膜清洁溶液和使用其加速膜清洁的方法技术

一种包含酶和具有与所述酶相容的pH的试剂的用于加速清洁膜的清洁溶液。所述清洁溶液可以另外包含结合剂和表面活性剂中的一种或两种。一旦将所述清洁溶液包含在用于与膜接触的溶液中持续规定的时间段，就可以将结合剂和还原剂中的一种或两种添加至已经与膜接触的溶液中。任选地，增加溶液的pH和增加溶液的温度中的一种或两种可以用于降低酶活性。

Membrane cleaning solution and method of accelerating membrane cleaning with it

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】膜清洁溶液和使用其加速膜清洁的方法相关申请的交叉引用本申请要求于2017年6月30日提交的共同待决的美国临时申请号62/527162的优先权，其全部内容通过引用并入本文。专利
本专利技术涉及用于过滤膜的清洁操作的清洁溶液。本专利技术还提供了使用这种清洁溶液的方法。背景过滤是使一种材料与另一种材料分离。过滤可以通过使用膜来实现。保留在膜上的物质的特征是渗余物或浓缩物。穿过膜的液体是溶质、滤液或渗透液(permeate)，后者是膜过滤最常用的术语。处理流后残留在膜上的污垢的特征是膜污染。这些膜过滤器随后必须进行清洁操作，以去除在处理操作过程期间发生的任何污染，以便继续使用这种过滤系统来连续生产渗透液。在乳制品、酿造和饮料以及加工食品操作中，膜设备用于分馏、分离和浓缩(upconcentration)期望产品成分。然后，这种膜过滤器随后必须进行清洁操作，以去除该过程期间发生的任何污染。常规地，已经使用水力和/或化学处理来清洁这些污染膜。然而，这些方法在有效去除几乎所有沉积材料方面并不完全有效。历经这种操作中以及这种清洁操作常规需要的化学处理中常规使用的多个步骤，提供污染材料大量去除的方法往往耗时、昂贵(就能量和用水量而言)。已经配制了清洁剂以具体解决污染物的性质和物理化学性能。配制这些清洁剂以试图分解污染物和构成膜的材料之间形成的联结。化学清洁涉及必须按照具体的规定顺序执行的几个步骤。首先，必须漂洗膜以去除不易变得沉积在膜上的污垢。然后可以将化学清洁溶液引入膜并在膜上适当保持一定的规定时间。然后必须在这种清洁步骤之后进行另一漂洗步骤。然后常规地对膜进行其他步骤以从膜上去除清洁溶液，所述步骤可能包括酸处理步骤和/或碱处理步骤，其中每个采用的步骤之后是另一漂洗步骤。四个参数主要决定清洁剂的有效性。这些参数包括接触时间、化学反应、温度和机械能。这些参数与部署的基于化学的清洁剂以及沉积在膜上的污染物的性质具体相关。本专利技术的目的是提供一种清洁过滤膜的方法。清洁剂还包括用于膜的酶促处理的酶。在这种膜的清洁操作中已经使用酶促处理，以将沉积的材料分解成较小的化合物，从而使它们更容易从膜上去除。酶促清洁步骤可以有利地减少或消除可能由膜上的有机污垢如蛋白质和脂质吸附引起的不可逆污染。特别地，蛋白酶利用水分子催化各种键的水解反应。在本领域中仍然需要提供有效减少或消除不可逆污染的基于酶的清洁溶液和膜清洁操作。如果水力清洁后的过滤阻力等于前一个过滤周期开始时的过滤阻力，则认为污染是完全可逆的。如果需要施加化学清洁，则认为污染是不可逆的。长期以来需要这种清洁操作，该清洁操作可以随着减少总体时间、用水量、能量和化学药品中的任何一种或多种而实现。专利技术概述本专利技术涉及用于清洁膜的基于酶的清洁方法。不意欲受理论的束缚，相对于常规清洁操作，本专利技术的清洁方法导致清洁时间、总用水量、能量和化学药品中的一种或多种减少。本专利技术的一个方面提供了一种清洁膜的方法，该方法包括：预漂洗膜；使用包含酶和具有与酶相容的pH的试剂的溶液清洁膜，该组合物具有与膜相容的温度；防止溶液中的二价离子沉淀；降低酶活性；和后漂洗膜以去除溶液。在本专利技术的一个实施方案中，溶液可以另外包含结合剂。在本专利技术的某些实施方案中，溶液另外包含表面活性剂。进一步根据本专利技术的该实施方案，表面活性剂可包含阴离子、非离子和两性表面活性剂中的至少一种。根据本专利技术的一个实施方案，用于清洁膜的溶液可以另外包含结合剂。进一步根据该实施方案，结合剂可以包括以下物质中的至少一种：乙二胺四乙酸(EDTA)及其任何盐、(羟乙基)乙二胺三乙酸(HEDTA)及其任何盐、三聚磷酸钾(KTPP)、膦酸及其任何盐、次氮基三乙酸(NTA)及其任何盐、二乙烯三胺五乙酸(DTPA)及其任何盐、葡萄糖酸(GA)及其任何盐、谷氨酸二乙酸(GLDA)及其任何盐、甲基甘氨酸二乙酸(MGDA)及其任何盐、亚氨基二琥珀酸(IDS)及其任何盐、氨基羧酸及其任何盐、羟基乙烷二膦酸(HEDP)及其任何盐、氨基三(亚甲基膦酸)(ATMP)及其任何盐、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTC)及其任何盐、乙二胺四(亚甲基膦酸)(EDTMP)及其任何盐、二乙烯三胺五(亚甲基膦酸)(DTPMP)及其任何盐、聚丙烯酸盐、丙烯酸-马来酸共聚物及其任何盐以及葡萄糖酸钠(葡萄糖酸Na)，及其任何组合。进一步根据本专利技术的该实施方案，基于溶液的总重量，结合剂的浓度为约0.001wt%至约1wt%。在本专利技术的一个实施方案中，结合剂包括分子量范围为约2.5k至约5k的部分中和的聚丙烯酸。在本专利技术的某些实施方案中，清洁膜的方法另外包括添加用于使酶失活的结合剂的步骤。进一步根据这些实施方案，用于使酶失活的结合剂包括以下物质中的任一种或组合：乙二胺四乙酸(EDTA)及其任何盐、(羟乙基)乙二胺三乙酸(HEDTA)及其任何盐、三聚磷酸钾(KTPP)、膦酸及其任何盐、次氮基三乙酸(NTA)及其任何盐、二乙烯三胺五乙酸(DTPA)及其任何盐、谷氨酸二乙酸(GLDA)及其任何盐、甲基甘氨酸二乙酸(MGDA)及其任何盐、亚氨基二琥珀酸(IDS)及其任何盐、氨基羧酸及其任何盐、羟基乙烷二膦酸(HEDP)及其任何盐、氨基三(亚甲基膦酸)(ATMP)及其任何盐、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTC)及其任何盐、乙二胺四(亚甲基膦酸)(EDTMP)及其任何盐、二乙烯三胺五(亚甲基膦酸)(DTPMP)及其任何盐、聚丙烯酸盐、丙烯酸-马来酸共聚物及其任何盐，以及它们的任何组合。进一步根据本专利技术的该实施方案，基于溶液的总重量，用于使酶失活的结合剂的浓度为约0.005wt%至约1wt%。在本专利技术的某些实施方案中，用于使酶失活的结合剂或失活结合剂的重量比为至少约0.2g结合剂比1克酶，优选每克酶约0.2至约200g结合剂，或更优选每克酶约0.2至约80g结合剂。在本专利技术的一些实施方案中，清洁膜的方法另外包括添加用于使酶失活的还原剂的步骤。进一步根据这些实施方案，用于使酶失活的还原剂包括连二亚硫酸钠。进一步根据该实施方案，其中连二亚硫酸钠的浓度为至少约0.2wt%，优选为约0.25wt%至约10wt%，或更优选为约0.25wt%至约2.5wt%。在本专利技术的某些实施方案中，任选地，增加溶液的pH和/或增加溶液的温度以降低酶的活性。进一步根据该实施方案，取决于膜耐受性，pH可以增加至约11至约13。仍进一步根据该实施方案，温度可以增加至约50℃至约85℃。仍进一步根据该实施方案，pH可以增加至约12.0至约13.0，而温度可以增加至约50℃至约60℃。仍又进一步根据该实施方案，pH可以增加至约11.0至约12.0，而温度可以增加至约60℃至约85℃。在本专利技术的一个实施方案中，该膜已用于蛋白质的处理。特别地，根据本专利技术的某些实施方案，该膜已用于处理酸乳清、甜乳清和脱脂乳之一。在另一方面，本专利技术提供了一种清洁膜的方法，该方法包括用包含水的预漂洗溶液预漂洗约2分钟至约30分钟的时段，使用包含酶和具有与该酶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种清洁膜的方法，包括：/n预漂洗所述膜(10)；/n使用包含酶和具有与所述酶相容的pH的试剂的溶液清洁所述膜，所述组合物具有与所述膜相容的温度；/n防止所述溶液中的任何二价离子沉淀(20)；/n降低所述酶的活性(30)；和/n后漂洗所述膜以去除所述溶液(40)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170630 US 62/5271621.一种清洁膜的方法，包括：
预漂洗所述膜(10)；
使用包含酶和具有与所述酶相容的pH的试剂的溶液清洁所述膜，所述组合物具有与所述膜相容的温度；
防止所述溶液中的任何二价离子沉淀(20)；
降低所述酶的活性(30)；和
后漂洗所述膜以去除所述溶液(40)。


2.权利要求1的方法，其中所述溶液另外包含结合剂。


3.权利要求2的方法，其中所述结合剂包括乙二胺四乙酸(EDTA)及其任何盐、(羟乙基)乙二胺三乙酸(HEDTA)及其任何盐、三聚磷酸钾(KTPP)、膦酸及其任何盐、次氮基三乙酸(NTA)及其任何盐、二乙烯三胺五乙酸(DTPA)及其任何盐、葡萄糖酸(GA)及其任何盐、谷氨酸二乙酸(GLDA)及其任何盐、甲基甘氨酸二乙酸(MGDA)及其任何盐、亚氨基二琥珀酸(IDS)及其任何盐、氨基羧酸及其任何盐、羟基乙烷二膦酸(HEDP)及其任何盐、氨基三(亚甲基膦酸)(ATMP)及其任何盐、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTC)及其任何盐、乙二胺四(亚甲基膦酸)(EDTMP)及其任何盐、二乙烯三胺五(亚甲基膦酸)(DTPMP)及其任何盐、聚丙烯酸盐、丙烯酸-马来酸共聚物及其任何盐和葡萄糖酸钠(葡萄糖酸Na)中的至少一种。


4.权利要求3的方法，其中基于所述溶液的总重量，所述结合剂的浓度为约0.001wt%至约1wt%。


5.权利要求3的方法，其中所述聚丙烯酸盐包括分子量范围为约2.5k至约5k的部分中和的聚丙烯酸。


6.权利要求1的方法，其中所述溶液另外包含表面活性剂。


7.权利要求6的方法，其中所述表面活性剂包括阴离子、非离子和两性表面活性剂中的至少一种。


8.权利要求1的方法，其中降低所述酶的活性(30)包括向所述溶液中添加失活结合剂。


9.权利要求8的方法，其中所述失活结合剂包括乙二胺四乙酸(EDTA)及其任何盐、(羟乙基)乙二胺三乙酸(HEDTA)及其任何盐、三聚磷酸钾(KTPP)、膦酸及其任何盐、次氮基三乙酸(NTA)及其任何盐、二乙烯三胺五乙酸(DTPA)及其任何盐、谷氨酸二乙酸(GLDA)及其任何盐、甲基甘氨酸二乙酸(MGDA)及其任何盐、亚氨基二琥珀酸(IDS)及其任何盐、氨基羧酸及其任何盐、羟基乙烷二膦酸(HEDP)及其任何盐、氨基三(亚甲基膦酸)(ATMP)及其任何盐、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTC)及其任何盐、乙二胺四(亚甲基膦酸)(EDTMP)及其任何盐、二乙烯三胺五(亚甲基...

【专利技术属性】
技术研发人员：F斯库，S特佩勒，H肯尼，
申请(专利权)人：戴弗西公司，
类型：发明
国别省市：美国;US