[發明專利]一種可溶性絲素蛋白溶液的脫鹽系統及脫鹽方法

有效

• 申請號: 201710059839.6
• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN106589099B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 劉紅斌;馬軍;李鵬飛;王濟虎;田濤;張彥軍;鄧樺;劉珍珠;石梅生
• 申請（專利權）人: 軍事科學院系統工程研究院衛勤保障技術研究所
• 主分類號: C07K14/435
• 分類號: C07K14/435;C07K1/36;C07K1/34;C07K1/24;B01D61/58
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 魯兵;郭凡

本發明公開了一種可溶性絲素蛋白溶液的脫鹽系統和脫鹽方法，該脫鹽系統包括擴散滲析模塊和電滲析模塊，擴散滲析模塊的出液口與電滲析模塊的入口相連。該脫鹽方法將絲素蛋白溶液通入擴散滲析模塊的原料箱中進行擴散滲析，得到一次脫鹽絲素蛋白溶液；再將一次脫鹽絲素蛋白溶液通入電滲析模塊的原料箱中進行電滲析，得到二次脫鹽絲素蛋白溶液。本發明將擴散滲析與電滲析相結合，首次用于蛋白質有機體系中除鹽，充分利用絲素蛋白溶液本身的高濃度差，在以濃度差為推動力脫鹽效率較高時，使用擴散滲析進行脫鹽；在以濃度差為推動力脫鹽效率較低時，及時用電滲析替換擴散滲析，以電位差為推動力進行脫鹽，既保證了低能耗又保證了高脫鹽效率。

技術領域

本發明涉及蛋白溶液的處理技術領域，特別是涉及一種可溶性絲素蛋白溶液的脫鹽系統和脫鹽方法。

背景技術

蠶絲由約占總重量75％的絲素蛋白(核心纖維)和25％的絲膠蛋白(外覆和黏結層)組成。絲素蛋白是一種應用前景非常廣泛的功能性材料，廣泛應用于服裝、醫學、生物等領域。天然的絲素蛋白不溶于水，但可以溶于強酸、強堿和一些中性鹽溶液中。由于強酸強堿會破壞絲素蛋白的蛋白結構，一些中性鹽如氯化物和碘化物又對人體有害，所以現在最常用的就是用氯化鈣-乙醇-水三元體系來溶解絲素蛋白。

用于溶解絲素蛋白的三元體系中鹽的濃度高，脫鹽成為可溶性絲素蛋白生產中的重要環節。最傳統的脫鹽方法采用的是透析袋脫鹽，該方法耗時長，批量少，費用高。隨著膜工程的發展，超濾、納濾、電滲析等膜技術越來越多地用于脫鹽。

公告號為CN1392265A和CN102172257A的專利申請中采用納濾技術脫除絲素蛋白溶液中的高濃度鹽，脫鹽率分別為98％和90％。公告號為CN101381758A的專利申請中采用超濾和納濾聯用脫鹽：先用超濾技術分離溶液中的大分子肽段，再采用納濾技術分離高濃度的鹽，脫鹽率不超過93.5％。以上方法雖能比傳統透析袋脫鹽縮短了脫鹽時間，但由于超濾和納濾利用的是絲素蛋白和CaCl₂分子量的不同將兩者進行分離，所以脫鹽率并不高，且分離所依賴的推動力都是壓力差，隨著絲素蛋白溶液中鹽含量逐漸降低，脫鹽效率也會逐漸降低，脫鹽時間延長，到脫鹽的后期，脫鹽效率會變得更低。另外，納濾和超濾所使用的膜孔徑非常小，膜表面非常致密，絲素蛋白溶解后的溶液黏度較大，會導致膜流道的堵塞，實際應用時，納濾膜需要經常清洗，從而會降低脫鹽效率，延長脫鹽時間。

公告號為CN103897021A的專利申請中采用電滲析脫鹽制備一種絲肽，最終得到的絲肽中總雜離子含量小于1％。公告號為CN103243145A的專利申請中先利用電滲析脫鹽，再使用透析袋過濾，最終脫鹽率為99.5％。使用電滲析脫鹽雖可大大縮短脫鹽時間，同時也可使脫鹽率達到接近100％。但是初期的絲素蛋白溶液中CaCl₂的濃度達到了400g/L，若使用電滲析技術使脫鹽率達到99.5％，其能耗是非常高的。不僅如此，電滲析脫鹽自始至終都需要消耗電能，實際上，溶液與去離子水之間有如此高的濃度差，從脫鹽開始至相當長的一段時間內完全可以利用濃度差作為推動力進行脫鹽，沒有必要消耗電能。一般情況下，脫鹽前絲素蛋白溶液中CaCl₂的濃度都在150g/L-300g/L，用電滲析技術來脫鹽，不僅會出現脫鹽率低、能耗大、脫鹽時間過長等問題，而且還存在著電滲析設備需要大電流運行，易發生損壞漏電等危險情況。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中存在的技術缺陷，第一方面，提供一種脫鹽率高且節能的可溶性絲素蛋白溶液的脫鹽系統，包括原料箱、擴散滲析模塊和電滲析模塊，原料箱有擴散滲析液進口和電滲析原料進口兩個進口，及原料出口和電滲析原料出口兩個出口，其中，原料箱的擴散滲析液進口和原料出口與擴散滲析模塊相連，原料箱的電滲析原料進口和電滲析原料出口與電滲析模塊相連。

所述擴散滲析模塊包括擴散滲析料泵、擴散水泵、擴散滲析器和去離子水箱；擴散滲析器通過擴散滲析料泵與原料箱連接，去離子水箱通過擴散水泵與擴散滲析器連接。