动轮（15-4）下部、两者滚动连接；所述润滑油箱（15-2）固定连接在调节轮U板（15-1）一侧侧壁外部，喷油嘴（15-5）固定连接在调节轮U板（15-1）上壁内侧，润滑油箱（15-2）通过其内部导油管与喷油嘴（15-5）连接。8.根据权利要求7所述的一种生物法高效生产γ-氨基丁酸装置，其特征在于，所述润滑油箱（15-2）包括：润油泵（15-2-1），分配箱（15-2-2），过滤箱（15-2-3），注油管（15-2-4），散热器（15-2-5），固定板（15-2-6），定位套筒（15-2-7），注油管出口（15-2-8）；位于底部的润油泵（15-2-1）与上部的分配箱（15-2-2）连通，分配箱（15-2-2）长方形箱体、两端短轴为半圆形，内设两组搅拌叶轮、直径大小不同，大搅拌叶轮直径30cm，小搅拌叶轮直径9cm，两者水平并排布局、不同向搅拌，分配箱（15-2-2）两半圆端点处向上伸出两支管，通过阀门与过滤箱（15-2-3）连通，两支管直径不同，粗管直径8cm，细管直径2cm，分别布置在大搅拌叶轮、小搅拌叶轮一边，以控制不同粘稠度润滑油进入过滤箱（15-2-3）；过滤箱（15-2-3）位于分配箱（15-2-2）上部，两者贯通，过滤箱（15-2-3）内设过滤网、沉淀室、网杂质清除器；散热器（15-2-5）位于过滤箱（15-2-3）上部，散热器（15-2-5）紫铜材质，由多组铜板叠加组成且铜板间存在间隙；散热器（15-2-5）外表面缠绕注油管（15-2-4），该缠绕段耐压紫铜材质，注油管（15-2-4）一端与过滤箱（15-2-3）贯通，另一端穿过定位套筒（15-2-7）与注油管出口（15-2-8）连通；所述固定板（15-2-6）一端套接在定位套筒（15-2-7）外表面，另一端与固定壁连接。9.根据权利要求8所述的一种生物法高效生产γ-氨基丁酸装置，其特征在于，所述喷油嘴（15-5）包括：主分路管（15-5-1），罩面壳体（15-5-2），倾角喷油体（15-5-3），喷油调节嘴（15-5-4）；所述罩面壳体（15-5-2）为中空上部封闭底部敞口的倒置圆台结构，罩面壳体（15-5-2）正上方设有主分路管（15-5-1），其中主分路管（15-5-1）底端插入罩面壳体（15-5-2）内，主分路管（15-5-1）顶端与上部的导油管贯通连接；所述倾角喷油体（15-5-3）位于罩面壳体（15-5-2）内部，倾角喷油体（15-5-3）的数量为4～8个，相邻倾角喷油体（15-5-3）以主分路管（15-5-1）为中心轴等角度分布，每个倾角喷油体（15-5-3）通过分油管与主分路管（15-5-1）贯通连接；所述喷油调节嘴（15-5-4）固定连接在罩面壳体（15-5-2）下部、可控调节收放结构，控制喷射流量和角度；所述倾角喷油体（15-5-3）包括：进油口（15-5-3-1），切向出油口（15-5-3-2），喷油壳体（15-5-3-3），交错阻流板（15-5-3-4），壳体驱动器（15-5-3-...
【专利技术属性】
技术研发人员：马捷，马绍成，马腾，
申请(专利权)人：徐州筱翔知识产权服务有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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