[发明专利]膜清洁溶液和使用其加速膜清洁的方法

说明书

一种包含酶和具有与所述酶相容的pH的试剂的用于加速清洁膜的清洁溶液。所述清洁溶液可以另外包含结合剂和表面活性剂中的一种或两种。一旦将所述清洁溶液包含在用于与膜接触的溶液中持续规定的时间段，就可以将结合剂和还原剂中的一种或两种添加至已经与膜接触的溶液中。任选地，增加溶液的pH和增加溶液的温度中的一种或两种可以用于降低酶活性。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年6月30日提交的共同待决的美国临时申请号62/527162的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

发明领域

本发明涉及用于过滤膜的清洁操作的清洁溶液。本发明还提供了使用这种清洁溶液的方法。

背景

过滤是使一种材料与另一种材料分离。过滤可以通过使用膜来实现。保留在膜上的物质的特征是渗余物或浓缩物。穿过膜的液体是溶质、滤液或渗透液(permeate)，后者是膜过滤最常用的术语。处理流后残留在膜上的污垢的特征是膜污染。这些膜过滤器随后必须进行清洁操作，以去除在处理操作过程期间发生的任何污染，以便继续使用这种过滤系统来连续生产渗透液。

在乳制品、酿造和饮料以及加工食品操作中，膜设备用于分馏、分离和浓缩(upconcentration)期望产品成分。然后，这种膜过滤器随后必须进行清洁操作，以去除该过程期间发生的任何污染。

常规地，已经使用水力和/或化学处理来清洁这些污染膜。然而，这些方法在有效去除几乎所有沉积材料方面并不完全有效。历经这种操作中以及这种清洁操作常规需要的化学处理中常规使用的多个步骤，提供污染材料大量去除的方法往往耗时、昂贵(就能量和用水量而言)。

已经配制了清洁剂以具体解决污染物的性质和物理化学性能。配制这些清洁剂以试图分解污染物和构成膜的材料之间形成的联结。

化学清洁涉及必须按照具体的规定顺序执行的几个步骤。首先，必须漂洗膜以去除不易变得沉积在膜上的污垢。然后可以将化学清洁溶液引入膜并在膜上适当保持一定的规定时间。然后必须在这种清洁步骤之后进行另一漂洗步骤。然后常规地对膜进行其他步骤以从膜上去除清洁溶液，所述步骤可能包括酸处理步骤和/或碱处理步骤，其中每个采用的步骤之后是另一漂洗步骤。

四个参数主要决定清洁剂的有效性。这些参数包括接触时间、化学反应、温度和机械能。这些参数与部署的基于化学的清洁剂以及沉积在膜上的污染物的性质具体相关。本发明的目的是提供一种清洁过滤膜的方法。

清洁剂还包括用于膜的酶促处理的酶。在这种膜的清洁操作中已经使用酶促处理，以将沉积的材料分解成较小的化合物，从而使它们更容易从膜上去除。酶促清洁步骤可以有利地减少或消除可能由膜上的有机污垢如蛋白质和脂质吸附引起的不可逆污染。特别地，蛋白酶利用水分子催化各种键的水解反应。

在本领域中仍然需要提供有效减少或消除不可逆污染的基于酶的清洁溶液和膜清洁操作。如果水力清洁后的过滤阻力等于前一个过滤周期开始时的过滤阻力，则认为污染是完全可逆的。如果需要施加化学清洁，则认为污染是不可逆的。长期以来需要这种清洁操作，该清洁操作可以随着减少总体时间、用水量、能量和化学药品中的任何一种或多种而实现。

发明概述

本发明涉及用于清洁膜的基于酶的清洁方法。不意欲受理论的束缚，相对于常规清洁操作，本发明的清洁方法导致清洁时间、总用水量、能量和化学药品中的一种或多种减少。

本发明的一个方面提供了一种清洁膜的方法，该方法包括：预漂洗膜；使用包含酶和具有与酶相容的pH的试剂的溶液清洁膜，该组合物具有与膜相容的温度；防止溶液中的二价离子沉淀；降低酶活性；和后漂洗膜以去除溶液。在本发明的一个实施方案中，溶液可以另外包含结合剂。在本发明的某些实施方案中，溶液另外包含表面活性剂。

进一步根据本发明的该实施方案，表面活性剂可包含阴离子、非离子和两性表面活性剂中的至少一种。