CN112941053A - 一种蛋清中溶菌酶的分离方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种蛋清中溶菌酶的分离方法与装置,该方法以经过稀释、pH调节及匀质、离心沉淀等处理而得的蛋清稀释液为原料,利用膜滤与电渗析耦合而成的分离装置进行蛋清中溶菌酶的同步分离和浓缩。该装置可包含多个基本工作单元,每个基本工作单元含有进料室隔板、多孔滤膜、回收室隔板、阳离子交换膜交替排列构成的进料室和溶菌酶回收室。本发明通过膜滤与电渗析耦合而成的装置,缩短了溶菌酶分离提取的工艺流程,避免了直接结晶法和聚电解质沉淀法等工艺对化学试剂的消耗,也避免了离子交换法和树脂吸附法对盐溶液及酸碱的大量消耗而引起的二次污染,节约生产成本又保护环境,适用于工业化生产。

Description

一种蛋清中溶菌酶的分离方法与装置
技术领域
本发明属于蛋白质分离提取技术领域,尤其是涉及一种蛋清中溶菌酶的分离方法与装置。
背景技术
溶菌酶是一种能作用于微生物细胞壁的水解酶,其具有抗菌和溶菌的作用,且无毒副作用,可作为抗生素的替代品用作食物防腐剂而被普遍用于酒水、饮料、肉制品乃至婴儿食物中,以抑制菌类微生物;也可用于生物工程、医疗、保健和畜禽饲料等领域,其市场需求呈逐年增长的态势。溶菌酶广泛存在于微生物、植物、哺乳动物的血浆、肠道、尿和乳汁等体液中以及鸟类和家禽的蛋清中。其中以蛋清中溶菌酶的含量最为丰富,约占蛋清总蛋白的3.4%-3.5%。蛋清中溶菌酶的含量是无花果中溶菌酶含量的3倍,人乳中溶菌酶含量的6-10倍,牛乳中溶菌酶含量的30倍。溶菌酶的来源不同,其活性也有很大差别,蛋清中溶菌酶的活性为牛乳中溶菌酶活性的1000倍。鉴于蛋清中溶菌酶的含量丰富且活性高,如何从蛋清中高效的分离提取溶菌酶已引起了人们的广泛关注。
目前从蛋清中分离溶菌酶常用的方法有亲和色谱法、直接结晶法、聚电解质沉淀法、离子交换法和超滤法等。其中亲和色谱法存在产品收率低、柱子易堵塞和生产成本高的问题;直接结晶法则生产周期长、产品纯度和活性较低;聚电解质沉淀法在分离过程中引入的试剂具有不安全因素,得到的产品很难达到食品和医用级溶菌酶的要求;离子交换法存在操作繁琐、需反复洗脱和再生,易产生二次污染;超滤法的操作相对简单,无杂质引入,无二次污染问题,但超滤膜容易堵塞在一定程度上限制了其推广应用。使用现有单一的分离纯化方法在分离蛋清中的溶菌酶时很难同时获得高活性、高纯度和高收率。
为了克服单一分离纯化方法在分离蛋清中的溶菌酶时难以获得高活性、高纯度和高收率的问题,公开号为CN 106701717 A的中国专利公开了一种鸡蛋清中溶菌酶的分离纯化方法。采用“离子交换法+双水相萃取法+超滤膜分离法”从简单离心沉淀预处理的蛋清中分离溶菌酶。该方法虽能获得活性高达25000U/mg的溶菌酶,但其收率较低,每1kg蛋清中最多只能得到4.4g溶菌酶;且过程操作也相当繁琐,不易实现大规模的工业化应用。
公开号为CN 107904221 A的中国专利也公开了一种溶菌酶的制备方法。采用“超滤+树脂吸附+超滤”的工艺从蛋清中分离提取溶菌酶。首先采用截留分子量为15000-30000的超滤膜将稀释匀质后的蛋清稀释液进行超滤处理,超滤的透过液中加入离子交换或吸附树脂进行进一步的提取和浓缩,然后采用氯化钠洗脱,最后采用截留分子量为2000-10000超滤膜对洗脱液进行脱盐处理,超滤截留液干燥后得到溶菌酶。该方法虽可提高溶菌酶的回收率,但匀质的温度却在一定程度上影响溶菌酶的活性;此外,经匀质处理后的蛋清稀释液直接进行超滤处理,蛋清中的卵粘蛋白、卵白蛋白和卵转铁蛋白等其他分子量较大的活性蛋白在压力驱动下易吸附在超滤膜表面,造成膜面污染而影响过程的长期运行稳定性。
目前从蛋清中分离溶菌酶的方法不同程度的存在分离效率低、收率不高、纯度有限、膜易污染且难以规模化生产的问题,因此,迫切需要开发一种简便、高效、运行稳定、易于工业放大的蛋清中溶菌酶分离新方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简便、高效、运行稳定、易于工业放大的分离蛋清中溶菌酶的方法与装置。本发明通过在常规电渗析的膜堆中设置具有一定孔径的多孔滤膜,构建一种新型的膜滤与电渗析内在耦合装置用于蛋清稀释液中溶菌酶的分离。利用多孔滤膜的孔径筛分和荷电大分子的电泳迁移等双重作用,实现蛋清稀释液中溶菌酶的分离。该耦合过程的分离性能与普通的超滤过程相比,一方面,由于电场力的存在使得蛋清稀释液中卵白蛋白和卵转铁蛋白等带负电的大分子活性蛋白物质背离多孔滤膜方向的迁移速度增加,并能使膜面凝胶层减少或者消失,从而克服压力驱动膜过程中受浓差极化的限制,减轻膜面的蛋白吸附污染;另一方面,在外加电场驱动力的作用下,溶菌酶透过多孔滤膜的速度相应增加,使其通量得以提高。从而使蛋清中溶菌酶的分离过程能够高效、稳定地运行。
本发明的目的是通过如下的技术方案实现的:
一种蛋清中溶菌酶的分离方法与装置,首先将收集的新鲜蛋清经过稀释、pH调节及匀质、离心沉淀等预处理获得蛋清稀释液,然后采用将膜滤与电渗析内在耦合而成的一种蛋清中溶菌酶分离装置对蛋清稀释液进行处理。其中所用分离装置的膜堆包含有两侧的正负电极室,其内侧分别是两个电极室保护室,以及由进料室隔板、多孔滤膜、回收室隔板、阳离子交换膜交替排列构成的进料室和回收室。蛋清稀释液进入进料室,在直流电场的驱动和多孔滤膜与阳离子交换膜的选择性分离作用下,蛋清稀释液中荷正电的溶菌酶,将跨过多孔滤膜向阴极方向迁移进入溶菌酶回收室,而蛋清稀释液中荷负电的卵白蛋白则在电场作用下,背离多孔滤膜向阳极方向迁移,以减轻或避免膜面的吸附污染;回收室中的小分子盐离子则在电场和阳离子交换膜的共同作用下迁移进入相邻隔室,从而实现溶菌酶的同步分离与脱盐。回收室中的溶液经过闭路循环,其中溶菌酶的浓度不断增加,最终得到溶菌酶浓缩液;浓缩液进一步干燥后,即可得到溶菌酶成品。
上述的蛋清中溶菌酶的分离方法,其特征在于按照以下步骤进行:
(A)向新鲜蛋清中加入一定量的磷酸盐缓冲溶液进行稀释,并调节其pH为6.0-9.0,缓慢搅拌30min;
(B)将步骤(A)得到的搅拌均匀的鸡蛋清溶液于4℃、以3000-9000r/min的转速下冷冻离心10-20min,去除其中的大分子黏性蛋白和其他杂质沉淀,取上清液;
(C)将步骤(B)得到的上清液(蛋清稀释液)进行pH调节后,作为原料液进入由膜滤和电渗析内在耦合构成的一种蛋清中溶菌酶分离装置进一步处理,得到溶菌酶浓缩液;
(D)将步骤(C)得到的溶菌酶浓缩液进行喷雾干燥、低温真空干燥或冷冻干燥等处理,得到白色粉末状溶菌酶成品。
优选的,步骤(A)中所述的磷酸盐缓冲溶液为含0.1-0.9%NaCl的磷酸盐缓冲液。
优选的,步骤(C)中所述的调节蛋清稀释液的pH值范围为5.0-10.0。
优选的,所述的一种蛋清中溶菌酶分离装置的膜堆由若干个重复排列的基本工作单元构成,其中每个基本工作单元包括由一张多孔滤膜和一张阳离子交换膜构成的一个进料室和一个溶菌酶回收室,且多孔滤膜的分离侧朝向阳极。
优选的,所述的一种蛋清中溶菌酶分离装置所用多孔滤膜的截留分子量为20000-100000。
优选的,所述的一种蛋清中溶菌酶分离装置所用多孔滤膜的材质可为纤维素类、聚矾类、聚偏氟乙烯类等有机高分子材料,也可为陶瓷、金属、分子筛等无机材料。
优选的,所述的一种蛋清中溶菌酶分离装置的进料室和溶菌酶回收室厚度均为0.5-3.0mm。
优选的,所述的一种蛋清中溶菌酶分离装置在阳极内侧由阳极向阴极方向设置一张阴离子交换膜和一张阳离子交换膜,以及相应的电极室隔板,构成阳极室和阳极保护室。
优选的,所述的一种蛋清中溶菌酶分离装置在阴极内侧由阴极向阳极方向设置一张阴离子交换膜和一张阳离子交换膜,以及相应的电极室隔板,构成阴极室和阴极保护室。
优选的,所述的一种蛋清中溶菌酶分离装置电极液为单独配置的1.0-20g/L的Na2SO4溶液,并先由阳极侧下部进入阳极室和阳极保护室,在上部导出,再经膜堆外部管路由阴极侧下部进入阴极室和阴极保护室,最终在阴极侧上部排出,构成独立极水管路。
本发明中,取自新鲜鸡蛋的蛋清需经过稀释、pH调节、离心沉淀等预处理以除去其中的大分子黏性蛋白和其他杂质沉淀,以减小蛋清稀释液的粘度,降低后续蛋清中溶菌酶分离过程中多孔滤膜的膜面蛋白吸附污染。进一步的,用含0.9%NaCl的磷酸盐缓冲液对所收集的蛋清进行稀释,并用NaOH或HCl调节其pH值,缓慢磁力搅拌30min;然后将搅拌匀质后的鸡蛋清溶液于4℃、3000-9000r/min下冷冻离心10-20min,除去蛋清中的大分子黏性蛋白和其他杂质沉淀,取上清液备用。更进一步的,蛋清稀释液的pH值调节至5.0-10.0,以实现经过预处理后的蛋清稀释液中溶菌酶在外加电场作用下,与其他共存的大分子蛋白如卵白蛋白等能够选择性地分离。
本发明中,将经过预处理而得到的蛋清稀释液作为原料液进入由膜滤与电渗析内在耦合构成的一种蛋清中溶菌酶分离装置进行处理,得到溶菌酶浓缩液。进一步的,蛋清中溶菌酶分离装置的膜堆是由一张多孔滤膜和一张阳离子交换膜构成的若干个基本工作单元重复排列而成。其中多孔滤膜采用分子量为20000-100000的超滤膜,允许溶菌酶通过同时能够有效拦截与溶菌酶共存的其他大分子蛋白的跨膜迁移。
将预处理而得到的蛋清稀释液的pH调节为5.0-10.0后,作为原料液进入蛋清中溶菌酶分离装置的进料室,在多孔滤膜的孔径筛分和电场的双重作用下,经过预处理和pH调节后的蛋清稀释液中荷正电的溶菌酶,将跨过多孔滤膜进入溶菌酶回收室,与溶菌酶共存的卵白蛋白则荷负电荷,在外加电场的作用下,将背离多孔滤膜向阳极方向迁移,从而能够减轻或避免膜面的蛋白污染,使该分离过程能够长期稳定运行。
本发明中阳极保护室的设置,一方面,可以防止阳极反应产物之一H+离子向与其相邻的第一个进料室的迁移扩散而影响进料液的稳定性;另一方面也可以防止第一个进料室中的Cl-离子向阳极室迁移而产生有害气体Cl2对阳极侧离子交换膜的氧化破坏作用。阴极保护室的设置,则能够阻止阴极反映产物之一OH-离子向靠近阴极侧的溶菌酶回收室的迁移,以维持回收室中溶菌酶的稳定性。
本发明中电极水为单独配制的1.0-20g/L的Na2SO4溶液,以保持阴、阳极室的良好导电性。电极水从阳极侧进入,由阴极侧排出,进入外部极水罐,在排除电极反应产生的气体后可循环使用。正常运行过程中,因电极反应,导致阳极室水流呈酸性,阴极室水流则为碱性。电极水由阳极室导入阴极室,可因中和作用而消除电极反应产物的累积对相邻进料室和溶菌酶回收室的影响。
本发明中可通过采用不同面积规格的进料室和溶菌酶回收室隔板,以及增加或减少溶菌酶分离装置中进料室和溶菌酶回收室所构成的基本工作单元的数目,即可处理不同规模的蛋清稀释液,便于工业放大。
本发明所述的蛋清中溶菌酶的分离方法与装置,其运行过程具备如下效果:
(1)分离蛋清中的溶菌酶前对蛋清液进行稀释、pH调节、离心沉淀等预处理可以有效除去蛋清中含有的大分子黏性蛋白和其他杂质沉淀,与直接将蛋清用水稀释后进行超滤处理过程相比,可以有效降低蛋白在多孔滤膜膜面的吸附污染,延长多孔滤膜的使用寿命,降低运行费用,增强过程稳定性。
(2)将经过预处理而得到的蛋清稀释液引入由膜滤与电渗析内在耦合构成的一种蛋清中溶菌酶分离装置进一步处理,可同步实现溶菌酶的浓缩和脱盐,且有效地减轻了蛋清中与溶菌酶共存的其他蛋白在多孔滤膜膜面的吸附污染,同时也提高了溶菌酶的收率和纯度。
(3)在阴、阳极室分别设置阴、阳极室保护室,可避免电极反应产物H+或OH-离子向与其相邻的进料室或溶菌酶回收室的迁移扩散,从而保证蛋清稀释液和回收的溶菌酶浓缩液的稳定性,以维持该过程的高效、稳定运行。
(4)与亲和色谱法相比,生产周期短,可通过采用不同面积规格的进料室和溶菌酶回收室隔板,以及增加或减少进料室和溶菌酶回收室所构成的基本工作单元的数目,方便调节处理规模,便于工业放大。
(5)与现有的直接结晶法和聚电解质沉淀法相比,无需额外引入化学试剂,有效保持溶菌酶活性的同时保证了溶菌酶产品用于食品或医药领域的安全性。
(6)与离子交换或树脂吸附法相比,无需使用大量的洗脱剂进行脱附处理,无需使用大量的高浓度盐溶液或酸碱对树脂进行再生,无需引入化学试剂,提高了溶菌酶的回收率及活性的同时,避免了对环境造成的二次污染。
(7)与超滤膜过程及其集成的现有技术相比,超滤膜污染程度显著减轻,且工艺过程更为简单;经过处理得到的溶菌酶浓缩液无需经进一步的脱盐或树脂吸附而可直接进行干燥,溶菌酶回收率及活性高,系统投资节省,运行稳定性高。
附图说明
图1为本发明所提供的蛋清中溶菌酶的分离方法示意图;
图2为本发明所提供的将膜滤与电渗析内在耦合而成的一种蛋清中溶菌酶分离装置内部构造示意图;
图3为所述的蛋清中溶菌酶分离装置内部构造中,膜堆基本工作单元内的荷电大分子蛋白、溶菌酶及盐离子的迁移与分离原理图;
图4为本发明所提供的一种实施例装置的具体工艺流程图。
以上图中:
1-阴离子交换膜;2-阳离子交换膜;3-多孔滤膜;4-基本工作单元;5-阳极室;6-阳极保护室;7-进料室;8-溶菌酶回收室;9-阴极保护室;10-阴极室;11-阳极;12-阴极;13-阳极室进水;14-进料室入口溶液;15-溶菌酶回收室入口溶液;16-阳极室出水;17-进料室出口溶液;18-溶菌酶回收室出口溶液;19-阴极室进水;20-阴极室出水;21-荷负电的小分子盐离子;22-荷正电的小分子盐离子;23-荷负电的大分子蛋白;24-荷正电的溶菌酶;25-蛋清中溶菌酶分离装置;26-电源;27-极水循环罐;28-截止阀;29-极水循环泵;30-压力表;31-转子流量计;32-溶菌酶回收液循环罐;33-溶菌酶回收液循
环泵;34-在线酸度计;35-料液循环罐;36-料液循环泵
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明方案,现结合说明书附图及实施例对本发明技术方案作进一步具体说明。
如图1所示,本发明是一种蛋清中溶菌酶的分离方法,包括蛋清收集及稀释、pH调节及匀质、离心沉淀、电渗析与膜滤耦合装置分离与浓缩和干燥处理五个步骤,具体操作步骤为:
(A)新鲜鸡蛋洗净去壳,利用分蛋器分离蛋清和淡黄,收集鸡蛋清,向所收集的新鲜蛋清中加入一定量的含0.9%NaCl的磷酸盐缓冲溶液进行稀释,得到蛋清-磷酸盐缓冲溶液;
(B)用NaOH和HCl溶液调节步骤(A)所得的蛋清-磷酸盐缓冲溶液pH范围为6.0-9.0,并缓慢搅拌30min进行匀质;
(C)将步骤(B)得到的搅拌均匀的蛋清-磷酸盐缓冲溶液于4℃、以9000r/min的转速下冷冻离心10-20min,去除其中的大分子黏性蛋白和其他杂质沉淀,取上清液;
(D)将步骤(C)得到的上清液(蛋清稀释液)调节pH后,作为原料液泵入由膜滤与电渗析内在耦合而成的一种蛋清中溶菌酶的分离装置进一步处理,得到溶菌酶浓缩液;
(E)将步骤(D)得到的溶菌酶浓缩液进行干燥处理后,即得到溶菌酶成品。
根据图2和图3,由阳离子交换膜2及多孔滤膜3排列组合而构成的一种蛋清中溶菌酶分离装置的膜堆基本工作单元4包括有进料室7和溶菌酶回收室8。进料室7中荷正电的溶菌酶24在由电源26提供的外加电场的作用下,透过多孔滤膜3向其右侧相邻的溶菌酶回收室8中迁移;而进料室7中卵白蛋白等荷负电大分子蛋白23则在电场作用下,背离多孔滤膜3向阳极方向迁移,以减轻或避免膜面的吸附污染。溶菌酶回收室8中的荷负电的小分子盐离子21,如Cl-,则在外加电场的驱动下,自由透过多孔滤膜3进入左侧的进料室7;溶菌酶回收室8中的荷正电的小分子盐离子22,如Na+,则在外加电场的驱动下,继续沿着电场的方向迁移,透过阳离子交换膜2而进入右侧相邻的进料室7;而荷正电的溶菌酶24则会由于溶液pH的控制以及阳离子交换膜的孔径筛分和选择通过性而被截留在溶菌酶回收室中,被截留在溶菌酶回收室8中的溶菌酶会随着液流带出膜堆,通过多次的循环而实现溶菌酶的同步脱盐和高倍数浓缩。
根据图4所提供的工艺流程,经过预处理而得到的蛋清稀释液作为进料室入口溶液14由料液循环罐35经料液循环泵36进入由膜滤与电渗析内在耦合而成的一种蛋清中溶菌酶分离装置25,自下而上流经进料室7后,再回到料液循环罐35,进行闭路循环,从而使蛋清稀释液中的溶菌酶不断的迁移进入溶菌酶回收液中。溶菌酶回收室入口溶液15经溶菌酶回收液循环泵33输入膜堆后自下而上流经溶菌酶回收室8后,再回到溶菌酶回收液循环罐32,进行闭路循环,从而不断吸收来自蛋清稀释液中的溶菌酶,实现溶菌酶的高倍数浓缩。阳极室进水13自极水循环罐27经极水循环泵29,自下而上进入阳极室5和阳极保护室6,阳极室出水16经外部极水管路自下而上进入阴极保护室9和阴极室10,阴极室出水20回到极水循环罐27排出气体后作为阳极室进水13循环进入阳极室5和阳极保护室6。
实施例
该实施例中,新鲜鸡蛋洗净去壳,利用分蛋器分离蛋清和蛋黄,收集蛋清。取新鲜蛋清100mL,加入900mL含0.9%NaCl的磷酸盐缓冲液对新鲜蛋清进行稀释,用1.0M的HCl和NaOH调节pH至8.0,缓慢磁力搅拌30min。然后将搅拌均匀的蛋清-磷酸盐缓冲溶液于4℃、以9000r/min的转速下冷冻离心15min,去除大分子黏性蛋白和其他杂质沉淀,获得上清液,即蛋清稀释液。蛋清稀释液进入由膜滤与电渗析内在耦合而成的一种蛋清中溶菌酶分离装置对其中的溶菌酶进行进一步的分离和浓缩,对获得的溶菌酶浓缩液进行真空冷冻干燥,得到的白色粉末即为成品溶菌酶。所得溶菌酶经十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳检测为单一条带,分子量为14.3kD。
其中蛋清中溶菌酶分离装置为一级一段结构,含两个基本工作单元,用于分离经上述预处理过的蛋清稀释液中的溶菌酶。进料室、溶菌酶回收室、阴、阳极室保护室及阴、阳极室隔板规格均为100mm×300mm×0.9mm。所用离子交换膜为异相离子交换膜,由浙江千秋环保水处理有限公司生产。所用多孔滤膜为聚醚砜超滤膜,截留分子量为30000,由安得膜分离技术工程有限公司提供。
料液循环罐35中为新鲜蛋清经稀释、pH调节、匀质搅拌和离心沉淀等步骤预处理后而得到的蛋清稀释液,pH调节为7.0;溶菌酶回收液循环罐32中的初始溶液为2000mg/L的NaCl溶液;电极水为15g/L的Na2SO4溶液。进料液和溶菌酶回收液的pH值采用在线酸度计34进行监测,溶菌酶的含量和纯度采用高效液相色谱法测定。进料液、溶菌酶回收液、电极液的流量分别为10.0、10.0和15.0L/h,膜堆工作电压为8V。装置稳定运行5.0小时,蛋清中溶菌酶回收率可达82.8%,纯度可达90.1%。。实施例表明,利用本发明所提供的蛋清中溶菌酶回收方法和装置,能够简便而有效地从蛋清中分离提取溶菌酶,该新型溶菌酶分离提取技术可以大幅度提高蛋白质的收率,降低蛋白分离系统的投资和运行成本,实现蛋白分离和脱盐的同步完成,在活性蛋白质的分离、提纯等领域均具有重要应用价值。

Claims (10)

1.一种蛋清中溶菌酶的分离方法,其特征在于按照以下步骤进行:
(A)向新鲜蛋清中加入一定量的磷酸盐缓冲溶液,并调节其pH值为6.0-9.0,缓慢搅拌30min;
(B)将步骤(A)得到的搅拌均匀的鸡蛋清溶液于4℃、以3000-9000r/min的转速下冷冻离心10min,去除其中的大分子黏性蛋白和其他杂质沉淀,取上清液;
(C)将步骤(B)得到的上清液(蛋清稀释液)进行pH调整后作为原料液进入由超滤和电渗析内在耦合构成的新型蛋清中溶菌酶分离装置进一步处理,得到溶菌酶浓缩液;
(D)将步骤(C)得到的溶菌酶浓缩液进行喷雾干燥、低温真空干燥或冷冻干燥等处理,得到白色粉末状溶菌酶成品。
2.根据权利要求1所述的一种蛋清中溶菌酶的分离方法,其特征还在于步骤(A)中所述的磷酸盐缓冲溶液为含0.1-0.9%NaCl的磷酸盐缓冲液。
3.根据权利要求1所述的一种蛋清中溶菌酶的分离方法,其特征还在于步骤(C)所述的调节蛋清稀释液的pH值范围为5.0-10.0。
4.一种蛋清中溶菌酶的分离装置,包括膜堆、电极装置、夹紧支撑装置和夹紧装置四部分,其中膜堆由若干个重复排列的基本工作单元构成,其特征在于每个基本工作单元包括由一张多孔滤膜和一张阳离子交换膜构成的一个进料室和一个溶菌酶回收室,其中多孔滤膜的分离侧朝向阳极。
5.根据权利要求4所述的一种蛋清中溶菌酶的分离装置,其特征还在于所用多孔滤膜的截留分子量为20000-100000。
6.根据权利要求4所述的一种蛋清中溶菌酶的分离装置,其特征还在于多孔滤膜的材质可为纤维素类、聚矾类、聚偏氟乙烯类等有机高分子材料,也可为陶瓷、金属、分子筛等无机材料。
7.根据权利要求4所述的一种蛋清中溶菌酶的分离装置,其特征还在于进料室和溶菌酶回收室的厚度均为0.5-3.0mm。
8.根据权利要求4所述的一种蛋清中溶菌酶的分离装置,其特征还在于在阳极内侧由阳极向阴极方向设置一张阴离子交换膜和一张阳离子交换膜,以及相应的电极室隔板,构成阳极室和阳极保护室。
9.根据权利要求4所述的一种蛋清中溶菌酶的分离装置,其特征还在于在阴极内侧由阴极向阳极方向设置一张阴离子交换膜和一张阳离子交换膜,以及相应的电极室隔板,构成阴极室和阴极保护室。
10.根据权利要求4所述的一种蛋清中溶菌酶的分离装置,其特征还在于电极液为单独配置的1.0-20g/L的Na2SO4溶液,并先由阳极侧下部进入阳极室和阳极保护室,在上部导出,再经膜堆外部管路由阴极侧下部进入阴极室和阴极保护室,最终在阴极侧上部排出,构成独立极水管路。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101200325A (zh) * 2007-12-21 2008-06-18 南开大学 一种同步浓缩和纯化重金属废水的电去离子方法与装置
CN102191234A (zh) * 2011-04-12 2011-09-21 江南大学 鸡蛋清溶菌酶的分离纯化方法
CN103183403A (zh) * 2011-12-31 2013-07-03 南开大学 一种抗生素制药废水的处理方法与装置
CN107475220A (zh) * 2017-08-20 2017-12-15 合肥信达膜科技有限公司 一种蛋清中溶菌酶的膜提取工艺

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101200325A (zh) * 2007-12-21 2008-06-18 南开大学 一种同步浓缩和纯化重金属废水的电去离子方法与装置
CN102191234A (zh) * 2011-04-12 2011-09-21 江南大学 鸡蛋清溶菌酶的分离纯化方法
CN103183403A (zh) * 2011-12-31 2013-07-03 南开大学 一种抗生素制药废水的处理方法与装置
CN107475220A (zh) * 2017-08-20 2017-12-15 合肥信达膜科技有限公司 一种蛋清中溶菌酶的膜提取工艺

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