CN115594730A - 一种鱼饲料蛋白膜浓缩分离一体化工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种鱼饲料蛋白膜浓缩分离一体化工艺，包括S1：准备待分离原液注入分离原液箱中，原液在微滤过滤系统的作用下，除去原液中大分子杂质，得到微滤膜透过液；S2：微滤膜透过液通过超滤组件将其中的多肽和多糖进行分离，形成超滤浓液和超滤透过液两种物质，将含有浓缩蛋白的所述超滤透过液留用，将含有多肽和多糖的所述超滤浓液回到原水箱；S3：所述超滤透过液再通过纳滤设备进行筛分，除去水分及部分残留无机盐和小分子杂质，形成纳滤浓液和含有固形物含量≥30％纳滤透过液，此时将含有浓缩蛋白的纳滤透过液通过pH调节中和；S4：最后将所述纳滤过滤液进行干燥，得到蛋白含量不低于25％的蛋白粉末。本发明能够提高蛋白品质和减轻企业成本。

Description

一种鱼饲料蛋白膜浓缩分离一体化工艺

技术领域

本发明涉及的是蛋白分离技术领域，尤其涉及的是一种鱼饲料蛋白膜浓缩分离一体化工艺。

背景技术

鱼饲料，顾名思义就是给鱼喂养的饲料。它的主要成分蛋白质，脂肪，维生素和矿物质组成。蛋白质是鱼虾生存的重要营养物质，是构成机体细胞、组织、器官的重要组成物质。鱼类正常生长需要饲料中有数量足够、容易消化吸收、各种氨基酸配比适宜的蛋白质。鱼类摄取蛋白质不足时，生长缓慢、机体免疫力下降、组织更新缓慢、创伤愈合力差、易患病，耽误生产时机。因此，掌握鱼料的蛋白质水平对指导渔业生产大有好处；

现有的蛋白浓缩方法有：丙酮沉淀法；免疫沉淀法；三氯醋酸沉淀法；硫酸铵沉淀法；（低温）有机溶剂沉淀法；聚乙二醇沉淀法；透析法；离子交换层析和冷冻干燥法等等，这些方法中有些常常导致蛋白质变性，有些对于设备要求高、投资大、能耗高，且工艺流程较为复杂，耗时好力，而在饲料成本中，蛋白质又是最昂贵的一部分，如何能在保持鱼类快速生长的同时，浓缩饲料中的蛋白质用量，因此，急需提供一种鱼饲料蛋白膜浓缩分离一体化工艺，将会在一定程度上降低养殖成本，对于促进水产养殖技术的进步具有重要意义。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明提供一种鱼饲料蛋白膜浓缩分离一体化工艺。

（1）为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：包括具体以下步骤：

S1：准备待分离原液，在分离原液箱中注入待分离原液，待分离原液在微滤过滤系统的作用下，除去原液中大分子杂质，得到微滤膜透过液；

S2：微滤膜透过液通过超滤组件将其中的多肽和多糖进行分离，形成超滤浓液和超滤透过液两种物质，将含有浓缩蛋白的所述超滤透过液留用，将含有多肽和多糖的所述超滤浓液回到原水箱；

S3：所述超滤透过液再通过纳滤设备进行筛分，除去水分及部分残留无机盐和小分子杂质，形成纳滤浓液和含有固形物含量≥30％纳滤透过液，此时将含有浓缩蛋白的纳滤透过液通过pH调节中和；

S4：最后将所述纳滤过滤液进行干燥，得到蛋白含量不低于25％的蛋白粉末。

上述的步骤S1所述分离原液箱通过原液泵将待分离原液加压到微滤过滤系统中，将得到的微滤膜透过液输送到过滤水箱里。

上述的步骤S1 中的微滤过滤系统包括以下步骤：

S11：首先将所述待分离原液经过截留分子量为120μm管道过滤器的微滤膜进行过滤，除去流体中的较大固体杂质；

S12：然后再经过截留分子量为1μm过滤器的微滤膜进行过滤，除去流体中1μm 以上的微粒和细菌；

S13：最后再经过截留分子量为0.22μm过滤器的微滤膜进行过滤，除去流体中0.22μm 以上的微粒和细菌，得到微滤膜透过液。

上述的步骤S2中，所述超滤组件至少设有3个超滤设备，每个超滤设备之间可串联或并联。

上述的步骤S2中，过滤水箱里的微滤膜透过液通过超滤增压泵将其加压到超滤组件中，将得到的超滤透过液输送到超滤产水箱里，将得到的超滤浓液回到原水箱进行反清洗，反洗水携带冲刷下来的杂质从排污口排走。

上述的步骤S2中，所述的原水箱和超滤浓液管之间连接有超滤浓液流量表，所述超滤产水箱和超滤透过液管之间连接有超滤出液流量表；所述超滤产水箱与纳滤浓液管之间连接有纳滤浓液流量表，所述的纳滤产水箱与纳滤透过液管之间连接有纳滤出液流量表。

上述的步骤S3中，超滤产水箱里超滤透过液通过高压泵将其加压到纳滤设备中，得到的纳滤透过液输送到纳滤产水箱里，得到的纳滤浓液回到超滤产水箱里进行反清洗。

上述的原液泵、微滤过滤系统、过滤水箱、超滤增压泵、超滤组件、超滤产水箱、高压泵、纳滤设备和纳滤产水箱的进入口和出入口处均设有控制阀。

上述的步骤S1和S4中，通过压力表组件，在各阶段合理的调节压力，分别采用恒速和恒压过滤，降低料液黏度，增加渗透速度，所述压力表组件包括滤前压力表，超滤浓液压力表，纳滤进液压力表，滤后压力表，超滤出液压力表和纳滤浓液压力表。

（2）有益效果：

1、本发明通过微滤过滤系统，超滤组件和纳滤设备过滤能耗低，仅为热浓缩和低温浓缩的1/5左右，且膜浓缩工艺为常温浓缩，蛋白生物活性不仅不受影响，还可大大的减轻企业的成本，膜浓缩的同时脱出部分无机盐，降低灰分，有效提高蛋白品质，可拓展性好，容易实现工业化扩产需求。

2、本发明在超滤组件前设有微滤过滤系统可以有效去除体系中杂质，防止膜组件下端堵塞，有效延长膜组件使用寿命，另外采用超滤组件，不仅实现蛋白的梯度分离，透过液可以满足不同产品对不同蛋白分子量的差异需求，而且本发明带有清洗程序，将超滤浓液回到原水箱进行反清洗，将纳滤浓液回到超滤产水箱里进行反清洗，不仅有效延缓了膜污染，还有效节省人力物力的投入。

3、本发明还设置了压力表组件，通过原液泵、超滤增压泵和高压泵的变频控制，可以在各阶段合理的调节压力和流量，分别采用恒速和恒压过滤，从而降低料液黏度，膜的通过速度有效提高，截流性能因此改善。

4、本发明膜设备操作简单，占地面积小，设备自动运行，维护方便，将若干过滤过程集中布置，节省了空间，提高了工作的效率，使得整个过程集约化、简便化。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明工艺总流程示意图。

图中的标记为： 待分离原液1，分离原液箱2，超滤组件3，原水箱4，纳滤设备5，微滤过滤系统6，120μm管道过滤器7，1μm过滤器8，0.22μm过滤器9，原液泵10，过滤水箱11，超滤增压泵12，超滤产水箱13，超滤浓液管14，超滤浓液流量表15，超滤透过液管16，超滤出液流量表17，纳滤浓液管18，纳滤浓液流量表19，纳滤透过液管20，纳滤出液流量表21，高压泵22，纳滤产水箱23，控制阀24。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

可以理解的是，附图中文字的排列和内容仅为示意，并不能理解为对于本发明的限制。

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

参考附图1所示， 一种鱼饲料蛋白膜浓缩分离一体化工艺，其特征在于，包括具体以下步骤：S1：准备待分离原液1，在分离原液箱2中注入待分离原液1，待分离原液1在微滤过滤系统6的作用下，除去原液中大分子杂质，得到微滤膜透过液；S2：微滤膜透过液通过超滤组件3将其中的多肽和多糖进行分离，形成超滤浓液和超滤透过液两种物质，将含有浓缩蛋白的所述超滤透过液留用，将含有多肽和多糖的所述超滤浓液回到原水箱4； S3：所述超滤透过液再通过纳滤设备5进行筛分，除去水分及部分残留无机盐和小分子杂质，形成纳滤浓液和含有固形物含量≥30％纳滤透过液，此时将含有浓缩蛋白的纳滤透过液通过pH调节中和；S4：最后将所述纳滤过滤液进行干燥，得到蛋白含量不低于25％的蛋白粉末。

进一步地，步骤S1所述分离原液箱2通过原液泵10将待分离原液1加压到微滤过滤系统6中，将得到的微滤膜透过液输送到过滤水箱11里。

进一步地，步骤S1 中的微滤过滤系统6包括以下步骤：S11：首先将所述待分离原液1经过截留分子量为120μm管道过滤器7的微滤膜进行过滤，除去流体中的较大固体杂质；S12：然后再经过截留分子量为1μm过滤器8的微滤膜进行过滤，除去流体中1μm 以上的微粒和细菌；S13：最后再经过截留分子量为0.22μm过滤器9的微滤膜进行过滤，除去流体中0.22μm 以上的微粒和细菌，得到微滤膜透过液。

进一步地，步骤S2中，所述超滤组件3至少设有3个超滤设备，每个超滤设备之间可串联或并联。

进一步地，步骤S2中，过滤水箱11里的微滤膜透过液通过超滤增压泵12将其加压到超滤组件3中，将得到的超滤透过液输送到超滤产水箱13里，将得到的超滤浓液回到原水箱4进行反清洗，反洗水携带冲刷下来的杂质从排污口排走。

进一步地，步骤S2中，所述的原水箱4和超滤浓液管14之间连接有超滤浓液流量表15，所述超滤产水箱13和超滤透过液管16之间连接有超滤出液流量表17；所述超滤产水箱13与纳滤浓液管18之间连接有纳滤浓液流量表19，所述的纳滤产水箱23与纳滤透过液管20之间连接有纳滤出液流量表21。

进一步地，步骤S3中，超滤产水箱13里超滤透过液通过高压泵22将其加压到纳滤设备5中，得到的纳滤透过液输送到纳滤产水箱23里，得到的纳滤浓液回到超滤产水箱13里进行反清洗。

进一步地，原液泵10、微滤过滤系统6、过滤水箱11、超滤增压泵12、超滤组件3、超滤产水箱13、高压泵22、纳滤设备5和纳滤产水箱13的进入口和出入口处均设有控制阀24。

进一步地，步骤S1 和S4中，通过压力表组件，在各阶段合理的调节压力，分别采用恒速和恒压过滤，降低料液黏度，增加渗透速度，所述压力表组件包括滤前压力表，超滤浓液压力表，纳滤进液压力表，滤后压力表，超滤出液压力表和纳滤浓液压力表。

工作原理：

使用时，先准备待分离原液1，在分离原液箱2中注入待分离原液1，待分离原液1在微滤过滤系统6的作用下，除去原液中大分子杂质，得到微滤膜透过液；然后微滤膜透过液通过超滤组件3将其中的多肽和多糖进行分离，形成超滤浓液和超滤透过液两种物质，将含有浓缩蛋白的所述超滤透过液留用，将含有多肽和多糖的所述超滤浓液回到原水箱4；接着超滤透过液再通过纳滤设备5进行筛分，除去水分及部分残留无机盐和小分子杂质，形成纳滤浓液和含有固形物含量≥30％纳滤透过液，此时将含有浓缩蛋白的纳滤透过液通过pH调节中和；最后将所述纳滤过滤液进行干燥，得到蛋白含量不低于25％的蛋白粉末；本发明通过微滤过滤系统，超滤组件和纳滤设备过滤能耗低，仅为热浓缩和低温浓缩的1/5左右，且膜浓缩工艺为常温浓缩，蛋白生物活性不仅不受影响，还可大大的减轻企业的成本，膜浓缩的同时脱出部分无机盐，降低灰分，有效提高蛋白品质，可拓展性好，容易实现工业化扩产需求；本发明在超滤组件前设有微滤过滤系统可以有效去除体系中杂质，防止膜组件下端堵塞，有效延长膜组件使用寿命，另外采用超滤组件，不仅实现蛋白的梯度分离，透过液可以满足不同产品对不同蛋白分子量的差异需求，而且本发明带有清洗程序，将超滤浓液回到原水箱进行反清洗，将纳滤浓液回到超滤产水箱里进行反清洗，不仅有效延缓了膜污染，还有效节省人力物力的投入；本发明还设置了压力表组件，通过原液泵、超滤增压泵和高压泵的变频控制，可以在各阶段合理的调节压力和流量，分别采用恒速和恒压过滤，从而降低料液黏度，膜的通过速度有效提高，截流性能因此改善；本发明膜设备操作简单，占地面积小，设备自动运行，维护方便，将若干过滤过程集中布置，节省了空间，提高了工作的效率，使得整个过程集约化、简便化；

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种鱼饲料蛋白膜浓缩分离一体化工艺，其特征在于，包括具体以下步骤：

S1：准备待分离原液（1），在分离原液箱（2）中注入待分离原液（1），待分离原液（1）在微滤过滤系统（6）的作用下，除去原液中大分子杂质，得到微滤膜透过液；

S2：微滤膜透过液通过超滤组件（3）将其中的多肽和多糖进行分离，形成超滤浓液和超滤透过液两种物质，将含有浓缩蛋白的所述超滤透过液留用，将含有多肽和多糖的所述超滤浓液回到原水箱（4）；

S3：所述超滤透过液再通过纳滤设备（5）进行筛分，除去水分及部分残留无机盐和小分子杂质，形成纳滤浓液和含有固形物含量≥30％纳滤透过液，此时将含有浓缩蛋白的纳滤透过液通过pH调节中和；

S4：最后将所述纳滤过滤液进行干燥，得到蛋白含量不低于25％的蛋白粉末。

2.根据权利要求1所述的一种鱼饲料蛋白膜浓缩分离一体化工艺，其特征在于，所述步骤S1所述分离原液箱（2）通过原液泵（10）将待分离原液（1）加压到微滤过滤系统（6）中，将得到的微滤膜透过液输送到过滤水箱（11）里。

3.根据权利要求2所述的一种鱼饲料蛋白膜浓缩分离一体化工艺，其特征在于，所述步骤S1 中的微滤过滤系统（6）包括以下步骤：

S11：首先将所述待分离原液（1）经过截留分子量为120μm管道过滤器（7）的微滤膜进行过滤，除去流体中的较大固体杂质；

S12：然后再经过截留分子量为1μm过滤器（8）的微滤膜进行过滤，除去流体中1μm 以上的微粒和细菌；

S13：最后再经过截留分子量为0.22μm过滤器（9）的微滤膜进行过滤，除去流体中0.22μm 以上的微粒和细菌，得到微滤膜透过液。

4.根据权利要求1所述的一种鱼饲料蛋白膜浓缩分离一体化工艺，其特征在于，所述步骤S2中，所述超滤组件（3）至少设有3个超滤设备，每个超滤设备之间可串联或并联。

5.根据权利要求4所述的一种鱼饲料蛋白膜浓缩分离一体化工艺，其特征在于，所述步骤S2中，过滤水箱（11）里的微滤膜透过液通过超滤增压泵（12）将其加压到超滤组件（3）中，将得到的超滤透过液输送到超滤产水箱（13）里，将得到的超滤浓液回到原水箱（4）进行反清洗，反洗水携带冲刷下来的杂质从排污口排走。

6.根据权利要求5所述的一种鱼饲料蛋白膜浓缩分离一体化工艺，其特征在于，所述步骤S2中，所述的原水箱（4）和超滤浓液管（14）之间连接有超滤浓液流量表（15），所述超滤产水箱（13）和超滤透过液管（16）之间连接有超滤出液流量表（17）；所述超滤产水箱（13）与纳滤浓液管（18）之间连接有纳滤浓液流量表（19），所述的纳滤产水箱（23）与纳滤透过液管（20）之间连接有纳滤出液流量表（21）。

7.根据权利要求1所述的一种鱼饲料蛋白膜浓缩分离一体化工艺，其特征在于，所述步骤S3中，超滤产水箱（13）里超滤透过液通过高压泵（22）将其加压到纳滤设备（5）中，得到的纳滤透过液输送到纳滤产水箱（23）里，得到的纳滤浓液回到超滤产水箱（13）里进行反清洗。

8.根据权利要求1~7所述的一种鱼饲料蛋白膜浓缩分离一体化工艺，其特征在于，所述原液泵（10）、微滤过滤系统（6）、过滤水箱（11）、超滤增压泵（12）、超滤组件（3）、超滤产水箱（13）、高压泵（22）、纳滤设备（5）和纳滤产水箱（13）的进入口和出入口处均设有控制阀（24）。

9.根据权利要求1所述的一种鱼饲料蛋白膜浓缩分离一体化工艺，其特征在于，所述步骤S1 和S4中，通过压力表组件，在各阶段合理的调节压力，分别采用恒速和恒压过滤，降低料液黏度，增加渗透速度，所述压力表组件包括滤前压力表，超滤浓液压力表，纳滤进液压力表，滤后压力表，超滤出液压力表和纳滤浓液压力表。

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