CN207405158U - 一种采用膜分离的酶纯化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种采用膜分离的酶纯化装置，包括依次连接的装料装置、过滤装置、浓缩装置以及废料收集装置，所述的过滤装置包括膜分离装置。该装置的浓缩装置包括多级浓缩单元，可实现酶液2～10倍体积的浓缩，有效提高单位酶活，上一级浓缩单元可自动切换至下一级浓缩单元，避免酶液损耗，节约成本。本实用新型能够选择手动操作模式或自动操作模式，具有操作简便、连续分离纯化能力强以及实用价值高的优点。

Description

一种采用膜分离的酶纯化系统

技术领域

本实用新型属于酶纯化技术领域，具体涉及一种采用膜分离的酶纯化系统。

背景技术

现在市售酶普遍纯度不高，含有较多的杂质，因此若使用这种酶生产其他产品会引入杂质，从而增加产品的纯化工序，使得生产工艺变得复杂，并且提高了生产成本，并且存在影响产品质量的风险。

目前，国内并无高效纯化酶的装置，通常是采用传统的过滤除杂方式，除菌效果不理想，并且开放式的操作流程易造成酶液被其他微生物污染，从而降低产品的品质。此外，还有采用普通的膜分离设备纯化酶，虽然有较好的除杂、除菌能力，但无集预处理、分离纯化、浓缩以及清洗于一体的成套生产设备体系，处理量少，易堵塞，不能满足大规模的工业化生产需求，而且酶活损失大，实用价值低。

发明内容

本实用新型针对现有技术的不足之处，提供了一种操作简便、连续分离纯化能力强以及实用价值高的酶纯化装置。本发明公开的酶纯化系统包括依次连接的装料装置、过滤装置、浓缩装置以及废料收集装置，所述的过滤装置包括膜分离装置。

进一步的，所述的过滤装置还包括与膜分离装置连接的循环罐，以及与所述的循环罐连接的预处理装置。

进一步的，所述的预处理装置包括多个串联或并联排列的滤袋。

进一步的，所述的浓缩装置包括并联排列的多级浓缩单元，所述的浓缩单元包括连接的浓缩循环罐和浓缩膜。

进一步的，各级所述浓缩单元的浓缩循环罐和浓缩膜规格不相同。可根据酶液的处理量，选择相应级别的浓缩单元，不同级的浓缩单元依需按照先后顺序使用或同时使用。

进一步的，所述的浓缩膜为纳滤膜，材质为聚醚砜。

进一步的，所述的酶纯化系统还包括清洗装置，所述的清洗装置通过管道分别与装料装置、过滤装置、浓缩装置以及收集装置连接。清洗装置可用于整套系统各个部件的冲洗，将浓缩膜反复冲洗直至恢复通量。

进一步的，所述的清洗装置包括彼此独立的酸罐、碱罐以及自来水输送装置。

进一步的，所述的清洗装置包括智能控制模块，所述智能控制模块包括人工操控触摸屏。

进一步的，所述的酶纯化系统还包括低温夹套，保证整个纯化过程在恒定低温下进行。

本实用新型的有益效果：

1、本发明提供了一种高效并适用工业化生产的酶分离纯化系统，集预处理、分离纯化、浓缩以及清洗于一体，连续分离处理能力强，实用价值高。

2、本发明的酶分离纯化系统采用多级膜工艺对酶液进行分离纯化，有效地提高了酶的纯度，减少纯化的损耗；本酶分离纯化系统可配设酶液预处理装置，避免膜易堵塞的现象，也为后续清洗工序带来困难。

3.本发明的浓缩装置包括多级浓缩单元，可实现酶液2～10倍体积的浓缩，从而提高单位酶活，并且在大尺寸纳滤膜完成主要浓缩任务后切换到小尺寸纳滤膜，避免酶损耗。

4、整套酶纯化系统可自主选择手动清洗模式或自动清洗模式，方便有效。

附图说明

图1为实施例公开的一种采用膜分离的酶纯化系统。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本实用新型的目的实现、功能特点及优点做进一步说明，但不用于限定本实用新型。

本实施例提供了一种采用膜分离的酶纯化系统，参照图1，包括依次连接的酶溶解釜2、过滤系统、浓缩系统、废液收集罐8，以及分别与前述装置连接的清洗装置，整个酶纯化系统配设低温夹套，保证整个纯化过程在恒定低温下进行。另外，本实施例的酶纯化系统配设有智能控制模块，智能控制模块包括人工操控触摸屏，技术人员可在触摸屏上设置整个系统或者各个组成装置的运行程序，从而实现自动化操作，简化工艺及节省时间，有效地提高了工作效率。因此，本实施例的酶纯化系统既可选择手动操作模式，也可选择自动操作模式，灵活方便。

过滤系统包括依次串联组成的预处理袋式过滤器、过滤循环罐4和超滤膜分离器5，所述预处理袋式过滤器包括型号为5U的滤袋31和0.5U的滤袋32，有效地去除酶液中的颗粒性固体杂质；过滤循环罐4是配合超滤膜分离器5使用，实现循环过滤除杂，超滤膜分离器5采用有机卷式膜组成，材质为聚醚砜，依照目标酶蛋白的大小来选取适合尺寸的超滤膜。

浓缩系统包括并联排列的两级浓缩单元，所述的浓缩单元包括连接的浓缩循环罐61和浓缩膜71，所述浓缩膜为纳滤膜，材质同样也为聚醚砜。本实施例的一级浓缩单元浓缩循环罐61体积为，对应的一级纳滤膜71；二级浓缩单元浓缩循环罐62体积为，对应的二级纳滤膜72。浓缩系统的作用在于：在去除酶液中低分子有机和无机杂质的同时浓缩酶液，可实现2~10倍的体积浓缩，从而提高单位酶活；此外，可在大尺寸的一级纳滤膜完成浓缩后，手动或自动切换到小尺寸的二级纳滤膜，可避免因大膜中残留较多而引起的酶损耗；浓缩工序完成后，两级浓缩循环罐内的酶液即为完成纯化的产品。

清洗装置通过管道分别与酶溶解釜2、过滤系统、浓缩系统、废料收集罐连接8，实现手动清洗模式或是自动清洗模式。清洗装置包括酸洗罐11、碱洗罐12以及自来水输送管道13，对应酸洗罐阀门301和酸泵101，碱洗罐阀门302酸泵101。连接各个装置的管道支路上配设有阀门酸洗液和碱洗液共用的311、315、317以及319阀门，以及配设有自来水阀312、313、314、316和318，其中，自来水阀313所在的管道直接与泵71连接。

需要说明的是，酸洗罐、碱洗罐、过滤循环罐、浓缩循环罐以及废液收集罐设有液位传感器，分别与智能控制模块之间建立通讯连接。各个连接管道上设有手动阀门和自动阀门的组合，见图1的301～319，既可通过手动阀实现手动操作，也可通过智能控制模块操控自动阀实现自动化操作；阀门320和321为自动阀门。智能控制模块依据技术人员输入的程序操控自动阀门以及各个泵的开启与关闭。

整个酶纯化系统操作的工艺流程如下所述：

S1、将待纯化的酶倒入酶溶解釜2中，以1:10~1:5的比例加水，开启溶解釜2内的搅拌器均匀搅拌，确保酶在短时间内溶解。

S2、开启阀门304、306、308和320以及泵103、104和105，酶液依次进入型号为5U滤袋31和0.5U滤袋32进行膜过滤前的预处理，再进入过滤循环罐4和超滤膜分离器5开始循环过滤操作；透过液进入一级浓缩循环罐61和一级纳滤膜71（即：一级浓缩单元），截留液回流至过滤循环罐4继续过滤除杂步骤；如此循环过滤，直至过滤循环罐4中的料液量达到设定的下限值时，手动开启或智能控制模块开启自来水阀门316加水至预设值，开启新一轮的循环过滤除杂，反复多次加水，不断重复过滤除杂步骤，以确保料液的高收率，减少料液损失。

S3、步骤S2中的透过液进入一级浓缩循环罐61和一级纳滤膜71完成浓缩后，单位酶活得以提升；由于一级纳滤膜71内还会残留部分酶液，因此开启阀门321、阀门309和泵106，使得残留酶液进入二级循环罐62和二级纳滤膜72（即：二级浓缩单元）进一步进行浓缩，对于自动操作模式，可以预先设置程序，从而自动切换进入二级浓缩单元。

S4、开启阀门307和阀门310收料；一级纳滤膜71和二级纳滤膜72内的残液进入废液收集罐，并做后续处理。

S5、酶液纯化完成，进入清洗工序；依需选择手动清洗模式或设定程序进行自动清洗模式，先酸洗，然后水洗，再碱洗，最后水洗，清洗次数自行选择。

对上述操作步骤需要说明的是，选用自动模式则对应阀门组合中的自动阀门，自动模式需要操作人员先行在触摸屏上设定运行程序；而选用手动模式则对应阀门组合中的手动阀门。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所做的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种采用膜分离的酶纯化系统，其特征在于，包括依次连接的装料装置、过滤装置、浓缩装置以及废料收集装置，所述的过滤装置包括膜分离装置。

2.根据权利要求1所述的酶纯化系统，其特征在于，所述的过滤装置还包括与

膜分离装置连接的循环罐，以及与所述的循环罐连接的预处理装置。

3.根据权利要求2所述酶纯化系统，其特征在于，所述的预处理装置包括多个串联或并联排列的滤袋。

4.根据权利要求1所述的酶纯化系统，其特征在于，所述的浓缩装置包括并联排列的多级浓缩单元，所述的浓缩单元包括连接的浓缩循环罐和浓缩膜。

5.根据权利要求4所述的酶纯化系统，其特征在于，各级所述浓缩单元的浓缩循环罐和浓缩膜尺寸不相同。

6.根据权利要求5所述的酶纯化系统，其特征在于，所述的浓缩膜为纳滤膜，材质为聚醚砜。

7.根据权利要求1－6任一项所述的酶纯化系统，其特征在于，所述的酶纯化系统还包括清洗装置，所述的清洗装置通过管道分别与装料装置、过滤装置、浓缩装置以及收集装置连接。

8.根据权利要求7所述的酶纯化系统，其特征在于，所述的清洗装置包括彼此独立的酸罐、碱罐以及自来水输送装置。

9.根据权利要求8所述的酶纯化系统，其特征在于，所述的清洗装置包括智能控制模块，所述智能控制模块包括人工操控触摸屏。

10.根据权利要求8或9所述的酶纯化系统，其特征在于，所述的酶纯化系统还包括低温夹套，保证整个纯化过程在恒定低温下进行。