一种蛋白质分离回收扩张床吸附系统技术方案

本发明专利技术公开了一种蛋白质分离回收用扩张床吸附系统，用于马铃薯等农产品加工成淀粉产生的淀粉加工分离汁水中蛋白质的分离回收，属于化工设备领域。本发明专利技术通过四通球阀控制各种液体物料从层析柱底部和顶部进料的切换，以实现蛋白质的分离回收工艺中扩张床系统填料装载、平衡、进料、清洗、洗脱和再生等工艺过程，避免了现有技术中在操作过程中需要拆除管路或者使用更多的阀门来实现液体物料的流路切换的缺陷，简化了扩张床吸附系统的结构和操作，提高了效率；采用扩张床吸附技术，将颗粒分离、澄清和浓缩三个步骤集中到一个单元操作，不需要将原料液里的颗粒预先分离，简化了蛋白液的回收工艺。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化工设备
，涉及一种蛋白质分离回收扩张床吸附系统，主要用于马铃薯、甘薯、木薯、大米、玉米、高粱、小麦、豌豆等农产品加工成淀粉产生的淀粉加工分离汁水中蛋白质的分离回收，也可用于微生物液态发酵生产蛋白质的分离。
技术介绍
马铃薯、甘薯、木薯、大米、玉米、高粱、小麦、豌豆等农产品加工成淀粉时产生的淀粉加工分离汁水富含蛋白质等营养物质，分离汁水的任意排放对加工企业所在地区的环境污染和农业生产安全构成了巨大危害。若对这些分离汁水采用常规生化法处理，存在投资大、运行成本高、环境温度太低，处理装置不易启动和无法常年运转等难题，而且直接进行生化处理也导致了资源浪费。若将分离汁中的水蛋白质回收以后再进行生化处理可以实现淀粉厂加工副产物的资源化利用，也能降低废水处理难度。为了从淀粉厂工艺水中得到既营养又安全的食品级(药品级)天然蛋白，近年来研宄了一些新的分离纯化方法，如乙醇沉淀法、羧甲基纤维素络合法、扩张床吸附法和膜分离法等。其中，扩张床吸附和膜分离技术是最有可能实现从淀粉加工分离汁水中工业化回收天然活性蛋白的方法。但是由于淀粉厂排放的工艺水当中除了蛋白质，还含有丰富的B淀粉、细纤维、果胶等多糖，因此直接用膜分离会导致膜孔的堵塞。通过微生物进行液态发酵也是生产蛋白质的一种重要方法。液态发酵后发酵液中除了蛋白质还有大量细胞颗粒或细胞碎片及供给微生物的营养原料，因此直接用膜分离也会导致膜孔的堵塞。扩张床吸附(Expand Bed Adsorpt1n)技术是近年来出现的一种生物化工分离纯化技术。它将固液分离、吸附分离、浓缩等集成为一个过程，简化了纯化工艺，有效地提高了产品回收率，是一项应用前景广阔的生物化工新技术。但是，到目前为止，尚未有用于马铃薯等农产品加工成淀粉时产生的淀粉加工分离汁水中蛋白质的分离回收的扩张床吸附系统。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对淀粉厂排放的工艺水当中回收蛋白质问题以及微生物液态发酵蛋白质的分离的特点，提供一种蛋白质分离回收扩张床吸附系统。本专利技术的蛋白质分离回收用扩张床吸附系统，包括原料液贮罐、平衡缓冲液贮罐、洗脱液贮罐，填料再生液贮罐，目标蛋白液贮罐，废液贮罐，扩张床吸附装置以及检测控制系统。其中原料液贮罐、平衡缓冲溶液贮罐通过四通球阀及管线与扩张床吸附装置的底部连接；填料洗脱液贮罐、再生液贮罐通过四通球阀及管线与扩张床吸附装置的顶部连接；目标蛋白液贮罐、废液贮罐通过四通球阀及管线与扩张床吸附装置的底部连接。所述扩张床吸附装置包括层析柱及吸附床，层析柱的外顶部设置有转换接头以实现从层析柱底部和顶部进料的切换。所述检测控制系统包括设置在原料液贮罐、平衡缓冲液贮罐、洗脱液贮罐，填料再生液贮罐输出管线上的流量计，设置在目标蛋白液贮罐输入管线上的蛋白质浓度检测仪，以及与蛋白质浓度检测仪通过数据线连接的操作界面系统。相应的，原料液中蛋白质的分离回收工艺及上述扩张床吸附系统的工作过程如下: 1)填料装载:将蛋白吸附填料用自来水清洗后，湿法装入的层析柱，柱床高度为层析柱高度的50~70% ； 2)层析柱平衡:打开平衡缓冲液贮罐的阀门，将平衡缓冲液贮罐中的溶液泵入管线；调节四通球阀使控制缓冲液从层析柱的底部进料，顶部流出。控制泵的转速，使层析柱的柱床高度发生膨胀； 3)进料:将原料液泵入管线，调节四通球阀使原料液从层析柱的底部进料。层析柱床处于膨胀状态； 4)清洗:调节四通球阀，使缓冲液贮罐中的溶液从底部进入层析柱，直到层析柱的溶液重新达到平衡； 5)洗脱:清洗过后静置一段时间，层析柱内的填料自然沉降，柱床高度恢复。切换四通球阀使洗脱液贮罐中的溶液从层析柱顶部进料，底部出料。洗脱下来的目标蛋白液进入目标蛋白液贮罐，蛋白液浓度检测仪自带的监控软件上会出现蛋白峰，蛋白溶液完全流出洗脱即可终止； 6)再生:调节四通球阀，使填料再生液从从层析柱顶部进料，清洗层析柱内的填料，使蛋白质吸附填料活化以便扩张床吸附系统的重复利用。为了便于控制，在原料液贮罐、平衡缓冲溶液贮罐、填料洗脱液贮罐及再生液贮罐的输出管线上分别安装有阀门及泵；在目标蛋白液贮罐，废液贮罐的输入管线上分别安装有阀门。所述检测控制系统还包括设置在目标蛋白液贮罐，输入管线上的pH计，及电导率测定仪，对管线中液体的PH值和离子强度进行在线监控。所述的层析柱顶端的转换接头可采用旋转接头，通过旋转可方便的改变层析柱与各种液体的流路，实现从层析柱底部和顶部进料的自由切换，同时可调节柱床的高度。本专利技术相对现有技术具有以下优点: 1.采用四通球阀控制各种液体物料的流向，以实现从层析柱底部和顶部进料的自由切换，避免了现有技术中在操作过程中需要拆除管路或者使用更多的阀门来实现液体物料的流路切换的缺陷，简化了扩张床吸附系统的结构和操作，提高了效率； 2.扩张床技术具有将颗粒分离、澄清和浓缩三个步骤集中到一个单元操作的优势，因此，不需要将原料液里的颗粒预先分离，从而简化了蛋白液的回收工艺； 3.采用扩张床吸附技术，只有蛋白质被选择性的吸附到填料上，而其他物质如淀粉、细纤维、果胶等则穿过层析柱不被吸附，洗脱下来的蛋白溶液用超滤浓缩，不会导致超滤膜孔堵塞，超滤能够顺利进tx。【附图说明】图1本专利技术扩张床吸附系统的结构示意图。【具体实施方式】参照图1，一种蛋白质分离回收用扩张床吸附系统，包括原料液贮罐1、平衡缓冲液贮罐2、洗脱液贮罐3，填料再生液贮罐4，目标蛋白液贮罐14，废液贮罐15，扩张床吸附装置以及检测控制系统。其中原料液贮罐1、平衡缓冲溶液贮罐2通过四通球阀8及管线与扩张床吸附装置的底部连接；填料洗脱液贮罐3、再生液贮罐4通过四通球阀8及管线与扩张床吸附装置的顶部连接；目标蛋白液贮罐14、废液贮罐15通过四通球阀8及管线与扩张床吸附装置的底部连接。操作时，根据工艺需要，通过调整四通球阀以控制各种液体物料的流向，以实现从层析柱底部和顶部进料的自由切换，从而实现蛋白质的分离回收工艺中扩张床系统填料装载、平衡、进料、清洗、洗脱和再生等工艺过程。扩张床吸附装置包括层析柱17及吸附床，层析柱17的顶部设置有旋转接头9(转换接头)，通过旋转可方便的改变从层析柱底部和顶部进料的自由切换，实现层析柱与各种液体的流路的方向，同时可调节柱床的高度。层析柱17用于装填蛋白吸附填料16。检测控制系统包括设置在原料液贮罐1、平衡缓冲液贮罐2、洗脱液贮罐3，填料再生液贮罐4输出管线上的流量计7，设置在目标蛋白液贮罐14输入管线上的蛋白质浓度检测仪11，PH计12和电导率测定仪13以及通过数据线连接的操作界面系统10，通过操作界面系统10的软件可以对层析柱流出液体实现蛋白质浓度、对pH值和离子强度在线监控。【主权项】1.一种蛋白质分离回收用扩张床吸附系统，其特征在于:包括原料液贮罐(1)、平衡缓冲液贮罐(2 )、洗脱液贮罐(3 )，填料再生液贮罐(4 )，目标蛋白液贮罐(14 )，废液贮罐(15)，扩张床吸附装置以及检测控制系统；其中原料液贮罐(1)、平衡缓冲溶液贮罐(2)通过四通球阀(8)及管线与扩张床吸附装置的底部连接；填料洗脱液贮罐(3)、再生液贮罐(4)通过四通球阀(8)及管线与扩张床吸附装置的顶部连接；目标蛋白液贮罐(14)、废液贮罐(15)通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蛋白质分离回收用扩张床吸附系统，其特征在于：包括原料液贮罐（1）、平衡缓冲液贮罐（2）、洗脱液贮罐（3），填料再生液贮罐（4），目标蛋白液贮罐（14），废液贮罐（15），扩张床吸附装置以及检测控制系统；其中原料液贮罐（1）、平衡缓冲溶液贮罐（2）通过四通球阀（8）及管线与扩张床吸附装置的底部连接；填料洗脱液贮罐（3）、再生液贮罐（4）通过四通球阀（8）及管线与扩张床吸附装置的顶部连接；目标蛋白液贮罐（14）、废液贮罐（15）通过四通球阀（8）及管线与扩张床吸附装置的底部连接；所述扩张床吸附装置包括层析柱（18）及吸附床，层析柱的顶部设置有转换接头（9）以实现从层析柱底部和顶部进料的切换；所述检测控制系统包括设置在原料液贮罐（1）、平衡缓冲液贮罐（2）、洗脱液贮罐（3），填料再生液贮罐（4）输出管线上的流量计（7），设置在目标蛋白液贮罐（14）输入管线上的蛋白质浓度检测仪（11），以及与蛋白质浓度检测仪（11）通过数据线连接的操作界面系统（10）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曾凡逵，刘刚，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃;62