[发明专利]一种可溶性丝素蛋白溶液的脱盐系统及脱盐方法

说明书

本发明公开了一种可溶性丝素蛋白溶液的脱盐系统和脱盐方法，该脱盐系统包括扩散渗析模块和电渗析模块，扩散渗析模块的出液口与电渗析模块的入口相连。该脱盐方法将丝素蛋白溶液通入扩散渗析模块的原料箱中进行扩散渗析，得到一次脱盐丝素蛋白溶液；再将一次脱盐丝素蛋白溶液通入电渗析模块的原料箱中进行电渗析，得到二次脱盐丝素蛋白溶液。本发明将扩散渗析与电渗析相结合，首次用于蛋白质有机体系中除盐，充分利用丝素蛋白溶液本身的高浓度差，在以浓度差为推动力脱盐效率较高时，使用扩散渗析进行脱盐；在以浓度差为推动力脱盐效率较低时，及时用电渗析替换扩散渗析，以电位差为推动力进行脱盐，既保证了低能耗又保证了高脱盐效率。

技术领域

本发明涉及蛋白溶液的处理技术领域，特别是涉及一种可溶性丝素蛋白溶液的脱盐系统和脱盐方法。

背景技术

蚕丝由约占总重量75％的丝素蛋白(核心纤维)和25％的丝胶蛋白(外覆和黏结层)组成。丝素蛋白是一种应用前景非常广泛的功能性材料，广泛应用于服装、医学、生物等领域。天然的丝素蛋白不溶于水，但可以溶于强酸、强碱和一些中性盐溶液中。由于强酸强碱会破坏丝素蛋白的蛋白结构，一些中性盐如氯化物和碘化物又对人体有害，所以现在最常用的就是用氯化钙-乙醇-水三元体系来溶解丝素蛋白。

用于溶解丝素蛋白的三元体系中盐的浓度高，脱盐成为可溶性丝素蛋白生产中的重要环节。最传统的脱盐方法采用的是透析袋脱盐，该方法耗时长，批量少，费用高。随着膜工程的发展，超滤、纳滤、电渗析等膜技术越来越多地用于脱盐。

公告号为CN1392265A和CN102172257A的专利申请中采用纳滤技术脱除丝素蛋白溶液中的高浓度盐，脱盐率分别为98％和90％。公告号为CN101381758A的专利申请中采用超滤和纳滤联用脱盐：先用超滤技术分离溶液中的大分子肽段，再采用纳滤技术分离高浓度的盐，脱盐率不超过93.5％。以上方法虽能比传统透析袋脱盐缩短了脱盐时间，但由于超滤和纳滤利用的是丝素蛋白和CaCl₂分子量的不同将两者进行分离，所以脱盐率并不高，且分离所依赖的推动力都是压力差，随着丝素蛋白溶液中盐含量逐渐降低，脱盐效率也会逐渐降低，脱盐时间延长，到脱盐的后期，脱盐效率会变得更低。另外，纳滤和超滤所使用的膜孔径非常小，膜表面非常致密，丝素蛋白溶解后的溶液黏度较大，会导致膜流道的堵塞，实际应用时，纳滤膜需要经常清洗，从而会降低脱盐效率，延长脱盐时间。

公告号为CN103897021A的专利申请中采用电渗析脱盐制备一种丝肽，最终得到的丝肽中总杂离子含量小于1％。公告号为CN103243145A的专利申请中先利用电渗析脱盐，再使用透析袋过滤，最终脱盐率为99.5％。使用电渗析脱盐虽可大大缩短脱盐时间，同时也可使脱盐率达到接近100％。但是初期的丝素蛋白溶液中CaCl₂的浓度达到了400g/L，若使用电渗析技术使脱盐率达到99.5％，其能耗是非常高的。不仅如此，电渗析脱盐自始至终都需要消耗电能，实际上，溶液与去离子水之间有如此高的浓度差，从脱盐开始至相当长的一段时间内完全可以利用浓度差作为推动力进行脱盐，没有必要消耗电能。一般情况下，脱盐前丝素蛋白溶液中CaCl₂的浓度都在150g/L-300g/L，用电渗析技术来脱盐，不仅会出现脱盐率低、能耗大、脱盐时间过长等问题，而且还存在着电渗析设备需要大电流运行，易发生损坏漏电等危险情况。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，第一方面，提供一种脱盐率高且节能的可溶性丝素蛋白溶液的脱盐系统，包括原料箱、扩散渗析模块和电渗析模块，原料箱有扩散渗析液进口和电渗析原料进口两个进口，及原料出口和电渗析原料出口两个出口，其中，原料箱的扩散渗析液进口和原料出口与扩散渗析模块相连，原料箱的电渗析原料进口和电渗析原料出口与电渗析模块相连。

所述扩散渗析模块包括扩散渗析料泵、扩散水泵、扩散渗析器和去离子水箱；扩散渗析器通过扩散渗析料泵与原料箱连接，去离子水箱通过扩散水泵与扩散渗析器连接。