[发明专利]一种基于全膜分离系统的丁二酸分离装置及方法

权利要求书

1.一种基于全膜分离系统的丁二酸分离装置，所述的全膜分离系统包括膜组件(5)，其特征在于，该装置还包括发酵罐(1)和泵(3)，所述的发酵罐(1)、泵(3)和全膜分离系统中的膜组件(5)形成回路，实现了丁二酸发酵和分离的耦合。

2.根据权利要求1所述的基于全膜分离系统的丁二酸分离装置，其特征在于，所述的装置还包括冷热交换器(2)，所述的冷热交换器(2)安装在回流管道(7)上，位于泵(3)和膜组件(5)之间。

3.根据权利要求1所述的基于全膜分离系统的丁二酸分离装置，其特征在于，所述的装置还包括两个压力表(4)，所述的两个压力表(4)分别设置于膜组件(5)两侧的管路上。

4.根据权利要求1所述的基于全膜分离系统的丁二酸分离装置，其特征在于，所述的装置还包括一止水夹(8)，该止水夹(8)安装在经过膜组件(5)回流到发酵罐(1)的回流管道(7)上。

5.一种基于全膜分离系统的丁二酸分离方法，该方法包括以下步骤：

1)将丁二酸发酵液经泵到膜组件进行微滤，得到初步澄清的发酵液和分离出的菌体颗粒，分离出的菌体颗粒返回到发酵罐循环使用；

2)将步骤1)中的发酵液进行超滤，除去滤液中的大分子，同时得到高浓度的丁二酸溶液；

3)将步骤2)中高浓度的丁二酸溶液结晶，离心得到丁二酸晶体和母液；

4)将步骤3)中的母液进行纳滤，除去发酵液中副产物，浓缩、收集纳滤截留液；

5)将步骤4)中的截留液结晶，再得到丁二酸晶体。

6.根据权利要求5所述的基于全膜分离系统的丁二酸分离方法，其特征在于，所述的步骤1)中的丁二酸发酵液浓度为60～110g/L。

7.根据权利要求5所述的基于全膜分离系统的丁二酸分离方法，其特征在于，所述的步骤1)中微滤，其微滤膜孔径为0.1～0.3μm，膜组件为中空纤维式，膜材质为有机聚偏氟乙烯或无机陶瓷膜，操作压力0.1～0.4MPa，操作温度为20～50℃。

8.根据权利要求5所述的基于全膜分离系统的丁二酸分离方法，其特征在于，所述的步骤2)中的超滤，其超滤膜截留分子量为6000～20000道尔顿，膜组件的形式为中空纤维超滤膜，其材料为有机聚砜或者无机陶瓷膜，操作压力为0.2～0.6MPa，操作温度为30～50℃。

9.根据权利要求5所述的基于全膜分离系统的丁二酸分离方法，其特征在于，所述的步骤3)和步骤5)中的结晶，其条件为调节丁二酸发酵液的pH为1～4，温度为4～6℃，时间为12～24h。

10.根据权利要求5所述的基于全膜分离系统的丁二酸分离方法，其特征在于，所述的步骤4)中的纳滤，纳滤膜截留分子量为90～270道尔顿，纳滤膜材料为卷式有机膜，操作压力为1.0～5.0MPa，温度为30～50℃，发酵液的pH为8～10。