一种利用胱氨酸生产废液制备无盐复合氨基酸的装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于无盐复合氨基酸制备技术领域，公开了一种利用胱氨酸生产废液制备无盐复合氨基酸的装置，所述装置包括双极膜电渗析系统、混合室及均相膜电渗析系统，所述双极膜电渗析系统和均相膜电渗析系统均分别由两侧的电极室及夹在两电极室之间的一个或多个腔室单元构成，通过将胱氨酸母液分成两个部分,一部分调节pH为2.5‑3的酸性母液，另一部分调节pH为10.5‑11的碱性母液，再通过双极膜电渗析系统除盐，这样氨基酸就不会流失到酸溶液或碱溶液中去，从而达到全部提取的目的，同时还能达到回收酸碱的目的；通过均相膜电渗析系统一方面能够进一步的脱盐，另一方面盐水汇入原母液中循环利用能够解决废水处理的问题。

A device for the preparation of complex amino acids without salt from waste liquid of cystine production

【技术实现步骤摘要】
一种利用胱氨酸生产废液制备无盐复合氨基酸的装置
本专利技术涉及无盐复合氨基酸制备
，具体涉及一种利用胱氨酸生产废液制备无盐复合氨基酸的装置。
技术介绍
胱氨酸(L-cystine,cyss)的生产一般采用硬蛋白水解法，先采用盐酸对动物毛发进行酸水解，然后以碱(氧化钠或氨水)中和水解液制得，提取胱氨酸后的母液中含有17种氨基酸，非常适用于作为饲料、肥料的原料，且用于肥饲料生产也是国家鼓励项目。但是角质蛋白水解法生产胱氨酸的工艺中，酸碱中和必然产生大量盐分(氯化钠或氯化铵)，将母液直接干燥成粉末后所得产品中氨基酸含量为40％左右，氯化钠(铵)含量也在40％左右。而含盐复合氨基酸和无盐复合氨基酸相比较存在如下缺陷：(1)含盐复合氨基酸的市场价格约2000元/吨，而干燥成本就需1000元左右，消耗大量资源和能源而经济价值低，造成资源浪费；(2)无盐复合氨基酸可代替EDTA作为金属微量元素(铜，铁，锌。锰，镁，钙等)螯和载体，使无机的金属微量元素螯和成有机的金属元素，以更好地被动植物吸收，但有含盐复合氨基酸的螯和率极低，用于饲料和肥料不仅吸收率低、效果差，还会造成农产品重金属危害、给食品带来不安全因素、造成环境污染；(3)无盐复合氨基酸是高效的植物营养物，能够增强植物抗冰和抗虫能力，大量减少农药用量，还有助于提高农产品的食用安全性，同时能够培育土壤中的微生物，通过微生物的新陈代谢达到改良土壤的目的，而含盐复合氨基酸不仅不具有以上功效，还会因为含有大量氯离子而造成使用限制；综合上述原因，加之人们对食品安全的逐渐重视，国家对肥料市场的监管越来越严格细致，所以市场对无盐复合氨基酸越来越需求越来越大，一些企业试图研发可行于规模化、低成本的方法来脱盐制备无盐复合氨基酸，但无一被成功用于规模生产。现行的一般用于制备无盐复合氨基酸的方法主要有以下三种：一是离子交换树脂法，即通过阴离子交换树脂吸附母液中氯化钠(铵)中的氯离子，阳离子交换树脂吸附钠(铵)离子，从而达到脱盐的目的。这种方法的缺陷在于，因母液中盐分高达15％—20％，故需要大量稀释，而后期脱盐后又需要大量浓缩，导致成本高，另外再生树脂需要大量酸碱溶液，又会产生大量废水需要处理。二是利用硫酸水解动物毛发，并用石灰中和法来制备无盐复合氨基酸，即本公司现在正使用的生产方法，但在生产过程中明显感受到这种方法的缺陷：产生大量硫酸钙废渣，以前可用于做有机复合肥的填料，但现在水溶性复合肥正逐步代替固体复合肥，固废处理也逐渐陷入尴尬境地。三是利用电渗析方法除盐，这种方法在很多文献中均有提及，但这种方法只能对含单一的某种氨基酸溶液脱盐，因为：各种氨基酸由于其组成和结构的不同，而具有不同的等电点。带电颗粒在电场的作用下，向着与其电性相反的电极移动，称为电泳(EP)。当氨基酸溶液的pH值与某种氨基酸的等电点相同时，该种氨基酸刚好以偶极离子形式存在，即此时其所带的正、负电荷数相等，净电荷为零，即呈电中性。在电场中，既不向负极移动，也不向正极移动，这时的pH值就是这种氨基酸的等电点(pI)。但L-胱氨酸母液中含有17种游离氨基酸，17种氨基酸对应17个不同的等电点，其中,中性氨基酸的等电点小于7，一般为5.0～6.5；酸性氨基酸的等电点为3左右；碱性氨基酸的等电点为7.58～10.8。当氨基酸溶液的pH大于pI时，氨基酸中的——NH3给出质子，平衡右移，这时氨基酸就主要以阴离子形式存在，在电场中，pI小于溶液pH值的这部分氨基酸就会穿过阴离子膜向正极移动；反之，当氨基酸溶液的pH小于pI时，氨基酸中的——COO结合质子，使平衡左移，这时氨基酸主要以阳离子形式存在，若在电场中，这部分氨基酸则向负极移动。因此，采用均相膜电渗析脱盐时，大部分氨基酸主要随阴离子和阳离子分别穿过阴阳离子交换膜迁移到浓水室的盐水中；采用双极膜电渗析时，氨基酸同样随阴阳离子分别穿过阴阳离子膜迁移到酸碱收集室中，均无法达到收集提取无盐氨基酸的目的。综上所述，生产无盐复合氨基酸需要考虑诸多因素，除此之外，虽然无盐复合氨基酸在食品安全和土壤保护等领域的意义重大，但在其生产过程中必须考虑到清洁环保并且成本适宜，才能立足于市场，得到大范围推广，带来经济利益。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种利用胱氨酸生产废液制备无盐复合氨基酸的装置，解决现有技术中缺乏一种能够利用生产胱氨酸母液来合理、高效、环保的提取制备17种无盐氨基酸的装置问题。本专利技术采用的技术方案如下：一种利用胱氨酸生产废液制备无盐复合氨基酸的装置，所述装置包括双极膜电渗析系统、混合室及均相膜电渗析系统，所述双极膜电渗析系统和均相膜电渗析系统均分别由两侧的电极室及夹在两电极室之间的一个或多个腔室单元构成，所述双极膜电渗析系统与均相膜电渗析系统中的每室均分别与循环泵和收集箱形成相应的循环回路，所述混合室用于调节酸性母液和碱性母液的混合液的pH。进一步地，在所述双极膜电渗析系统中，每个所述腔室单元由依次排列的酸循环室一、酸性母液循环室一、酸性母液循环室二、碱性母液循环室一、碱循环室一、酸循环室二、酸性母液循环室三、碱性母液循环室二、碱性母液循环室三、碱循环室二构成；与所述酸循环室一相邻的电极室为阳极室，所述阳极室与酸循环室一之间以双极膜为间隔，与所述碱循环室二相邻的电极室为阴极室，所述阴极室与碱循环室二之间以双极膜为间隔；所述酸循环室一与酸性母液循环室一之间、酸性母液循环室一与酸性母液循环室二之间、酸循环室二与酸性母液循环室三之间及酸性母液循环室三与碱性母液循环室二之间均分别以阴离子交换膜为间隔，所述酸性母液循环室二与碱性母液循环室一之间、碱性母液循环室一与碱循环室一之间、碱性母液循环室二与碱性母液循环室三之间及碱性母液循环室三与碱循环室二之间均分别以阳离子交换膜为间隔；所述酸性母液的pH范围为2.5-3，所述碱性母液的pH范围为10.5-11；若有多个腔室单元，相邻腔室单元以双极膜为间隔。进一步地，在所述均相膜电渗析系统中，每个所述腔室单元由依次排列的浓水室一、淡水室一、浓水室二、淡水室二及浓水室三构成；与所述浓水室一相邻的电极室为阳极室，所述阳极室与浓水室一之间以双极膜为间隔，与所述浓水室三相邻的电极室为阴极室，所述阴极室与浓水室三之间以双极膜为间隔；所述浓水室一与淡水室一之间、浓水室二与淡水室二之间均分别以阳离子交换膜为间隔，所述淡水室一与浓水室二之间、淡水室二与浓水室三之间均分别一阴离子交换膜为间隔；若有多个腔室单元，相邻腔室单元以双极膜为间隔或直接依次设置。进一步地，所述混合室设有酸性母液入口和碱性母液入口，所述酸性母液入口与双极膜电渗析系统中的酸性母液收集箱通过管路连接，所述碱性母液入口与双极膜电渗析系统中的碱性母液收集箱也通过管路连接，两所述管路上均分别设有控制阀。进一步地，所述混合室还设有混合液出口，所述混合液出口与均相膜电渗析系统中的母液收集箱通过管路连接，所述管路上设有控制阀。进一步地，在所述双极膜电渗析系统中和均相膜电渗析系统中，两电极室中均分别加有0.2％本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用胱氨酸生产废液制备无盐复合氨基酸的装置，其特征在于，所述装置包括双极膜电渗析系统(1)、混合室(2)及均相膜电渗析系统(3)，所述双极膜电渗析系统(1)和均相膜电渗析系统(3)均分别由两侧的电极室及夹在两电极室之间的一个或多个腔室单元构成，所述双极膜电渗析系统(1)与均相膜电渗析系统(3)中的每室均分别与循环泵和收集箱形成相应的循环回路，所述混合室(2)用于调节酸性母液和碱性母液的混合液的pH。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用胱氨酸生产废液制备无盐复合氨基酸的装置，其特征在于，所述装置包括双极膜电渗析系统(1)、混合室(2)及均相膜电渗析系统(3)，所述双极膜电渗析系统(1)和均相膜电渗析系统(3)均分别由两侧的电极室及夹在两电极室之间的一个或多个腔室单元构成，所述双极膜电渗析系统(1)与均相膜电渗析系统(3)中的每室均分别与循环泵和收集箱形成相应的循环回路，所述混合室(2)用于调节酸性母液和碱性母液的混合液的pH。


2.根据权利要求1所述的一种利用胱氨酸生产废液制备无盐复合氨基酸的装置，其特征在于，所述双极膜电渗析系统(1)中，每个所述腔室单元由依次排列的酸循环室一、酸性母液循环室一、酸性母液循环室二、碱性母液循环室一、碱循环室一、酸循环室二、酸性母液循环室三、碱性母液循环室二、碱性母液循环室三、碱循环室二构成；与所述酸循环室一相邻的电极室为阳极室，所述阳极室与酸循环室一之间以双极膜为间隔，与所述碱循环室二相邻的电极室为阴极室，所述阴极室与碱循环室二之间以双极膜为间隔；所述酸循环室一与酸性母液循环室一之间、酸性母液循环室一与酸性母液循环室二之间、酸循环室二与酸性母液循环室三之间及酸性母液循环室三与碱性母液循环室二之间均分别以阴离子交换膜为间隔，所述酸性母液循环室二与碱性母液循环室一之间、碱性母液循环室一与碱循环室一之间、碱性母液循环室二与碱性母液循环室三之间及碱性母液循环室三与碱循环室二之间均分别以阳离子交换膜为间隔；所述酸性母液的pH范围为2.5-3，所述碱性母液的pH范围为10.5-11；若有多个腔室单元，相邻腔室单元以双极膜为间隔。


3.根据权利要求1所述的一种利用胱氨酸生产废液制备无盐复合氨基酸的装置，其特征在于，所述均相膜电渗析系统(3)中，每个所述腔室单元由依...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓明泽，
申请(专利权)人：四川绵竹新华化工有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51