CN117998990A - 用于制备丝蛋白溶液及包含丝蛋白的粉末的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于改进含有获自蚕茧的丝蛋白的丝溶液及粉末的制备的系统及方法。所述溶液及粉末能够用于改进易腐物的收获后保存并且改进包装(包括能够生物降解的包装)的性能。

Description

用于制备丝蛋白溶液及包含丝蛋白的粉末的系统及方法

相关申请案的交叉引用

本申请案要求保护2021年5月21日提交的美国临时专利申请案第63/191,441号、2021年6月18日提交的美国临时申请案第63/212,283号及2021年8月10日提交的美国临时申请案第63/231,399号的优先权及权益，所述申请案特此以其全文引用的方式并入。

技术领域

本发明涉及用于改进含有来自丝进料的丝蛋白的丝溶液的制备以及由所述丝溶液得到的丝蛋白粉末的制备的系统及方法。

背景技术

每年世界上生产出来的食物有三分之一被浪费了，且所有水果及蔬菜中超过45％由于变质而被丢弃。食物浪费具有极大的经济、社会及环境影响。根据自然资源保护委员会(Natural Resources Defense Council；NRDC)(一个著名的非营利性国际环境倡导小组)，美国具有40％的食物供应损耗，此导致每年1650亿美元的估计经济损失。本发明的实施例通过延长易腐物(例如熟肉或生肉、蛋白质、碳水化合物、农产品、坚果、谷物、种子、乳制品、饮料、加工食品(例如巧克力、糖果、薯片、点心、能量棒)、树胶、乳脂软糖(tablet)、蒴果、植物、根茎、真菌、孢子、面包、干果、脱水蔬菜、脱水食品、医疗食品、鲜花、植物等)的存储期限而直接解决对于减少食物浪费及提高食物利用率的更广泛社会需求。本发明的实施例通过经由改进配送而增加收入、减少浪费以及降低与冷藏及运输相关的成本而呈现显著的商业价值。

发明内容

本发明涉及用于改进含有获自丝进料的丝蛋白的丝溶液及粉末的制备的系统及方法，所述丝溶液及粉末可用于改进易腐物的收获后保存且改进包装(包括可生物降解包装)的性能。

在一个实施例中，本发明提供一种丝蛋白制备工艺，其中丝来源或丝进料，例如丝茧(所述丝茧可为完整的(包括蚕蛹)，或可经过处理以去除蛹，及/或以特定方式切割)、丝薄片、丝棉或丝球、削口蚕茧、切碎的蚕茧、丝纱及线、丝纺织物、丝粉末、丝磨碎物、丝填料、丝蛋白、经过脱胶的丝、丝垫、丝织带、丝纤维或其类似者被处理成包括丝蛋白的溶液或粉末。举例来说，可用于此工艺中的丝来源的实例是来自家蚕(Bombyx mori)桑蚕。本发明还适用于来自除家蚕以外的桑蚕(例如野蚕(Bombyx mandarina)、Bombyx sinesis、莫罗尼阿纳菲野蚕(Anaphe moloneyi)、潘达阿纳菲野蚕(Anaphe panda)、网格纹阿纳菲野蚕(Anaphe reticulate)、安布里什阿纳菲野蚕(Anaphe ambrizia)、卡尔泰里阿纳菲野蚕(Anaphe carteri)、维尼塔阿纳菲野蚕(Anaphe venata)、Anapha infracta、阿萨姆柞蚕(Antheraea assamensis)、阿萨马柞蚕(Antheraea assama)、印度柞蚕(Antheraeamylitta)、中国柞蚕(Antheraea pernyi)、日本柞蚕(Antheraea yamamai)、多音天蚕(Antheraea polyphemus)、Antheraea oculea、Anisota senatoria、意大利蜜蜂(Apismellifera)、十字园蛛(Araneus diadematus)、Araneus cavaticus、巨斑刺蛾(Automerisio)、乌桕大蚕蛾(Atticus atlas)、Copaxa multifenestrata、赫尔克里斯大蚕蛾(Coscinocera hercules)、普罗米修斯蛾(Callosamia promethea)、白带天蚕蛾(Eupackardia calleta)、苗圃织网蜘蛛(Eurprosthenops australis)、白斑枯叶蛾(Gonometa postica)、Gonometa rufobrunnea、刻克罗普斯蚕蛾(Hyalophora cecropia)、Hyalophora euryalus、Hyalophora gloveri、Miranda auretia、金色球体蜘蛛(Nephilamadagascarensis)、棒络新妇蛛(Nephila clavipes)、奥特斯枯叶蛾(Pachypasa otus)、阿特斯枯叶蛾(Pachypasa atus)、蓖麻蚕(Philosamia ricini)、Pinna squamosa、赫斯珀里斯罗氏天蛾蚕(Rothschildia hesperis)、勒博罗氏天蛾蚕(Rothschildia lebeau)、樗蚕(Samia cynthia)及印度蚕(Samia ricini)以及杂色长脚蛛(Tetragnatha versicolor))以及蜘蛛或其它昆虫的丝来源。本发明还适用于以合成方式、通过基因重组、以转基因方式产生的丝来源，及其它被工程改造的丝(例如，来自细菌、酵母、哺乳动物细胞、转基因动物或转基因植物的丝)。丝蛋白具有可经由合成形式重复的独特氨基酸序列。本发明涉及此类形式。为避免疑问，如本文所描述的丝茧可替换为天然或人造的上述形式的丝或类似形式的丝中的任一者。举例来说，如果本发明陈述使用丝、丝进料、丝茧或蚕茧，那么其意谓可使用本段落中所论述的丝来源(例如丝茧、丝棉、丝薄片、丝球、削口蚕茧、切碎的蚕茧、丝纱及线、丝纺织物、丝粉末、丝磨碎物、丝填料、丝蛋白、经过脱胶的丝、丝垫、丝织带、丝纤维、产生的丝来源(例如，以合成方式、通过基因组合、以转基因方式产生的丝来源，及其它被工程改造的丝)等)中的任一者或其组合。在一个实施例中，丝茧经历脱胶步骤、溶解步骤、纯化步骤、微滤步骤及粉末化步骤，所述粉末化步骤产生含有丝蛋白的丝溶液的粉末。在一些实施例中，丝蛋白可经由Ajisawa方法或经由其它方法，使用包括离液剂及/或亲液剂的水及盐自丝茧分离。在一些实施例中，丝蛋白可根据马瑞利.B(Marelli,B.)、布朗克莱.M(Brenckle,M.)、卡普兰.D(Kaplan,D.)等人用于保存易腐食品的作为可食用涂层的丝蛋白(Silk Fibroin as Edible Coating for Perishable Food Preservation).科学报告(Sci Rep)6,25263(2016),https://doi.org/10.1038/srep25263中描述的方法制备，所述文献以全文引用的方式并入本文中。本文所论述的微滤步骤将对任何可接受的自丝茧分离丝蛋白的方法(包括其中丝蛋白被处理成丝溶液或粉末的情形)有效。在一些实施例中，丝蛋白可如美国专利公开案第2020-0178576A1号中所描述，所述公开案以全文引用的方式并入本文中。

在一些实施例中，水溶液或粉末中存在的丝蛋白的重量浓度(w/w)范围可为约0.1％(w/w)至约1％(w/w)、0.1％(w/w)至约10％(w/w)、0.1％(w/w)至约30％(w/w)、0.1％(w/w)至约50％(w/w)、约1％(w/w)至约5％(w/w)、约1％(w/w)至约10％(w/w)、约1％(w/w)至约15％(w/w)、约5％(w/w)至约10％(w/w)、5％(w/w)至约15％(w/w)、5％(w/w)至约20％(w/w)、10％(w/w)至约30％(w/w)、10％(w/w)至约100％(w/w)、50％(w/w)至约75％(w/w)、10％(w/w)至约100％(w/w)、约20％(w/w)至约95％(w/w)、约30％(w/w)至约90％(w/w)、30％(w/w)至约100％(w/w)、约40％(w/w)至约85％(w/w)、约50％(w/w)至约80％(w/w)、约60％(w/w)至约99％(w/w)、约70％(w/w)至约99％(w/w)、约80％(w/w)至约99％(w/w)、约80％(w/w)至约100％(w/w)、约90％(w/w)至约99％(w/w)、约95％(w/w)至约99％(w/w)、约90％(w/w)至约100％(w/w)或约80％(w/w)至约90％(w/w)。在一实施例中，水溶液或粉末中存在的丝蛋白百分比(w/w)小于99％。在一实施例中，水溶液或粉末中存在的丝蛋白百分比(w/w)小于95％。在一实施例中，水溶液或粉末中存在的丝蛋白百分比(w/w)小于60％。在一实施例中，水溶液或粉末中存在的丝蛋白百分比(w/w)小于30％。在一实施例中，水溶液或粉末中存在的丝蛋白百分比(w/w)小于25％。在一实施例中，水溶液或粉末中存在的丝蛋白百分比(w/w)小于20％。在一实施例中，水溶液或粉末中存在的丝蛋白百分比(w/w)小于19％。在一实施例中，水溶液或粉末中存在的丝蛋白百分比(w/w)小于18％。在一实施例中，水溶液或粉末中存在的丝蛋白百分比(w/w)小于17％。在一实施例中，水溶液或粉末中存在的丝蛋白百分比(w/w)小于16％。在一实施例中，水溶液或粉末中存在的丝蛋白百分比(w/w)小于15％。在一实施例中，水溶液或粉末中存在的丝蛋白百分比(w/w)小于14％。在一实施例中，水溶液或粉末中存在的丝蛋白百分比(w/w)小于13％。在一实施例中，水溶液或粉末中存在的丝蛋白百分比(w/w)小于12％。在一实施例中，水溶液或粉末中存在的丝蛋白百分比(w/w)小于11％。在一实施例中，水溶液或粉末中存在的丝蛋白百分比(w/w)小于10％。在一实施例中，水溶液或粉末中存在的丝蛋白百分比(w/w)小于9％。在一实施例中，水溶液或粉末中存在的丝蛋白百分比(w/w)小于8％。在一实施例中，水溶液或粉末中存在的丝蛋白百分比(w/w)小于7％。在一实施例中，水溶液或粉末中存在的丝蛋白百分比(w/w)小于6％。在一实施例中，水溶液或粉末中存在的丝蛋白百分比(w/w)小于5％。在一实施例中，水溶液或粉末中存在的丝蛋白百分比(w/w)小于4％。在一实施例中，水溶液或粉末中存在的丝蛋白百分比(w/w)小于3％。在一实施例中，水溶液或粉末中存在的丝蛋白百分比(w/w)小于2％。在一实施例中，水溶液或粉末中存在的丝蛋白百分比(w/w)小于1％。在一实施例中，水溶液或粉末中存在的丝蛋白百分比(w/w)小于0.9％。在一实施例中，水溶液或粉末中存在的丝蛋白百分比(w/w)小于0.8％。在一实施例中，水溶液或粉末中存在的丝蛋白百分比(w/w)小于0.7％。在一实施例中，水溶液或粉末中存在的丝蛋白百分比(w/w)小于0.6％。在一实施例中，水溶液或粉末中存在的丝蛋白百分比(w/w)小于0.5％。在一实施例中，水溶液或粉末中存在的丝蛋白百分比(w/w)小于0.4％。在一实施例中，水溶液或粉末中存在的丝蛋白百分比(w/w)小于0.3％。在一实施例中，水溶液或粉末中存在的丝蛋白百分比(w/w)小于0.2％。在一实施例中，水溶液或粉末中存在的丝蛋白百分比(w/w)小于0.1％。更高或更低的丝蛋白含量也可为可能的以适合特定应用，例如应用方法、待涂布的产品类型等。

在一些实施例中，丝蛋白包含丝蛋白单体、聚合物及/或片段。如本文所使用，术语丝蛋白片段还包括丝蛋白片段的集合体。在一些实施例中，丝薄膜及/或涂层可由丝蛋白形成，且丝薄膜及/或涂层包含特定百分比(重量/体积)的丝蛋白片段。在一些实施例中，特定百分比的丝蛋白片段具有特定分子量(MW)。在此上下文中，分子量(MW)是指丝薄膜及/或涂层中的单独丝蛋白片段的分子量，且不应与重量平均分子量(Mw)混淆。为了测量丝的各种特性，我们可使用任何业界里适当的方法或装置。在一个实例中，可使用凝胶渗透色谱法(GPC)来获得丝蛋白片段的分子量(MW)及丝的重量平均分子量(Mw)。

作为说明性实例，图12及13说明丝薄膜及/或涂层中存在的丝蛋白片段的分子量的两个不同示范性曲线图。X轴表示分子量(MW)，且Y轴表示强度(例如，相同分子量下丝蛋白片段的数目)。蓝色条带说明包括丝薄膜及/或涂层中某一百分比(例如10％)的丝蛋白片段的分子量(MW)范围(例如，50kDa至100kDa)，其是在丝蛋白片段仍呈溶液时测量。所述图式还包括峰(P)，例如图12具有一个峰且图13具有两个峰。作为另一实例，丝薄膜及/或涂层的分子量(MW)的曲线图可包括多于两个峰。出于本发明的目的，峰的数目不受限制且不影响如本文所论述的具有特定分子量(MW)的丝蛋白片段百分比。分子量还可经由其它方式测量，例如十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)或其它类似技术。

在一些方面中，没有丝蛋白片段具有低于100千道尔顿(kDa)的分子量(MW)，少于1％的丝蛋白片段具有低于100kDa的分子量(MW)，超过约1％的丝蛋白片段具有低于100kDa的分子量(MW)，超过约5％的丝蛋白片段具有低于100kDa的分子量(MW)，超过约10％的丝蛋白片段具有低于100kDa的分子量(MW)，超过约15％的丝蛋白片段具有低于100kDa的分子量(MW)，超过约20％的丝蛋白片段具有低于100kDa的分子量(MW)，超过约25％的丝蛋白片段具有低于100kDa的分子量(MW)，超过约30％的丝蛋白片段具有低于100kDa的分子量(MW)，超过约35％的丝蛋白片段具有低于100kDa的分子量(MW)，超过约40％的丝蛋白片段具有低于100kDa的分子量(MW)，超过约45％的丝蛋白片段具有低于100kDa的分子量(MW)，超过约50％的丝蛋白片段具有低于100kDa的分子量(MW)，超过约55％的丝蛋白片段具有低于100kDa的分子量(MW)，超过约60％的丝蛋白片段具有低于100kDa的分子量(MW)，超过约65％的丝蛋白片段具有低于100kDa的分子量(MW)，超过约70％的丝蛋白片段具有低于100kDa的分子量(MW)，超过约75％的丝蛋白片段具有低于100kDa的分子量(MW)，超过约80％的丝蛋白片段具有低于100kDa的分子量(MW)，超过约85％的丝蛋白片段具有低于100kDa的分子量(MW)，超过约90％的丝蛋白片段具有低于100kDa的分子量(MW)，超过约95％的丝蛋白片段具有低于100kDa的分子量(MW)。

在一些方面中，没有丝蛋白片段具有高于100kDa的分子量(MW)，少于1％的丝蛋白片段具有高于100kDa的分子量(MW)，超过约1％的丝蛋白片段具有高于100kDa的分子量(MW)，超过约5％的丝蛋白片段具有高于100kDa的分子量(MW)，超过约10％的丝蛋白片段具有高于100kDa的分子量(MW)，超过约15％的丝蛋白片段具有高于100kDa的分子量(MW)，超过约20％的丝蛋白片段具有高于100kDa的分子量(MW)，超过约25％的丝蛋白片段具有高于100kDa的分子量(MW)，超过约30％的丝蛋白片段具有高于100kDa的分子量(MW)，超过约35％的丝蛋白片段具有高于100kDa的分子量(MW)，超过约40％的丝蛋白片段具有高于100kDa的分子量(MW)，超过约45％的丝蛋白片段具有高于100kDa的分子量(MW)，超过约50％的丝蛋白片段具有高于100kDa的分子量(MW)，超过约55％的丝蛋白片段具有高于100kDa的分子量(MW)，超过约60％的丝蛋白片段具有高于100kDa的分子量(MW)，超过约65％的丝蛋白片段具有高于100kDa的分子量(MW)，超过约70％的丝蛋白片段具有高于100kDa的分子量(MW)，超过约75％的丝蛋白片段具有高于100kDa的分子量(MW)，超过约80％的丝蛋白片段具有高于100kDa的分子量(MW)，超过约85％的丝蛋白片段具有高于100kDa的分子量(MW)，超过约90％的丝蛋白片段具有高于100kDa的分子量(MW)，超过约95％的丝蛋白片段具有高于100kDa的分子量(MW)。

在一些方面中，没有丝蛋白片段具有高于200kDa的分子量(MW)，少于1％的丝蛋白片段具有高于200kDa的分子量(MW)，超过约1％的丝蛋白片段具有高于200kDa的分子量(MW)，超过约5％的丝蛋白片段具有高于200kDa的分子量(MW)，超过约10％的丝蛋白片段具有高于200kDa的分子量(MW)，超过约15％的丝蛋白片段具有高于200kDa的分子量(MW)，超过约20％的丝蛋白片段具有高于200kDa的分子量(MW)，超过约25％的丝蛋白片段具有高于200kDa的分子量(MW)，超过约30％的丝蛋白片段具有高于200kDa的分子量(MW)，超过约35％的丝蛋白片段具有高于200kDa的分子量(MW)，超过约40％的丝蛋白片段具有高于200kDa的分子量(MW)，超过约45％的丝蛋白片段具有高于200kDa的分子量(MW)，超过约50％的丝蛋白片段具有高于200kDa的分子量(MW)，超过约55％的丝蛋白片段具有高于200kDa的分子量(MW)，超过约60％的丝蛋白片段具有高于200kDa的分子量(MW)，超过约65％的丝蛋白片段具有高于200kDa的分子量(MW)，超过约70％的丝蛋白片段具有高于200kDa的分子量(MW)，超过约75％的丝蛋白片段具有高于200kDa的分子量(MW)，超过约80％的丝蛋白片段具有高于200kDa的分子量(MW)，超过约85％的丝蛋白片段具有高于200kDa的分子量(MW)，超过约90％的丝蛋白片段具有高于200kDa的分子量(MW)，超过约95％的丝蛋白片段具有高于200kDa的分子量(MW)。

在一些方面中，没有丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，少于1％的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，超过约1％的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，超过约5％的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，超过约10％的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，超过约15％的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，超过约20％的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，超过约25％的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，超过约30％的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，超过约35％的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，超过约40％的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，超过约45％的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，超过约50％的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，超过约55％的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，超过约60％的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，超过约65％的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，超过约70％的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，超过约75％的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，超过约80％的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，超过约85％的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，超过约90％的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，超过约95％的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)。

在一些方面中，没有丝蛋白片段具有高于400kDa的分子量(MW)，少于1％的丝蛋白片段具有高于400kDa的分子量(MW)，超过约1％的丝蛋白片段具有高于400kDa的分子量(MW)，超过约5％的丝蛋白片段具有高于400kDa的分子量(MW)，超过约10％的丝蛋白片段具有高于400kDa的分子量(MW)，超过约15％的丝蛋白片段具有高于400kDa的分子量(MW)，超过约20％的丝蛋白片段具有高于400kDa的分子量(MW)，超过约25％的丝蛋白片段具有高于400kDa的分子量(MW)，超过约30％的丝蛋白片段具有高于400kDa的分子量(MW)，超过约35％的丝蛋白片段具有高于400kDa的分子量(MW)，超过约40％的丝蛋白片段具有高于400kDa的分子量(MW)，超过约45％的丝蛋白片段具有高于400kDa的分子量(MW)，超过约50％的丝蛋白片段具有高于400kDa的分子量(MW)，超过约55％的丝蛋白片段具有高于400kDa的分子量(MW)，超过约60％的丝蛋白片段具有高于400kDa的分子量(MW)，超过约65％的丝蛋白片段具有高于400kDa的分子量(MW)，超过约70％的丝蛋白片段具有高于400kDa的分子量(MW)，超过约75％的丝蛋白片段具有高于400kDa的分子量(MW)，超过约80％的丝蛋白片段具有高于400kDa的分子量(MW)，超过约85％的丝蛋白片段具有高于400kDa的分子量(MW)，超过约90％的丝蛋白片段具有高于400kDa的分子量(MW)，超过约95％的丝蛋白片段具有高于400kDa的分子量(MW)。

在一些方面中，约1％与约10％之间的丝蛋白片段具有低于100kDa的分子量(MW)，约1％与约15％之间的丝蛋白片段具有低于100kDa的分子量(MW)，约1％与约30％之间的丝蛋白片段具有低于100kDa的分子量(MW)，约10％与约30％之间的丝蛋白片段具有低于100kDa的分子量(MW)，约10％与约50％之间的丝蛋白片段具有低于100kDa的分子量(MW)，约10％与约75％之间的丝蛋白片段具有低于100kDa的分子量(MW)，约10％与约95％之间的丝蛋白片段具有低于100kDa的分子量(MW)，约15％与约30％之间的丝蛋白片段具有低于100kDa的分子量(MW)，约15％与约40％之间的丝蛋白片段具有低于100kDa的分子量(MW)，约20％与约30％之间的丝蛋白片段具有低于100kDa的分子量(MW)，约20％与约35％之间的丝蛋白片段具有低于100kDa的分子量(MW)，约30％与约50％之间的丝蛋白片段具有低于100kDa的分子量(MW)，约50％与约90％之间的丝蛋白片段具有低于100kDa的分子量(MW)，约50％与约75％之间的丝蛋白片段具有低于100kDa的分子量(MW)，约60％与约75％之间的丝蛋白片段具有低于100kDa的分子量(MW)，约75％与约95％之间的丝蛋白片段具有低于100kDa的分子量(MW)，约80％与约95％之间的丝蛋白片段具有低于100kDa的分子量(MW)。

在一些方面中，约1％与约90％之间的丝蛋白片段具有高于100kDa的分子量(MW)，约30％与约90％之间的丝蛋白片段具有高于100kDa的分子量(MW)，约40％与约90％之间的丝蛋白片段具有高于100kDa的分子量(MW)，约50％与约90％之间的丝蛋白片段具有高于100kDa的分子量(MW)，约60％与约90％之间的丝蛋白片段具有高于100kDa的分子量(MW)，约50％与约85％之间的丝蛋白片段具有高于100kDa的分子量(MW)，约60％与约85％之间的丝蛋白片段具有高于100kDa的分子量(MW)，约55％与约80％之间的丝蛋白片段具有高于100kDa的分子量(MW)，约65％与约85％之间的丝蛋白片段具有高于100kDa的分子量(MW)，约60％与约80％之间的丝蛋白片段具有高于100kDa的分子量(MW)，约70％与约80％之间的丝蛋白片段具有高于100kDa的分子量(MW)，约60％与约99％之间的丝蛋白片段具有高于100kDa的分子量(MW)，约70％与约99％之间的丝蛋白片段具有高于100kDa的分子量(MW)，约80％与约99％之间的丝蛋白片段具有高于100kDa的分子量(MW)，约90％与约99％之间的丝蛋白片段具有高于100kDa的分子量(MW)。

在一些方面中，约0.1％与约40％之间的丝蛋白片段具有高于200kDa的分子量(MW)，约0.1％与约30％之间的丝蛋白片段具有高于200kDa的分子量(MW)，约0.1％与约20％之间的丝蛋白片段具有高于200kDa的分子量(MW)，约0.1％与约10％之间的丝蛋白片段具有高于200kDa的分子量(MW)，约0.5％与约40％之间的丝蛋白片段具有高于200kDa的分子量(MW)，约0.5％与约30％之间的丝蛋白片段具有高于200kDa的分子量(MW)，约0.5％与约20％之间的丝蛋白片段具有高于200kDa的分子量(MW)，约0.5％与约10％之间的丝蛋白片段具有高于200kDa的分子量(MW)，约1％与约30％之间的丝蛋白片段具有高于200kDa的分子量(MW)，约1％与约20％之间的丝蛋白片段具有高于200kDa的分子量(MW)，约1％与约10％之间的丝蛋白片段具有高于200kDa的分子量(MW)，约20％与约80％之间的丝蛋白片段具有高于200kDa的分子量(MW)，约40％与约90％之间的丝蛋白片段具有高于200kDa的分子量(MW)，约50％与约90％之间的丝蛋白片段具有高于200kDa的分子量(MW)，约60％与约90％之间的丝蛋白片段具有高于200kDa的分子量(MW)，约60％与约80％之间的丝蛋白片段具有高于200kDa的分子量(MW)。

在一些方面中，约0.1％与约3％之间的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，约0.1％与约5％之间的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，约0.1％与约10％之间的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，约1％与约30％之间的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，约1％与约10％之间的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，约1％与约20％之间的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，约5％与约20％之间的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，约10％与约20％之间的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，约10％与约30％之间的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，约10％与约50％之间的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，约10％与约75％之间的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，约10％与约95％之间的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，约15％与约30％之间的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，约20％与约50％之间的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，约30％与约50％之间的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，约50％与约90％之间的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，约50％与约75％之间的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，约60％与约75％之间的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，约75％与约95％之间的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)，约80％与约95％之间的丝蛋白片段具有高于300kDa的分子量(MW)。

在一些方面中，约1％与约5％之间的丝蛋白片段具有高于400kDa的分子量(MW)，约1％与约10％之间的丝蛋白片段具有高于400kDa的分子量(MW)，约1％与约20％之间的丝蛋白片段具有高于400kDa的分子量(MW)，约1％与约30％之间的丝蛋白片段具有高于400kDa的分子量(MW)，约1％与约60％之间的丝蛋白片段具有高于400kDa的分子量(MW)，约5％与约10％之间的丝蛋白片段具有高于400kDa的分子量(MW)，约5％与约15％之间的丝蛋白片段具有高于400kDa的分子量(MW)，约5％与约20％之间的丝蛋白片段具有高于400kDa的分子量(MW)，约30％与约60％之间的丝蛋白片段具有高于400kDa的分子量(MW)，约35％与约55％之间的丝蛋白片段具有高于400kDa的分子量(MW)，约35％与约75％之间的丝蛋白片段具有高于400kDa的分子量(MW)，约35％与约85％之间的丝蛋白片段具有高于400kDa的分子量(MW)，约50％与约85％之间的丝蛋白片段具有高于400kDa的分子量(MW)，约55％与约80％之间的丝蛋白片段具有高于400kDa的分子量(MW)，约70％与约90％之间的丝蛋白片段具有高于400kDa的分子量(MW)。

在一个方面中，本发明涉及一种丝制备系统，其包括多个处理分站。确切来说，所述系统包括：第一处理分站，其具有容器，所述容器的配置可以接收蚕茧且自所述蚕茧提取丝蛋白以产生基于丝蛋白的溶液；第二处理分站，其与第一处理分站流体连通且其配置可以接收并纯化来自第一处理分站的基于丝蛋白的溶液；第三处理分站，其与第二处理分站流体连通且其配置可以接收经过纯化的基于丝蛋白的溶液且对其进行灭菌；及第四处理分站，其与第三处理分站流体连通且其配置可以接收基于丝蛋白的溶液且将其粉末化。在各个方面中，本文所公开的系统可视需要包括任何数目及布置的处理分站以用于特定应用。

在前述方面的各种实施例中，所述系统进一步包括泵组合件系统，其安置在第一处理分站与第二处理分站之间且其配置可以将基于丝蛋白的溶液自第一处理分站转移至第二处理分站。所述系统还可包括储集器，其安置在第一处理分站与第二处理分站之间且其配置可以进行以下中的至少一者：容纳或调节基于丝蛋白的溶液，例如调节溶液的温度或调节溶液的一或多个组分的浓度。另外，所述系统可进一步包括：过滤系统，其安置在第一处理分站与第二处理分站之间且其配置可以过滤基于丝蛋白的溶液；及热交换系统，其配置可以在处理分站中的任一者之前或之后调节基于丝蛋白的溶液的温度。

在其它实施例中，第一处理分站的配置可以在单一容器内经由脱胶、冲洗及溶解工艺来提取丝蛋白。第二处理分站的配置可以经由使用或不使用切向流过滤的超滤作用及/或透滤作用或经由渗析来纯化基于丝蛋白的溶液及/或浓缩基于丝蛋白的溶液以具有较高丝蛋白百分比。第三处理分站的配置可以经由超滤作用、微滤作用、巴氏灭菌法或类似方式中的一或多者对经过纯化的基于丝蛋白的溶液进行适当清洗或灭菌。一般来说，灭菌未必打算包括完全不含细菌或其它活微生物的溶液，但可为此情形。另一分站可为离心或微滤以降低浊度。过高的浊度在基于丝蛋白的溶液中可为不合需要的，因为其可能影响由基于丝蛋白的溶液所形成的涂层的粘性，妨碍丝溶液的屏障形成特性，及/或可能导致由基于丝蛋白的溶液形成的涂层看起来浑浊或混浊。出于此原因，浊度可保持低于约1.000光学密度，包括在2.5％、5％、7.5％、10％、12.5％、15％、17.5％或20％丝蛋白水溶液的溶液浓度下，其中光学密度是在660nm的波长下测量(OD660)。在一些实施例中，浊度可保持低于下限值，例如约0.900、0.800、0.700、0.600、0.500、0.400、0.300、0.200、0.100、0.050(OD600)或其内的任何增量。

另外，过量微生物的存在可不利地影响丝溶液的性能且潜在地使基于丝蛋白的溶液不适合人类食用或目标应用，包括收获前应用、收获后应用、动物饲料应用或其它此类应用。出于此原因，应杀死基于丝蛋白的溶液中的微生物及/或自基于丝蛋白的溶液大体上去除微生物，其可介于较小程度减少至基本上完全去除的范围内，如例如可在检测限制及/或微生物类型内测定(例如霉菌、酵母菌、肠道细菌、金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)、大肠杆菌(Escherichia coli)低于100、90、80、70、60、50、40、30、20或10cfu/g，且沙门氏菌(Salmonella)及产单核细胞李斯特氏菌(Listeria monocytogenes)读数为“阴性/低于25g”)。在一个实例中，此可意味着保持微生物的量在任何可接受测试机制下均低于10CFU/ml，例如平板计数琼脂(PCA)及/或马铃薯葡萄糖琼脂(PDA)上的总好氧菌平板计数。在一些情况下，第三处理分站的配置可以将经过纯化的基于丝蛋白的溶液灭菌至食品级标准。在一些情况下，第三处理分站可自系统完全去除。在那些情况或其它情况下，先前分站可产生食品级标准产品及/或将基于丝蛋白的溶液灭菌至本文所论述的水平。举例来说，第一分站可通过在特定温度下处理基于丝蛋白的溶液以自所述溶液去除微生物来对基于丝蛋白的溶液进行灭菌。在这个实例中，整个系统可替代地密封，使得不需要进一步灭菌。在其它情况下，第三处理分站可放置于系统中的不同位置处。在一些情况下，整个系统可为密封系统，使得所存在的微生物的数目不会多到必须需要第三处理分站的程度。此外，第四处理分站的配置可以经由喷雾干燥、冷冻干燥或业界中已知的类似干燥及粉末化方法将经过纯化的基于丝蛋白的溶液粉末化。

在另其它实施例中，所述系统可进一步包括预处理系统，其配置可以在将蚕茧引入第一处理分站之前或在引入时调节所述蚕茧，所述预处理系统例如用于切碎蚕茧的切碎机、软化设备、浸泡设备及/或材料处置设备。在一些实施例中，蚕茧被切碎至减小的尺寸及形状(例如较长丝棉、丝薄片或丝填料的0.5-50cm片段或0.5-50cm线股)及/或被处理或挤压。在一些实施例中，在引入系统中之前，茧或其它丝进料可除去丝胶，被洗涤以去除有机及无机化合物，除去其它蛋白质，或与超过一种丝进料组合以增加每单位质量的丝进料的丝蛋白量。这可包括或可不包括切碎或切割或初步脱胶步骤。另外，预处理设备可包括用于清洗茧的系统，包括自茧分离碎片、测试茧(例如化学分析)及/或进行其它质量控制工艺，包括茧组成评定。

所述系统还可包括后处理系统，其配置可以接收来自第四处理分站的丝蛋白粉末。后处理设备可包括调节丝蛋白粉末的设备，其通过添加一或多种添加剂或来自不同批料的具有不同化学或聚合物特征(即，分子量曲线、浊度或其类似者)的丝粉末来调节丝蛋白粉末(例如可将较低分子量丝蛋白添加至较高分子量丝蛋白以实现速溶性及溶解性的增加或实现不同的特征及特性)。后处理设备还可增加热处理步骤或聚结步骤，其可使得粉末更干燥、更湿润、更稠密、更干净及/或更速溶。后处理设备还可包括用于测试丝蛋白粉末及/或包装丝蛋白粉末的设备。后处理步骤可为允许获得存放稳定的丝蛋白粉末的无菌包装方法。

所述系统可包括控制器，其与各个处理分站(例如阀门组合件、传感器、开关、传输器、驱动器等)通信且其配置可以：控制各种组分(例如茧、溶剂、化合物等)的引入变量(例如体积、流动速率、混合速率、搅拌速度、工艺的时间/持续时间、预处理操作、组分比例、pH水平、温度、压力、溶液量、固体量等)中的一或多者；控制脱胶操作(例如浸泡次数及温度、加压、搅拌速度及其时间、体积控制(即，排放及再填充容器、再循环))；控制冲洗操作(例如确定溶液状态、容器的排放及再填充、溶剂的添加、各种步骤的频率及持续时间、加压或降压)；控制丝蛋白溶解操作(例如第二化合物的添加及其浓度、时间、温度、压力、搅拌速度及其时间、持续时间等)；控制分站的输出(例如流动速率、温度等)。

在本文所公开方面中的任一者的各个实施例中，第一处理分站包括反应容器，所述反应容器具有：第一入口孔口，其配置可以接收蚕茧及一或多种原料(例如苏打灰、离液剂、催化剂、添加剂或其类似物)；第二入口孔口，其配置可以接收溶剂(例如水、乙醇、柠檬酸等)；及至少一个出口，其配置可以输出基于丝蛋白的溶液。所述反应容器的配置可以通过脱胶、冲洗及溶解来自茧的丝蛋白中的至少一者来处理蚕茧。第一处理分站还可包括安置于反应容器周围的水或油夹套，其配置可以提供与容器及其内容物的热交换(例如视需要加热或冷却)。第一处理分站可进一步包括其配置可以搅拌反应容器的内容物的设备，例如混合器、振动盘、磁性搅拌器、声波处理器、液体泵、空气泵、水流等。搅拌可经由外部或内部压力流进行，其中压力流为液体及/或气体。在各种实施例中，搅拌设备可接近反应容器的底表面或顶表面安置。在各个实施例中，搅拌设备可安置于反应容器的各个部分中(即，底部、中央及顶部处的泵中；底部处的搅动器及顶部处的泵中；等)。在一些实施例中，搅拌设备为具有单一机械轴及叶轮的混合器。叶轮的配置可以用于轴向流动、径向流动及/或切向流动，且可反向运行。另外，叶轮可涂布有抵抗蚕丝纤维的附着的物质及/或具有叶片的表面抛光(例如，低于某一阈值的表面粗糙度)。混合器可具有可互换的叶轮，其中所述叶轮的配置可以适合特定工艺，且具有有不同形状、间距等的平面叶片、弯曲叶片、斜叶片、指形叶片、锚叶片、锁紧叶片(gate blade)、带式叶片等中的一或多者。叶轮的配置也可以在不同处理步骤期间或在不同处理步骤之间升高及降低至容器中或容器内容物内。

在其它实施例中，反应容器包括第二出口，其用于去除至少一部分溶剂及其中的任何残余物(例如溶解的丝胶)，所述物质可被传送以废弃、再循环或回收。反应容器可具有玻璃内衬，且其尺寸被设定成具有0.5至5.0、或更优选0.8至2、且更优选1.0至1.5的通过工作体积所定义的高度与直径的纵横比。纵横比可被选择以适合特定应用，例如温度控制、处理速率、所需体积、工作空间等。容器的体积将变化以适合特定应用(例如，成品产量)，且视所需批量而定，其范围可在约0.25升至约80,000升、优选0.5升至5,000升内。另外，反应容器可具有除圆柱形以外的形状，使得纵横比将为容器高度相比于其横截面面积(例如矩形、卵形等横截面形状)。容器内容物可包括多个蚕茧(经过或不经过预处理)、溶剂(例如水)及化合物。蚕茧的堆积密度将变化以适合特定应用(例如，基于丝蛋白成品的溶液)及/或不同丝进料(例如，茧、丝棉等)，且其范围可为：约1％至100％、约1％至70％、约1％至50％、约1％至30％、约1％至20％、约2％至20％、约2％至15％、小于约100％、小于约90％、小于约80％、小于约70％、小于约60％、小于约50％、小于约40％、小于约30％、小于约25％、小于约20％、小于约15％、小于约10％、小于约5％、大于约1％、大于约5％、大于约10％、大于约15％、大于约20％、大于约30％、大于约40％、大于约50％、大于约60％、大于约70％、大于约80％、大于约90％。水或油夹套的配置可以将内容物加热至约50℃至约150℃、优选约75℃至约125℃的温度或其它温度以适用特定应用。另外，冲洗步骤可包括进行1至30次冲洗循环、更优选约1至约10次冲洗循环、更优选约3至约10次冲洗循环、且更优选约4至约6次冲洗循环或基本上任何次数的冲洗循环以适用特定应用。一般来说，工艺时间、温度、pH及其它溶液特征可有所变化以适用特定应用，例如丝类型或特定输出规格。

反应容器还可包括处置结构或设备，其配置可以控制蚕茧在容器内的移动及/或位置(例如防止蚕茧浮动)。所述设备可包括例如：筛网或丝网，其接近容器的底部安置且其配置可以自搅拌设备分离蚕茧及/或防止蚕茧浮动至容器顶部；滑槽或漏斗结构，其与第一入口连通且其配置可以在蚕茧的引入期间将蚕茧引导至容器内的特定位置；再循环系统，其配置可以自容器的底部抽吸溶液的一部分且将所述溶液再引入至容器的上部及/或引入新鲜水以将蚕茧下推至溶液中；可竖直移动的筛子(例如，多孔活塞)，其安置于容器内且其配置可以将溶液内的任何固体“推”向容器的底部；及一或多个挡板，其安置于容器内且自其内壁延伸，其中所述挡板引导溶液及其中内容物的移动。在一些实施例中，可通过调节工艺的各个阶段期间的处理温度来控制蚕茧的移动。举例来说，在脱胶操作期间，可将内容物加热至稍微低于其沸点的温度以减少气泡的形成。下文更详细地描述控制茧的移动的其它方式。参见例如图9至11。

第一处理分站(且一般来说系统)可包括一或多个阀门组合件(具有手动或自动致动器)，其配置可以控制例如蚕茧、化合物、溶剂、废料溶液、残余物及最终基于丝蛋白的溶液的任何组分至第一处理分站及/或反应容器的引入及自第一处理分站及/或反应容器的去除。第一处理分站(且一般来说系统)可包括至少一个传感器，其配置可以感测以下中的一或多者：溶液温度、浓度、流动速率、pH、液面、浊度、粒度、分子量、加压等，其可用于控制(存在或不存在人工干预)各种工艺的操作。

在本文所公开的方面中的任一者的其它实施例中，第二处理分站包括容纳至少一个膜的过滤模块。所述过滤模块具有：入口，其配置可以接收包括第二化合物(例如离液剂，例如：溴化钙；氯化镁；乙酸锂；过氯酸锂；盐酸胍；乙醇；甲醇；脲；硫脲；十二烷基硫酸钠；硫氰酸锂(LiSCN)；硫氰酸钠(NaSCN)；硫氰酸钙(Ca(SCN)₂)；硫氰酸镁(Mg(SCN)₂)；无水或二水合氯化钙(CaCl₂)；氯化锂(LiCl)；溴化锂(LiBr)；氯化锌(ZnCl₂)；硝酸铜(Cu(NO₂)₂)；乙二胺铜(Cu(NH₂CH₂CH₂NH₂)₂(OH)₂)；Cu(NH₃)₄(OH)₂；Ajisawa试剂(CaCl₂/乙醇/水)；异丙醇；1-丁醇；2-丁醇；乙酸乙酯；硝酸钙；硝酸镁；过氯酸钙；氯酸钙；乙酸钙；磷酸二钙/磷酸氢钙；硫酸钙；氟化钙；氟化铵；硫酸铵；磷酸铵；磷酸二铵(磷酸氢二铵)；磷酸二氢铵；乙酸铵；氯化铵；溴化铵；硝酸铵；氯酸铵；碘化铵；过氯酸铵；硫氰酸铵；氟化钾；硫酸钾；磷酸一钾；磷酸二钾(磷酸氢钾)；磷酸三钾；乙酸钾；氯化钾；溴化钾；硝酸钾；氯酸钾；碘化钾；过氯酸钾；硫氰酸钾；氟化钠；硫酸钠；单磷酸钠(例如磷酸一钠、磷酸二钠、磷酸三钠)；二磷酸钠及多磷酸钠(例如二磷酸一钠、二磷酸二钠、二磷酸三钠、二磷酸四钠、三磷酸钠)；乙酸钠；氯化钠；溴化钠；硝酸钠；氯酸钠；碘化钠；过氯酸钠；氟化锂；硫酸锂；磷酸锂；氯化锂；溴化锂；硝酸锂；氯酸锂；碘化锂；氟化镁；硫酸镁；磷酸一镁；磷酸二镁；磷酸三镁；乙酸镁；溴化镁；氯酸镁；碘化镁；过氯酸镁；硫氰酸镁；磷酸一钙；磷酸三钙；磷酸八钙；二磷酸二钙；三磷酸钙；碘化钙；硝酸鈲；碘化鈲；硫氰酸鈲或其组合)的基于丝蛋白的溶液；出口，其配置可以输出具有降低浓度的任何离液剂的经过纯化的基于丝蛋白的溶液(即，渗余物)；及废料孔口，其配置可以输出第二化合物的部分(即，渗透物)。过滤模块的配置可以经由透滤作用或透析自基于丝蛋白的溶液去除第二化合物。在一些情况下，通过模块的流动与膜表面相切。基于丝蛋白的溶液还可经历某一浓度水平，其可被调谐以使稍后工艺(例如灭菌或粉末化)优化。基于丝蛋白的溶液可循环通过过滤模块，持续由约1倍透滤体积至约至少12倍透滤体积、优选约3倍透滤体积至约10倍透滤体积、且更优选约5倍透滤体积至约9倍透滤体积所定义的持续时间。在一些情况下，还可监测渗余物中离液剂的浓度水平及/或跨过滤模块的压降以确定工艺的状态。一般来说，期望获得对于使用者来说几乎不可检测的剩余离液剂水平(例如，无味)；然而，此水平对于不同试剂及/或产品应用来说将变化且可包括小于1,000百万分率(ppm)、小于900ppm、小于650ppm、小于400ppm、小于300ppm、小于250ppm且甚至低至低于150ppm。在一些情况下，进行其它测试以确保基于丝蛋白的溶液中不存在污染物或非所需物质。

另外，过滤模块可包括一或多个螺旋卷绕式膜；然而，可使用例如板框、中空纤维等其它膜结构以适合特定应用(例如流动速率、压力等)。过滤模块可包括多个级且可包括约一至约十个膜、约一至约八个膜、约三至约八个膜、约三至约五个膜。在使用多级过滤器或过滤模块的情况下，基于丝蛋白的溶液可以连续方式、以并行方式或以两种方式通过以适合特定应用。将基于各种系统参数(例如流动速率)来选择膜的数目、尺寸及配置。膜活性层的结构及化学性质也将变化以适合特定应用，且可构造成具有约1kDa至约300kDa、约1kDa至约100kDa、约1kDa至约50kDa的截留分子量。另外，膜可由聚醚砜(PES)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈(PAN)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)或其组合制成。

第二处理分站还可包括热交换系统，其视需要包括任何阀门、泵、控制器等以在处理期间控制基于丝蛋白的溶液的温度。举例来说，在引入过滤模块之前降低基于丝蛋白的溶液的温度可促进第二化合物的去除。第二处理分站还可包括一或多个阀门组合件，其配置可以将具有减少的第二化合物的基于丝蛋白的溶液输出引导至入口(再循环)中的至少一者或引导至第三处理分站及与控制器通信的一或多个传感器(例如压差、温度、流动速率、盐度计、导电性等)。在一些实施例中，过滤模块可包括用于例如通过蒸发回收被去除的第二化合物的再循环电路。

在本文所公开的方面中的任一者的额外实施例中，第三处理分站包括微滤模块，其具有：入口，其配置可以接收来自第二处理分站的经过纯化的基于丝蛋白的溶液；及出口，其配置可以输出无菌的基于丝蛋白的溶液。所述微滤模块的配置可以降低经过纯化的基于丝蛋白的溶液的浊度及/或自经过纯化的基于丝蛋白的溶液去除微生物。在一些实施例中，所述入口的配置可以接收来自第一处理分站的基于丝蛋白的溶液，且所述出口的配置可以将无菌的基于丝蛋白的溶液输出至第二处理分站。另外，微滤模块可包括一或多级过滤器，其视需要具有或不具有泵、阀门及贮留槽。在一些实施例中，第一级过滤器可安置在第二处理分站上游，且第二级过滤器可安置在第二处理分站下游。在包括一或多个泵的实施例中，泵的配置可以在多级过滤器及/或处理分站之间转移基于丝蛋白的溶液，及/或在完成微滤工艺之后视需要将基于丝蛋白的溶液转移至另一工艺。另外，可包括一或多个贮留槽以存储溶液或提供额外处理，例如温度控制或浓度调节，如解决浊度或无菌程度可能所需要的。

多级过滤器可包括一或多个螺旋卷绕式膜；然而，可使用例如板框、中空纤维、袋滤器、滤筒等其它膜结构以适合特定应用。在一些实施例中，微滤模块可包括两(2)个级，其中第一级的配置可以去除较大聚集体，而第二级的配置可以去除较小聚集体，及/或对溶液进行灭菌且降低溶液的浊度。第一级中的膜的配置可以用于深层过滤或表面过滤，其孔径范围介于0.65至15μm。第二级中的膜的配置可以用于深层过滤或表面过滤，其孔径范围介于约0.05至0.65μm。膜可由具有或不具有食品级助滤剂的PES、PP或纤维素制备。多级过滤器可包括约1至约52个膜。

基于丝蛋白的溶液可以连续方式、以并行方式或以两种方式通过所述膜以适合特定应用。所述膜可具有约0.02μm至约15μm的平均孔径。在一些实施例中，第一级过滤器中的膜可具有在约0.7μm至约5μm、优选约0.9μm与约1.4μm范围内的孔径，而第二级过滤器中的膜可具有在约0.05μm至约0.8μm、优选约0.2μm至约0.8μm范围内的孔径，其中基于丝蛋白的溶液在通过第二级过滤器之前通过第一级过滤器(例如以在第一级中滤出较大聚集体)。在一些情况下，基于丝蛋白的溶液含有极少量的离液剂。另外或替代地，第三处理分站可包括热交换电路以经由巴氏灭菌法对溶液进行灭菌。

在本文所公开的方面中的任一者的另外其它实施例中，第四处理分站包括粉末化设备，其配置可以接收来自第三处理分站的经过灭菌的基于丝蛋白的溶液且输出呈粉末形式的丝蛋白。另外，所得粉末状丝蛋白可具有低于1.0、0.95、0.9、0.85、0.8、0.75、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2、0.1的水活性水平。优选地，水活性水平低于0.9，以允许获得在食物及微生物学角度来说的存放稳定粉末。粉末化设备可包括喷雾干燥器，其具有：入口，其配置可以接收来自第三处理分站的经过灭菌的基于丝蛋白的溶液；及出口，其配置可以输出呈粉末及易于速溶形式的丝蛋白。在一个实施例中，喷雾干燥器的配置可以具有高压喷嘴，其中喷雾是通过迫使进料(在此情况下基于丝蛋白的溶液)通过喷嘴孔口而产生。替代地，可使用双流体喷嘴喷雾干燥器，其中喷雾是通过进料与压缩空气之间的相互作用而产生。在双流体喷嘴配置中，进料可在存在或不存在后续喷嘴加热步骤的情况下经由与压缩空气接触而雾化。热干燥气体还可用于在雾化发动机接触进料时使雾化发动机加速。热干燥气体可被配置而以低速度行进。还可使用其它喷雾干燥器配置。作为非限制性实例，喷雾干燥器可为以下类型中的一种：高压喷嘴、双流体喷嘴、燃烧喷嘴、雾化。

可速溶可涵盖一系列特征，包括(但不限于)可流动且容易分散于液体中以在液体中形成稳定分散液而无需在液体中搅拌或摇动粉末的粉末，但可替代地通过在液体中搅拌或摇动粉末仅较短时间而产生。在一个实施例中，粉末的水分含量应在约1％至10％之间，更优选在约1.0％至7％之间。第四处理分站还可包括用于在处理之前容纳经过灭菌的基于丝蛋白的溶液的进料容器。进料容器的配置可以在处理之前处理经过灭菌的基于丝蛋白的溶液以例如增强粉末化或产生更速溶的粉末。第四处理分站还可包括安置在粉末化设备下游以用于对粉末状丝蛋白进行改性的设备(例如包括添加剂以使其更速溶，或有助于聚结的设备)或包装设备。作为聚结设备的实例，第四处理分站可包括外部流化床或与粉末化设备集成的流化床。聚结设备可有助于粉末状丝蛋白的聚结，其可改进粉末状丝蛋白的分散性、速溶性或湿润性特性。可利用任何适合的聚结设备。在一些实施例中，粉末状丝蛋白可在粉末化之后通过聚结设备。在其它实施例中，聚结设备可集成至喷雾干燥器中，使得聚结在粉末化工艺期间发生。在一些实施例中，聚结设备可将粉末状丝蛋白颗粒的尺寸增加超过约5％、超过约10％、超过约20％、超过约30％、超过约40％、超过约50％、超过约60％、超过约70％、超过约80％、超过约90％、超过约100％、超过约150％、超过约200％、超过约250％、超过约300％、超过约350％、超过约400％、超过约500％、超过约600％、超过约700％、超过约800％、超过约900％、超过约1000％。

在另一方面中，本发明涉及一种处理蚕茧以获得食品级丝蛋白的方法。所述方法包括以下步骤：将多个蚕茧引入反应容器中；将溶剂(例如，水(例如软化水、过滤水、去离子水、自来水)、乙醇、柠檬酸或具有酸性pH的其它适合物质)引入反应容器中；将第一化合物引入反应容器中；向反应容器的内容物引入热量以促进蚕茧的脱胶；任选地对反应容器加压及/或任选地搅拌反应容器的内容物以控制蚕茧在反应容器内的移动；去除溶剂及任何脱胶残余物(如果存在)的至少一部分；冲洗经过脱胶的丝蛋白；将第二化合物引入反应容器中(具有或不具有额外溶剂)以使剩余的丝蛋白溶解至溶液中；过滤反应容器的内容物以大体上去除第二化合物(例如视需要满足特定纯度水平或范围)且产生经过纯化的基于丝蛋白的溶液；将经过纯化的基于丝蛋白的溶液引导至灭菌工艺以获得“食品级”质量的基于丝蛋白的溶液；及将经过纯化的基于丝蛋白的溶液粉末化以获得呈粉末形式的丝蛋白。工艺的各种参数将变化以适合特定应用，所述参数例如：引入或去除各种组分(例如蚕茧、溶剂、化合物、冲洗溶液等)的次序、数量及速率；操作温度范围；处理时间(例如搅拌步骤的速度及时间)；操作次序；等等。在各种实施例中，本文所公开的方法可并入有对应于本文所公开的系统及分站的额外工艺或步骤中的任一个。

实施例1：一种丝制备系统，其包含：(A)第一处理分站，其包含容器，所述容器的配置可以接收丝进料、自所述丝进料提取丝蛋白且产生基于丝蛋白的溶液，使得所述基于丝蛋白的溶液大体上不含丝胶，其中所述第一处理分站的配置可以在单一容器内经由脱胶、冲洗及溶解工艺提取丝蛋白；(B)第二处理分站，其与所述第一处理分站流体连通，所述第二处理分站的配置可以接收并纯化来自所述第一处理分站的所述基于丝蛋白的溶液，其中经过纯化的基于丝蛋白的溶液包含少于约650百万分率(ppm)的一或多种盐或非有机微粒；(C)其中所述基于丝蛋白的溶液在第三处理分站之前经过灭菌以产生经过灭菌的基于丝蛋白的溶液；及(D)第三处理分站，其与所述第二处理分站流体连通，所述第三处理分站为喷雾干燥器，其配置可以接收所述经过灭菌的基于丝蛋白的溶液且将其粉末化。

实施例2：一种丝制备系统，其包含：(A)第一处理分站，其包含容器，所述容器的配置可以接收丝进料、自所述丝进料提取丝蛋白且产生基于丝蛋白的溶液，其中所述第一处理分站的配置可以在单一容器内经由脱胶、冲洗及溶解工艺提取丝蛋白；(B)第二处理分站，其与所述第一处理分站流体连通，所述第二处理分站的配置可以接收并纯化来自所述第一处理分站的所述基于丝蛋白的溶液；(C)第三处理分站，其与所述第二处理分站流体连通，所述第三处理分站的配置可以接收经过纯化的基于丝蛋白的溶液且对其进行灭菌；及(D)第四处理分站，其与所述第三处理分站流体连通，所述第四处理分站的配置可以接收经过纯化的基于丝蛋白的溶液且将其粉末化，其中所述第四处理分站为喷雾干燥器。

实施例3：一种丝制备系统，其包含：(A)第一处理分站，其配置可以接收丝进料、自所述丝进料提取丝蛋白且产生基于丝蛋白的溶液，其中所述第一处理分站的配置可以在单一容器内提取丝蛋白，所述第一处理分站包含：反应容器，所述反应容器包含：第一入口孔口，其配置可以接收原始丝进料及一或多种化合物；第二入口孔口，其配置可以接收溶剂；及至少一个出口，其配置可以输出所述基于丝蛋白的溶液，其中所述反应容器的配置可以通过脱胶、冲洗及溶解来自所述丝进料的丝蛋白来处理所述丝进料；液体夹套，其安置于所述反应容器周围且其配置可以提供与所述容器及其内容物的热交换，其中所述液体夹套的配置可以将内容物加热至约50℃至约150℃的温度；以及搅拌机制，其配置可以搅拌所述反应容器的内容物；(B)第二处理分站，其与所述第一处理分站流体连通，所述第二处理分站的配置可以接收并纯化来自所述第一处理分站的所述基于丝蛋白的溶液，其中所述第二处理分站的配置可以经由切向流过滤来纯化所述基于丝蛋白的溶液，所述第二处理分站包含容纳至少一个膜的过滤模块，所述模块包含：入口，其配置可以接收包括化合物的所述基于丝蛋白的溶液；出口，其配置可以输出化合物量减少的经过纯化的基于丝蛋白的溶液；及废料孔口，其配置可以输出所述化合物的一部分，其中所述过滤模块的配置可以通过使所述基于丝蛋白的溶液循环通过所述过滤模块而自所述基于丝蛋白的溶液去除所述化合物，直至达到约1倍透滤体积至约至少12倍透滤体积；(C)其中所述基于丝蛋白的溶液在第三处理分站之前经过灭菌以产生经过灭菌的基于丝蛋白的溶液；(D)第三处理分站，其与所述第二处理分站流体连通，所述第三处理分站的配置可以接收所述经过灭菌的基于丝蛋白的溶液且将其粉末化，其中所述第三处理分站的配置可以经由喷雾干燥器将所述经过灭菌的基于丝蛋白的溶液粉末化，且其中所述第三处理分站包括一件聚结设备；及(E)后处理系统，其配置可以接收来自所述第三处理分站的丝蛋白粉末且进行以下中的至少一者：调节所述丝蛋白粉末、测试所述丝蛋白粉末或将所述丝蛋白粉末包装在食品级容器中。

实施例4：一种丝制备系统，其包含：第一处理分站，其包含容器，所述容器的配置可以接收丝进料、自所述丝进料提取丝蛋白且产生基于丝蛋白的溶液，使得所述基于丝蛋白的溶液大体上不含丝胶，其中所述第一处理分站的配置可以在单一容器内经由脱胶、冲洗及溶解工艺提取丝蛋白。

实施例5：根据实施例1至4中任一实施例或其任何组合所述的丝制备系统，其中所述经过纯化的基于丝蛋白的溶液包含少于约400ppm的所述一或多种盐或非有机微粒。

实施例6：根据实施例1至5中任一实施例或其任何组合所述的丝制备系统，其中经过粉末化的基于丝蛋白的溶液包含小于0.9的水活性水平。

实施例7：根据实施例1至6中任一实施例或其任何组合所述的丝制备系统，其中所述丝进料来源于家蚕桑蚕。

实施例8：根据实施例1至7中任一实施例或其任何组合所述的丝制备系统，其进一步包含：储集器，其安置在所述第一处理分站与所述第二处理分站之间且其配置可以进行以下中的至少一者：容纳或调节所述基于丝蛋白的溶液；及泵组合件系统，其安置在所述第一处理分站与所述第二处理分站之间且其配置可以在所述第一处理分站、所述储集器及所述第二处理分站之间转移所述基于丝蛋白的溶液。

实施例9：根据实施例1至8中任一实施例或其任何组合所述的丝制备系统，其中所述第二处理分站包括至少一个螺旋卷绕式过滤膜。

实施例10：根据实施例1至9中任一实施例或其任何组合所述的丝制备系统，其进一步包含热交换系统，所述热交换系统的配置可以在所述处理分站中的任一个之前或之后调节所述基于丝蛋白的溶液的温度。

实施例11：根据实施例1至10中任一实施例或其任何组合所述的丝制备系统，其中所述第二处理分站的配置可以经由透滤作用来纯化所述基于丝蛋白的溶液。

实施例12：根据实施例1至11中任一实施例或其任何组合所述的丝制备系统，其中所述第二处理分站的配置可以经由切向流过滤来纯化所述基于丝蛋白的溶液。

实施例13：根据实施例1至12中任一实施例或其任何组合所述的丝制备系统，其中所述第三处理分站或所述第四处理分站包括一件聚结设备。

实施例14：根据实施例1至13中任一实施例或其任何组合所述的丝制备系统，其进一步包含后处理系统，所述后处理系统的配置可以接收来自所述第三处理分站的丝蛋白粉末且进行以下中的至少一者：调节所述丝蛋白粉末、测试所述丝蛋白粉末或将所述丝蛋白粉末包装在食品级容器中。

实施例15：根据实施例1至14中任一实施例或其任何组合所述的丝制备系统，其中所述第三处理分站的配置可以经由微滤作用将所述经过纯化的基于丝蛋白的溶液灭菌至食品级标准。

实施例16：根据实施例1至15中任一实施例或其任何组合所述的丝制备系统，其中所述第三处理分站的配置可以经由巴氏灭菌法将所述经过纯化的基于丝蛋白的溶液灭菌至食品级标准。

实施例17：根据实施例1至16中任一实施例或其任何组合所述的丝制备系统，其进一步包含第四处理分站，其与所述第二处理分站流体连通，所述第四处理分站的配置可以接收经过纯化的基于丝蛋白的溶液且对其进行灭菌。

实施例18：根据实施例1至17中任一实施例或其任何组合所述的丝制备系统，其中所述第四处理分站包含微滤模块，其配置可以接收所述基于丝蛋白的溶液或经过纯化的基于丝蛋白的溶液中的至少一者且去除所述基于丝蛋白的溶液或经过纯化的基于丝蛋白的溶液中的所述至少一者的微生物并降低其浊度。

实施例19：根据实施例1至18中任一实施例或其任何组合所述的丝制备系统，其中所述微滤模块包括两级过滤器，第一级过滤器具有约0.7μm与约5μm之间的孔径且第二级过滤器具有约0.05μm与约0.8μm之间的孔径，且所述基于丝蛋白的溶液在通过所述第二级过滤器之前通过所述第一级过滤器。

实施例20：根据实施例1至19中任一实施例或其任何组合所述的丝制备系统，其中所述微滤模块进一步包含一或多个泵，其配置可以：在多级过滤器之间转移所述基于丝蛋白的溶液；在处理分站之间转移所述基于丝蛋白的溶液；在完成微滤工艺之后视需要将所述基于丝蛋白的溶液转移至另一工艺；或其任何组合。

实施例21：根据实施例1至20中任一实施例或其任何组合所述的丝制备系统，其中所述微滤模块进一步包含一或多个贮留槽，其中所述槽的配置可以提供额外处理，包括以下中的一或多者：存储溶液；控制溶液温度；或调节溶液浓度以解决浊度或无菌程度。

实施例22：根据实施例1至21中任一实施例或其任何组合所述的丝制备系统，其中所述反应容器的尺寸被设定成具有约0.5至约5.0的由工作体积所定义的高度与直径的纵横比。

实施例23：根据实施例1至22中任一实施例或其任何组合所述的丝制备系统，其中所述反应容器的尺寸被设定成具有约0.8至约2.0的由工作体积所定义的高度与直径的纵横比。

实施例24：根据实施例1至23中任一实施例或其任何组合所述的丝制备系统，其中所述反应容器进一步包含用于控制所述丝进料在所述容器内的移动或位置中的至少一者的处置结构。

实施例25：根据实施例1至24中任一实施例或其任何组合所述的丝制备系统，其进一步包含预处理系统，所述预处理系统的配置可以在将所述丝进料引入所述第一处理分站之前或在引入时调节所述丝进料。

实施例26：根据实施例1至25中任一实施例或其任何组合所述的丝制备系统，其中所述第二处理分站进一步包含热交换系统以在处理期间控制所述基于丝蛋白的溶液的温度。

实施例27：根据实施例1至26中任一实施例或其任何组合所述的丝制备系统，其中所述过滤模块的配置可以通过使所述基于丝蛋白的溶液循环通过所述过滤模块而自所述基于丝蛋白的溶液去除第二化合物，直至达到约5倍透滤体积至约至少8倍透滤体积。

实施例28：一种处理丝进料以获得丝蛋白的方法，其包含以下步骤：将多个丝进料引入反应容器中；将溶剂引入所述反应容器中；将第一化合物引入所述反应容器中；向反应容器内容物引入热量以促进所述丝进料的脱胶；控制所述丝进料在所述反应容器内的移动或定位；冲洗经过脱胶的丝进料；将第二化合物引入所述反应容器中以使任何剩余的丝蛋白溶解至溶液中；搅拌所述反应容器的内容物；过滤所述反应容器的内容物以大体上去除所述第二化合物且产生经过纯化的基于丝蛋白的溶液；及将所述经过纯化的基于丝蛋白的溶液粉末化以获得呈粉末形式的经过纯化的丝蛋白。

实施例29：一种处理丝进料以获得丝蛋白的方法，其包含以下步骤：将多个丝进料引入反应容器中；将溶剂引入所述反应容器中；将第一化合物引入所述反应容器中；向所述反应容器的内容物引入热量以促进蚕茧的脱胶；控制所述丝进料在所述反应容器内的移动或定位；去除所述溶剂及任何脱胶残余物的至少一部分；冲洗经过脱胶的丝进料；将第二化合物引入所述反应容器中以使剩余的丝蛋白溶解至溶液中；搅拌所述反应容器的内容物；过滤所述反应容器的内容物以大体上去除所述第二化合物且产生经过纯化的基于丝蛋白的溶液；将所述经过纯化的基于丝蛋白的溶液引导至灭菌工艺以获得经过灭菌的基于丝蛋白的溶液；及将所述经过灭菌的基于丝蛋白的溶液粉末化以获得呈粉末形式的丝蛋白。

实施例30：一种处理丝进料以获得食品级丝蛋白的方法，其包含以下步骤：提供反应容器，其配置可以在其中经由脱胶、冲洗及溶解工艺提取丝蛋白，其中所述容器包含至少一个入口孔口、至少一个出口孔口；及液体夹套，其配置可以提供与所述容器及其内容物的热交换；经由所述至少一个入口孔口将多个丝进料引入所述反应容器中；经由所述至少一个入口孔口将溶剂引入所述反应容器中；经由所述至少一个入口孔口将第一化合物引入所述反应容器中；经由所述液体夹套将所述反应容器的内容物加热至约50℃至约150℃的温度以促进所述丝进料的脱胶；控制所述丝进料在所述反应容器内的移动或定位；经由所述至少一个出口孔口去除所述溶剂及任何脱胶残余物的至少一部分；冲洗经过脱胶的丝进料；经由所述至少一个入口孔口将第二化合物引入所述反应容器中以使剩余的丝蛋白溶解，从而形成基于丝蛋白的溶液；搅拌所述反应容器的内容物；经由所述至少一个出口孔口将所述包括第二化合物的基于丝蛋白的溶液输出至过滤模块；过滤所述包括第二化合物的基于丝蛋白的溶液以大体上去除所述第二化合物且产生经过纯化的基于丝蛋白的溶液，其中所述过滤模块的配置可以通过使所述基于丝蛋白的溶液循环通过所述过滤模块而自所述基于丝蛋白的溶液去除所述第二化合物，直至达到约1倍透滤体积至约至少12倍透滤体积；及经由喷雾干燥器将所述经过纯化的基于丝蛋白的溶液粉末化以获得呈粉末形式的丝蛋白，使得粉末的水活性水平小于0.9。

实施例31：一种处理丝进料以获得食品级丝蛋白的方法，其包含以下步骤：提供反应容器，其配置可以在其中经由脱胶、冲洗及溶解工艺提取丝蛋白，其中所述容器包含至少一个入口孔口、至少一个出口孔口；及液体夹套，其配置可以提供与所述容器及其内容物的热交换；经由所述至少一个入口孔口将多个丝进料引入所述反应容器中；经由所述至少一个入口孔口将溶剂引入所述反应容器中；经由所述至少一个入口孔口将第一化合物引入所述反应容器中；经由所述液体夹套将所述反应容器的内容物加热至约50℃至约150℃的温度以促进所述丝进料的脱胶；控制所述丝进料在所述反应容器内的移动或定位；经由所述至少一个出口孔口去除所述溶剂及任何脱胶残余物的至少一部分；冲洗经过脱胶的丝进料，使得所述丝进料大体上不含丝胶；经由所述至少一个入口孔口将第二化合物引入所述反应容器中以使剩余的丝蛋白溶解，从而形成基于丝蛋白的溶液；搅拌所述反应容器的内容物；对所述基于丝蛋白的溶液进行灭菌以获得经过灭菌的基于丝蛋白的溶液；经由所述至少一个出口孔口将所述包括第二化合物的经过灭菌的基于丝蛋白的溶液输出至过滤模块；过滤所述包括第二化合物的基于丝蛋白的溶液以大体上去除所述第二化合物且产生经过纯化的基于丝蛋白的溶液，其中所述过滤模块的配置可以通过使所述基于丝蛋白的溶液循环通过所述过滤模块而自所述基于丝蛋白的溶液去除所述第二化合物，直至达到约1倍透滤体积至约至少12倍透滤体积，其中所述经过纯化的基于丝蛋白的溶液包含少于约650百万分率(ppm)的一或多种盐或非有机微粒；及经由喷雾干燥器将所述经过纯化的基于丝蛋白的溶液粉末化以获得呈粉末形式的丝蛋白，使得粉末的水活性水平小于0.9。

实施例32：根据实施例28至31中任一实施例或其任何组合所述的丝制备系统，其中所述丝进料来源于家蚕桑蚕。

实施例33：根据实施例28至32中任一实施例或其任何组合所述的丝制备系统，其中所述丝进料在所述反应容器中的堆积密度介于约1％与约70％之间。

实施例34：根据实施例28至33中任一实施例或其任何组合所述的丝制备系统，其中所述丝进料在所述反应容器中的堆积密度大于5％。

实施例35：根据实施例28至34中任一实施例或其任何组合所述的丝制备系统，其中所述丝进料在所述反应容器中的堆积密度大于15％。

实施例36：根据实施例28至35中任一实施例或其任何组合所述的丝制备系统，其中所述丝进料在所述反应容器中的堆积密度大于25％。

实施例37：根据实施例28至36中任一实施例或其任何组合所述的丝制备系统，其中所述过滤步骤包含经由透滤作用来纯化所述基于丝蛋白的溶液。

实施例38：根据实施例28至37中任一实施例或其任何组合所述的丝制备系统，其中所述过滤步骤包含经由切向流过滤来纯化所述基于丝蛋白的溶液。

实施例39：根据实施例28至38中任一实施例或其任何组合所述的丝制备系统，其中所述方法进一步包含在粉末化步骤之前进行灭菌工艺以获得食品级质量的基于丝蛋白的溶液的步骤。

实施例40：根据实施例28至39中任一实施例或其任何组合所述的丝制备系统，其中所述灭菌工艺包含将所述经过纯化的基于丝蛋白的溶液引导至微滤模块的步骤。

实施例41：根据实施例28至40中任一实施例或其任何组合所述的丝制备系统，其中将所述经过纯化的基于丝蛋白的溶液引导至微滤模块的所述步骤包含引导所述经过纯化的基于丝蛋白的溶液通过孔径在约0.7μm与约5μm之间的第一级微滤；以及引导所述经过纯化的基于丝蛋白的溶液通过孔径在约0.05μm与约0.8μm之间的第二级微滤。

实施例42：根据实施例28至41中任一实施例或其任何组合所述的丝制备系统，其进一步包含在处理期间调节所述基于丝蛋白的溶液的温度的步骤。

实施例43：根据实施例28至42中任一实施例或其任何组合所述的丝制备系统，其进一步包含后粉末化步骤，所述后粉末化步骤包含以下中的至少一者：使丝蛋白粉末聚结；调节丝蛋白粉末；测试丝蛋白粉末；或将丝蛋白粉末包装至例如食品级容器中。

实施例44：根据实施例28至43中任一实施例或其任何组合所述的丝制备系统，其中所述过滤步骤包含利用至少一个螺旋卷绕式膜。

实施例45：根据实施例28至44中任一实施例或其任何组合所述的丝制备系统，其中所述至少一个入口孔口包含：第一入口孔口，其配置可以接收所述丝进料、所述第一化合物及所述第二化合物；及第二入口孔口，其配置可以接收所述溶剂；且所述至少一个出口孔口包含：第一出口孔口，其配置可以输出所述基于丝蛋白的溶液；及第二出口孔口，其配置可以输出所述溶剂及任何脱胶残余物的至少一部分。

下文详细论述另外的其它方面、实施例及这些示范性方面及实施例的优点。此外，应理解，前述信息及以下详细描述两者仅仅为各种方面及实施例的说明性实例，且打算提供综述或框架以理解所要求保护方面及实施例的性质及特性。因此，经由参考以下描述及随附图式，本文所公开的本发明的这些及其它目标以及优点及特征将变得显而易见。此外，应理解，本文所描述的各种实施例的特征并不相互排斥且可以各种组合及排列存在。

附图说明

在图式中，相同参考标号在不同视图中通常指代相同部件。此外，图式不一定按比例绘制，实际上重点一般放在说明本发明的原理上且并不打算作为本发明的限制的定义。为清楚起见，并非每个组件都可在每个图中标注。在以下描述中，参考以下图式描述本发明的各种实施例，其中：

图1示出根据本发明的一或多个实施例的丝制备工艺的实例；

图2示出根据本发明的一或多个实施例的用于丝制备工艺的第一处理分站的实例；

图3示出根据本发明的一或多个实施例的用于丝制备工艺的第二处理分站的实例；

图4示出根据本发明的一或多个实施例的与丝制备工艺集成的辅助设备的实例；

图5A至5E示出根据本发明的一或多个实施例的集成在丝制备工艺中的各种第三处理分站的实例；

图6A示出根据本发明的一或多个实施例的用于丝制备工艺的第四处理分站的一个实例；

图6B示出根据本发明的一或多个实施例的用于丝制备工艺的第四处理分站的另一实例；

图7A至7D示出根据本发明的一或多个实施例的丝制备工艺的替代实例；

图8示出根据本发明的一或多个实施例的丝制备工艺的又一实例；

图9A至9C示出根据本发明的一或多个实施例的与丝制备工艺集成的筛网的实例；

图10示出根据本发明的一或多个实施例的将筛网安放在第一处理分站中的实例；

图11示出根据本发明的一或多个实施例的将筛网安放在第一处理分站中的另一实例；

图12示出示范性丝薄膜及/或涂层中的丝蛋白片段分子量(MW)的示范性曲线图；且

图13示出示范性丝薄膜及/或涂层中的丝蛋白片段分子量(MW)的示范性曲线图。

具体实施方式

现将参考随附图式，在下文中更充分地描述本发明的一些实施方案，其中示出本发明的一些而非所有实施方案。实际上，本发明的各种实施方案可依许多不同形式体现且不应将其理解为限于本文所阐述的实施方案；反而提供这些实例实施方案以使得本发明将为透彻且完整，且将本发明的范围完全传达给所属领域的一般技术人员。

除非另外规定或自上下文清楚可见，否则所提及第一、第二、第三或其类似术语不应理解为暗示特定次序。描述为在另一特征上方(除非另外规定或自上下文清楚可见)的特征可能改为在下方，且反过来也一样；且类似地，描述为在另一特征左侧的特征可能改为在右侧，且反过来也一样。此外，尽管本文中可提及定量性测量结果、值、几何关系或其类似者，但除非另外说明，否则这些中的任一者或多者(如果并非全部)可能为可能出现的可接受变化(例如归因于工程容许度或其类似者的变化)的绝对值或近似值。

本发明涉及用于改进含有来自丝茧的丝蛋白的基于丝蛋白的溶液的制备的系统及方法。

为了更易于理解本发明，首先在下文对某些术语进行定义。以下术语及其它术语的额外定义贯穿本说明书进行阐述。

除非上下文另外明确指示，否则如本说明书及所附权利要求书中所使用，单数形式“一(a/an)”及“所述(the)”包括多个指示物。

除非明确说明或自上下文显而易见，否则如本文所使用，术语“或”应理解为包括性的且涵盖“或”与“及”。

当在本文中使用时，术语“及/或”应视为两个指定特征或组分中的每一者连同另一者或不连同另一者的特定公开。因此，如本文中例如“A及/或B”的短语中所使用的术语“及/或”打算包括A及B；A或B；A(单独)；及B(单独)。类似地，例如“A、B及/或C”的短语中所使用的术语“及/或”打算涵盖以下实施例中的每一者：A、B及C；A、B或C；A或C；A或B；B或C；A及C；A及B；B及C；A(单独)；B(单独)；及C(单独)。

如本文所用的术语“例如”及“即”仅作为举例使用，但不打算限制，且不应视为仅提及本说明书中明确列举的那些条目。

术语“或更大”、“至少”、“大于”及其类似术语(例如“至少一个”)应理解为包括(但不限于)至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、101、102、103、104、105、106、107、108、109、110、111、112、113、114、115、116、117、118、119、120、121、122、123、124、125、126、127、128、129、130、131、132、133、134、135、136、137、138、139、140、141、142、143、144、145、146、147、148、149或150、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、2000、3000、4000、5000或大于所陈述值。还包括任何更大的数目或其间的分数。

相反，术语“不超过”包括小于所陈述值的各值。在一个实施例中，“不超过100”包括100、99、98、97、96、95、94、93、92、91、90、89、88、87、86、85、84、83、82、81、80、79、78、77、76、75、74、73、72、71、70、69、68、67、66、65、64、63、62、61、60、59、58、57、56、55、54、53、52、51、50、49、48、47、46、45、44、43、42、41、40、39、38、37、36、35、34、33、32、31、30、29、28、27、26、25、24、23、22、21、20、19、18、17、16、15、14、13、12、11、10、9、8、7、6、5、4、3、2、1及0。还包括任何更小的数目或其间的分数。

术语“多个”、“至少两个”、“两个或更多个”、“至少第二个”等应理解为包括(但不限于)至少2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、101、102、103、104、105、106、107、108、109、110、111、112、113、114、115、116、117、118、119、120、121、122、123、124、125、126、127、128、129、130、131、132、133、134、135、136、137、138、139、140、141、142、143、144、145、146、147、148、149或150、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、2000、3000、4000、5000或更多。还包括任何更大的数目或其间的分数。

贯穿本说明书，词语“包含(comprising)”或例如“包含(comprises/comprising)”的变化形式应理解为暗示包括所陈述的要素、整数或步骤，或要素、整数或步骤的群组，但不排除任何其它要素、整数或步骤，或要素、整数或步骤的群组。应理解，在本文中任何地方的实施例都用语言“包含”描述，或还提供用术语“由…组成”及/或“基本上由…组成”所描述的类似实施例。术语“由…组成”排除权利要求中未指定的任何要素、步骤或成分。在一个实施例中，“由…组成”定义为“使权利要求不包括除所列举物质以外的物质，通常与其相关的杂质除外”。附属于“由”所列举要素或步骤“组成”的权利要求的权利要求不能够增加要素或步骤。术语“基本上由…组成(consisting essentially of/consists essentially)”同样具有在美国专利法中所归属的含义且所述术语为开放式的，允许存在所列举内容以外的内容，只要所列举内容的基础或新颖特征不因所列举内容以外的内容的存在而变化即可，但排除现有技术实施例。

除非特定说明或自上下文显而易见，否则如本文所使用，术语“约”是指在如通过所属领域的一般技术人员所测定的特定值或组成的可接受误差范围内的值或组成，其将部分取决于值或组成的测量或测定方式，即测量系统的限制。在一个实施例中，根据所属领域中的实务，“约”或“大约”可意谓在一个或大于一个标准差内。“约”或“大约”可意谓至多10％(即±10％)的范围。因此，“约”可理解为在大于或小于所陈述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％、0.01％或0.001％内。在一个实施例中，约5mg可包括4.5mg与5.5mg之间的任何量。此外，尤其在生物系统或工艺方面，所述术语可意谓值的至多一个数量级或至多5倍。当本发明提供特定值或组成时，除非另外说明，否则“约”或“大约”的含义应假定在所述特定值或组成的可接受误差范围内。

另外，如在下文中所使用，术语“优选”、“更优选”、“最优选”、“确切来说”、“更确切来说”、“具体来说”、“更具体来说”或类似术语结合任选的特征使用，而不限制其它可能性。因此，通过这些术语引入的特征为任选的特征且不打算以任何方式限制权利要求书的范围。如所属领域的技术人员将认识到，本发明可通过使用替代特征来进行。类似地，通过“在本发明的一实施例中”或类似表述引入的特征打算为任选的特征，而无关于本发明的其它实施例的任何限制，无关于本发明的范围的任何限制，且无关于将以此类方式引入的特征与本发明的其它任选或非任选的特征组合的可能性的任何限制。

如本文所描述，除非另外指明，否则任何浓度范围、百分比范围、比率范围或整数范围应理解为包括在所列举范围内的任何整数值及(在适当时)其分数(例如整数的十分之一及百分之一)。

本文中所用的单位、前缀及符号使用其国际单位系统(SI)公认的形式来提供。数值范围包括限定所述范围的数值。另外，在描述多个相同组件时，所述多个相同组件可单独提及(例如##a、##b、##c等)或共同提及(##)。

描述

图1描绘用于制备基于丝蛋白的溶液及获得呈粉末形式的丝蛋白的工艺100。具体来说，工艺100包括进行脱胶工艺(步骤120)以自蚕茧102提取出丝蛋白，且接着对脱胶的丝蛋白进行溶解工艺(步骤140)，其中丝蛋白溶解于加热的离液剂溶液中。接下来，工艺100包括将基于丝蛋白的溶液暴露于纯化工艺(步骤160)，其中自溶解的丝蛋白溶液去除离液剂，且最后将丝蛋白溶液干燥以得到丝蛋白(例如经由粉末化)(步骤180)。所获得丝蛋白的质量可通过改进基于丝蛋白的溶液的质量而改进。

在丝蛋白溶液的制备工艺期间，可使用一种工艺来降低浊度并杀死微生物，以获得含有所需性能及安全性要求的丝蛋白溶液。过高的浊度在丝蛋白溶液中是不合需要的，因为其可能影响由基于丝蛋白的溶液所形成的涂层的粘性，妨碍基于丝蛋白的溶液的屏障形成特性，且可能导致由基于丝蛋白的溶液形成的涂层看起来浑浊或混浊。出于此原因，在600nm的波长下测量的浊度应保持低于约0.800光密度(OD660)。因此，满足这些要求的方法为合乎需要的，且可包括例如集成如本文所描述的灭菌步骤/分站(参见图5A中的1110及图7中的610a/b)。

一般来说，本文所描述的各种系统及分站可经由常规管道技术互连，且可包括任何数目及组合的组件，例如泵、阀门、传感器、量规等，以人工或自动地监测及控制本文所描述的各种系统及工艺的操作。各种组件由适合于其所暴露的温度及材料的材料制备，且可与如本文所描述的控制器结合使用。

图2描绘第一分站220，其配置可以接收蚕茧202并且对蚕茧进行脱胶、溶解及冲洗操作以获得基于丝蛋白的溶液。理想地，基于丝蛋白的溶液在脱胶工艺之后将大体上不含丝胶。如所示，分站220包括反应容器222，所述反应容器具有：第一入口孔口226a，其配置可以接收蚕茧202及一或多种原料232(例如苏打灰、离液剂)；第二入口孔口226b，其配置可以接收溶剂(例如水)；及至少一个出口，其配置可以输出基于丝蛋白的溶液。反应容器222的配置可以在单一玻璃内衬容器内通过脱胶、冲洗及溶解中的至少一者将蚕茧处理成丝蛋白溶液。在替代布置中，通常可提供一或多个第一分站且具体来说提供一或多个反应容器以满足特定应用。参见例如图7A至7C。在一些实例中，可使用多个较小容器，从而通过例如使溶液的加热及冷却更高效而使工艺优化。在一些实施例中，分站220包括热交换器242，其用于在将溶剂引入容器222中之前调节溶剂。

第一处理分站220还包括安置于反应容器222周围的水或油夹套224，其配置可以提供与容器222及其内容物的热交换(例如视需要加热或冷却)。水或油夹套224包括热交换电路236，其包括用于使与例如两个热交换器239a、239b流体连通的加热/冷却介质再循环的泵237，所述热交换器视需要与蒸汽或冷却液体中的一或多者流体连通以控制容器222的内容物的温度。第一处理分站220还具有对其内容物加压的能力。第一处理分站的配置可以将内容物加压至约0psi至约20psi、约0至约10psi、约0至约5psi、约0.1至约20psi、约0.1psi至约10psi及约0.1psi至约5psi的磅每平方英寸(psi)。可在包括脱胶、冲洗及溶解的任何步骤期间施加压力以获得基于丝蛋白的溶液。

第一处理分站220还包括多个输入端及输出端238、244，以用于经由其对应的入口/出口将溶剂、蒸汽、冷却水、冷凝液等引入例如容器222及/或水或油夹套224中及/或去除所述溶剂、蒸汽、冷却水、冷凝液等。举例来说，在一些实施例中，输入端238a的配置可以将软化水245引入至热交换器242且接着经由入口226b将其引入至容器222，输入端238b、238c分别将蒸汽引入至热交换器242及239b，且输入端238d将冷却水引入至热交换器239a中的一个。输出端244a、244b、244c的配置可以自热交换器239、242去除冷凝液及冷却水。在其它实施例中，可用水代替油以达成相同的冷却或加热要求。

第一处理分站220可进一步包括其配置可以搅拌反应容器222的内容物的设备234，例如混合器、振动盘、磁性搅拌器、声波处理器、液体喷射流、气流等。在各种实施例中，搅拌设备234可接近反应容器222的底表面安置。在一些实施例中，搅拌设备234为具有单一机械轴及叶轮235的混合器。叶轮235的配置可以用于轴向流动、径向流动及/或切向流动，且可反向运行。另外，叶轮235可涂布有抵抗丝纤维的附着的物质及/或具有叶片的表面抛光(例如，低于某一阈值的表面粗糙度)。混合器可具有可互换的叶轮，其中所述叶轮的配置可以适合特定工艺，且具有有不同形状、间距等的平面叶片、弯曲叶片、斜叶片、指形叶片、锚叶片、锁紧叶片、带式叶片等中的一或多者。在一些实施例中，叶轮组合件包括可滑动套筒，所述可滑动套筒的配置可以压缩蚕茧及/或去除叶轮上的堆积物(例如，将蚕茧推离或刮离叶轮)。

在其它实施例中，反应容器222包括第二出口228b，其用于去除溶剂及其中的任何残余物(例如溶解的丝胶)的至少一部分，所述至少一部分可被传送以废弃、再循环或回收。反应容器222的尺寸可设定为具有由工作体积所定义的高度与直径的纵横比。容器的体积将变化以适合特定应用(例如，成品产量)，且其范围可在约0.2升至约150,000升、优选约0.5升至约5,000升内。容器内容物可包括多个蚕茧202(经过或不经过预处理)、溶剂244a(例如水)及化合物。水或油夹套224的配置可以将内容物加热至约50℃至约150℃、优选约85℃至约125℃的温度。一般来说，工艺时间、温度、pH及其它溶液特性可变化以适合特定应用，例如丝来源的类型。

反应容器222还可包括处置结构或设备230，其配置可以控制蚕茧202在容器222内的移动及/或位置(例如防止蚕茧浮动)。设备230可包括例如：筛网或丝网，其接近容器222的底部安置且其配置可以将蚕茧与搅拌设备234分离；滑槽或漏斗结构，其与第一入口连通且其配置可以在蚕茧的引入期间将蚕茧引导至容器222内的特定位置；再循环系统，其配置可以自容器222的底部抽吸溶液的一部分且将所述溶液再引入至容器222的上部及/或引入新鲜水以将蚕茧下推至溶液中；可竖直移动的筛子(例如，多孔活塞或排放式浮动盖板)，其安置于容器内且其配置可以将溶液内的任何固体“推”向容器的底部；一或多个喷球；及一或多个挡板，其安置于容器内且自其内壁延伸，其中所述挡板引导溶液及其中内容物的移动。在一个实施例中，设备230包括安置于容器222内的一或多个笼子或网子以确保蚕茧在整个容器222中分隔开。举例来说，蚕茧可分隔至多个球形或立方体笼子中。

第一处理分站220(且一般来说系统)可包括一或多个阀门组合件225、入口226及/或出口228(具有手动或自动致动器)，其配置可以控制例如蚕茧、化合物、溶剂、废料溶液、残余物、蒸汽、冷却水及最终基于丝蛋白的溶液的任何组分至第一处理分站及/或反应容器222的引入及自第一处理分站及/或反应容器222的去除。第一处理分站220(且一般来说系统)可包括至少一个传感器227，其配置可以感测以下中的一或多者：溶液温度、浓度、流动速率、pH、液面、浊度、粒度、分子量、压力等，其可用于控制(存在或不存在人工干预)各种工艺的操作。一旦已获得可以人工方式确定或经由一或多个所感测特征确定的所需基于丝蛋白的溶液，那么(例如视需要经由泵、阀门等)将溶液引导至如下文所描述的下一分站。在各种实施例中，本文所描述的系统可包括就地清洗(clean-in-place；CIP)模块246(例如移动推车)，其可与所述分站流体连接以对其进行维护。

图3描绘第二分站260，其配置可以接收基于丝蛋白的溶液且过滤溶液以自溶液去除离液剂。如所示，分站260包括贮留容器268及容纳至少一个膜的过滤模块266。分站260包括：至少一个输入端261，其配置可以自第一分站220接收包括离液剂的基于丝蛋白的溶液；及至少一个出口263，其配置可以输出离液剂浓度降低的经过纯化的基于丝蛋白的溶液(即，渗余物270、270')；以及另一出口274，其配置可以自过滤模块266输出废料流，例如渗透物272。包括离液剂的基于丝蛋白的溶液经由安置于容器268上的入口267a引入至容器268中。

一般来说，过滤模块266的配置可以经由透滤作用自基于丝蛋白的溶液去除离液剂。在一些情况下，通过模块的流动与膜表面相切。基于丝蛋白的溶液也可经历某一浓度水平，其可有益于稍后操作。基于丝蛋白的溶液可循环通过过滤模块，持续由约1倍透滤体积至约至少12倍透滤体积、优选约3倍透滤体积至约10倍透滤体积、且更优选约5倍透滤体积至约9倍透滤体积所定义的持续时间。在一些情况下，还可监测渗余物中离液剂的浓度水平及/或跨过滤模块的压降以确定工艺的状态。过滤模块266可包括任何数目及类型的膜以适合特定应用。在一个实施例中，模块266包括一或多个螺旋卷绕式膜，其可分多个级提供。举例来说，基于丝蛋白的溶液可以连续方式、以并行方式或以两种方式通过过滤模块266及其各级以适合特定应用。

贮留容器268可包括一或多个入口267b、267c，其配置可以在过滤工艺期间将冲洗溶液(例如软化水(输入端264a)或逆渗透水(输入端264b))引入基于丝蛋白的溶液中。容器268进一步包括用于去除溶液270且经由泵送系统276将所述溶液引导至过滤模块266的出口265。至少部分纯化的溶液270'被引导回贮留容器268(经由入口267d)，其中所述至少部分纯化的溶液暴露于额外冲洗且循环通过过滤模块266。可将渗透物272输出以进行废弃(经过或不经过进一步处理)或回收(如果可行)。一旦溶液270、270'已达到所需纯化水平，如以人工方式或以自动方式确定，那么溶液270、270'经由阀门结构225输出至另一处理分站(例如灭菌)。在一些实施例中，经过纯化的溶液可经由位于过滤模块266下游的替代管线269及阀门组合件225自第二处理系统260去除。在一些实施例中，溶液270、270'经由出口263直接输出至第四处理分站280、380而非另一分站。

第二处理分站260还可包括热交换系统262，其视需要包括任何阀门、泵、控制器等以在处理期间控制基于丝蛋白的溶液的温度。如图3中所示，热交换电路262安置于返回管线中以控制离开过滤模块266的至少部分纯化溶液270'的温度；然而，热交换电路262可位于其它地方以适合特定应用。电路262进一步包括用于引入及/或去除冷却(或加热)介质的孔口271a、271b。

在本文所公开的系统的各种实施例中，任选的预过滤分站250可安置于第一处理分站220与第二处理分站260之间。图4中所示的预过滤分站250可包括用以辅助将基于丝蛋白的溶液转移至第二处理分站260的转移泵252、适合特定应用的一或多个过滤模块254及热交换电路256。在一些实施例中，预过滤分站包括阀门组合件225，其配置可以在视需要冷却或未冷却的情况下排出可含有过量污染物(例如丝胶)的基于丝蛋白的溶液部分以进行废弃。

图5A至5E为用于灭菌的各种第三处理分站1110、1210、1310、1410、1510的示范性实施方案，其可并入含有丝蛋白的基于丝蛋白的溶液的整个生产工艺中。这些图式并未示出系统及工艺的所有可能实施方案，且一般示出为与第二处理分站1160、1260、1360、1460、1560有关。

一般来说，当处理基于丝蛋白的溶液时，一个主要问题为工艺不会不利地影响基于丝蛋白的溶液(包括丝蛋白)或其性能。举例来说，使用具有太小孔径的过滤器可破坏基于丝蛋白的溶液中的剪切敏感性丝蛋白，其可降低基于丝蛋白的溶液的屏障形成特性。在另一实例中，过滤器可自溶液去除一些丝蛋白，由此改变基于丝蛋白的溶液的分子量(Mw)，例如使得Mw过高或过低，或者缩小多分散性指数(PDI)。作为另一实例，微滤步骤可减小基于丝蛋白的溶液的体积，此情形应受限制。过滤步骤的目标是提供一种可满足本文所描述的所有要求而不会不利地影响基于丝蛋白的溶液的性能的工艺。

获得这些结果的一个选项为经由本文所描述的第三处理分站1110、1210、1310、1410、1510的灭菌工艺。本文所描绘的第三处理分站使用微滤作用来解决这些问题且能够产生落在每一问题的可允许限值内的基于丝蛋白的溶液。其它灭菌系统及工艺公开于2021年5月21日申请的美国临时专利申请案第63/191,441号中，其特此以全文引用的方式并入本文中。微滤工艺可需要利用多个不同类型的过滤器(例如螺旋式过滤器、膜过滤器、筒式过滤器、中空纤维过滤器、板框式过滤器、具有O形环的筒式过滤器)、材料、膜结构、孔径等)、不同跨膜压力及/或过滤器的数目及配置(例如以串联配置布置的两个或更多级过滤器，其中各级过滤器可并有多于一个呈不同配置的过滤器/膜)。一般来说，多级过滤器及/或其中包括的过滤器的确切数目及布置以及膜孔径可变化以适合特定应用；例如以适应不同流动速率、体积、目标压降、目标浊度水平、无菌程度、所用溶剂等。

图5A示出与纯化工艺/第二处理分站1160合并的灭菌工艺/第三处理分站1110的实例，其中第三分站1110安置在第二分站1160下游且包括两个泵1114、两级过滤器1116及两个贮留槽1118的使用。如所示，基于丝蛋白的溶液在离开第二分站1160的纯化工艺之后的路径是导向第一泵1114a，其将溶液传递至第一级过滤器1116a且使其通过所述第一级过滤器并且将其传递至第一贮留槽1118a中。与第一贮留槽1118a流体连通的第二泵1114b将基于丝蛋白的溶液转移至第二级过滤器1116b且使其通过所述第二级过滤器并且将其转移至第二贮留槽1118b中。基于丝蛋白的溶液在完成第三分站1110的微滤工艺之后可视需要被引导至另一工艺。

图5B示出灭菌工艺/第三处理分站1210的另一实例，其中纯化工艺1260仍在灭菌工艺/第三处理分站1210之前，但包括一个泵1214、两级过滤器1216及一个贮留槽1218的使用。如所示，基于丝蛋白的溶液在离开第二分站1260的纯化工艺之后的路径是导向单一泵1214，其将基于丝蛋白的溶液传递至第一级过滤器1216a且使其通过所述第一级过滤器，且接着传递至第二级过滤器1216b且使其通过所述第二级过滤器并且将其传递至贮留槽1218中。同样，基于丝蛋白的溶液在完成灭菌工艺之后可视需要被引导至另一工艺，包括例如返回通过第三处理分站1210进行第二遍次、质量测试或粉末化。

图5C示出灭菌工艺/第三处理分站1310的又一实例，但其中灭菌工艺与纯化工艺/第二处理分站1360合并且包括两个泵1314、两级过滤器1316及一个贮留槽1318的使用。如所示，基于丝蛋白的溶液的路径是经由第一泵1314a引入至第一级过滤器1316a且接着引入至纯化工艺1360。离开纯化工艺1360的基于丝蛋白的溶液被引导至第二泵1314b，其将经过纯化的基于丝蛋白的溶液传递至第二级过滤器1316b且使其通过所述第二级过滤器并且将其传递至贮留槽1318中。在此实施例中，灭菌工艺在纯化工艺之前及之后进行且包括两个泵、两个过滤器及一个贮留槽的使用。

图5D示出灭菌工艺/第三处理分站1410的又另一实例，其中灭菌工艺在纯化工艺1460之前进行，且包括一个泵1414、两级过滤器1416及一个贮留槽1418的使用。如所示，基于丝蛋白的溶液的路径是经由泵1414引入至第一级过滤器1416a及第二级过滤器1416b且接着引导至纯化工艺1460。离开纯化工艺1460的基于丝蛋白的溶液被引导至贮留槽1418。在此实施例中，灭菌工艺1410在纯化工艺1460之前进行且包括一个泵、两个过滤器及一个贮留槽的使用；然而，可并有其它数量的泵、多级过滤器及槽以适合特定应用。

图5E示出灭菌工艺/第三处理分站1510的另一实例，其类似于上文所描述的那些中的一些且其中纯化工艺/第二处理分站1560在灭菌工艺1510之前，且包括两个泵1514、两级过滤器1516、一个贮留槽1518及一个设备辅助件1512的使用。如所示，基于丝蛋白的溶液在离开纯化工艺1560之后的路径是导向第一泵1514a，所述第一泵在将溶液引入至第一级过滤器1516a之前，首先将所述溶液传递至可用于加热及/或冷却基于丝蛋白的溶液的热交换模块1512且使其通过所述热交换模块。然而，热交换模块1512可位于第一级过滤器1516a或第二级过滤器1516b之后及/或在贮留槽1518之前。第二泵1514b与第一级过滤器1516a流体连通，且将基于丝蛋白的溶液转移至第二级过滤器1516b且使其通过所述第二级过滤器并且将其转移至贮留槽1518中。

在其它实施例中，可使用不同数目及配置(例如串联或并联)的多级过滤器。也可使用多个槽或泵以获得过滤器的所需产出量，且可使用适当压力以实现最优选过滤。此外，槽可包括用于进一步处理基于丝蛋白的溶液以进一步降低浊度及/或减少微生物(例如调节溶液组成)的结构。

图6A及6B描绘用于将经过灭菌的基于丝蛋白的溶液粉末化的替代第四处理分站280、380。如图6A中所示，第四分站280包括与多个输入端及输出端284(例如软化水输入端284a、压缩空气输入端284b、排气口284c、冷冻水入口284d及冷冻水出口284e)流体连通的干进料混合容器282及喷雾干燥器288。一般来说，第四处理分站280包括：输入端281，其配置可以接收经过纯化及/或灭菌的基于丝蛋白的溶液；及输出端283，其配置可以输出容易速溶的丝蛋白粉末。在一些实施例中，丝蛋白粉末的水活性水平可为约0.01至约1.0，优选低于0.85。干进料混合容器282在干燥之前容纳基于丝蛋白的溶液，且其配置可以在干燥之前处理基于丝蛋白的溶液以例如增强粉末化或产生更速溶的粉末。基于丝蛋白的溶液经由泵送系统286自容器282转移至喷雾干燥器288。在一些实施例中，来自不同批料的具有不同分子量曲线的基于丝蛋白的溶液可在粉末化之前在进料槽中混合在一起(例如，可将较低分子量丝蛋白添加至较高分子量丝蛋白中)。在一些实施例中，可在粉末化之前向进料槽中加入添加剂。这些添加剂可为所属领域的一般技术人员已知的那些添加剂中的任一种，包括亲液组分、保湿剂、防结块剂、消泡剂、油、糖、除湿剂、催化剂或美国专利公开案第2020-0178576A1号中所列的那些添加剂中的任一种，所述专利公开案以引用的方式并入本文中。

图6B中描绘的第四处理分站380就以下来说与图6A的分站280大体上一致：分站380包括与多个输入端及输出端384流体连通且其配置可以经由输入端381接收经过纯化及/或灭菌的基于丝蛋白的溶液且经由输出端383输出丝蛋白粉末的干进料混合容器382及喷雾干燥器388。第四处理分站380包括安置在喷雾干燥器388下游或与喷雾干燥器388合并的额外设备。具体来说，分站380包括用于将添加剂提供至丝蛋白粉末中或以其它方式调节粉末以例如增强性能的设备391。在一个实施例中，设备391为聚结设备，例如外部流化床或与粉末化设备集成的流化床。聚结设备可有助于粉末状丝蛋白的聚结，其可改进粉末状丝蛋白的分散性、速溶性或湿润性特性。可利用任何适合的聚结设备。分站还包括用于恰当地包装丝蛋白粉末的包装设备393。

图7及8描绘用于制备丝蛋白溶液且自其获得丝蛋白粉末的系统及工艺的替代实例。

一般来说，图7A至7D描绘用于制备丝蛋白溶液的替代系统/工艺600、600'、600"、600'"。图7A的系统600包括任选的预处理分站605，其用于预处理蚕茧(例如，切碎、浸泡、蚕蛹去除(例如筛子、振动筛网等)等)；及其下游的第一处理分站620，其用于进行脱胶、冲洗及溶解工艺以获得基于丝蛋白的溶液；以及任选的用于调节溶液的热交换分站612a。在一些实施例中，预处理分站605可包括连续浸泡工艺，其中蚕茧浸泡在加热的溶液(例如包含第一化合物的水)中，且接着在脱水或未脱水的情况下进料至反应容器中。另外，在第一处理分站620中的处理期间，反应容器可在所进行工艺的各个阶段处(例如在半程处)及/或在所进行的多个脱胶工艺处排液、再填充及再加热。

第三处理分站的第一灭菌模块610a安置在第一分站620下游且与其流体连通，所述第一灭菌模块在于第二处理分站660处纯化溶液之前处理基于丝蛋白的溶液。第二处理分站660可包括任选的热交换分站612b。接下来，溶液被引导至第三处理分站的第二灭菌模块610b，且接着经过灭菌的基于丝蛋白的溶液被转移至第四处理分站680以将基于丝蛋白的溶液粉末化。丝蛋白粉末接着可被引导至任选的后处理分站615以进行额外处理及/或包装。本文所描述的系统及工艺可视需要包括额外或不同处理分站以适合特定应用。

图7B及7C的系统600'、600"就以下来说与上文所描述的系统600类似：所述系统包括任选的预处理分站605'、605"，一或多个第一处理分站620'、620"，一或多个灭菌模块610'、610"(即，第三处理分站)，用于纯化溶液的第二处理分站660'、660"，用于将基于丝蛋白的溶液粉末化的第四处理分站680'、680"，及任选的后处理分站615'、615"。具体来说，图7B中描绘的系统600'并有多个以并联方式布置的第一处理分站(或多个DRD容器)620a'、620b'、620c'。举例来说，多个较小分站可并行使用以加速生产及/或适应特定设备覆盖区。图7C中描绘的系统600"还包括多个第一处理分站(或多个DRD容器)620a"、620b"，但其以串联方式布置。在一些实施例中，使用如图7D中所展示的系统600'"。系统600'"包括：一或多个第一处理分站620'"，其用于进行脱胶、冲洗及溶解工艺以获得基于丝蛋白的溶液；一或多个第二处理分站660'"，其用于纯化溶液；及一或多个第四处理分站680'"，其用于将基于丝蛋白的溶液粉末化。一般来说，第一处理分站620、620'、620"、620'"的特定数目及布置可变化以适合特定应用。

图8描绘用于制备丝蛋白溶液的系统/工艺700，其包括第一处理分站720、安置在第一分站下游的第二处理分站760、安置在第二分站下游的第三处理分站710及安置在第三分站下游的第四处理分站780。各个分站就以下来说与本文所描述的那些分站类似：第一分站720的配置可以接收多个蚕茧、溶剂及一或多种化合物以进行处理，从而获得基于丝蛋白的溶液；第二分站的配置可以过滤基于丝蛋白的溶液以大体上去除一或多种化合物且产生经过纯化的基于丝蛋白的溶液；第三分站的配置可以接收经过纯化的基于丝蛋白的溶液且对其进行灭菌，从而获得“食品级”质量的基于丝蛋白的溶液；且第四分站的配置可以将经过纯化及灭菌的基于丝蛋白的溶液粉末化，从而获得呈粉末形式的丝蛋白。得益于在前述描述及相关联图式中呈现的教示，本发明所涉及的所属领域的技术人员将想到本发明的许多修改及其它实施方案。因此，应理解，本发明不限于本文所公开的特定实施方案，且修改及其它实施方案打算包括在所附权利要求书的范围内。虽然本文中使用特定术语，但其仅以通用及描述意义且不出于限制的目的使用。

图9A至9C描绘筛网930、930'、930"的不同配置(俯视图及正视图)，所述筛网可集成至本文所公开的系统中，例如一般来说集成在第一处理分站内或具体地说集成在反应容器内，以例如帮助控制蚕茧的移动。图9A中描绘的筛网930包括环988及自其延伸的圆锥形笼网990。笼网990包括多个穿孔992，其允许流动物(例如可能与小于穿孔且通常认为合意及/或不重要的其它组分一起的液体)通过。一般来说，环988的配置可以提供与设备的接口(例如，经由凸缘组合件附接至容器的底部)、对笼网990的支撑及/或用于处置筛网930的构件。图9A的筛网930包括任选的把手994。图9B中描绘的筛网930'还包括环988'及自其延伸的笼网990'，其中笼网990'具有大体上呈梯形或截头圆锥形的形状(也称作朝圣者帽子(Pilgrim's Hat))且还包括形成于其中的多个穿孔992'。图9C中描绘的筛网930"还包括环988"及自其延伸的笼网990"，其中笼网990"具有大体上呈圆柱形或长椭圆形的形状且包括形成于其中的多个开口992"。在一些实施例中，笼网990"可由编织网筛网构造，其中丝线尺寸、间距、开口面积％等经过选择以适合如下文所公开的特定应用。

一般来说，筛网930、930'、930"可用于确保丝蛋白溶液的非所要方面不会流过出口(图10中的928a及图11中的1028a)，包括丝蛋白(包括片段)及蚕茧(例如蚕、有机材料(植物材料、土壤等)、无机材料(包装、绳子等))内包括的碎片。应理解，筛网的尺寸、形状(圆柱形、矩形、碗形等)、穿孔类型、开口尺寸、开口面积及分布(例如穿孔992、992'、992"是否安置在笼网的整个表面上)以及材料(例如不锈钢、聚合物等)可取决于筛网的所需位置及用途以及是否将在处理期间清洗筛网930、930'、930"而变化。举例来说，具有较大穿孔的筛网可与具有较小穿孔的筛网串联使用以在工艺的不同阶段及/或在沿流动路径的不同位置去除不同材料，如图10及11中所示。

图10描绘第一处理分站920(具有或不具有搅拌设备934)的一个实施例，其中单一筛网930恰好在出口928a之前定位于反应容器922底部。图11描绘第一处理分站1020(具有或不具有搅拌设备1034)的另一实施例，其中利用两个筛网1030'、1030"。具体来说，第一筛网1030'恰好在出口1028a之前定位于反应容器1022底部，而第二筛网1030"定位在出口1028a下游，例如经由一对三夹钳1096或准许容易移除筛网930"以进行清洗或更换的类似机制紧固在离开容器1020的管道内。一般来说，筛网930、930'、930"可经由凸缘(优选具有密封垫)、带螺纹连接件或其它适合的构件紧固。另外，可并入一或多个阀门以隔离筛网及/或提供自系统的简单移除。如先前所提及，筛网930'、930"可具有不同穿孔方案、形状等以适合特定应用。举例来说，安置在容器1022内的筛网1030'可包含堵塞频率更低、需要较少清洗且提供较快排水的粗网，而安置在容器下游的筛网1030"可包含较细的网，但其容易移除以进行清洗或更换。一般来说，筛网的放置可经过选择以适合特定应用(例如，易于插入及移除、装配在容器内、安装配置等)。

Claims (57)

1.一种丝制备系统，其包含：

(A)第一处理分站，其包含容器，所述容器的配置能够接收丝进料、自所述丝进料提取丝蛋白且产生基于丝蛋白的溶液，使得所述基于丝蛋白的溶液大体上不含丝胶，其中所述第一处理分站的配置能够在单一容器内经由脱胶、冲洗及溶解工艺提取丝蛋白；

(B)第二处理分站，其与所述第一处理分站流体连通，所述第二处理分站的配置能够接收并纯化来自所述第一处理分站的所述基于丝蛋白的溶液，其中所述经过纯化的基于丝蛋白的溶液包含少于约650百万分率(ppm)的一或多种盐或非有机微粒；

(C)其中所述基于丝蛋白的溶液在第三处理分站之前经过灭菌以产生经过灭菌的基于丝蛋白的溶液；及

(D)第三处理分站，其与所述第二处理分站流体连通，所述第三处理分站为喷雾干燥器，其配置能够接收所述经过灭菌的基于丝蛋白的溶液且将其粉末化。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述经过纯化的基于丝蛋白的溶液包含少于约400ppm的所述一或多种盐或非有机微粒。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述经过粉末化的基于丝蛋白的溶液包含小于0.9的水活性水平。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述丝进料来源于家蚕桑蚕。

5.根据权利要求1所述的系统，其进一步包含：

储集器，其安置在所述第一处理分站与所述第二处理分站之间且其配置能够进行以下各项中的至少一者：容纳或调节所述基于丝蛋白的溶液；及

泵组合件系统，其安置在所述第一处理分站与所述第二处理分站之间且其配置能够在所述第一处理分站、所述储集器及所述第二处理分站之间转移所述基于丝蛋白的溶液。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二处理分站包括至少一个螺旋卷绕式过滤膜。

7.根据权利要求1所述的系统，其进一步包含热交换系统，所述热交换系统的配置能够在所述处理分站中的任一者之前或之后调节所述基于丝蛋白的溶液的温度。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二处理分站的配置能够经由透滤作用纯化所述基于丝蛋白的溶液。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二处理分站的配置能够经由切向流过滤纯化所述基于丝蛋白的溶液。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所述第三处理分站包括一件聚结设备。

11.根据权利要求1所述的系统，其进一步包含后处理系统，所述后处理系统的配置能够接收来自所述第三处理分站的丝蛋白粉末且进行以下各项中的至少一者：调节所述丝蛋白粉末、测试所述丝蛋白粉末或将所述丝蛋白粉末包装在食品级容器中。

12.一种丝制备系统，其包含：

(A)第一处理分站，其包含容器，所述容器的配置能够接收丝进料、自所述丝进料提取丝蛋白且产生基于丝蛋白的溶液，其中所述第一处理分站的配置能够在单一容器内经由脱胶、冲洗及溶解工艺提取丝蛋白；

(B)第二处理分站，其与所述第一处理分站流体连通，所述第二处理分站的配置能够接收并纯化来自所述第一处理分站的所述基于丝蛋白的溶液；

(C)第三处理分站，其与所述第二处理分站流体连通，所述第三处理分站的配置能够接收所述经过纯化的基于丝蛋白的溶液且对其进行灭菌；及

(D)第四处理分站，其与所述第三处理分站流体连通，所述第四处理分站的配置能够接收所述经过纯化的基于丝蛋白的溶液且将其粉末化，其中所述第四处理分站为喷雾干燥器。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述丝进料来源于家蚕桑蚕。

14.根据权利要求12所述的系统，其中所述第三处理分站的配置能够经由微滤作用将所述经过纯化的基于丝蛋白的溶液灭菌至食品级标准。

15.根据权利要求12所述的系统，其中所述第三处理分站的配置能够经由巴氏灭菌法将所述经过纯化的基于丝蛋白的溶液灭菌至食品级标准。

16.根据权利要求12所述的系统，其中所述第四处理分站包括一件聚结设备。

17.一种丝制备系统，其包含：

(A)第一处理分站，其配置能够接收丝进料、自所述丝进料提取丝蛋白且产生基于丝蛋白的溶液，其中所述第一处理分站的配置能够在单一容器内提取丝蛋白，所述第一处理分站包含：

反应容器，其包含：第一入口孔口，其配置能够接收原始丝进料及一或多种化合物；第二入口孔口，其配置能够接收溶剂；及至少一个出口，其配置能够输出所述基于丝蛋白的溶液，其中所述反应容器的配置能够通过脱胶、冲洗及溶解来自所述丝进料的丝蛋白来处理所述丝进料；

液体夹套，其安置于所述反应容器周围且其配置能够提供与所述容器及其内容物的热交换，其中所述液体夹套的配置能够将内容物加热至约50℃至约150℃的温度；及

搅拌机构，其配置能够搅拌所述反应容器的内容物；

(B)第二处理分站，其与所述第一处理分站流体连通，所述第二处理分站的配置能够接收并纯化来自所述第一处理分站的所述基于丝蛋白的溶液，其中所述第二处理分站的配置能够经由切向流过滤来纯化所述基于丝蛋白的溶液，所述第二处理分站包含：

过滤模块，其容纳至少一个膜，所述模块包含：入口，其配置能够接收包括化合物的所述基于丝蛋白的溶液；出口，其配置能够输出化合物量减少的经过纯化的基于丝蛋白的溶液；及废料孔口，其配置能够输出所述化合物的一部分，其中所述过滤模块的配置能够通过使所述基于丝蛋白的溶液循环通过所述过滤模块而自所述基于丝蛋白的溶液去除所述化合物，直到达到约1倍透滤体积至约至少12倍透滤体积；

(C)其中所述基于丝蛋白的溶液在第三处理分站之前经过灭菌以产生经过灭菌的基于丝蛋白的溶液；

(D)第三处理分站，其与所述第二处理分站流体连通，所述第三处理分站的配置能够接收所述经过灭菌的基于丝蛋白的溶液且将其粉末化，其中所述第三处理分站的配置能够经由喷雾干燥器将所述经过灭菌的基于丝蛋白的溶液粉末化，且其中所述第三处理分站包括一件聚结设备；及

(E)后处理系统，其配置能够接收来自所述第三处理分站的丝蛋白粉末且进行以下各项中的至少一者：调节所述丝蛋白粉末、测试所述丝蛋白粉末或将所述丝蛋白粉末包装在食品级容器中。

18.根据权利要求17所述的系统，其中所述丝进料来源于家蚕桑蚕。

19.根据权利要求17所述的系统，其进一步包含第四处理分站，其与所述第二处理分站流体连通，所述第四处理分站的配置能够接收所述经过纯化的基于丝蛋白的溶液且对其进行灭菌。

20.根据权利要求19所述的系统，其中所述第四处理分站包含微滤模块，其配置能够接收所述基于丝蛋白的溶液或所述经过纯化的基于丝蛋白的溶液中的至少一者且去除所述基于丝蛋白的溶液或所述经过纯化的基于丝蛋白的溶液中至少一者的微生物并降低其浊度。

21.根据权利要求20所述的系统，其中所述微滤模块包括两级过滤器，第一级过滤器具有约0.7μm与约5μm之间的孔径且第二级过滤器具有约0.05μm与约0.8μm之间的孔径，且所述基于丝蛋白的溶液在通过所述第二级过滤器之前先通过所述第一级过滤器。

22.根据权利要求21所述的系统，其中所述微滤模块进一步包含一或多个泵，其配置能够：在多级过滤器之间转移所述基于丝蛋白的溶液；在处理分站之间转移所述基于丝蛋白的溶液；在完成微滤工艺之后视需要将所述基于丝蛋白的溶液转移至另一工艺；或其任何组合。

23.根据权利要求21所述的系统，其中所述微滤模块进一步包含一或多个贮留槽，其中所述槽的配置能够提供额外处理，包括以下各项中的一或多者：存储溶液；控制溶液温度；或调节溶液浓度以解决浊度或无菌程度。

24.根据权利要求17所述的系统，其中所述反应容器的尺寸被设定成具有约0.5至约5.0的由工作体积所定义的高度与直径的纵横比。

25.根据权利要求17所述的系统，其中所述反应容器的尺寸被设定成具有约0.8至约2.0的由工作体积所定义的高度与直径的纵横比。

26.根据权利要求17所述的系统，其中所述反应容器进一步包含用于控制所述丝进料在所述容器内的移动或位置中的至少一者的处置结构。

27.根据权利要求17所述的系统，其进一步包含预处理系统，所述预处理系统的配置能够在将所述丝进料引入所述第一处理分站之前或在引入时调节所述丝进料。

28.根据权利要求17所述的系统，其中所述第二处理分站进一步包含热交换系统以在处理期间控制所述基于丝蛋白的溶液的温度。

29.根据权利要求17所述的系统，其中所述过滤模块的配置能够通过使所述基于丝蛋白的溶液循环通过所述过滤模块而自所述基于丝蛋白的溶液去除第二化合物，直到达到约5倍透滤体积至约至少8倍透滤体积。

30.一种丝制备系统，其包含：

第一处理分站，其包含容器，所述容器的配置能够接收丝进料、自所述丝进料提取丝蛋白且产生基于丝蛋白的溶液，使得所述基于丝蛋白的溶液大体上不含丝胶，其中所述第一处理分站的配置能够在单一容器内经由脱胶、冲洗及溶解工艺提取丝蛋白。

31.一种处理丝进料以获得丝蛋白的方法，所述方法包含以下步骤：

将多个丝进料引入反应容器中；

将溶剂引入所述反应容器中；

将第一化合物引入所述反应容器中；

向反应容器内容物引入热量以促进所述丝进料的脱胶；

控制所述丝进料在所述反应容器内的移动或定位；

冲洗所述经过脱胶的丝进料；

将第二化合物引入所述反应容器中以使任何剩余的丝蛋白溶解至溶液中；

搅拌所述反应容器的内容物；

过滤所述反应容器的内容物以大体上去除所述第二化合物且产生经过纯化的基于丝蛋白的溶液；及

将所述经过纯化的基于丝蛋白的溶液粉末化以获得呈粉末形式的经过纯化的丝蛋白。

32.根据权利要求31所述的方法，其中所述丝进料来源于家蚕桑蚕。

33.根据权利要求31所述的方法，其中所述丝进料在所述反应容器中的堆积密度在约1％与约70％之间。

34.根据权利要求31所述的方法，其中所述丝进料在所述反应容器中的堆积密度大于5％。

35.根据权利要求31所述的方法，其中所述丝进料在所述反应容器中的堆积密度大于15％。

36.根据权利要求31所述的方法，其中所述丝进料在所述反应容器中的堆积密度大于25％。

37.根据权利要求31所述的方法，其中所述过滤步骤包含经由透滤作用来纯化所述基于丝蛋白的溶液。

38.根据权利要求31所述的方法，其中所述过滤步骤包含经由切向流过滤来纯化所述基于丝蛋白的溶液。

39.根据权利要求31所述的方法，其中所述方法进一步包含在所述粉末化步骤之前进行灭菌工艺以获得食品级质量的基于丝蛋白的溶液的步骤。

40.根据权利要求39所述的方法，其中所述灭菌工艺包含将所述经过纯化的基于丝蛋白的溶液引导至微滤模块的步骤。

41.根据权利要求40所述的方法，其中将所述经过纯化的基于丝蛋白的溶液引导至微滤模块的所述步骤包含：

引导所述经过纯化的基于丝蛋白的溶液通过孔径在约0.7μm与约5μm之间的第一级微滤；及

引导所述经过纯化的基于丝蛋白的溶液通过孔径在约0.05μm与约0.8μm之间的第二级微滤。

42.根据权利要求31所述的方法，其进一步包含在处理期间调节所述基于丝蛋白的溶液的温度的步骤。

43.根据权利要求31所述的方法，其进一步包含后粉末化步骤，所述后粉末化步骤包含以下各项中的至少一者：使所述丝蛋白粉末聚结；调节所述丝蛋白粉末；测试所述丝蛋白粉末；或将所述丝蛋白粉末包装至食品级容器中。

44.一种处理丝进料以获得丝蛋白的方法，所述方法包含以下步骤：

将多个丝进料引入反应容器中；

将溶剂引入所述反应容器中；

将第一化合物引入所述反应容器中；

向所述反应容器的内容物引入热量以促进蚕茧的脱胶；

控制所述丝进料在所述反应容器内的移动或定位；

去除所述溶剂及任何脱胶残余物中的至少一部分；

冲洗所述经过脱胶的丝进料；

将第二化合物引入所述反应容器中以使剩余的丝蛋白溶解至溶液中；

搅拌所述反应容器的内容物；

过滤所述反应容器的内容物以大体上去除所述第二化合物且产生经过纯化的基于丝蛋白的溶液；

将所述经过纯化的基于丝蛋白的溶液引导至灭菌工艺以获得经过灭菌的基于丝蛋白的溶液；及

将所述经过灭菌的基于丝蛋白的溶液粉末化以获得呈粉末形式的丝蛋白。

45.根据权利要求44所述的方法，其中所述丝进料来源于家蚕桑蚕。

46.根据权利要求44所述的方法，其中所述过滤步骤包含经由透滤作用来纯化所述基于丝蛋白的溶液。

47.根据权利要求44所述的方法，其中所述过滤步骤包含经由切向流过滤来纯化所述基于丝蛋白的溶液。

48.根据权利要求44所述的方法，其中所述过滤步骤包含利用至少一个螺旋卷绕式膜。

49.根据权利要求44所述的方法，其中所述灭菌工艺包含将所述经过纯化的基于丝蛋白的溶液引导至微滤模块的步骤。

50.根据权利要求49所述的方法，其中将所述经过纯化的基于丝蛋白的溶液引导至微滤模块的所述步骤包含：

引导所述经过纯化的基于丝蛋白的溶液通过孔径在约0.7μm与约5μm之间的第一级微滤；及

引导所述经过纯化的基于丝蛋白的溶液通过孔径在约0.05μm与约0.8μm之间的第二级微滤。

51.根据权利要求44所述的方法，其进一步包含在处理期间调节所述基于丝蛋白的溶液的温度的步骤。

52.根据权利要求44所述的方法，其进一步包含后粉末化步骤，所述后粉末化步骤包含以下各项中的至少一者：使所述丝蛋白粉末聚结；调节所述丝蛋白粉末；测试所述丝蛋白粉末；或将所述丝蛋白粉末包装至食品级容器中。

53.一种处理丝进料以获得食品级丝蛋白的方法，所述方法包含以下步骤：

提供反应容器，其配置能够在其中经由脱胶、冲洗及溶解工艺提取丝蛋白，其中所述容器包含至少一个入口孔口、至少一个出口孔口；及液体夹套，其配置能够提供与所述容器及其内容物的热交换；

经由所述至少一个入口孔口将多个丝进料引入所述反应容器中；

经由所述至少一个入口孔口将溶剂引入所述反应容器中；

经由所述至少一个入口孔口将第一化合物引入所述反应容器中；

经由所述液体夹套将所述反应容器的内容物加热至约50℃至约150℃的温度以促进所述丝进料的脱胶；

控制所述丝进料在所述反应容器内的移动或定位；

经由所述至少一个出口孔口去除所述溶剂及任何脱胶残余物中的至少一部分；

冲洗所述经过脱胶的丝进料；

经由所述至少一个入口孔口将第二化合物引入所述反应容器中以使剩余的丝蛋白溶解，从而形成基于丝蛋白的溶液；

搅拌所述反应容器的内容物；

经由所述至少一个出口孔口将所述包括第二化合物的基于丝蛋白的溶液输出至过滤模块；

过滤所述包括第二化合物的基于丝蛋白的溶液以大体上去除所述第二化合物且产生经过纯化的基于丝蛋白的溶液，其中所述过滤模块的配置能够通过使所述基于丝蛋白的溶液循环通过所述过滤模块而自所述基于丝蛋白的溶液去除所述第二化合物，直到达到约1倍透滤体积至约至少12倍透滤体积；及

经由喷雾干燥器将所述经过纯化的基于丝蛋白的溶液粉末化以获得呈粉末形式的丝蛋白，使得所述粉末的水活性水平小于0.9。

54.根据权利要求53所述的方法，其中所述丝进料来源于家蚕桑蚕。

55.根据权利要求53所述的方法，其进一步包含后粉末化步骤，所述后粉末化步骤包含以下各项中的至少一者：使所述丝蛋白粉末聚结；调节所述丝蛋白粉末；测试所述丝蛋白粉末；或包装所述丝蛋白粉末。

56.根据权利要求53所述的方法，其中：

所述至少一个入口孔口包含：第一入口孔口，其配置能够接收所述丝进料、所述第一化合物及所述第二化合物；及第二入口孔口，其配置能够接收所述溶剂；且

所述至少一个出口孔口包含：第一出口孔口，其配置能够输出所述基于丝蛋白的溶液；及第二出口孔口，其配置能够输出所述溶剂及任何脱胶残余物中的至少一部分。

57.一种处理丝进料以获得食品级丝蛋白的方法，所述方法包含以下步骤：

提供反应容器，其配置能够在其中经由脱胶、冲洗及溶解工艺提取丝蛋白，其中所述容器包含至少一个入口孔口、至少一个出口孔口；及液体夹套，其配置能够提供与所述容器及其内容物的热交换；

经由所述至少一个入口孔口将多个丝进料引入所述反应容器中；

经由所述至少一个入口孔口将溶剂引入所述反应容器中；

经由所述至少一个入口孔口将第一化合物引入所述反应容器中；

经由所述液体夹套将所述反应容器的内容物加热至约50℃至约150℃的温度以促进所述丝进料的脱胶；

控制所述丝进料在所述反应容器内的移动或定位；

经由所述至少一个出口孔口去除所述溶剂及任何脱胶残余物中的至少一部分；

冲洗所述经过脱胶的丝进料，使得所述丝进料大体上不含丝胶；

经由所述至少一个入口孔口将第二化合物引入所述反应容器中以使剩余的丝蛋白溶解，从而形成基于丝蛋白的溶液；

搅拌所述反应容器的内容物；

对所述基于丝蛋白的溶液进行灭菌以获得经过灭菌的基于丝蛋白的溶液；

经由所述至少一个出口孔口将所述包括第二化合物的经过灭菌的基于丝蛋白的溶液输出至过滤模块；

过滤所述包括第二化合物的基于丝蛋白的溶液以大体上去除所述第二化合物且产生经过纯化的基于丝蛋白的溶液，其中所述过滤模块的配置能够通过使所述基于丝蛋白的溶液循环通过所述过滤模块而自所述基于丝蛋白的溶液去除所述第二化合物，直到达到约1倍透滤体积至约至少12倍透滤体积，其中所述经过纯化的基于丝蛋白的溶液包含少于约650百万分率(ppm)的一或多种盐或非有机微粒；

及

经由喷雾干燥器将所述经过纯化的基于丝蛋白的溶液粉末化以获得呈粉末形式的丝蛋白，使得所述粉末的水活性水平小于0.9。