一种水合物法浓缩酶液工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于浓缩分离技术领域，尤其涉及一种水合物法浓缩酶液工艺。
【背景技术】
[0002]目前酶液浓缩分离方法主要包括膜分离、盐析分离、蒸发浓缩和冷冻浓缩等。但在实际应用中这些方法都存在各自的问题，例如，膜分离的膜材料价格较高、再生率低、膜污染以及浓差极化现象较为严重，影响了膜的寿命，膜需要经常更换，操作成本高；在膜分离过程中，有稳定作用的小分子物质被滤掉，有些酶分子受到剪切力的损伤，造成酶活下降。盐析分离的杂质含量较高，易引起酶的变性失活，且产生较多的污水；蒸发浓缩效率低，设备投资大，能耗高；冷冻浓缩由于受相平衡条件的约束，浓缩效率低。因此为了节约能耗、提高分离浓缩效率，需要不断开发新的环境友好型的酶液浓缩分离方法。
[0003]水合物溶液分离技术被认为是一项可以替代传统蒸发、冷冻法的新技术，该技术可以在水的冰点温度之上进行，能降低溶液分离过程的能耗，是工艺简单而且环保的一种新型技术，并得到了广泛的关注。现有的水合物分离技术主要应用于海水淡化、气体分离等方面，在酶液浓缩方面尚未见报道。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种工艺简单、低成本、低能耗，既能实现酶液浓缩，又能实现沼气脱硫脱碳的工艺。
[0005]为实现上述目的，本发明提出的技术方案为:一种水合物法浓缩酶液工艺，其步骤包括:1)在稀酶液中通入气体，控制温度和压力使气体水合，形成水合物浆液；2)对所得水合物浆液进行固液分离、除去水合物固体，即得浓缩酶液。
[0006]所述气体为对酶无毒害作用的气体。
[0007]所述无毒害作用气体选择C02或N2。
[0008]升温(通常升温至15~30°C)使分离出的水合物固体分解，得到水和气体；所得气体经压缩机升压后返回步骤I)循环使用。
[0009]所述步骤I)的水合温度控制在0~10°C。对于水合压力，可先绘制气体水合物相平衡曲线，然后在水合物稳定区取值。
[0010]所述稀酶液为粗滤除去大分子及微生物菌体杂质之后的酶发酵液。
[0011]与现有技术相比，本发明的优点在于:
(1)本发明的浓缩过程无需高温，对酶活性影响小，能耗低，浓缩效率高；
(2)本发明工作温度接近常温，制冷能耗小，节能效果显著；
(3)本发明中分解得到的水，可以回收利用，节水效果显著；
(4)本发明生产过程中的气体循环使用，节能减排；
(5)本发明工艺简单、操作费用低，对环境无害、无污染，经济环保。
【附图说明】
[0012]图1是本发明工艺流程示意图。
【具体实施方式】
[0013]以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
[0014]实施例1
一种水合物法浓缩酶液工艺，以糖化酶液浓缩为例，如图1流程图所示，其步骤包括:I)将200mL粗滤后的糖化酶发酵液加入反应釜中，通入二氧化碳气体，降温；在工作温度为3°C，压力为3.0MPa的条件下反应45min，生成二氧化碳水合物；2)将水合物浆液送至高压低温离心机中带压分离；离心分离出的液体为浓缩酶液，经测定，稀酶液中酶活为16000U/mL，浓缩酶液中的酶活提高到了 92000U/mL，浓缩率达到了 5.75倍，酶活保持量为98.7% ；分离出的固体为水合物晶体，将水合物晶体送至高压分解设备，升高温度到15°C并保持30min，在此过程中水合物不断分解，分解后产生的水中残余酶活512U/mL，可送至发酵工段再利用；分解产生的二氧化碳气体返回反应釜进行循环利用。
[0015]实施例2
一种水合物法浓缩酶液工艺，以纤维素酶液浓缩为例，其步骤包括:1)将200mL粗滤后的纤维素酶发酵液加入搅拌反应釜中，通入氮气，降温至2°C，在压力为ISMPa的条件下反应50min，生成氮气水合物；2)将水合物浆液送至高压低温过滤机中带压分离；离心分离出的液体为浓缩酶液，经测定，稀酶液中纤维素酶活为180FPU/mL，而浓缩酶液中酶活达到了 840 FPU/mL，浓缩率为4.67倍，酶活保持量为97.6% ;分离出的固体为水合物晶体，将水合物晶体送至高压分解设备，升高温度到25°C并保持30min，在此过程中水合物不断分解，分解后产生的水中残余酶活22 FPU/mL，送至拌料工段再利用；分解产生的氮气经压缩机压缩，升压后进入反应釜循环再利用。
【主权项】
1.一种水合物法浓缩酶液工艺，其特征在于，步骤包括:1)在稀酶液中通入气体，控制温度和压力使气体水合，形成水合物浆液；2)对所得水合物浆液进行固液分离、除去水合物固体，即得浓缩酶液。2.根据权利要求1所述的水合物法浓缩酶液工艺，其特征在于，所述气体为对酶无毒害作用的气体。3.根据权利要求2所述的水合物法浓缩酶液工艺，其特征在于，所述气体选择CO2或N204.根据权利要求3所述的水合物法浓缩酶液工艺，其特征在于，升温使分离出的水合物固体分解，得到水和气体；所得气体经压缩机升压后返回步骤I)循环使用。5.根据权利要求1-4任一所述的水合物法浓缩酶液工艺，其特征在于，所述步骤I)的水合温度控制在0~10°c。6.根据权利要求5所述的水合物法浓缩酶液工艺，其特征在于，所述稀酶液为粗滤除去大分子及微生物菌体杂质之后的酶发酵液。
【专利摘要】一种水合物法浓缩酶液工艺，属于浓缩分离技术领域，步骤包括：1）在稀酶液中通入气体，控制温度和压力使气体水合，形成水合物浆液；2）对所得水合物浆液进行固液分离、除去水合物固体，即得浓缩酶液。利用本发明提供的方法进行酶浓缩，其能耗低、浓缩效率高，且对酶的活性影响小，分离后分解出的水和气体可循环利用，节能环保效果显著。
【IPC分类】C12N9/00, C12N9/34, C12N9/42
【公开号】CN104962528
【申请号】CN201510075505
【发明人】陈俊英, 白净, 黄会杰, 方书起, 常春, 马晓健, 闫德冉, 武文竹
【申请人】郑州大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年2月13日