CN109718670A - 一种含酶碱性膜清洗剂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含酶碱性膜清洗剂及其应用，由如下重量百分比的组分组成：无机碱30～50％，表面活性剂20～30％，络合剂5～10％，助洗剂10～20％，酶制剂5～10％。本发明的碱性含酶膜清洗剂能够对被各种物料污染的膜组件清洗，快速有效的恢复膜组件通量。

Description

一种含酶碱性膜清洗剂及其应用

技术领域

本发明属于膜清洗技术领域，具体涉及一种含酶碱性膜清洗剂及其应用。

背景技术

膜分离是用一种具有独特选择性分离功能的无机或高分子材料作为分离层，以外界能量为推动力，使流体中各组分得以分离、分级或富集的一种方法。膜技术在生物制药领域应用广泛，如各种发酵液分离、过滤，抗生素的浓缩等。膜技术也成功应用于乳清中蛋白质的回收、牛奶深加工、果汁澄清、酶的提取、植物蛋白回收、啤酒渣回收、糖液浓缩等等。因此，膜分离作为一种高新的分离技术具有独特的技术优越性，但是在实际工艺应用中，浓差极化和膜污染两大因素制约了膜技术的推广与应用。污染会增加渗透阻力，降低膜过滤通量，又会使膜分离性能恶化，进而导致目标产品的收率降低，增加损失。同时由于膜更换费用昂贵及操作复杂性，因此膜清洗是膜技术应用中的重要一环。

适用于生物发酵和食品行业的膜分离技术有微滤、超滤、纳滤和反渗透，主要的污染物有菌体、蛋白、多糖、色素、盐类结垢、氨基酸和胶状物等等。污染物成分复杂，通过各种物理化学作用和膜较为紧密的结合在一起，产生严重的膜污染，使膜分离性能恶化。

膜清洗一般可以分为物理清洗、化学清洗。物理清洗方法仅可以使膜的性能得到一定程度恢复，但物理清洗的膜经短期运行后其各项性能随时间衰减很快，故必须进行化学清洗。常规的化学清洗药剂如碱、酸虽然可用于一般轻污染的膜组件清洗，但对于生物医药和食品行业严重的膜污染，很难通过物理清洗实现膜性能的完全恢复，而单一的化学清洗试剂也很难对不同成分的复合污染有较好的效果，往往需要多种试剂多重步骤进行反复清洗，高成本低效率，而得不到满意的清洗效果。针对生物医药和食品行业膜应用过程的成分复杂的重垢污染，市面上还没有针对性强，清洗恢复效果好，成本较低，清洗时间短的复合型含酶碱性膜清洗剂。

目前，应用于生物医药和食品行业膜清洗的常规清洗剂存在的问题为：1、达到预期效果时，清洗浓度要高，清洗时间长，需要反复多次清洗，膜设备维护成本高。2、对生物医药和食品行业复杂的污染源针对性不强，清洗效果不理想，膜清洗恢复率低。3、较长的清洗时问和清洗恢复率低影响用户的生产周期和维护成本。4、市售的常规碱性清洗剂往往含有氧化成分，对聚酰胺复合膜、纤维素材质等膜组件造成不可逆转的破坏，影响膜使用寿命。对此，生物医药和食品行业在膜运用工艺上需要一种针对性强，清洗恢复效果好，成本较低，对膜性能安全的复合型含酶碱性膜清洗剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含酶碱性膜清洗剂。

本发明的另一目的在于提供上述含酶碱性膜清洗剂的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述含酶碱性膜清洗剂的使用方法。

本发明的技术方案如下：

一种含酶碱性膜清洗剂，由如下重量百分比的组分组成：无机碱30～50％，表面活性剂20～30％，络合剂5～10％，助洗剂10～20％，酶制剂5～10％；其中

无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾和碳酸钠中的至少一种；

表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、AEO系列表面活性剂和吐温系列表面活性剂中的至少一种；

络合剂为EDTA和/或柠檬酸钠；

所述助洗剂为焦磷酸钾、三聚磷酸钠和硫酸钠中的至少一种；

酶制剂为蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶中的至少一种。

在本发明的一个优选实施方案中，所述AEO系列表面活性剂为AEO-7或AEO-9。

一种上述含酶碱性膜清洗剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)称取各组分；

(2)将除酶制剂以外的组分充分混合均匀；

(3)边搅拌边在步骤(2)所得的物料中加入酶制剂，然后经过筛后，即得所述含酶碱性膜清洗剂。

一种上述含酶碱性膜清洗剂的的使用方法，将所述含酶碱性膜清洗剂配制成浓度为0.1～1wt％的水溶液，加入设备循环纯水中，调至清洗液要求pH值，然后对膜进行清洗。

在本发明的一个优选实施方案中，所述水溶液的浓度为0.3～0.5％，清洗液的pH＝10.5-11。

在本发明的一个优选实施方案中，所述水溶液的浓度为0.5～1％，清洗液的pH＝11。

在本发明的一个优选实施方案中，所述水溶液的浓度为0.1～0.3％，清洗液的pH＝10.5-11。

本发明的有益效果是：：

1)本发明的含酶碱性膜清洗剂产品工业应用时清洗浓度低，用量少，膜设备清洗维护成本低。

2)本发明的含酶碱性膜清洗剂对生物医药和食品行业的各类污染具有较强的针对性，一次清洗恢复率高，具有较理想的清洗效果。

3)本发明产品在工业应用时，一次清洗时间短，不影响用户生产周期安排。

4)本发明的含酶碱性膜清洗剂产品配方不含有氧化性成分，对膜组件化学安全性好。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。

实施例1

一种含酶碱性膜清洗剂，其各成分的质量百分比为氢氧化钠30％，AEO-7表面活性剂30％，柠檬酸钠10％，三聚磷酸钠20％，蛋白酶10％，其制备方法如下：

(1)称取各组分；

(2)将除酶制剂以外的组分充分混合均匀；

(3)边搅拌边在步骤(2)所得的物料中加入酶制剂，然后经过筛后，即得所述含酶碱性膜清洗剂。

将上述含酶碱性膜清洗剂配制成浓度为0.3～0.5wt％的水溶液，然后对膜组件进行清洗，具体如下：

本实施例所使用的污染膜芯为红霉素发酵液中的纳滤膜芯，其污染特征：通量下降70％。膜法处理作为新型分离技术应用于红霉素发酵液的过滤和浓缩，红霉素发酵阶段产生的代谢物较多，纳滤膜易发生污染，膜通量降低，操作压力增加，采用含酶碱性清洗剂清洗是一种降低膜污染的有效方法。

清洗步骤如下：

(1)清洗剂配制：在CIP罐内加入去离子水，启动***，保持CIP罐液位为2/3体积，升温至40℃左右，根据***内去离子水体积数按浓度0.3～0.5wt％的上述含酶碱性膜清洗剂，于小桶内溶解完全，将溶解好的上述含酶碱性膜清洗剂缓慢加至CIP清洗罐内，调节清洗液的pH＝10.5～11后停止加上述含酶碱性膜清洗剂。

(2)清洗：维持温度40～50℃，压力6～7bar清洗45～60分钟。

(3)冲洗：用去离子水冲洗至***内水的pH值为6～7。

最终纳滤膜过滤通量恢复率99.8％。

实施例2

一种含酶碱性膜清洗剂，其各成分的质量百分比为氢氧化钠45％，AEO-9表面活性剂25％，EDTA10％，焦磷酸钾15％，蛋白酶5％，其制备方法如下：

(1)称取各组分；

(2)将除酶制剂以外的组分充分混合均匀；

(3)边搅拌边在步骤(2)所得的物料中加入酶制剂，然后经过筛后，即得所述含酶碱性膜清洗剂。

将上述含酶碱性膜清洗剂配制成浓度为0.1～0.3wt％的水溶液，然后对膜芯进行清洗，具体如下：

本实施例所使用的污染膜芯为赤霉素发酵液中的纳滤膜芯，其污染特征：膜通量下降很快，运行后水通量持续下降，通过对各级膜组浓缩液取样观察，发现后两组膜组浓缩液中出现沉淀物。

纳滤膜***用于赤霉素发酵液超滤工艺后的浓缩，发酵液普遍染菌，造成料液含蛋白质含糖较高，膜清洗恢复困难，料液在浓缩过程中会析出沉淀，进一步加重膜的污染，采用含酶碱性清洗剂清洗是一种降低膜污染的有效方法。

膜芯清洗前水通量为8LMH，清洗后纳滤膜过滤通量恢复率90.3％，清洗步骤如下：

(1)清洗剂配制：在CIP罐内加入去离子水，启动***，保持CIP罐液位为2/3体积，升温至40℃左右，根据***内去离子水体积数按浓度0.1～0.3％(W/W)的上述含酶碱性膜清洗剂，于小桶内溶解完全，将溶解好的上述含酶碱性纳滤膜清洗剂缓慢加至CIP清洗罐内，调节清洗液的pH＝11左右停止加上述含酶碱性膜清洗剂。

(2)清洗：维持温度40～50℃，压力6～7bar清洗45～60分钟，不排清洗液进行停机浸泡2小时后排液冲洗。

(3)冲洗：用去离子水冲洗至***内水的pH值为6～7。

实施例3

一种含酶碱性膜清洗剂，其各成分的质量百分比为碳酸钠45％，AEO-9表面活性剂25％，EDTA10％，焦磷酸钾15％，蛋白酶5％，其制备方法如下：

(1)称取各组分；

(2)将除酶制剂以外的组分充分混合均匀；

(3)边搅拌边在步骤(2)所得的物料中加入酶制剂，然后经过筛后，即得所述含酶碱性膜清洗剂。

将上述含酶碱性膜清洗剂配制成浓度为0.5～1wt％的水溶液，然后对卷式超滤膜进行清洗，具体如下：

本实施例所使用的污染膜芯为氨基酸发酵液中的卷式超滤膜芯，其污染特征：膜通量下降很快，运行后水通量持续下降，通过对各级膜组浓缩液取样观察，发现后两组膜组浓缩液中出现沉淀物。

氨基酸通常采用发酵法生产，体系中常含有两种或两种以上的氨基酸和多肽，其分子量介于100～1000之间，采用卷式超滤膜来进行脱色和去除大分子蛋白。

污染膜芯采用以上含酶碱性清洗剂清洗，控制pH10.5～11，控制温度40～45℃，膜芯清洗前水通量为12LMH，清洗后卷式超滤膜芯过滤通量恢复率97.9％。

清洗步骤如下：

(1)清洗剂配制：在CIP罐内加入去离子水，启动***，保持CIP罐液位为2/3体积，升温至40℃左右，根据***内去离子水体积数按浓度0.5～1wt％的上述含酶碱性膜清洗剂，于小桶内溶解完全，将溶解好的上述含酶碱性膜清洗剂缓慢加至CIP清洗罐内，调节清洗液的pH＝10.5～11左右停止加上述含酶碱性膜清洗剂。

(2)清洗：维持温度40～50℃，压力3～5bar清洗45～60分钟。

(3)冲洗：用去离子水冲洗至***内水的pH值为6～7。

表1清洗前后膜芯通量恢复情况

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (7)

1.一种含酶碱性膜清洗剂，其特征在于：由如下重量百分比的组分组成：无机碱30～50％，表面活性剂20～30％，络合剂5～10％，助洗剂10～20％，酶制剂5～10％；其中

无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾和碳酸钠中的至少一种；

表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、AEO系列表面活性剂和吐温系列表面活性剂中的至少一种；

络合剂为EDTA和/或柠檬酸钠；

所述助洗剂为焦磷酸钾、三聚磷酸钠和硫酸钠中的至少一种；

酶制剂为蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶中的至少一种。

2.如权利要求1所述的一种含酶碱性膜清洗剂，其特征在于：所述AEO系列表面活性剂为AEO-7或AEO-9。

3.一种权利要求1或2所述的含酶碱性膜清洗剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)称取各组分；

(2)将除酶制剂以外的组分充分混合均匀；

(3)边搅拌边在步骤(2)所得的物料中加入酶制剂，然后经过筛后，即得所述含酶碱性纳滤膜清洗剂。

4.一种权利要求1或2所述的含酶碱性膜清洗剂的的使用方法，其特征在于：将所述含酶碱性膜清洗剂配制成浓度为0.1～1wt％的水溶液，然后对纳滤膜进行清洗。

5.如权利要求4所述的使用方法，其特征在于：所述水溶液的浓度为0.3～0.5％。

6.如权利要求4所述的使用方法，其特征在于：所述水溶液的浓度为0.5～1％。

7.如权利要求4所述的使用方法，其特征在于：所述水溶液的浓度为0.1～0.3％。