蛋白质溶液浓缩冻干方案
冻干机
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。
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；
生产线主要工艺流程和处理设备：
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 | 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。 | ||
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