蛋白质溶液浓缩冷冻干燥方案

2018-05-02 10:55:49 tfsye 159

概述:

    上海拓纷机械设备有限公司是专业设计、生产冻干机、冷水机、超低温冰箱、层析冷柜、恒温槽等制冷设备的高科技企业,同时提供化工、食品及其他行业所需冷冻干燥生产线专业、整体解决方案。

    根据本项目客户需求,准备此5吨蛋白质溶液浓缩冻干方案。

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方案简述:

    蛋白质是由一条或多条多肽链组成的生物大分子,分子量在1万-100万之间,直径在1-100nm之间。蛋白质的水溶液是一种比较稳定的亲水胶体,在蛋白质颗粒表面带有很多极性基团,如-NH3、-COO-、-OH-、-SH、-CONH2等和水有高度亲和性,当蛋白质与水相遇时,就很容易在蛋白质颗粒外面形成—层水膜。

   蛋白质溶液浓缩的目的是提高蛋白质浓度,便于进一步处理。常规的浓缩方法包括:沉淀法、吸附法、冻干法、膜滤法。由于蛋白质自身不稳定,遇热或者某些溶剂易变性失活,沉淀法有诸多限制;吸附法产量有限,难以在工业化生产中使用;冻干法成本较高,处理时间较长。与上述方法相比,膜分离技术具有以下优点:膜分离通常是常温操作,特别适用于热敏性物质的分离和浓缩;分离效率高,能有效去除杂质,降低有效成分的损失;低能耗、无相变、无需添加化学试剂;工艺简单,选择范围广,适用性强。在蛋白质脱盐、脱醇、浓缩、分级分离等过程中的应用前景广阔。 

   本方案结合收冻干法和膜滤法的优点,先采用膜滤法将蛋白质溶液预浓缩,再采用冻干法对浓缩液真空冷冻干燥,得到保留原有特性和活性的蛋白质冻干粉。

   膜滤法是以选择性透过膜为分离介质,以外界能量或化学位差为推动力,对混合物中的特定组分实现分离、提纯和浓缩的分离技术。常用的膜分离技术主要有以下几种:微滤(micro-filtration,MF)、超滤 (ultra-filtration,UF)、纳滤 (nano-filtration, NF) 和反渗透 (reverse osmosis,RO)。其中,超滤膜主要用于截留微滤膜阻挡不了的病毒、热原、胶体、多肽及蛋白质等大分子化合物;纳滤膜的截留相对分子量 (Mr) 介于超滤与反渗透之间,主要用于截留重金属离子、小分子有机物和盐等;反渗透膜主要用于截留无机盐及小分子物质,广泛用于药液的精制和浓缩。在实际应用中,根据蛋白质溶液中有效成分分子量的大小和需求,选用合适的膜分离技术。

   对于常规蛋白质溶液,选择合适的膜滤法处理后,浓缩后的蛋白质溶液体积可达原体积的1/4到1/5。

   根据浓缩液的质量,选用合适的真空干燥处理设备以及后续处理设备。


本方案优点:

一、不使用有机溶剂和无机盐,不会产生溶剂和无机盐的残留,保证产品的纯度;

二、采用常温浓缩和干燥处理,不变性,完整保留有效活性成分;

三、可以流水线工业化生产,采用先进的处理工艺,保证产品质量的稳定;

四、生产过程中无须各种辅助溶剂和化工制品,操作安全、环境友好;

五、生产线所需冻干处理设备能力大大减小,有效降设备成本和使用成本;

主要生产设备表

序号

工艺流程

设备名称

规格数量

1

蛋白质液存储

不锈钢存储罐

1组(共5吨)

2

精密串联过滤【国外进口】

多组串联过滤器

精密陶瓷滤芯

(2组)

3

储槽(提取与过滤)

储槽桶

800公升 x 2

4

常温分子分离系统与浓缩【国外进口】

(含清洁杀菌系统)

分子分离机

2组

5

均质槽

搅拌式均质槽桶

1000公升 x 1

6

真空冷冻干燥

粉体包装

真空冷冻干燥机

500公升 x 2组

粉体包装机

1


无尘室(包含4、5、6、7工艺流程)

无尘室

等级分类(1)

8

设备、管线、管材、接头等采用食品级国际规格,指定厂商阿发拉发瑞典的不锈钢材。

9

检测仪器:浓度测试与PH、电导、红外线、数字型温度计、微米级电子称。