蛋白質溶液濃縮凍干方案

凍干機

概述：

上海拓紛機械設備有限公司是專業設計、生產凍干機、冷水機、超低溫冰箱、層析冷柜、恒溫槽等制冷設備的高科技企業，同時提供化工、食品及其他行業所需冷凍干燥生產線專業、整體解決方案。

根據本項目客戶需求，準備此5噸蛋白質溶液濃縮凍干方案。

方案簡述：

蛋白質是由一條或多條多肽鏈組成的生物大分子，分子量在1萬-100萬之間，直徑在1-100nm之間。蛋白質的水溶液是一種比較穩定的親水膠體，在蛋白質顆粒表面帶有很多極性基團，如-NH3、-COO-、-OH-、-SH、-CONH2等和水有高度親和性，當蛋白質與水相遇時，就很容易在蛋白質顆粒外面形成—層水膜。

蛋白質溶液濃縮的目的是提高蛋白質濃度，便于進一步處理。常規的濃縮方法包括：沉淀法、吸附法、凍干法、膜濾法。由于蛋白質自身不穩定，遇熱或者某些溶劑易變性失活，沉淀法有諸多限制；吸附法產量有限，難以在工業化生產中使用；凍干法成本較高，處理時間較長。與上述方法相比，膜分離技術具有以下優點：膜分離通常是常溫操作，特別適用于熱敏性物質的分離和濃縮；分離效率高，能有效去除雜質，降低有效成分的損失；低能耗、無相變、無需添加化學試劑；工藝簡單，選擇范圍廣，適用性強。在蛋白質脫鹽、脫醇、濃縮、分級分離等過程中的應用前景廣闊。

本方案結合收凍干法和膜濾法的優點，先采用膜濾法將蛋白質溶液預濃縮，再采用凍干法對濃縮液真空冷凍干燥，得到保留原有特性和活性的蛋白質凍干粉。

膜濾法是以選擇性透過膜為分離介質，以外界能量或化學位差為推動力，對混合物中的特定組分實現分離、提純和濃縮的分離技術。常用的膜分離技術主要有以下幾種：微濾(micro-filtration，MF)、超濾 (ultra-filtration，UF)、納濾 (nano-filtration， NF) 和反滲透 (reverse osmosis，RO)。其中，超濾膜主要用于截留微濾膜阻擋不了的病毒、熱原、膠體、多肽及蛋白質等大分子化合物；納濾膜的截留相對分子量 (Mr) 介于超濾與反滲透之間，主要用于截留重金屬離子、小分子有機物和鹽等；反滲透膜主要用于截留無機鹽及小分子物質，廣泛用于藥液的精制和濃縮。在實際應用中，根據蛋白質溶液中有效成分分子量的大小和需求，選用合適的膜分離技術。

對于常規蛋白質溶液，選擇合適的膜濾法處理后，濃縮后的蛋白質溶液體積可達原體積的1/4到1/5。

根據濃縮液的質量，選用合適的真空干燥處理設備以及后續處理設備。

本方案優點：

一、不使用有機溶劑和無機鹽，不會產生溶劑和無機鹽的殘留，保證產品的純度；

二、采用常溫濃縮和干燥處理，不變性，完整保留有效活性成分；

三、可以流水線工業化生產，采用先進的處理工藝，保證產品質量的穩定；

四、生產過程中無須各種輔助溶劑和化工制品，操作安全、環境友好；

五、生產線所需凍干處理設備能力大大減小，有效降設備成本和使用成本；

生產線主要工藝流程和處理設備：

主要生產設備表

序號	工藝流程	設備名稱	規格數量
1	蛋白質液存儲	不銹鋼存儲罐	1組（共5噸）
2	精密串聯過濾【國外進口】	多組串聯過濾器	精密陶瓷濾芯（2組）
3	儲槽（提取與過濾）	儲槽桶	800公升 x 2
4	常溫分子分離系統與濃縮【國外進口】（含清潔殺菌系統）	分子分離機	2組
5	均質槽	攪拌式均質槽桶	1000公升 x 1
6	真空冷凍干燥粉體包裝	凍干機	500公升 x 2組
6	真空冷凍干燥粉體包裝	粉體包裝機	1
	無塵室（包含4、5、6、7工藝流程）	無塵室	等級分類（1）
8	設備、管線、管材、接頭等采用食品級國際規格，指定廠商阿發拉發瑞典的不銹鋼材。
9	檢測儀器：濃度測試與PH、電導、紅外線、數字型溫度計、微米級電子稱。

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