CN102240474A - 一种连续去除细胞/菌裂解絮状物的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连续去除细胞/菌裂解絮状物的方法及装置，包括以下步骤：一种连续去除细胞/菌裂解絮状物的方法，包括以下步骤：1)设置一套固液分离装置，其包括一电机通过传动机构驱动的滚筒，滚筒内设置有呈螺旋状先前延伸的叶片，滚筒外设置有筛网，滚筒的下方设置有搜集床，搜集床的出液口通过一液泵连接下游深层过滤器；2)启动电机带动滚筒转动，将含有固态絮状物的裂解液喂入滚筒，该裂解液在叶片的带动下呈螺旋状前进，并进行固液分离；3)液体透过筛网流入搜集床，固体絮状物被叶片带出滚筒。本发明在叶片和筛网的作用下边向前行进边进行固液分离，使液体透过滚筒进入搜集床，而脱水后的固体絮状物可以通过固体搜集口排出，本发明可以广泛用于大规模连续去除细胞/菌裂解絮状物的生产过程中。

Description

一种连续去除细胞/菌裂解絮状物的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种固液分离方法及装置，特别是关于一种连续去除细胞/菌裂解絮状物的方法及装置。

背景技术

2007年第一个保护马科动物免除西尼罗河病毒侵害的质粒DNA获得批准，这说明相对于传统疫苗，质粒DNA疫苗也是一种可选取的方法。由于禽类和家畜的数量巨大，因此需要相当大量的质粒DNA来满足兽用疫苗和治疗药物。在大规模的质粒DNA生产过程中，来自一百升发酵罐生产的细胞/菌裂解后，会产生一百公斤的固态絮状物，去除细胞/菌碱裂解后产生的易碎的絮状物一直是个大问题。在实验室里，少量的絮状物可以通过高速离心或干酪滤布分离，但是实验室的技术很难在大规模生产过程中使用，因此处理质粒生产阶段产生的大量的絮状物是个巨大的挑战。

本申请人利用不同的固/液分离技术去除絮状物的试验已经做了很多探索。例如，管型连续分离器会把絮状物打散成更小的碎片/颗粒，这是由于管型连续离心的机制将液体在进口处喷成更小的水珠。该过程对易碎的絮状物产生了强大的剪切力，因而造成基因组DNA断裂。断裂的基因组DNA则难以再从质粒DNA中分离出来，而且碎片/颗粒会把下游的澄清步骤中深层滤膜堵塞，因此，不仅减低了下游工序的效率，而且还因回压过大而将有效的超螺旋DNA结构破坏成为无效的开环DNA。另外，高强的剪切力也增加了溶菌物中的内毒素含量。本申请人也曾测试了振动筛滤膜在去除易碎的絮状物的作用。振动筛滤膜引起絮状物破碎成更小的碎片/颗粒，这可能是由于振动力将凝结状的絮状物推挤到网筛的小孔中。不同的实验也证明大型袋式过滤器能够过滤掉絮状物，但是其效率不但是很低的，而且大型袋式过滤器的筛孔很容易被粘稠的絮状物堵塞，这同样造成了降低生产效率和产品质量的后果。增加大型袋式过滤器进口的压力，也不能改善过滤效率而且还会增高背压和剪切力，进而破坏超螺旋DNA的结构。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于规模化生产连续去除细胞/菌裂解絮状物的方法及装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种连续去除细胞/菌裂解絮状物的方法，包括以下步骤：1)设置一套固液分离装置，其包括一电机通过传动机构驱动的滚筒，滚筒内设置有呈螺旋状先前延伸的叶片，滚筒外设置有筛网，滚筒的下方设置有搜集床，搜集床的出液口通过一液泵连接下游深层过滤器；2)启动电机带动滚筒转动，将含有固态絮状物的裂解液喂入滚筒，该裂解液在叶片的带动下呈螺旋状前进，并进行固液分离；3)液体透过筛网流入搜集床，固体絮状物被叶片带出滚筒。

在搜集床内设置一传感器，一旦液体到达传感器限定的上限位置时，液泵自动启动，在继续通过搜集床进行液体搜集的同时，连续不断地将液体送入下游深层过滤器；一旦液体低于传感器限定的下限位置时，液泵自动关闭。

一种实现上述方法的连续去除细胞/菌裂解絮状物的装置，其特征在于：它包括一机架，所述机架下部设置有一电机，所述电机通过一传动机构同时驱动水平间隔支撑在所述机架上的两根同方向旋转的传动轴，两所述传动轴通过其上设置的摩擦辊带动同一滚筒转动；所述滚筒包括两个与所述摩擦辊位置对应的驱动环，两个驱动环之间沿所述滚筒的周向设置有若干横向连接筋，远离所述传动机构一侧的驱动环外侧设置有一渐缩的喇叭状固体搜集口，各所述连接筋围成的圆筒和固体搜集口内设置有呈螺旋状向前延伸的叶片，各所述连接筋围成的圆筒和固体搜集口外设置有筛网；所述滚筒靠近所述传动机构一侧设置有一裂解液进料口，所述滚筒下部的机架上设置有一裂解液搜集床，所述搜集床的出液口通过一液泵连接下游深层过滤器。

所述搜集床顶部设置有一罩盖，从所述罩盖的固定端穿入一连接液源的液管，所述液管的末端封闭，所述液管上间隔设置有若干喷头。

所述筛网可拆卸地连接在各所述连接筋围成的圆筒和固体搜集口外。

所述筛网的网孔孔径为30～150毫米，最佳为63～75毫米。

所述搜集床内设置有一水位传感器，水位传感器的导线连接所述液泵的开关控制装置。

所述传动机构包括连接在所述电机输出端的两个链轮，每个所述链轮通过一链条带动连接在一所述传动轴上的另一链轮。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于设置一电机驱动的滚筒，在滚筒内设置呈螺旋状向前延伸的叶片，在滚筒外设置筛网，因此当含有固态絮状物的裂解液被送入缓慢旋转的滚筒中时，可以在叶片和筛网的作用下边向前行进边进行固液分离，使液体透过滚筒进入搜集床，而脱水后的固体絮状物可以通过固体搜集口排出，从而实现了本发明连续去除细胞/菌裂解絮状物的目的。2、本发明由于在搜集床内设置了液位传感器，因此可以根据液位的高低自动控制液泵的启动和关闭，不但可以避免把空气泵进下游深层过滤器，而且可以实现本发明与深层过滤器两道程序的自动化连续操作，特别适用于大规模连续化生产。3、本发明通过呈螺旋状向前延伸的叶片带动含有固体絮状物的裂解液运动，因此有效地减低对固体絮状物的破碎，可以从絮状物中回收更多的裂解液。4、本发明由于在搜集床顶部设置了可开合的罩盖，因此不但可以防止水和溶液溅出，使操作更加方便，而且可以更好地保障操作人员的安全。5、本发明由于设置了清洗用的液管和喷头，因此可以在完成去除细胞/菌裂解絮状物的操作后，非常方便地进行自动在位清洗滚筒和搜集床。特别是在滚筒的主体外设置了可以拆卸的筛网，使清洗更加方便彻底。本发明操作方法简单、去除效率高，因而可以广泛用于大规模连续去除细胞/菌裂解絮状物的生产过程中。

附图说明

图1是本发明结构的立体示意图

图2是本发明结构的正面示意图

图3是本发明罩盖结构示意图

图4是本发明传动机构一实施例示意图

图5是本发明传动机构另一实施例示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1、图2所示，本发明的装置包括一机架1，机架1的下部设置有一电机2，电机2的速度可以通过电子调频器或其它已有技术中的转速控制装置调节。电机2的输出端通过传动机构3驱动水平间隔支撑在机架1上的两根传动轴4同方向转动，两根传动轴4上对应设置有两对摩擦辊5。机架1上部设置有一滚筒6，滚筒6包括与两对摩擦辊5位置对应的两个驱动环7，在两个驱动环7之间，沿滚筒6的周向间隔设置有多根横向的连接筋8，远离传动机构3一侧的驱动环7外侧设置有一渐缩的喇叭状固体搜集口9，在各连接筋8围成的圆筒和固体搜集口9内设置有呈螺旋状向前延伸的叶片10，在各连接筋8围成的圆筒和固体搜集口9外面设置有一圈筛网18。筛网18既可以制成固定的形式，也可以制成可拆卸的形式，可拆卸的形式清洗时更方便。滚筒6靠近传动机构3的一端设置有一裂解液进料口11，滚筒6下部的机架1上设置有一裂解液搜集床13，搜集床13的出液口通过管路连接一液泵14，液泵14的出口通过管路连接下游的深层过滤器(图中未示出)。

上述实施例中，如图3所示，可以在搜集床13的顶部设置有一罩盖15，罩盖15靠近传动机构3的一侧固定连接在机架1上，其余部分可以打开地枢接在机架1上。搜集床13内设置有液管16，液管16的进口端连接液源，末端封闭。在液管16上间隔设置若干喷头17，从喷头17中喷出的高压水或氢氧化钠溶液等，可以用于清洗滚筒6和搜集床13的内壁，筛网18可以拿下来清洗。

上述各实施例中，传动机构3可以采用各种结构形式，比如：如图4所示，传动机构3包括连接在电机2输出端的两个链轮18，每个链轮18再通过一圈链条19带动固定在一个传动轴4上的另一链轮20转动。再比如：如图5所示，传动机构包括连接在电机输出端的一个皮带轮21，皮带轮21再通过一圈皮带22带动两个分别固定在传动轴4上的皮带轮23，两个皮带轮23之间再设置有一张紧轮24。传动机构3还可以采用其它已有技术的结构形式。

上述各实施例中，机架1、固体搜集口9、搜集床13罩盖15可以选择不锈钢材料(仅以此为例，但不限于此)；筛网18的网孔孔径可以选择30～150毫米，本发明的实施例采用的是63～75毫米，该孔径大小可以使裂解液顺利通过，而阻挡絮状物流出。

上述各实施例中，可以在搜集床13内设置两个水位传感器19，水位传感器可以在市场上购买，比如一种浮子式传感器，水位传感器通过导线连接液泵14的开关控制装置，当搜集床13的液位到达上限液位时，可以自动启动液泵14将裂解液连续不断地送入下游深层过滤器，进而使两个程序自动形成联动；当搜集床13的液位低于下限液位时，液泵14会自动关闭，进而防止空气泵入下游深层过滤器。

通过上述对本发明装置的描述可以看出，本发明进行工业化大规模连续去除细胞裂解絮状物的方法，包括以下步骤：

1)设置一套固液分离装置，其包括一电机2通过传动机构3驱动的滚筒6，滚筒6内设置有呈螺旋状向前延伸的叶片10，滚筒6外设置有筛网18，滚筒6的下方设置有搜集床13，搜集床13的出液口通过一液泵14连接下游深层过滤器；

2)启动电机2带动滚筒6缓慢转动，将含有固态絮状物的裂解液喂入滚筒6，该裂解液在叶片10的带动下呈螺旋状前进，并进行固液分离；

3)液体不断透过筛网18流入搜集床13，固体絮状物被叶片10带出滚筒6。

当在搜集床13内设置了的传感器时，一旦液体到达传感器限定的上限位置时，搜集床13下方的液泵14自动启动，在继续通过搜集床13进行液体搜集的同时，连续不断地将清澈的裂解液送入下游深层过滤器；一旦液体低于传感器限定的下限位置时，液泵14会自动关闭。

下面列举一实施例，以进一步说明本发明连续去除细胞裂解絮状物的方法：

1)从350升规模发酵的大肠杆菌碱溶菌后得到3000升裂解液和500升的絮状物。静置超过10小时后，絮状物在静置罐内形成漂浮层；

2)启动电机2带动滚筒6转动，启动静置罐液泵以每分钟10升的泵速将清澈的裂解液从静置罐底部抽出，从滚筒6的进料口11送入，清澈的裂解液从筛网18流向搜集床13；

3)当漂浮的絮状物漂浮层开始进入滚筒6时，将静置罐液泵的泵速降到3升/分钟，含有絮状物的裂解液则在滚筒6内叶片10的作用下呈螺旋状前进，进行固液分离；

4)分离后液体透过筛网18流入搜集床13，固态絮状物从滚筒6的固体搜集口9流出，被搜集到不锈钢容器内或是塑料袋内；

5)当液位到达搜集床13内传感器设置的上限位置时，才自动启动液泵14，在继续通过搜集床13进行液体搜集的同时，将清澈的裂解液送入下游深层过滤器。

上述方法中，滚筒6的转速可以根据实验结果或经验确定，太慢了会引起固体物质对筛网11的堵塞，太快了分离不充分。从固体搜集口流出的固体物质太稀，处理后的絮状物越少，所得到的脱水效率越高。

当上述各步骤完成后，可以对设备进行自清洗，清洗时，打开水源，先通过液管16上的喷头17喷射高压水清洗滚筒6和搜集床13内壁，然后用0.1～0.5摩尔的氢氧化钠溶解设备表面上残留的絮状物，最后再用高压水冲洗一下；筛网18可以摘下来清洗，使本发明装置的清洗更加彻底。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式、制作工艺和操作方法等都是可以有所变化的。凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种连续去除细胞/菌裂解絮状物的方法，包括以下步骤：

1)设置一套固液分离装置，其包括一电机通过传动机构驱动的滚筒，滚筒内设置有呈螺旋状先前延伸的叶片，滚筒外设置有筛网，滚筒的下方设置有搜集床，搜集床的出液口通过一液泵连接下游深层过滤器；

2)启动电机带动滚筒转动，将含有固态絮状物的裂解液喂入滚筒，该裂解液在叶片的带动下呈螺旋状前进，并进行固液分离；

3)液体透过筛网流入搜集床，固体絮状物被叶片带出滚筒。

2.如权利要求1所述的一种连续去除细胞/菌裂解絮状物的方法，其特征在于：在搜集床内设置一传感器，一旦液体到达传感器限定的上限位置时，液泵自动启动，在继续通过搜集床进行液体搜集的同时，连续不断地将液体送入下游深层过滤器；一旦液体低于传感器限定的下限位置时，液泵自动关闭。

3.实现如权利要求1或2所述方法的一种连续去除细胞/菌裂解絮状物的装置，其特征在于：它包括一机架，所述机架下部设置有一电机，所述电机通过一传动机构同时驱动水平间隔支撑在所述机架上的两根同方向旋转的传动轴，两所述传动轴通过其上设置的摩擦辊带动同一滚筒转动；所述滚筒包括两个与所述摩擦辊位置对应的驱动环，两个驱动环之间沿所述滚筒的周向设置有若干横向连接筋，远离所述传动机构一侧的驱动环外侧设置有一渐缩的喇叭状固体搜集口，各所述连接筋围成的圆筒和固体搜集口内设置有呈螺旋状向前延伸的叶片，各所述连接筋围成的圆筒和固体搜集口外设置有筛网；所述滚筒靠近所述传动机构一侧设置有一裂解液进料口，所述滚筒下部的机架上设置有一裂解液搜集床，所述搜集床的出液口通过一液泵连接下游深层过滤器。

4.如权利要求3所述的一种连续去除细胞/菌裂解絮状物的装置，其特征在于：所述搜集床顶部设置有一罩盖，从所述罩盖的固定端穿入一连接液源的液管，所述液管的末端封闭，所述液管上间隔设置有若干喷头。

5.如权利要求3所述的一种连续去除细胞/菌裂解絮状物的装置，其特征在于：所述筛网可拆卸地连接在各所述连接筋围成的圆筒和固体搜集口外。

6.如权利要求4所述的一种连续去除细胞/菌裂解絮状物的装置，其特征在于：所述筛网可拆卸地连接在各所述连接筋围成的圆筒和固体搜集口外。

7.如权利要求3或4或5或6所述的一种连续去除细胞/菌裂解絮状物的装置，其特征在于：所述筛网的网孔孔径为30～150毫米，最佳为63～75毫米。

8.如权利要求3或4或5或6所述的一种连续去除细胞/菌裂解絮状物的装置，其特征在于：所述搜集床内设置有一水位传感器，水位传感器的导线连接所述液泵的开关控制装置。

9.如权利要求7所述的一种连续去除细胞/菌裂解絮状物的装置，其特征在于：所述搜集床内设置有一水位传感器，水位传感器的导线连接所述液泵的开关控制装置。

10.如权利要求1～9任一项所述的一种连续去除细胞/菌裂解絮状物的装置，其特征在于：所述传动机构包括连接在所述电机输出端的两个链轮，每个所述链轮通过一链条带动连接在一所述传动轴上的另一链轮。

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