一种用于蛋白类物质分离浓缩的膜集成装置及蛋白类物质分离方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及蛋白类物质分离工艺，具体涉及一种用于蛋白类物质分离浓缩的膜集成装置及蛋白类物质分离方法。所述装置包括分离原液槽、分离单元、系统清洗单元和控制单元；所述分离单元包括一级膜分离单元、二级膜分离单元。本发明专利技术还提供了运用所述装置对蛋白类物质进行分离浓缩的方法。本发明专利技术的装置和方法采用二级分离体系，不仅实现蛋白的梯度分离，透过液可以满足不同产品对不同蛋白分子量的差异需求，而且体系带有自动清洗程序，有效节省人工投入，体系分离过程中保留溶液体系的有效成分，操作条件温和，高效节能。

A Membrane Integration Device for Protein Separation and Concentration and a Method for Protein Separation

The invention relates to a separation process of protein substances, in particular to a membrane integration device for separation and concentration of protein substances and a separation method of protein substances. The device comprises a separation tank, a separation unit, a system cleaning unit and a control unit, and the separation unit comprises a first-stage membrane separation unit and a second-stage membrane separation unit. The invention also provides a method for separating and concentrating protein substances by using the device. The device and method of the invention adopts a two-stage separation system, which not only achieves gradient separation of proteins, but also satisfies the differential requirements of different products for different protein molecular weights. The system has an automatic cleaning procedure, effectively saves manual input, and retains the effective components of the solution system in the separation process of the system, with mild operating conditions and high efficiency and energy saving.

【技术实现步骤摘要】
一种用于蛋白类物质分离浓缩的膜集成装置及蛋白类物质分离方法
本专利技术涉及蛋白类物质分离工艺，具体涉及一种用于蛋白类物质分离浓缩的膜集成装置及蛋白类物质分离方法。
技术介绍
蚕丝蛋白，又叫丝素蛋白，是从蚕丝中提取的天然高分子纤维蛋白，含量约占蚕丝的70％-80％，具有良好的机械性能和理化性质，如良好的柔韧性和抗拉伸强度、透气透湿性、缓释性等，而且经过不同处理可以得到不同的形态，如纤维、溶液、粉、膜以及凝胶等，蛋白类物质具有较好的经济价值。目前，较为成熟的制备工艺一般为脱胶—水解—过滤提纯—滤液pH调整—浓缩—灭菌—成品，但目前对于多数蛋白体系，制备过程中经过脱胶工艺后一般采用低温冷干燥浓缩处理制备成粉体，但是由于原液体系蛋白含量不高，冷冻干燥需要大量的冷藏室，处理时间较长，能耗较高。且蛋白体系组分复杂，现有技术方法无法满足市场上产品对单一分子量分布的蛋白成分的需求；传统分离操作(如蒸发、萃取蒸馏等)工艺及设备要求高、投资大、能耗高。专利CN105254731A公开了一种煮茧废水蚕丝蛋白浓缩再回收系统，通过膜蒸馏系统将煮茧废水浓缩50-60倍，便于将蚕丝蛋白提纯回用，将原本排放的废水中有高价值的蚕丝蛋白回收利用。但是膜蒸馏技术存在亲水化渗漏以及通量普遍偏低的问题。CN101445546B公开了一种野蚕丝素蛋白溶液的制备及其浓缩方法，该专利的野蚕丝素水溶液，采用高吸水物质经半透膜脱水浓缩得到高浓度野蚕丝素溶液，该法处理步骤较为繁琐，另外无法实现溶液组分的梯度分离。
技术实现思路
鉴于此，有必要针对上述问题提供一种用于蛋白类物质分离浓缩的膜集成装置及蛋白类物质制备方法。本专利技术的装置及制备方法，有效解决常规冷冻干燥技术蛋白分离效率低、浓缩周期长、设备能耗高及梯度分离等问题。本专利技术采用一下技术方案：一种用于蛋白类物质分离浓缩的膜集成装置，包括分离原液槽、分离单元、系统清洗单元和控制单元；所述分离单元包括一级膜分离单元、二级膜分离单元，所述分离原液槽、一级膜分离单元和二级膜分离单元依次通过管道串联；所述系统清洗单元与分离单元通过管道串联；所述控制单元分别与分离单元和系统清洗单元电连接，控制分离单元和系统清洗单元运作。进一步的，所述一级膜分离单元主要包括第一自吸泵、第一止回阀、一级膜组件、第一截止阀、第一压力表、第二截止阀；所述第一自吸泵、第一止回阀、一级膜组件、第一截止阀通过管道串联；所述第一压力表设置于一级膜组件和第一截止阀之间的连接管道上，用于监控一级膜组件内部压力，防止膜受到破坏；所述一级膜组件设置有一级膜组件进口、一级膜组件出口、一级膜组件上侧口、一级膜组件下侧口；所述一级膜组件进口分别与第一止回阀和第七截止阀通过管路连接；所述一级膜组件出口通过管路与第一截止阀连接；所述一级膜组件上侧口与第六截止阀通过管道连接；所述一级膜组件下侧口通过管路分别与第二截止阀和第三截止阀连接；所述二级膜分离单元主要包括第三截止阀、增压泵、第二止回阀、二级膜组件、第四截止阀、第二压力表、第五截止阀；所述第三截止阀、增压泵、第二止回阀、二级膜组件、第四截止阀通过管道串联；所述第二压力表设置于二级膜组件和第四截止阀之间的连接管道上，用于监控二级膜组件内部压力，防止膜受到破坏；所述的二级膜组件设置有二级膜组件进口、二级膜组件出口、二级膜组件上侧口、二级膜组件下侧口；所述二级膜组件进口分别与第二止回阀和第九截止阀通过管路连接；所述二级膜组件出口通过管路与第四截止阀连接；所述二级膜组件上侧口与第八截止阀连接；所述二级膜组件下侧口通过管路与第五截止阀连接；所述系统清洗单元包括清洗槽、第二自吸泵、第三止回阀、第六截止阀、第七截止阀、第八截止阀和第九截止阀；所述第二自吸泵和第三止回阀通过管道串联后；所述第三止回阀通过管路分别与第六截止阀和第八截止阀连接。进一步的，所述用于蛋白类物质分离浓缩的膜集成装置还包括前置过滤器；所述前置过滤器连接于分离原液槽和一级膜分离单元之间。进一步的，所述前置过滤器为叠片式或者筛网式过滤器。进一步的，所述用于蛋白类物质分离浓缩的膜集成装置的一级膜组件和所述的二级膜组件采用中空纤维内压膜丝。进一步的，所述中空纤维膜的膜材质为聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜、聚酰胺中的一种或者多种。进一步的，所述两级膜组件截留分子量存在梯度差，根据不同体系或者实际需求采用不用截留分子量分离膜，所述的两级膜组件截留分子量存在4万-8万道尔顿差值。进一步的，所述一级膜组件为内压中空纤维膜，截留分子量在8万-10万道尔顿；所述的二级膜组件为内压中空纤维膜，截留分子量在2万-4万道尔顿。一种利用所述的用于蛋白类物质分离浓缩的膜集成装置分离浓缩蛋白质的方法，包括以下步骤：S1、在分离原液槽中注入待分离溶液；S2、打开第一止回阀、第一截止阀、第二截止阀，关闭第三截止阀、第六截止阀、第七截止阀，开启第一自吸泵；S3、调节第一止回阀、第一截止阀，控制液体的流速在0.50-5.0m/s和压力在0.1Mpa-0.3Mpa之间，一级过滤液通过一级膜组件下侧口经由第二截止阀流出，可以完成原液的一级浓缩分离；S4、待分离浓缩的膜集成装置的一级膜分离单元运行稳定后，即一级膜分离单元稳定循环出水，水泵内无气泡或者无振动，依次打开第三截止阀、第二止回阀、第四截止阀、第五截止阀；关闭第八截止阀、第九截止阀；S5、开启增压泵，调节第二止回阀、第四截止阀，控制液体的流速0.5-5.0m/s和压力在0.1Mpa-0.3Mpa之间；二级过滤液通过二级膜组件下侧口经由第五截止阀流出，可以完成一级过滤液的二级浓缩分离；S6、待分离浓缩的膜集成装置的一级膜分离单元和二级膜分离单元运行稳定，即一级膜分离单元和二级膜分离单元稳定循环出水，水泵内无气泡或者无振动，产水0.5-1.0h，产水通量明显下降后，通过控制单元(PLC程序自动控制)，关闭一级膜分离单元和二级膜分离单元操作，依次开启第三止回阀、第六截止阀、第七截止阀、第八截止阀、第九截止阀，关闭第一截止阀、第二截止阀、第四截止阀、第五截止阀，启动第二自吸泵，将清洗液(可选次氯酸钠)通过反洗方式对组件进行清洗，清洗废液从第七截止阀、第九截止阀排出。进一步的，所述分离浓缩蛋白质的方法，还包括步骤S7：S1-S6运行完成后，更换分离原液槽中料液为纯水，重新按步骤S1-S5操作，装置进行正洗操作至少三次，将体系清洗干净，以备下次使用。本专利技术有益效果：本专利技术涉及的一种用于蛋白类物质分离浓缩的膜集成装置采用二级过滤分离蛋白类溶液，所述装置中前置过滤器可以有效去除体系中杂质，防止膜组件下端堵塞，有效延长膜组件使用寿命，另外采用二级分离体系，不仅实现蛋白的梯度分离，透过液可以满足不同产品对不同蛋白分子量的差异需求，而且体系带有自动清洗程序，有效节省人工投入，体系分离过程中保留溶液体系的有效成分，操作条件温和，高效节能，应用前景广阔。本专利技术涉及的一种用于蛋白类物质分离浓缩的膜集成装置，采用二级过滤分离蚕丝蛋白溶液，在蛋白生产企业进行了中试研究，对蛋白分离实现了梯度分离，可以满足企业不同产品对不同分子量蛋白的需求。蛋白溶液经过多级过滤操作，可以实现高效浓缩，大大提高企业生产效率，装置通过特定高效的清洗程序，有效延缓了膜污染进程，此外，装置要特别本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于蛋白类物质分离浓缩的膜集成装置，其特征在于，包括分离原液槽、分离单元、系统清洗单元和控制单元；所述分离单元包括一级膜分离单元、二级膜分离单元，所述分离原液槽、一级膜分离单元和二级膜分离单元依次串联；所述系统清洗单元与分离单元串联；所述控制单元与分离单元和系统清洗单元连接，控制分离单元和系统清洗单元运作。

【技术特征摘要】
1.一种用于蛋白类物质分离浓缩的膜集成装置，其特征在于，包括分离原液槽、分离单元、系统清洗单元和控制单元；所述分离单元包括一级膜分离单元、二级膜分离单元，所述分离原液槽、一级膜分离单元和二级膜分离单元依次串联；所述系统清洗单元与分离单元串联；所述控制单元与分离单元和系统清洗单元连接，控制分离单元和系统清洗单元运作。2.根据权利要求1所述的用于蛋白类物质分离浓缩的膜集成装置，其特征在于，所述一级膜分离单元主要包括第一自吸泵、第一止回阀、一级膜组件、第一截止阀、第一压力表、第二截止阀；所述第一自吸泵、第一止回阀、一级膜组件、第一截止阀通过管道串联；所述第一压力表设置于一级膜组件和第一截止阀之间的连接管道上；所述一级膜组件设置有一级膜组件进口、一级膜组件出口、一级膜组件上侧口、一级膜组件下侧口；所述一级膜组件进口与第一止回阀和第七截止阀通过管路连接；所述一级膜组件出口通过管路与第一截止阀连接；所述一级膜组件上侧口与第六截止阀通过管道连接；所述一级膜组件下侧口通过管路分别与第二截止阀和第三截止阀连接；所述二级膜分离单元主要包括第三截止阀、增压泵、第二止回阀、二级膜组件、第四截止阀、第二压力表、第五截止阀；所述第三截止阀、增压泵、第二止回阀、二级膜组件、第四截止阀通过管道串联；所述第二压力表设置于二级膜组件和第四截止阀之间的连接管道上；所述的二级膜组件设置有二级膜组件进口、二级膜组件出口、二级膜组件上侧口、二级膜组件下侧口；所述二级膜组件进口与第二止回阀和第九截止阀通过管路连接；所述二级膜组件出口通过管路与第四截止阀连接；所述二级膜组件上侧口与第八截止阀连接；所述二级膜组件下侧口通过管路与第五截止阀连接；所述系统清洗单元包括清洗槽、第二自吸泵、第三止回阀、第六截止阀、第七截止阀、第八截止阀和第九截止阀；所述第二自吸泵和第三止回阀通过管道串联；所述第三止回阀通过管路分别与第六截止阀和第八截止阀连接。3.根据权利要求1-2任意一项所述的用于蛋白类物质分离浓缩的膜集成装置，其特征在于，所述装置还包括前置过滤器；所述前置过滤器连接于分离原液槽和一级膜分离单元之间。4.根据权利要求3所述的用于蛋白类物质分离浓缩的膜集成装置，其特征在于，所述前置过滤器采用叠...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋宏臣，王建明，陈顺权，
申请(专利权)人：广州中国科学院先进技术研究所，
类型：发明
国别省市：广东,44