CN204073564U - 一种改进型批式吸附凝胶过滤装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种改进型批式吸附凝胶过滤装置，包括密闭式过滤柱、支撑旋转装置，所述过滤柱内部设置有滤布和筛板，本实用新型设计了滤布的固定方式，能在滤布表面形成切向流的喷料嘴、柱体侧部设置了排气及凝胶卸料口以及能使过滤柱做摇篮式摆动的电机。本实用新型可以实现切向流过滤，进一步缩短凝胶过滤所需的时间，提高效率；可以实现凝胶的无搅拌混匀，减少凝胶破损；可以实现有效的滤布固定和柱体密封，防止泄露凝胶和料液泄露；可以实现凝胶卸料和排气功能，方便操作。

Description

一种改进型批式吸附凝胶过滤装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于生物医药领域中蛋白质或其他分子分离纯化的凝胶过滤柱，具体涉及一种改进型批式吸附凝胶过滤装置。

背景技术

批式吸附技术，是生物制药行业经常用到的蛋白质分离纯化技术之一。通常情况下，体积巨大的料液里会含有一些有药用价值的微量的蛋白质或者其他生物分子，很难进行富集和提取。而一些带有特殊官能团的凝胶，如葡聚糖凝胶，却能够吸附这些微量的蛋白质或其他的生物分子。将这类凝胶和料液充分混合一段时间，再将吸附后的凝胶过滤出来，并进行洗涤和洗脱，就得到了浓缩、提纯的粗提物，这就是批式吸附技术。

在批式吸附技术中，凝胶过滤装置是影响药品质量的关键设备。目前用于批式吸附的凝胶基本上都有一些共同的特征：凝胶机械强度小，易破碎；在不同浓度的盐溶液中溶胀系数变化大，在洗涤和洗脱过程中凝胶体积变化非常明显；凝胶颗粒非常软，溶液透过性差。因此目前我国生物制药行业多采用敞开式凝胶过滤桶，在过滤的同时进行搅拌，防止凝胶在滤布表面大量沉积，使过滤速度降低。由于机械搅拌非常容易破碎凝胶颗粒或者刮伤滤布，而且存在搅拌设备轴承密封这样的复杂问题，因此多采用人工手动搅拌。尽管采用搅拌的办法可以减少凝胶沉积对过滤速度的影响，但是当过滤得到的凝胶越来越多时，搅拌就几乎不起作用了，过滤速度会急剧降低。同时，敞开式的过滤设备容易引起环境中的污染物，如微生物等，而且人工手动搅拌的力度和速度很难控制，不同的人、同一个人在不同时间的操作很难保持一致，这样不可控制的工艺技术将会导致药品质量的不可控，造成批间差异。这显然不符合我国药品生产质量管理规范的要求。

专利CN201020605340公开了一种用于批式吸附的凝胶过滤装置，较好地解决了敞开式操作容易对制药工艺造成污染的问题，在一定程度上解决了凝胶在过滤网面堆积导致的滤速越来越慢的问题。但是经过几年的实践，发现仍然存在一些问题有待解决：1、凝胶堆积到一定的厚度时，磁力搅拌装置难以提供足够的扭矩，经常停转；2、滤速虽有所改善，仍无法满足大规模生产；3、磁力搅拌***维护复杂；4、磁力搅拌桨长时间运转仍然会对滤布产生损害；5、没有详细设计滤布固定和密封相关的结构，常规的密封方式存在漏液或凝胶泄露的风险；6、没有设计柱体排气装置和凝胶排料孔，空气隔离在滤布与料液之间，料液无法突破滤布的起泡点压力，导致过滤失败；凝胶无法排出，不便于清洗。

发明内容

本实用新型针对以上不足之处，提供了一种改进型批式吸附凝胶过滤装置，本实用新型可以实现切向流过滤，进一步缩短凝胶过滤所需的时间，提高效率；可以实现凝胶的无搅拌混匀，减少凝胶破损；可以实现有效的滤布固定和柱体密封，防止泄露凝胶和料液泄露；可以实现凝胶卸料和排气功能，方便操作。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种改进型批式吸附凝胶过滤装置，包含有密闭式过滤柱、支撑旋转装置，所述密闭式过滤柱两侧设置有转轴，所述转轴连接支撑旋转装置，所述密闭式过滤柱内部设置有滤布和筛板，所述密闭式过滤柱由上部的柱体连接下部的出液端底板组成，所述柱体顶部设有料液入口，所述料液入口下方连接喷料嘴，所述喷料嘴与滤布的距离设置为与喷料嘴的内径相当；所述出液端底板上设有滤液出口。

     所述滤布设置于柱体和出液端底板连接处，所述滤布下方设置有筛板，所述筛板外侧设置有O型环，所述滤布的边沿固定于筛板和O型环之间。

所述柱体侧部设置有排气及凝胶卸料口。

     所述支撑旋转装置包含有底座、设置于底座两侧的支撑臂，一侧支撑臂上还设置有连接转轴的电机。

所述柱体、O型环、出液端底板通过螺栓连接在一起，所述O型环和柱体之间还设置有U型密封圈。

所述排气及凝胶卸料口设置为垂直于转轴。

所述的支撑臂设置为三角形，所述底座底部设置有万向轮。

所述滤布的孔径小于凝胶的粒径，滤布的材质是尼龙布或者不锈钢丝纺织布。

所述筛板设置为带有密集小孔或辐射状凹槽或同心圆凹槽的支撑板，筛板上部接触滤布的一面平整，孔或槽的边缘圆滑，筛板下部接触出液端底板的一端设置有指向中心的导流槽。

本实用新型的有益效果是：

将过滤柱设置为分体式，清洗方便；通过O型环和筛板将滤膜固定，然后再通过螺栓将其和柱体固定在一起，使滤膜固定更加牢固，密封效果更好；

将喷料嘴和滤布之间的距离设置为与喷料嘴的内径相当，能够在滤布表面实现切向流，从而实现切向流过滤，料液流动在滤布表面产生剪切力，减小了滤饼层或凝胶层的堆积，保证了稳定的过滤速度；

在过滤柱侧面设置了排气及凝胶卸料口，由于侧面是圆弧面，垂直于转轴的排气口一定是弧面的最高点，能够方便、且安全排出气泡，如果设置在柱体底面或上表面，柱底面和上表面为平面，排气口无法保证位于平面上的最高点，也就无法完全排出气泡，将对过滤造成影响； 

将过滤柱的运动方式，通过电机的正反转控制来实现摇篮式摆动，既实现了搅拌料液的目的，又不会对滤布产生损耗，延长了滤布的使用寿命；

将支撑过滤柱的支撑臂设置为三角形，使支撑更加稳定。

附图说明  

图1为本实用新型的柱体剖面图（10-转轴和11-转轴支架等结构省略）；

图2为本实用新型的柱体俯视图；

图3为本实用新型的柱体侧视图；

图4为本实用新型的立体视图（11-转轴支架结构省略）；

图中，1-料液入口；2-喷料嘴；3-滤布；4-筛板；5-螺栓；6-U型密封圈；7-滤液出口；8-出液端底板；9-O型环；10-转轴；11-转轴支架；12-排气及凝胶卸料口；13-底座；14-底座轮；15-支撑臂；16-电机、减速装置和控制装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述：

如图1、2、3、4所示为本实用新型的一个具体实施例，一种改进型批式吸附凝胶过滤柱，包括密闭式过滤柱、支撑旋转装置，主体过滤柱为密闭式，其形状为扁平的圆柱形，规格以直径为高度的1.5～4倍为优选，具体可以根据料液中所含凝胶的比例来确定。

过滤柱内部设置有滤布3和筛板4，筛板4设置于滤布3下部用于支撑滤布3，密闭式过滤柱由上部的柱体连接下部的出液端底板8组成；

柱体顶部设有料液入口1，料液入口1下方连接喷料嘴2，喷料嘴2与滤布3的距离设置为与喷料嘴2的内径相当；喷料嘴2和滤布3之间的距离越小，切向流速度越大，对凝胶的冲刷效果越好，但是距离过小会影响料液流速。应当根据进料速度确定喷料嘴2的末端与滤布3之间的距离，通常情况下，这一距离与喷料嘴2的内径相当效果最好；

柱体侧部设置有排气及凝胶卸料口12，排气及凝胶卸料口12设置为垂直于转轴10。

柱体和出液端底板8连接处设置有滤布3，滤布3下方设置有筛板4，筛板4外侧设置有O型环9，滤布3的边沿固定于筛板4和O型环9之间，所述柱体、O型环9、出液端底板8通过螺栓5连接，O型环9和柱体之间还设置有U型密封圈6，螺栓5的分布应当均匀，并相对于柱体圆心对称分布，所需要的螺栓的数量根据柱体的直径大小而定。一般情况下，直径1米的柱体需要约10-16个螺栓，所述出液端底板8上设置有滤液出口7；

出液端底板8上设有滤液出口7；

密闭式过滤柱通过两侧的转轴10设置于支撑旋转装置的两侧支撑臂15上，一侧支撑臂15上还设置有连接转轴10的电机、减速装置16，所述两侧支撑臂15设置于底座13两侧，转轴10垂直于柱体侧面并经过柱体的重心，使柱体在旋转时更加平稳，转轴支架11所用的材料和尺寸应当足以支撑柱体及其内容物的总重，并在柱体旋转时保持牢固、可靠，支撑臂15设置为三角形，底座13底部设置有万向轮。

滤布3的孔径小于凝胶的粒径，滤布3的材质是尼龙布或者不锈钢丝纺织布；

筛板4设置为带有密集小孔或辐射状凹槽或同心圆凹槽的支撑板，筛板4上部接触滤布3的一面平整，孔或槽的边缘圆滑，筛板4下部接触出液端底板8的一端设置有指向中心的导流槽，以汇集滤液流向滤液出口7。

下面对本实用新型的使用方法进行简要说明：

结合批式吸附技术的基本操作流程，描述本实用新型的说明方法：在凝胶过滤的初始阶段，混有凝胶的料液通过料液入口1进入过滤柱，此时需要旋转柱体，使排气及凝胶卸料口12朝上，开启阀门，完全排出柱体内部的空气，关闭阀门，旋转柱体使滤液出口7朝上。然后使用抽滤的方法将滤液从滤液出口7源源不断的抽出。采用抽滤的方法而不是将料液泵入柱体，可以减小柱体内部压力，增加安全性。料液从料液入口1进入柱体并经过喷料嘴2以一定的速度向上喷射到滤布上，冲刷掉堆积在滤布表面的凝胶，凝胶在重力作用下向下沉降和堆积，从而快速过滤。当所有料液进入柱体之后，将进入空气，之后料液将无法接触到滤布因而无法过滤。这时需要将柱体旋转至滤液出口7朝下，就可以继续抽滤柱体内的少量料液（相对于所有料液来说，柱体内所盛料液是很少的）了。完成抽滤之后，需要分别用洗涤液和洗脱液对柱体内的凝胶进行洗涤和洗脱。将一定量的（一般都小于柱体容积）洗涤（或洗脱）液通过料液入口1泵入柱体，将柱体缓慢旋转数周，凝胶即均匀悬浮于洗涤（或洗脱）液中。此时，根据工艺操作的要求，可以设定一定的洗涤（或洗脱）时间，在这段时间内，手动控制电机、减速装置16，使其以一定的频率和幅度进行“摇篮式”摆动，保证洗涤（或洗脱）效果。达到规定的时间之后，使滤液出口7朝下，抽滤出洗涤（或洗脱）液即可。如果凝胶不需要长期保存在过滤柱内，可以向柱内加入凝胶保存液（如20%乙醇溶液），旋转柱体数周，使凝胶充分悬浮，旋转柱体使排气（凝胶卸料）口12朝下，排出凝胶即可，如果凝胶在柱内有残留可以重复数次操作。

需要说明的是：1、在本说明书的教导下本领域技术人员所作出的任何等同方式，或明显变型方式均应在本实用新型的保护范围内；2、本实用新型的各个部件的尺寸和比例，本领域技术人员根据生产规模、工艺种类等差异所作出的任何调整均应在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种改进型批式吸附凝胶过滤装置，包含有密闭式过滤柱、支撑旋转装置，所述密闭式过滤柱两侧设置有转轴（10），所述转轴（10）连接支撑旋转装置，所述密闭式过滤柱内部设置有滤布（3）和筛板（4），其特征在于：所述密闭式过滤柱由上部的柱体连接下部的出液端底板（8）组成，所述柱体顶部设有料液入口（1），所述料液入口（1）下方连接喷料嘴（2），所述喷料嘴（2）与滤布（3）的距离设置为与喷料嘴（2）的内径相当；所述出液端底板（8）上设有滤液出口（7）。

2.根据权利要求1所述的一种改进型批式吸附凝胶过滤装置，其特征在于：所述滤布（3）设置于柱体和出液端底板（8）连接处，所述滤布（3）下方设置有筛板（4），所述筛板（4）外侧设置有O型环（9），所述滤布（3）的边沿固定于筛板（4）和O型环（9）之间。

3.根据权利要求1所述的一种改进型批式吸附凝胶过滤装置，其特征在于：所述柱体侧部设置有排气及凝胶卸料口（12）。

4.根据权利要求1所述的一种改进型批式吸附凝胶过滤装置，其特征在于：

所述支撑旋转装置包含有底座（13）、设置于底座两侧的支撑臂（15），一侧支撑臂（15）上还设置有连接转轴（10）的电机（16）。

5.根据权利要求2所述的一种改进型批式吸附凝胶过滤装置，其特征在于：所述柱体、O型环（9）、出液端底板（8）通过螺栓连接在一起，所述O型环（9）和柱体之间还设置有U型密封圈（6）。

6.根据权利要求3所述的一种改进型批式吸附凝胶过滤装置，其特征在于：所述排气及凝胶卸料口（12）设置为垂直于转轴（10）。

7.根据权利要求4所述的一种改进型批式吸附凝胶过滤装置，其特征在于：所述的支撑臂（15）设置为三角形，所述底座（13）底部设置有万向轮。

8.根据权利要求1或2所述的一种改进型批式吸附凝胶过滤装置，其特征在于：所述滤布（3）的孔径小于凝胶的粒径，滤布（3）的材质是尼龙布或者不锈钢丝纺织布。

9.根据权利要求1或2所述的一种改进型批式吸附凝胶过滤装置，其特征在于：所述筛板（4）设置为带有密集小孔或辐射状凹槽或同心圆凹槽的支撑板，筛板（4）上部接触滤布（3）的一面平整，孔或槽的边缘圆滑，筛板（4）下部接触出液端底板（8）的一端设置有指向中心的导流槽。