一種蛋白質(zhì)分離回收擴(kuò)張床吸附系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種蛋白質(zhì)分離回收擴(kuò)張床吸附系統(tǒng)，主要用于馬鈴薯、甘薯、木薯、大米、玉米、高粱、小麥、豌豆等農(nóng)產(chǎn)品加工成淀粉產(chǎn)生的淀粉加工分離汁水中蛋白質(zhì)的分離回收，也可用于微生物液態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)蛋白質(zhì)的分離。
【背景技術(shù)】
[0002]馬鈴薯、甘薯、木薯、大米、玉米、高粱、小麥、豌豆等農(nóng)產(chǎn)品加工成淀粉時(shí)產(chǎn)生的淀粉加工分離汁水富含蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，分離汁水的任意排放對(duì)加工企業(yè)所在地區(qū)的環(huán)境污染和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全構(gòu)成了巨大危害。若對(duì)這些分離汁水采用常規(guī)生化法處理，存在投資大、運(yùn)行成本高、環(huán)境溫度太低，處理裝置不易啟動(dòng)和無(wú)法常年運(yùn)轉(zhuǎn)等難題，而且直接進(jìn)行生化處理也導(dǎo)致了資源浪費(fèi)。若將分離汁中的水蛋白質(zhì)回收以后再進(jìn)行生化處理可以實(shí)現(xiàn)淀粉廠加工副產(chǎn)物的資源化利用，也能降低廢水處理難度。
[0003]為了從淀粉廠工藝水中得到既營(yíng)養(yǎng)又安全的食品級(jí)(藥品級(jí))天然蛋白，近年來(lái)研宄了一些新的分離純化方法，如乙醇沉淀法、羧甲基纖維素絡(luò)合法、擴(kuò)張床吸附法和膜分離法等。其中，擴(kuò)張床吸附和膜分離技術(shù)是最有可能實(shí)現(xiàn)從淀粉加工分離汁水中工業(yè)化回收天然活性蛋白的方法。但是由于淀粉廠排放的工藝水當(dāng)中除了蛋白質(zhì)，還含有豐富的B淀粉、細(xì)纖維、果膠等多糖，因此直接用膜分離會(huì)導(dǎo)致膜孔的堵塞。通過(guò)微生物進(jìn)行液態(tài)發(fā)酵也是生產(chǎn)蛋白質(zhì)的一種重要方法。液態(tài)發(fā)酵后發(fā)酵液中除了蛋白質(zhì)還有大量細(xì)胞顆?；蚣?xì)胞碎片及供給微生物的營(yíng)養(yǎng)原料，因此直接用膜分離也會(huì)導(dǎo)致膜孔的堵塞。
[0004]擴(kuò)張床吸附(Expand Bed Adsorpt1n)技術(shù)是近年來(lái)出現(xiàn)的一種生物化工分離純化技術(shù)。它將固液分離、吸附分離、濃縮等集成為一個(gè)過(guò)程，簡(jiǎn)化了純化工藝，有效地提高了產(chǎn)品回收率，是一項(xiàng)應(yīng)用前景廣闊的生物化工新技術(shù)。但是，到目前為止，尚未有用于馬鈴薯等農(nóng)產(chǎn)品加工成淀粉時(shí)產(chǎn)生的淀粉加工分離汁水中蛋白質(zhì)的分離回收的擴(kuò)張床吸附系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)淀粉廠排放的工藝水當(dāng)中回收蛋白質(zhì)問(wèn)題以及微生物液態(tài)發(fā)酵蛋白質(zhì)的分離的特點(diǎn)，提供一種蛋白質(zhì)分離回收擴(kuò)張床吸附系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的蛋白質(zhì)分離回收用擴(kuò)張床吸附系統(tǒng)，包括原料液貯罐、平衡緩沖液貯罐、洗脫液貯罐，填料再生液貯罐，目標(biāo)蛋白液貯罐，廢液貯罐，擴(kuò)張床吸附裝置以及檢測(cè)控制系統(tǒng)。其中原料液貯罐、平衡緩沖溶液貯罐通過(guò)四通球閥及管線與擴(kuò)張床吸附裝置的底部連接；填料洗脫液貯罐、再生液貯罐通過(guò)四通球閥及管線與擴(kuò)張床吸附裝置的頂部連接；目標(biāo)蛋白液貯罐、廢液貯罐通過(guò)四通球閥及管線與擴(kuò)張床吸附裝置的底部連接。所述擴(kuò)張床吸附裝置包括層析柱及吸附床，層析柱的外頂部設(shè)置有轉(zhuǎn)換接頭以實(shí)現(xiàn)從層析柱底部和頂部進(jìn)料的切換。所述檢測(cè)控制系統(tǒng)包括設(shè)置在原料液貯罐、平衡緩沖液貯罐、洗脫液貯罐，填料再生液貯罐輸出管線上的流量計(jì)，設(shè)置在目標(biāo)蛋白液貯罐輸入管線上的蛋白質(zhì)濃度檢測(cè)儀，以及與蛋白質(zhì)濃度檢測(cè)儀通過(guò)數(shù)據(jù)線連接的操作界面系統(tǒng)。
[0007]相應(yīng)的，原料液中蛋白質(zhì)的分離回收工藝及上述擴(kuò)張床吸附系統(tǒng)的工作過(guò)程如下:
1)填料裝載:將蛋白吸附填料用自來(lái)水清洗后，濕法裝入的層析柱，柱床高度為層析柱高度的50~70% ；
2)層析柱平衡:打開(kāi)平衡緩沖液貯罐的閥門，將平衡緩沖液貯罐中的溶液泵入管線；調(diào)節(jié)四通球閥使控制緩沖液從層析柱的底部進(jìn)料，頂部流出?？刂票玫霓D(zhuǎn)速，使層析柱的柱床高度發(fā)生膨脹；
3)進(jìn)料:將原料液泵入管線，調(diào)節(jié)四通球閥使原料液從層析柱的底部進(jìn)料。層析柱床處于膨脹狀態(tài)；
4)清洗:調(diào)節(jié)四通球閥，使緩沖液貯罐中的溶液從底部進(jìn)入層析柱，直到層析柱的溶液重新達(dá)到平衡；
5)洗脫:清洗過(guò)后靜置一段時(shí)間，層析柱內(nèi)的填料自然沉降，柱床高度恢復(fù)。切換四通球閥使洗脫液貯罐中的溶液從層析柱頂部進(jìn)料，底部出料。洗脫下來(lái)的目標(biāo)蛋白液進(jìn)入目標(biāo)蛋白液貯罐，蛋白液濃度檢測(cè)儀自帶的監(jiān)控軟件上會(huì)出現(xiàn)蛋白峰，蛋白溶液完全流出洗脫即可終止；
6)再生:調(diào)節(jié)四通球閥，使填料再生液從從層析柱頂部進(jìn)料，清洗層析柱內(nèi)的填料，使蛋白質(zhì)吸附填料活化以便擴(kuò)張床吸附系統(tǒng)的重復(fù)利用。
[0008]為了便于控制，在原料液貯罐、平衡緩沖溶液貯罐、填料洗脫液貯罐及再生液貯罐的輸出管線上分別安裝有閥門及泵；在目標(biāo)蛋白液貯罐，廢液貯罐的輸入管線上分別安裝有閥門。
[0009]所述檢測(cè)控制系統(tǒng)還包括設(shè)置在目標(biāo)蛋白液貯罐，輸入管線上的pH計(jì)，及電導(dǎo)率測(cè)定儀，對(duì)管線中液體的PH值和離子強(qiáng)度進(jìn)行在線監(jiān)控。
[0010]所述的層析柱頂端的轉(zhuǎn)換接頭可采用旋轉(zhuǎn)接頭，通過(guò)旋轉(zhuǎn)可方便的改變層析柱與各種液體的流路，實(shí)現(xiàn)從層析柱底部和頂部進(jìn)料的自由切換，同時(shí)可調(diào)節(jié)柱床的高度。
[0011]本發(fā)明相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):
1.采用四通球閥控制各種液體物料的流向，以實(shí)現(xiàn)從層析柱底部和頂部進(jìn)料的自由切換，避免了現(xiàn)有技術(shù)中在操作過(guò)程中需要拆除管路或者使用更多的閥門來(lái)實(shí)現(xiàn)液體物料的流路切換的缺陷，簡(jiǎn)化了擴(kuò)張床吸附系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和操作，提高了效率；
2.擴(kuò)張床技術(shù)具有將顆粒分離、澄清和濃縮三個(gè)步驟集中到一個(gè)單元操作的優(yōu)勢(shì)，因此，不需要將原料液里的顆粒預(yù)先分離，從而簡(jiǎn)化了蛋白液的回收工藝；
3.采用擴(kuò)張床吸附技術(shù)，只有蛋白質(zhì)被選擇性的吸附到填料上，而其他物質(zhì)如淀粉、細(xì)纖維、果膠等則穿過(guò)層析柱不被吸附，洗脫下來(lái)的蛋白溶液用超濾濃縮，不會(huì)導(dǎo)致超濾膜孔堵塞，超濾能夠順利進(jìn)tx。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1本發(fā)明擴(kuò)張床吸附系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]參照?qǐng)D1，一種蛋白質(zhì)分離回收用擴(kuò)張床吸附系統(tǒng)，包括原料液貯罐1、平衡緩沖液貯罐2、洗脫液貯罐3，填料再生液貯罐4，目標(biāo)蛋白液貯罐14，廢液貯罐15，擴(kuò)張床吸附裝置以及檢測(cè)控制系統(tǒng)。
[0014]其中原料液貯罐1、平衡緩沖溶液貯罐2通過(guò)四通球閥8及管線與擴(kuò)張床吸附裝置的底部連接；填料洗脫液貯罐3、再生液貯罐4通過(guò)四通球閥8及管線與擴(kuò)張床吸附裝置的頂部連接；目標(biāo)蛋白液貯罐14、廢液貯罐15通過(guò)四通球閥8及管線與擴(kuò)張床吸附裝置的底部連接。操作時(shí)，根據(jù)工藝需要，通過(guò)調(diào)整四通球閥以控制各種液體物料的流向，以實(shí)現(xiàn)從層析柱底部和頂部進(jìn)料的自由切換，從而實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)的分離回收工藝中擴(kuò)張床系統(tǒng)填料裝載、平衡、進(jìn)料、清洗、洗脫和再生等工藝過(guò)程。
[0015]擴(kuò)張床吸附裝置包括層析柱17及吸附床，層析柱17的頂部設(shè)置有旋轉(zhuǎn)接頭9(轉(zhuǎn)換接頭)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)可方便的改變從層析柱底部和頂部進(jìn)料的自由切換，實(shí)現(xiàn)層析柱與各種液體的流路的方向，同時(shí)可調(diào)節(jié)柱床的高度。層析柱17用于裝填蛋白吸附填料16。
[0016]檢測(cè)控制系統(tǒng)包括設(shè)置在原料液貯罐1、平衡緩沖液貯罐2、洗脫液貯罐3，填料再生液貯罐4輸出管線上的流量計(jì)7，設(shè)置在目標(biāo)蛋白液貯罐14輸入管線上的蛋白質(zhì)濃度檢測(cè)儀11，PH計(jì)12和電導(dǎo)率測(cè)定儀13以及通過(guò)數(shù)據(jù)線連接的操作界面系統(tǒng)10，通過(guò)操作界面系統(tǒng)10的軟件可以對(duì)層析柱流出液體實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)濃度、對(duì)pH值和離子強(qiáng)度在線監(jiān)控。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種蛋白質(zhì)分離回收用擴(kuò)張床吸附系統(tǒng)，其特征在于:包括原料液貯罐(1)、平衡緩沖液貯罐(2 )、洗脫液貯罐(3 )，填料再生液貯罐(4 )，目標(biāo)蛋白液貯罐(14 )，廢液貯罐(15)，擴(kuò)張床吸附裝置以及檢測(cè)控制系統(tǒng)；其中原料液貯罐(1)、平衡緩沖溶液貯罐(2)通過(guò)四通球閥(8)及管線與擴(kuò)張床吸附裝置的底部連接；填料洗脫液貯罐(3)、再生液貯罐(4)通過(guò)四通球閥(8)及管線與擴(kuò)張床吸附裝置的頂部連接；目標(biāo)蛋白液貯罐(14)、廢液貯罐(15)通過(guò)四通球閥(8)及管線與擴(kuò)張床吸附裝置的底部連接；所述擴(kuò)張床吸附裝置包括層析柱(18)及吸附床，層析柱的頂部設(shè)置有轉(zhuǎn)換接頭(9)以實(shí)現(xiàn)從層析柱底部和頂部進(jìn)料的切換；所述檢測(cè)控制系統(tǒng)包括設(shè)置在原料液貯罐(1)、平衡緩沖液貯罐(2)、洗脫液貯罐(3)，填料再生液貯罐(4)輸出管線上的流量計(jì)(7)，設(shè)置在目標(biāo)蛋白液貯罐(14)輸入管線上的蛋白質(zhì)濃度檢測(cè)儀(11)，以及與蛋白質(zhì)濃度檢測(cè)儀(11)通過(guò)數(shù)據(jù)線連接的操作界面系統(tǒng)(10)。
2.如權(quán)利要求1所述蛋白質(zhì)分離回收用擴(kuò)張床吸附系統(tǒng)，其特征在于:所述原料液貯罐(I)、平衡緩沖溶液貯罐(2 )、填料洗脫液貯罐(3 )再生液貯罐(4)的輸出管線上分別安裝有閥門(5)及泵(6)。
3.如權(quán)利要求1所述蛋白質(zhì)分離回收用擴(kuò)張床吸附系統(tǒng)，其特征在于:在目標(biāo)蛋白液貯罐(14)，廢液貯罐(15)的輸入管線上分別安裝有閥門(5)。
4.如權(quán)利要求1所述蛋白質(zhì)分離回收用擴(kuò)張床吸附系統(tǒng)，其特征在于:所述檢測(cè)控制系統(tǒng)還包括設(shè)置在目標(biāo)蛋白液貯罐(14)輸入管線上的pH計(jì)(12)及電導(dǎo)率測(cè)定儀(13)。
5.如權(quán)利要求1所述蛋白質(zhì)分離回收用擴(kuò)張床吸附系統(tǒng)，其特征在于:所述的層析柱頂端的轉(zhuǎn)換接頭(9)為旋轉(zhuǎn)接頭。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種蛋白質(zhì)分離回收用擴(kuò)張床吸附系統(tǒng)，用于馬鈴薯等農(nóng)產(chǎn)品加工成淀粉產(chǎn)生的淀粉加工分離汁水中蛋白質(zhì)的分離回收，屬于化工設(shè)備領(lǐng)域。本發(fā)明通過(guò)四通球閥控制各種液體物料從層析柱底部和頂部進(jìn)料的切換，以實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)的分離回收工藝中擴(kuò)張床系統(tǒng)填料裝載、平衡、進(jìn)料、清洗、洗脫和再生等工藝過(guò)程，避免了現(xiàn)有技術(shù)中在操作過(guò)程中需要拆除管路或者使用更多的閥門來(lái)實(shí)現(xiàn)液體物料的流路切換的缺陷，簡(jiǎn)化了擴(kuò)張床吸附系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和操作，提高了效率；采用擴(kuò)張床吸附技術(shù)，將顆粒分離、澄清和濃縮三個(gè)步驟集中到一個(gè)單元操作，不需要將原料液里的顆粒預(yù)先分離，簡(jiǎn)化了蛋白液的回收工藝。
【IPC分類】C07K1-22, B01D15-22, B01D15-08
【公開(kāi)號(hào)】CN104710505
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510110650
【發(fā)明人】曾凡逵, 劉剛
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所
【公開(kāi)日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2015年3月13日