一种可溶性丝素蛋白溶液的脱盐系统及脱盐方法技术方案

本发明专利技术公开了一种可溶性丝素蛋白溶液的脱盐系统和脱盐方法，该脱盐系统包括扩散渗析模块和电渗析模块，扩散渗析模块的出液口与电渗析模块的入口相连。该脱盐方法将丝素蛋白溶液通入扩散渗析模块的原料箱中进行扩散渗析，得到一次脱盐丝素蛋白溶液；再将一次脱盐丝素蛋白溶液通入电渗析模块的原料箱中进行电渗析，得到二次脱盐丝素蛋白溶液。本发明专利技术将扩散渗析与电渗析相结合，首次用于蛋白质有机体系中除盐，充分利用丝素蛋白溶液本身的高浓度差，在以浓度差为推动力脱盐效率较高时，使用扩散渗析进行脱盐；在以浓度差为推动力脱盐效率较低时，及时用电渗析替换扩散渗析，以电位差为推动力进行脱盐，既保证了低能耗又保证了高脱盐效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及蛋白溶液的处理
，特别是涉及一种可溶性丝素蛋白溶液的脱盐系统和脱盐方法。
技术介绍
蚕丝由约占总重量75％的丝素蛋白(核心纤维)和25％的丝胶蛋白(外覆和黏结层)组成。丝素蛋白是一种应用前景非常广泛的功能性材料，广泛应用于服装、医学、生物等领域。天然的丝素蛋白不溶于水，但可以溶于强酸、强碱和一些中性盐溶液中。由于强酸强碱会破坏丝素蛋白的蛋白结构，一些中性盐如氯化物和碘化物又对人体有害，所以现在最常用的就是用氯化钙-乙醇-水三元体系来溶解丝素蛋白。用于溶解丝素蛋白的三元体系中盐的浓度高，脱盐成为可溶性丝素蛋白生产中的重要环节。最传统的脱盐方法采用的是透析袋脱盐，该方法耗时长，批量少，费用高。随着膜工程的发展，超滤、纳滤、电渗析等膜技术越来越多地用于脱盐。公告号为CN1392265A和CN102172257A的专利申请中采用纳滤技术脱除丝素蛋白溶液中的高浓度盐，脱盐率分别为98％和90％。公告号为CN101381758A的专利申请中采用超滤和纳滤联用脱盐：先用超滤技术分离溶液中的大分子肽段，再采用纳滤技术分离高浓度的盐，脱盐率不超过93.5％。以上方法虽能比传统透析袋脱盐缩短了脱盐时间，但由于超滤和纳滤利用的是丝素蛋白和CaCl2分子量的不同将两者进行分离，所以脱盐率并不高，且分离所依赖的推动力都是压力差，随着丝素蛋白溶液中盐含量逐渐降低，脱盐效率也会逐渐降低，脱盐时间延长，到脱盐的后期，脱盐效率会变得更低。另外，纳滤和超滤所使用的膜孔径非常小，膜表面非常致密，丝素蛋白溶解后的溶液黏度较大，会导致膜流道的堵塞，实际应用时，纳滤膜需要经常清洗，从而会降低脱盐效率，延长脱盐时间。公告号为CN103897021A的专利申请中采用电渗析脱盐制备一种丝肽，最终得到的丝肽中总杂离子含量小于1％。公告号为CN103243145A的专利申请中先利用电渗析脱盐，再使用透析袋过滤，最终脱盐率为99.5％。使用电渗析脱盐虽可大大缩短脱盐时间，同时也可使脱盐率达到接近100％。但是初期的丝素蛋白溶液中CaCl2的浓度达到了400g/L，若使用电渗析技术使脱盐率达到99.5％，其能耗是非常高的。不仅如此，电渗析脱盐自始至终都需要消耗电能，实际上，溶液与去离子水之间有如此高的浓度差，从脱盐开始至相当长的一段时间内完全可以利用浓度差作为推动力进行脱盐，没有必要消耗电能。一般情况下，脱盐前丝素蛋白溶液中CaCl2的浓度都在150g/L-300g/L，用电渗析技术来脱盐，不仅会出现脱盐率低、能耗大、脱盐时间过长等问题，而且还存在着电渗析设备需要大电流运行，易发生损坏漏电等危险情况。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，第一方面，提供一种脱盐率高且节能的可溶性丝素蛋白溶液的脱盐系统，包括原料箱、扩散渗析模块和电渗析模块，原料箱有扩散渗析液进口和电渗析原料进口两个进口，及原料出口和电渗析原料出口两个出口，其中，原料箱的扩散渗析液进口和原料出口与扩散渗析模块相连，原料箱的电渗析原料进口和电渗析原料出口与电渗析模块相连。所述扩散渗析模块包括扩散渗析料泵、扩散水泵、扩散渗析器和去离子水箱；扩散渗析器通过扩散渗析料泵与原料箱连接，去离子水箱通过扩散水泵与扩散渗析器连接。所述扩散渗析器设有原料进口、扩散渗析液出口、扩散水进口和扩散水出口；原料进口和扩散渗析液出口分别与原料箱的原料出口和扩散渗析液进口相连；扩散水进口和扩散水出口分别与去离子水箱的水出口和水进口相连；优选的，所述扩散渗析器中原料进口和扩散渗析液出口的位置采取对角线设置；扩散水进口和扩散水出口的位置也采取对角线设置。所述原料箱与扩散渗析器之间的管路上还设有原料流量计和原料压力表；所述去离子水箱与扩散渗析器之间的管路上还设有扩散水流量计和扩散水压力表。所述电渗析模块包括电渗析料泵、电渗析水泵、电渗析器和水箱；电渗析器通过电渗析料泵与原料箱连接，水箱通过电渗析水泵与电渗析器连接。所述电渗析器包括纵向交替平行排列的浓缩室和淡化室，所述原料箱的电渗析原料进口与淡化室出口相连；原料箱的电渗析原料出口与浓缩室进口相连；淡化室进口和浓缩室出口分别与水箱的淡水出口和浓水进口相连。所述原料箱与电渗析器之间的管路上还设有一次脱盐溶液流量计和一次脱盐溶液压力表；所述水箱与电渗析器之间的管路上还设有电渗析水流量计和电渗析水压力表。第二方面，本专利技术提供一种可溶性丝素蛋白溶液的脱盐方法，使用上述脱盐系统，将丝素蛋白溶液由原料箱中通入扩散渗析模块中，进行扩散渗析，得到一次脱盐丝素蛋白溶液；再将一次脱盐丝素蛋白溶液通入电渗析模块的原料箱中进行电渗析，得到二次脱盐丝素蛋白溶液，即脱盐完成的丝素蛋白溶液。包括以下步骤：(1)、采用扩散渗析进行一次脱盐：打开扩散渗析模快，关闭电渗析模块，原料箱中的丝素蛋白溶液(丝素蛋白溶液由蚕丝经过Na2CO3脱胶,氯化钙-乙醇-水三元体系溶解制得)通过扩散渗析料泵按照液体线速度1-5cm/s从扩散渗析器的原料进口进入，经过扩散渗析后从扩散渗析液出口出来，循环流回原料箱中，扩散水泵将去离子水箱中的去离子水以线速度1-5cm/s从扩散水进口抽入扩散渗析器中，从扩散水出口流出，循环流回去离子水箱中；当去离子水箱中去离子水的含盐量为初始含盐量的60-70％(优选65％)时，停止扩散渗析，得到一次脱盐丝素蛋白溶液；丝素蛋白溶液和去离子水的线速度比为(1-2)：1，(优选2：1)；(2)、采用电渗析进行二次脱盐：关闭扩散渗析模快，打开电渗析模块，接通电源(电流不超过0.3A，优选0.2A)，电渗析料泵以液体线速度1-5cm/s将原料箱中的一次脱盐丝素蛋白溶液经电渗析液进口抽入电渗析器的淡化室，经电渗析脱盐后，从淡化室的电渗析产品出口流出，循环流入原料箱中，同时将水箱中的去离子水以液体线速度1-5cm/s从电渗析器的淡水出口进入浓缩室，与一次脱盐丝素蛋白溶液进行离子交换后，从浓缩室出口流出，循环流入水箱中；当原料箱中丝素蛋白溶液的电导率为200μS/cm以下时，停止电渗析，得到二次脱盐丝素蛋白溶液，即脱盐完成的丝素蛋白溶液，由电渗析产品出口导出；优选的，原料箱中扩散渗析前丝素蛋白溶液的浓度在6wt％以下，扩散渗析器中的隔板厚度为2mm-3mm，电渗析器中淡化室的隔板厚度为2mm-3mm，浓缩室的隔板厚度为0.5mm；优选的，淡化室中填充的离子交换树脂是按阴离子交换树脂和阳离子交换树脂质量比为1:1-1:1.5得到的混合树脂。第三方面，本专利技术提供一种可溶性丝素蛋白的生产方法，取蚕丝用Na2CO3脱胶,氯化钙-乙醇-水三元体系溶解得到丝素蛋白溶液，再经权利要求8或9所述脱盐方法对丝素蛋白溶液进行脱盐，得到二次脱盐丝素蛋白溶液，最后进行冷冻干燥，即得到丝素蛋白。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术的脱盐系统和脱盐方法将扩散渗析与电渗析相结合，首次用于蛋白质有机体系中除盐，充分利用丝素蛋白溶液本身的高浓度差，在以浓度差为推动力脱盐效率较高时，使用扩散渗析进行脱盐；在以浓度差为推动力脱盐效率较低时，及时用电渗析替换扩散渗析，以电位差为推动力进行脱盐，既保证了低能耗又保证了高脱盐效率。(2)本专利技术在扩散渗析时，溶液和去离子水采用逆流方式运行，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可溶性丝素蛋白溶液的脱盐系统，其特征在于，包括原料箱、扩散渗析模块和电渗析模块，原料箱有扩散渗析液进口和电渗析原料进口两个进口，及原料出口和电渗析原料出口两个出口，其中，原料箱的扩散渗析液进口和原料出口与扩散渗析模块相连，原料箱的电渗析原料进口和电渗析原料出口与电渗析模块相连。

【技术特征摘要】
1.一种可溶性丝素蛋白溶液的脱盐系统，其特征在于，包括原料箱、扩散渗析模块和电渗析模块，原料箱有扩散渗析液进口和电渗析原料进口两个进口，及原料出口和电渗析原料出口两个出口，其中，原料箱的扩散渗析液进口和原料出口与扩散渗析模块相连，原料箱的电渗析原料进口和电渗析原料出口与电渗析模块相连。2.根据权利要求1所述脱盐系统，其特征在于，所述扩散渗析模块包括扩散渗析料泵、扩散水泵、扩散渗析器和去离子水箱；扩散渗析器通过扩散渗析料泵与原料箱连接，去离子水箱通过扩散水泵与扩散渗析器连接。3.根据权利要求2所述脱盐系统，其特征在于，所述扩散渗析器设有原料进口、扩散渗析液出口、扩散水进口和扩散水出口；原料进口和扩散渗析液出口分别与原料箱的原料出口和扩散渗析液进口相连；扩散水进口和扩散水出口分别与去离子水箱的水出口和水进口相连；优选的，所述扩散渗析器中原料进口和扩散渗析液出口的位置采取对角线设置；扩散水进口和扩散水出口的位置也采取对角线设置。4.根据权利要求2或3所述脱盐系统，其特征在于，所述原料箱与扩散渗析器之间的管路上还设有原料流量计和原料压力表；所述去离子水箱与扩散渗析器之间的管路上还设有扩散水流量计和扩散水压力表。5.根据权利要求1-4任一所述脱盐系统，其特征在于，所述电渗析模块包括电渗析料泵、电渗析水泵、电渗析器和水箱；电渗析器通过电渗析料泵与原料箱连接，水箱通过电渗析水泵与电渗析器连接。6.根据权利要求5所述脱盐系统，其特征在于，所述电渗析器包括纵向交替平行排列的浓缩室和淡化室，所述原料箱的电渗析原料进口与淡化室出口相连；原料箱的电渗析原料出口与浓缩室进口相连；淡化室进口和浓缩室出口分别与水箱的淡水出口和浓水进口相连。7.根据权利要求5或6所述脱盐系统，其特征在于，所述原料箱与电渗析器之间的管路上还设有一次脱盐溶液流量计和一次脱盐溶液压力表；所述水箱与电渗析器之间的管路上还设有电渗析水流量计和电渗析水压力表。8.一种可溶性丝素蛋白溶液的脱盐方法，其特征在于，使用权利要求1-7任一所述脱盐系统，将丝素蛋白溶液由原料箱中通入扩散渗析模块中，进行扩散渗析，得到一次脱盐丝素蛋白溶液；再将一次脱盐丝素蛋白溶液通入电渗析...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘红斌，马军，李鹏飞，王济虎，田涛，张彦军，邓桦，刘珍珠，石梅生，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事医学科学院卫生装备研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12