CN106807114A - 锥形色谱分离系统及其分离纯化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锥形色谱分离系统及其分离纯化方法，其中分离纯化的方法包括：将所述加压装置与所述加样装置相连，利用所述加压装置进行压力调节，以便压实所述填料；将待分离样品通过加样装置加入到所述分离装置中，同时利用加压装置，使待分离样品迅速、均匀的通过出样孔喷出，形成雾化样液，并快速进入填料床面；待分离样品吸附完成后，将洗脱液供给至所述储液装置中进行样品洗脱处理。由此，可以根据实验需要适时选择加样装置和加压装置，实现均匀、快速的加样，并对储液装置进行压力调节，操作简便，保障分离纯化的实验效果，以及实验操作的安全性。

Description

锥形色谱分离系统及其分离纯化的方法

技术领域

本发明属于制药或化工合成领域，具体的，涉及一种锥形色谱分离系统及其分离纯化的方法。

背景技术

柱层析属于制药或化工合成领域中的常见分离纯化手段，目前常见的层析柱为圆柱体常压层析柱。传统色谱柱的填料自身没有受到持续高压，很难保持持续坚实，从而实现高效分离纯化的效果。并且，样品在层析柱内会存在“管壁效应”和“稀释效应”，使得柱效降低，变相的降低分离效率。

因此，分离纯化系统和方法仍有待进一步改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提供一种锥形色谱分离系统及其分离纯化的方法，利用该系统，可以实现待分离样品的快速有效分离。

为此，在发明的一个方面，本发明提出了一种锥形色谱分离系统。根据发明的实施例，该系统包括：

储液装置，所述储液装置具有第一出液口，所述第一出液口处设置有第一流速控制器；

分离装置，所述分离装置内部限定出层析空间，所述层析空间中填充有填料，并且所述分离装置至上而下依次由上圆台、圆柱体和下圆台组成，所述上圆台的上端形成有顶盘，所述下圆台的下端设置有筛板和第二出液口；

加样装置，所述加样装置呈圆台型且所述加样装置的顶面就有加样孔，底面具有至少一个出样孔，所述加样装置设置在所述上圆台内的上部；

加压装置，所述加压装置可移动的与所述加样装置的加样孔相连。

由此，可以实现加样和洗脱过程中的压力可控，既保证实验安全，又通过将分离装置设置为上圆台、圆柱体和下圆台，很好的克服了“管壁效应”和“稀释效应”，同时通过使用特定加样装置，可以实现待分离样品和洗脱液的分批快速、均匀加入填料，避免柱填料中样品液分布不均匀或冲起填料，从而可以显著提高待分离样品的分离效率。本系统适用于化工、制药等需要获取纯产品的领域，尤其适用于大分子、天然活性成分等需要高度纯化的复杂样品的分离制备。

另外，根据本发明上述实施例的锥形色谱分离系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述上圆台、圆柱体和下圆台为一体成型制成，连接处为圆弧过渡。由此，避免填料漏失，且通过圆角，减少死体积。

在本发明的一些实施例中，所述上圆台和下圆台的侧面与底面的夹角为10-20度。由此平衡样品加载过量与样品管壁吸附效应。

在本发明的一些实施例中，所述上圆台入口内径r1为30-2000mm，上圆台出口内径R1为40-2500mm，上圆台的高度L1为10-250mm；所述下圆台入口内径R2为40-2500mm，下圆台出口内径r2为30-2000mm，下圆台的高度L2为40-1000mm；所述圆柱体内径为40-2500mm，所述圆柱体的高度L3为20-500mm。由此可同时克服“管壁效应”和“稀释效应”，大大提升柱效；通过三体一位的联合匹配，使锥形色谱分离系统一方面呈现出“无限直径效应”，另一方面，避免仅存在圆台而无圆柱体构造时的分离效应局限，特别是避免当柱长过短时，分离效果不佳。

在本发明的一些实施例中，所述加压装置进一步可移动的与储液装置相连接。由此，当样品吸附完成后，可将加压装置移为与储液装置相连，从而发挥洗脱液加压的功效。既节约成本，又提高利用率。

在本发明的一些实施例中，所述加压装置具有加压气出口，同时所述加样装置上圆盘面中间进一步设有第一进气口，所述加压气出口与所述第一进气口相连。由此，在加样吸附环节中，通过利用加压装置，使待分离样品迅速、均匀的通过出样孔喷出，形成雾化样液，并快速进入填料床面。从而保障样品吸附均匀，提高分离柱效。

在本发明的一些实施例中，所述出样孔的孔径为所述分离装置中所充填填料粒径的1/5～1/3。由此实现待分离样品呈雾化样液。发明人发现，出样孔孔径过大时，不易形成雾化样液，而加样孔孔径过小时，在洗脱环节会影响洗脱速率。

在本发明的一些实施例中，所述加压气出口处进一步设置有压力调节器和压力显示器。由此，可控系统内压力，既满足快速分离纯化需求，又能保护锥形色谱分离系统，实现安全操作。

在本发明的一些实施例中，所述压力调节器为三通阀门。其中一方通向大气，当根据压力显示器的数据判断体系中压力过大时进行及时放气调节，保障安全；另一方面，可以避免分离装置内压力过大时导致溶剂走得太快而影响分离效果；而且，当实验人员中途需要添加或更换洗脱液时，可通过压力调节器将分离装置中的压力降为常压，避免安全事故。

在本发明的一些实施例中，所述分离装置内可填充各种类型的色谱填料，如正相、反相色谱填料、离子交换树脂填料等。

在本发明的一些实施例中，所述加样装置可拆卸地设置于所述分离装置的上圆台入口处。由此，可以根据需要选择是否通过加样装置进行加样。例如在进行干法填柱时，若选择干法上样，可以事先将加样器拆卸下来。由此，本发明的锥形色谱分离系统适用性更广。

在本发明的一些实施例中，所述第一流速控制器为阀门，并且所述第一流速控制器上设置有第一流量显示器。由此，可以及时调整洗脱过程中洗脱液的流速，并根据需要及时对洗脱液流速调节，从而便于在分离纯化工艺中对流速进行参数优选、积累数据，进而以实现最佳分离纯化。

在发明的另一个方面，本发明提出了一种利用上述所述锥形色谱分离系统进行分离纯化的方法。根据发明的实施例，该方法包括：将所述加压装置与所述加样装置相连，利用所述加压装置进行压力调节，以便压实所述填料；将待分离样品通过加样装置加入到所述分离装置中，同时利用加压装置，使待分离样品迅速、均匀的通过出样孔喷出，形成雾化样液，并快速进入填料床面；待分离样品吸附完成后，将洗脱液供给至所述储液装置中进行洗脱处理。

在本发明的一些实施例中，待分离样品吸附完成后，将所述加压装置移动至与所述储液装置相连，利用所述加压装置进行压力调节，以便在将洗脱液供给至所述储液装置之后，进行快速洗脱。

由此，根据本发明实施例的层析方法可以根据实验需要适时选择加样装置和加压装置，实现均匀、快速的加样，并对储液装置进行压力调节，操作简便，保障分离纯化的实验效果，以及实验操作的安全性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的锥形色谱分离系统的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面参考图1对本发明实施例的锥形色谱分离系统进行详细描述：

根据发明的实施例，锥形色谱分离系统1000包括：储液装置100，分离装置200，加样装置300和加压装置400。

根据本发明的实施例，储液装置100具有第一出液口110，所述第一出液口110处设置有第一流速控制器120。储液装置100适于储存待分析液体样品或洗脱液。根据本发明的具体实施例，储液装置100形成可以为球形。

根据本发明的实施例，分离装置200内部限定出层析空间，层析空间中填充有填料，并且所述分离装置200由上至下分成上圆台210和下圆台220，上圆台210和下圆台220之间设置有圆柱体230，分离装置200上端设置有顶盘240，下端设置有筛板250和第二出液口260。

根据本发明的实施例，加样装置300为台型，具有上下两层圆盘面310、320，且匹配设置在分离装置200的上圆台210入口处，加样装置300上圆盘面310上具有加样孔311，加样装置300下圆盘面320中间具有至少一个出样孔321。

根据本发明的实施例，加压装置400可移动的与加样装置300的加样孔311相连。

由此，可以实现加样和洗脱过程中的压力可控，既保证实验安全，又通过将分离装置200设置为上圆台210、圆柱体230和下圆台220，很好的克服了“管壁效应”和“稀释效应”，同时通过使用特定加样装置300，可以实现待分离样品和洗脱液的分批快速、均匀加入填料，避免柱填料中样品液分布不均匀或冲起填料，从而可以显著提高待分离样品的分离效率。本系统适用于化工、制药等需要获取纯产品的领域，尤其适用于大分子、天然活性成分等需要高度纯化的复杂样品的分离制备。

根据本发明的实施例，上圆台210、圆柱体230和下圆台220为一体成型制成，相互之间设置圆角。由此，避免填料漏失，且通过圆角，减少死体积。

根据本发明的实施例，上圆台210和下圆台220的锥角在10-20度。由此平衡样品加载过量与样品管壁吸附效应。

根据本发明的实施例上圆台210入口内径r1为30-2000mm，上圆台出口内径R1为40-2500mm，上圆台的高度L1为10-250mm；下圆台220入口内径R2为40-2500mm，下圆台出口内径r2为30-2000mm，下圆台的高度L2为40-1000mm；圆柱体230内径为40-2500mm，圆柱体230的高度L3为20-500mm。由此可同时克服“管壁效应”和“稀释效应”，大大提升柱效；通过三体一位的联合匹配，使锥形色谱分离系统1000一方面呈现出“无限直径效应”，另一方面，避免仅存在圆台而无圆柱体构造时的分离效应局限，特别是避免当柱长过短时，分离效果不佳。

根据本发明的实施例，加压装置400进一步可移动的与储液装置100相连接。由此，当样品吸附完成后，可将加压装置移为与储液装置相连，从而发挥洗脱液加压的功效。既节约成本，又提高利用率。

根据本发明的实施例，加压装置400具有加压气出口410，同时加样装置300上圆盘面310上进一步设有第一进气口330，加压气出口410与第一进气口330相连。由此，在加样吸附环节中，通过利用加压装置400，使待分离样品迅速、均匀的通过出样孔321喷出，形成雾化样液，并快速进入填料床面。从而保障样品吸附均匀，提高分离柱效。

根据本发明的实施例，出样孔321的孔径为分离装置200中所充填填料粒径的1/5～1/3。由此实现待分离样品呈雾化样液。发明人发现，出样孔孔径过大时，不易形成雾化样液，而加样孔孔径过小时，在洗脱环节会影响洗脱速率。

根据本发明的实施例，加压气出口410处进一步设置有压力调节器420和压力显示器430。由此，可控系统内压力，既满足快速分离纯化需求，又能保护锥形色谱分离系统，实现安全操作。

根据本发明的实施例，压力调节器430为三通阀门。其中一方通向大气，当根据压力显示器的数据判断体系中压力过大时进行及时放气调节，保障安全；另一方面，可以避免分离装置200内压力过大时导致溶剂走得太快而影响分离效果；而且，当实验人员中途需要添加或更换洗脱液时，可通过压力调节器430将分离装置200中的压力降为常压，避免安全事故。

根据本发明的实施例，分离装置200内可填充各种类型的色谱填料，如正相、反相色谱填料、离子交换树脂填料等。

根据本发明的实施例，加样装置300可拆卸地设置于分离装置200的上圆台入口处。由此，可以根据需要选择是否通过加样装置进行加样。例如在进行干法填柱时，若选择干法上样，可以事先将加样器拆卸下来。由此，本发明的锥形色谱分离系统适用性更广。

根据本发明的实施例，第一流速控制器120为阀门，并且第一流速控制器120上设置有第一流量显示器121。由此，可以及时调整洗脱过程中洗脱液的流速，并根据需要及时对洗脱液流速调节，从而便于在分离纯化工艺中对流速进行参数优选、积累数据，进而以实现最佳分离纯化。

在发明的另一个方面，本发明提出了一种利用上述所述锥形色谱分离系统进行分离纯化的方法。根据发明的实施例，该方法包括：将加压装置400与加样装置300相连，利用加压装置400进行压力调节，以便压实填料；将待分离样品通过加样装置300加入到分离装置200中，同时利用加压装置400，使待分离样品迅速、均匀的通过出样孔321喷出，形成雾化样液，并快速进入填料床面；待分离样品吸附完成后，将洗脱液供给至储液装置100中进行样品洗脱处理。

根据本发明的实施例，待分离样品吸附完成后，将加压装置400移动至与储液装置100相连，利用加压装置400进行压力调节，以便在将洗脱液供给至储液装置100之后，进行快速洗脱。

由此，根据本发明实施例的层析方法可以根据实验需要适时选择加样装置300和加压装置400，实现均匀的加样，并对储液装置100进行压力调节，操作简便，保障分离纯化的实验效果，以及实验操作的安全性。

需要说明的是，上述针对锥形色谱分离系统所描述的特征和优点同样适用于该层析方法，此处不再赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种锥形色谱分离系统，其特征在于，包括：

储液装置，所述储液装置具有第一出液口，所述第一出液口处设置有第一流速控制器；

分离装置，所述分离装置内部限定出层析空间，所述层析空间中填充有填料，并且所述分离装置至上而下依次由上圆台、圆柱体和下圆台组成，所述上圆台的上端形成有顶盘，所述下圆台的下端设置有筛板和第二出液口；

加样装置，所述加样装置呈圆台型且所述加样装置的顶面就有加样孔，底面具有至少一个出样孔，所述加样装置设置在所述上圆台内的上部；

加压装置，所述加压装置可移动的与所述加样装置的加样孔相连。

2.根据权利要求1所述的锥形色谱分离系统，其特征在于，所述上圆台、圆柱体和下圆台为一体成型制成，连接处为圆弧过渡。

3.根据权利要求2所述的锥形色谱分离系统，其特征在于，所述上圆台和下圆台的侧面与底面的夹角为10-20度。

4.根据权利要求1所述的锥形色谱分离系统，其特征在于，所述上圆台入口内径r1为30-2000mm，上圆台出口内径R1为40-2500mm，上圆台的高度L1为10-250mm；所述下圆台入口内径R2为40-2500mm，下圆台出口内径r2为30-2000mm，下圆台的高度L2为40-1000mm；所述圆柱体内径为40-2500mm，所述圆柱体的高度L3为20-500mm。

5.根据权利要求1所述的锥形色谱分离系统，其特征在于，所述加压装置进一步可移动的与储液装置相连接。

6.根据权利要求1所述的锥形色谱分离系统，其特征在于，所述加压装置具有加压气出口，同时所述加样装置上圆盘面中间进一步设有第一进气口，所述加压气出口与所述第一进气口相连。

7.根据权利要求6所述的锥形色谱分离系统，其特征在于，所述加压气出口处进一步设置有压力调节器和压力显示器。

8.根据权利要求1所述的锥形色谱分离系统，其特征在于，所述储液装置进一步具有第二进气口。

9.一种利用权利要求1-8任一项所述的锥形色谱分离系统进行分离纯化的方法，其特征在于，包括：

将所述加压装置与所述加样装置相连，利用所述加压装置进行压力调节，以便压实所述填料；

将待分离样品通过加样装置加入到所述分离装置中，同时利用加压装置，使待分离样品迅速、均匀的通过出样孔喷出，形成雾化样液，并快速进入填料床面；

待分离样品吸附完成后，将洗脱液供给至所述储液装置中进行样品洗脱处理。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，待分离样品吸附完成后，将所述加压装置移动至与所述储液装置相连，利用所述加压装置进行压力调节，以便在将洗脱液供给至所述储液装置之后，进行快速洗脱。