CN105579843A - 用于传输浆料的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于将层析介质浆料从浆料罐(3)传输至层析柱(9)的方法和浆料罐系统，所述方法包括在传输期间监测浆料罐(3)中的浆料的含量以及取决于浆料罐(3)中的浆料的含量控制浆料至柱(9)的传输。

Description

用于传输浆料的方法
技术领域
本发明涉及用于将层析介质浆料(chromatographymediaslurry)从浆料罐传输至层析柱的方法、浆料罐系统以及该浆料罐系统中的控制系统。
背景技术
液体层析中所使用的柱典型地包括管状体，管状体将载液所流过的多孔层析介质的填料床围住，由于载液与多孔介质的固相之间的材料收集而发生分离。典型地，介质被围在柱中，以作为通过使离散颗粒的悬浮液固结而形成的填料床，该悬浮液被认为是被泵送、倾注或抽吸至柱中的浆料。通过使浆料压缩而使浆料固结成经固结的填料床，以便将浆料填料成比在允许在重力的影响下沉淀而形成沉降床的情况下所占的体积更小的体积。随后的层析分离的效率强烈地依赖于：1)填料床的流体入口和出口处的液体分配及收集系统；2)填料床中的介质颗粒的空间定向(也被称作填料几何结构)；以及3)填料床的压缩量。如果填料床的压缩量太低，那么，对该床执行的层析分离因“拖尾”而受到损害，通常，这样的不足地压缩的床不稳固。如果填料床的压缩量太高，那么，该床所执行的层析分离因“前伸”而受到损害，这样的过度压缩的床可能影响生产量和结合力，通常，施加更高得多的操作压力。如果压缩量是最佳的，那么，在使用的期间形成的分离峰呈现出更小得多的前伸或拖尾，并且，基本上是对称的。针对每个柱尺寸(宽度或直径)、床高度以及介质类型而用实验方法确定针对柱而要求的最佳压缩程度。
在任何分离过程之前，必须通过从必须被引入至柱中的颗粒的浆料开始而制备床。形成床的过程被称为“填料程序”，并且，正确地填料的床是影响填料床的性能的关键因素。填料程序的主要目标之一是提供以最佳压缩量，即最佳压缩系数压缩的床。通常由使用者限定的最佳地压缩时的床的高度被称为目标压缩床高度。
能够通过将具有规定的浓度的介质颗粒的预定的体积的浆料抽吸或注射至柱中而制备大型柱。一旦已将预定的体积的浆料运送至柱中，就需要使浆料固结且压缩。能够例如通过将可移动的适配器一般以将液体和颗粒两者都朝向柱的底部推动的恒定的速度朝向柱的底部沿着柱的纵轴向下移动而完成该固结及压缩过程。将该程序的期间的过量的液体在柱出口处排出，而借助于孔隙太小而不能允许介质颗粒通过的过滤材料，所谓的“床支架”来保持介质颗粒。一旦已使填料床以最佳压缩程度压缩，就完成填料过程。存在备选的填料方式。例如，能够应用液流来迫使浆料中的颗粒朝向柱的出口移动，而不是将适配器向下移动。另一备选方案是使用喷洒浆料的喷洒喷嘴，直到获得填料床为止。如果压缩后的床允许良好而稳健的层析性能，则填料过程被认为是成功的。然而，由于最终的填料床的质量在很大程度上取决于操作人员的技能这一事实，因而通过手动装置而对层析柱中的层析介质的这样的最佳地压缩的床进行填料的过程实际上不容易完成。在填充和随后的对柱的填料的期间，操作人员手动地选择并调整所有的填料参数，诸如阀位置、泵速度、适配器的移动速度等。操作人员必须测量浆料浓度，以便决定应当将多少浆料填充至柱中。如果浆料浓度的测量不精确(由于难以精确地测量浆料浓度而常常如此)，则填充至柱中的浆料的体积不是最佳的，并且，固结后的床将以(如根据所测量到的浆料浓度而计算出的)非预期的床高度沉淀，据此，不能以目标床高度实现目标填料系数。此外，操作人员还必须判断适配器开始使床压缩的时间点。使用该时间点来计算适配器必须移动多远，以便获得所要求的压缩量。对任何填料参数的选择的错误一般都导致表现欠佳的柱。而且，在装备有透明管的柱中，可能难以用肉眼判断实际上何时开始使床压缩，在装备有诸如不锈钢的非透明管的柱中，不可能用肉眼判断实际上何时开始使床压缩，并且，这一点上的严重的错误导致不可能获得最佳地压缩的床。
还存在在使用者作出错误的决定的情况下损伤介质和柱的风险。
将层析介质浆料从浆料罐提供至层析柱。层析介质很昂贵，如果能够将存在于罐中的所有的浆料传输至柱，则将是有利的。然而，需要避免将空气引入至柱中。柱中的空气可能不利地影响层析性能。
因此，需要用于进行浆料从浆料罐至层析柱的改进的传输的系统及方法。
发明内容
本发明的目标是提供如下的浆料传输方法及系统：在对层析柱进行填料时，使用浆料罐中的尽可能多的浆料，并且，使将空气引入至柱中的风险最小化。
本发明的另一目标是提供用于将浆料传输至层析柱中的全自动化的方法，该方法确保有效地利用浆料且不存在将空气引入至柱中的风险。
在根据权利要求1所述的方法、根据权利要求10所述的浆料罐系统和根据权利要求19所述的控制系统中实现该目标。
据此，取决于罐中的浆料的含量而传输浆料。因此，将有可能使用更多的浆料，而不存在将空气引入至柱中的风险。
在本发明的一个实施例中，由控制系统自动地将浆料传输至柱且监测浆料罐中的含量。
在本发明的一个实施例中，对浆料至柱的传输的控制包括在浆料含量低于预定的阈值水平时，停止传输浆料。据此，将空气引入至柱中的风险非常小。
在本发明的一个实施例中，对浆料至柱的传输的控制包括在浆料含量低于预定的阈值水平时，降低传输速度。据此，甚至更大程度地降低将空气引入至柱中的风险，改进控制浆料的传输的可能性。
在本发明的一个实施例中，在浆料含量低于预定的阈值水平时，通过将液体或气体喷洒至浆料罐中而冲洗浆料罐的内侧壁。据此，还能够使用任何残存于浆料罐的内侧壁上的介质而不浪费介质。
在本发明的一个实施例中，监测包括测量浆料罐中的浆料水平或测量浆料罐的重量。
在另一实施例中，监测包括测量用于将浆料从浆料罐传输至层析柱的传输管中的空气含量。
在本发明的一个实施例中，通过使层析柱中的适配器升高而将浆料从浆料罐传输至层析柱。
附图说明
当结合附图而阅读下文的描述时，本发明的这些及其他优点将变得更显而易见，其中：
图1是根据本发明的一个实施例的与层析柱连接的浆料罐系统的示意图；
图2是描述根据本发明的一个实施例的浆料传输方法的流程图。
具体实施方式
参考附图而描述本发明的目前优选的实施例。对优选的实施例的描述是示范性的，不旨在限制本发明的范围。
图1是根据本发明的一个实施例的与层析柱9连接的浆料罐系统1的示意图。浆料罐系统1包括浆料罐3，浆料罐3包括层析介质浆料。浆料罐系统1进一步包括监测装置5、5'。在该示意图中，示出用于监测装置5、5'的两个不同的可能的位置。监测装置5能够是例如重量测量装置5。重量测量装置将典型地定位成与浆料罐3连接且定位于浆料罐3下方，以便能够测量浆料罐的重量。在另一实施例中，监测装置5能够是空气传感器5。该空气传感器将合适地定位于浆料罐的出口，以用于测量空气何时开始与浆料一起供给，即浆料罐3何时几乎全空。在另一实施例中，监测装置5'能够是例如将超声波或光谱测量用于检测浆料罐3中的浆料水平高度的水平高度传感器5'。
浆料罐系统1进一步包括适应于将浆料从浆料罐3传输至层析柱9的传输管7a。传输管7a与浆料罐3的出口连接，并且，与柱9的浆料入口连接。传输管7a由传输控制装置7b控制。传输控制装置7b能够是对柱中的适配器进行控制的电动机。在本示例中，当适配器在柱内侧升高时，浆料通过底阀而被抽吸至柱中。在另一实施例中，传输控制装置7b能够是沿着传输管7a设置的泵或用于将压力提供到浆料罐中，以便将浆料通过传输管7a而推出并推入至柱9中的装置。
此外，浆料罐系统包括控制系统11。该控制系统11与监测装置5、5'和传输控制装置7b两者都连接。控制系统11布置成取决于浆料罐3中的浆料的含量而控制对柱的浆料的传输。控制系统11从监测装置5、5'接收关于浆料罐3中的浆料的含量的信息。以例如浆料含量的不同的阈值水平和关于这些不同的阈值水平之间的传输的程序为控制系统11预编程序。例如，在一个实施例中，在已达到一个特定的阈值水平之后，传输速度可能较低。或者，传输速度可能根据预定的公式而例如从浆料含量的预定的阈值水平开始线性地降低，即，在浆料含量被测量为降低至低于阈值水平时，传输速度将根据公式而降低。还能够提供更多的阈值水平。一个阈值水平应当触发传输完全地停止。
在本发明的一个实施例中，浆料罐系统1进一步包括冲洗控制装置13，冲洗控制装置13与控制系统11连接，并且，适应于对浆料罐3的冲洗进行控制。冲洗主要地目的在于冲洗浆料罐3的内侧壁，以便能够高效地使用所有的浆料并将所有的浆料传输至柱。在一个实施例中，冲洗控制装置13与设置于浆料罐3内侧的喷洒球15连接。喷洒球能够将液体或气体喷洒至浆料罐3的内侧壁，使得残存于壁上的浆料将下落至浆料罐3的底部。液体能够是例如水或填料缓冲液，并且，气体能够是例如空气或氦气。冲洗浆料罐的另一备选方案将是摇动整个罐，即，冲洗控制装置13能够与某种振动装置连接，该振动装置适应于使浆料罐振动，使得残存于浆料罐的内侧壁上的浆料将下落至罐的底部。在由监测装置5、5'检测到浆料罐3中的浆料的含量低于预定的阈值水平时，将合适地提供这一对浆料罐3的冲洗。
在本发明的一个实施例中，将测量所添加的液体，使得能够记住任何浆料稀释度。添加液体时的备选方案是持续地测量浆料浓度。在达到阈值浓度时，使对层析柱的浆料的传输终止。浓度测量方法能够是拉曼光谱仪或超声。
图2是描述根据本发明的一个实施例的浆料传输方法的流程图。将在下文中按顺序描述本方法的步骤：
S1：监测浆料罐3中的含量。在一个实施例中，通过测量罐的重量而进行监测。另一备选方案是通过例如超声波或电阻而测量罐中的水平高度。
S3：取决于浆料罐中的浆料的含量而控制对柱的浆料的传输。在一个实施例中，这能够通过使用预定的阈值水平而提供，据此，在已达到特定的阈值水平时，即在浆料罐中的浆料含量低于特定的阈值水平时，使传输速度降低或停止或变化。
S5：在测量到浆料罐中的浆料的含量低于特定的阈值水平时，可能冲洗浆料罐3的内侧壁。能够通过例如将液体或气体喷洒至内侧壁上而完成冲洗，或备选地，能够使浆料罐振动，使得残存于壁上的浆料将下落至罐的底部。

Claims (22)

1.一种用于将层析介质浆料从浆料罐(3)传输至层析柱(9)的方法，所述方法包括在传输期间监测所述浆料罐(3)中的浆料的含量以及取决于所述浆料罐(3)中的浆料的含量来控制所述浆料至柱(9)的传输。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括在控制系统(11)中接收浆料含量信息且从所述控制系统(11)对所述浆料至所述柱的传输进行控制。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，对所述浆料至所述柱的传输的控制包括在浆料含量低于预定的阈值水平时，停止传输浆料。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，对所述浆料至所述柱的传输的控制包括在浆料含量低于预定的阈值水平时，降低传输速度。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，进一步包括冲洗所述浆料罐的内侧壁。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，包括在浆料含量低于预定的阈值水平时，将液体或气体喷洒至所述浆料罐(3)中。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，监测包括测量所述浆料罐中的浆料水平或测量所述浆料罐的重量。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，监测包括对用于将所述浆料从所述浆料罐(3)传输至所述层析柱(9)的传输管(7a)中的空气含量进行测量。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，进一步包括通过使所述层析柱中的适配器升高而将浆料从所述浆料罐传输至所述层析柱。
10.一种浆料罐系统(1)，包括：浆料罐(3)，其包括层析介质浆料；监测装置(5、5')，其适应于监测所述浆料罐(3)中的浆料含量；传输管(7a)和传输控制装置(7b)，其适应于将浆料从所述浆料罐(3)传输至层析柱(9)；以及控制系统(11)，其与所述监测装置(5、5')和所述传输控制装置(7b)连接，其中所述控制系统(11)布置成取决于所述浆料罐(3)中的浆料的含量而控制所述浆料至柱(9)的传输。
11.根据权利要求10所述的浆料罐系统，其特征在于，进一步包括冲洗控制装置(13)，该装置与所述控制系统(11)连接，并且适应于冲洗所述浆料罐(3)的内侧壁，使得残存的浆料将下落至罐的底部。
12.根据权利要求11所述的浆料罐系统，其特征在于，所述控制装置(11)布置成在浆料含量低于预定的阈值水平时控制开始冲洗所述浆料罐。
13.根据权利要求11或12所述的浆料罐系统，其特征在于，所述冲洗控制装置(13)与喷洒球(15)连接，该喷洒球适应于将液体或气体喷洒至所述浆料罐的所述内侧壁。
14.根据权利要求10至13中的任一项所述的浆料罐系统，其特征在于，所述控制系统(11)进一步布置成在浆料含量低于预定的阈值水平时停止传输浆料。
15.根据权利要求10至14中的任一项所述的浆料罐系统，其特征在于，所述控制系统(11)进一步布置成在浆料含量低于预定的阈值水平时降低传输速度。
16.根据权利要求10至15中的任一项所述的浆料罐系统，其特征在于，所述监测装置(5、5')布置成测量所述浆料罐中的浆料水平或所述浆料罐的重量。
17.根据权利要求10至16中的任一项所述的浆料罐系统，其特征在于，所述监测装置(5、5')布置成测量所述传输管(7a)中的空气含量。
18.根据权利要求10至17中的任一项所述的浆料罐系统，其特征在于，所述控制系统(11)进一步布置成通过使所述层析柱中的适配器升高而对浆料从所述浆料罐(3)至所述层析柱(9)的传输进行控制。
19.一种控制系统(11)，其与适应于监测浆料罐(3)中的浆料含量的监测装置(5、5')连接，所述控制系统进一步与适应于对所述浆料罐(3)与层析柱(9)之间的传输管(7a)中的传输进行控制的传输控制装置(7b)连接，据此，所述控制系统布置成取决于所述浆料罐(3)中的浆料的含量而对所述浆料至柱(9)的传输进行控制。
20.根据权利要求19所述的控制系统(11)，其特征在于，所述控制系统布置成在浆料含量低于预定的阈值水平时停止传输浆料。
21.根据权利要求19或20所述的控制系统(11)，其特征在于，所述控制系统(11)进一步布置成在浆料含量低于预定的阈值水平时降低传输速度。
22.根据权利要求19至21中的任一项所述的控制系统(11)，其特征在于，所述控制系统(11)进一步与冲洗控制装置(13)连接，该装置适应于冲洗所述浆料罐(3)的内侧壁，使得残存的浆料将下落至罐的底部，其中所述控制装置(11)布置成在浆料含量低于预定的阈值水平时控制开始冲洗所述浆料罐。
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