CN219252228U - 一种切向流过滤系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种切向流过滤系统，包括循环罐、循环泵、切向流过滤器和温控装置，循环罐和切向流过滤器连接形成循环回路，循环泵设置在循环回路上，为循环回路中物料循环流动提供动力，循环罐连接有加压装置，加压装置提高和保持循环罐内部压力以提供切向流过滤器所需压力，温控装置用于控制循环回路中料液的温度。本切向流过滤系统具有能够降低产热、能够避免产生较高的剪切力而导致料液失活以及能够降低循环泵的扬程等优点。

Description

一种切向流过滤系统

技术领域

本实用新型涉及食品、药品包装机械设备技术领域，尤其涉及一种切向流过滤系统。

背景技术

切向流过滤(包含微滤和超滤)是一种通用的生物制药下游分离技术，常见于料液的澄清，缓冲液置换，产品浓缩。如图1所示，现有的切向流过滤系统包括：一个切向流过滤器，其内具有一套膜组件，大的分子或颗粒被膜截留在上游，小的分子透过膜组件，进入下游；一台循环泵，用于驱动料液沿着膜表面切向流动，冲刷膜表面，减少膜过滤阻力；一台补液泵；一个循环罐；一套温控装置(罐体夹套控温，或回流端安装在线换热器)；一个位于回流端的压力调节阀，控制过滤膜的平均跨膜压差，作为过滤的推动力；相应的阀门和管路及仪表。现有的切向流过滤系统的工作过程：通过补液泵，将料液泵入循环罐体，料液通过罐底阀进入循环泵，再进入切向流过滤器，再经过压力调节阀重新回到罐体。小分子料液通过切向流过滤器的膜组件，进入下游，从而分离。工作过程中，循环罐体保持常压，由循环泵提供切向流速度，系统根据设定的流速要求，调节循环泵转速以达到设定的流速。同时系统根据设定的TMP要求，利用切向流过滤器回流端的压力调节阀调节TMP达到设定值。

现有的切向流过滤系统存在以下缺陷：

1)需要通过压力调节阀控制TMP，一方面，在压力调节阀两端会产生较高的压力降，产热高，料液升温明显；另一方面，料液通过压力调节阀，产生较高的背压，流道急剧变小，有高速流动区，产生较高的剪切力，导致料液的大分子产品失活或降解。

2)切向流过滤，通过循环泵提供切向流速，切向流度的管道压力损失很小，一般小于0.5bar g，但由于TMP要求，循环泵被迫提供较高的泵出口压力，一般1-3bar g，需要循环泵有较高的扬程。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能够降低产热、能够避免产生较高的剪切力而导致料液失活以及能够降低了循环泵的扬程的切向流过滤系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种切向流过滤系统，包括循环罐、循环泵、切向流过滤器和温控装置，所述循环罐和切向流过滤器连接形成循环回路，所述循环泵设置在循环回路上，为循环回路中物料循环流动提供动力，所述循环罐连接有加压装置，所述加压装置提高和保持循环罐内部压力以提供切向流过滤器所需压力，所述温控装置用于控制循环回路中料液的温度。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述加压装置包括压缩空气供应部件和加压阀，所述压缩空气供应部件通过加压阀与循环罐连接。

所述压缩空气供应部件与循环罐之间连接有加压管，所述加压阀设于加压管上。

所述温控装置设置在循环回路上。

所述温控装置设置在循环罐上。

所述循环罐的出液口与切向流过滤器的进口之间的管道上设有第一压力表和流量计，所述切向流过滤器的出口与循环罐的回液口之间的管道上设有第二压力表。

所述切向流过滤系统还包括控制模块，所述循环泵、第一压力表、流量计和第二压力表均与控制模块电连接。

所述循环罐还连接有补液装置，所述补液装置与温控装置电连接。

所述补液装置包括补液部件、补液管和补液泵，所述补液部件通过补液管与循环罐连接，所述补液泵设置在补液管上并与控制模块电连接。

所述切向流过滤器连接有排液部件，所述排液部件与切向流过滤器之间的管道上设有第三压力表，所述第三压力表与控制模块电连接。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型的切向流过滤系统，工作过程：加压装置保持循环罐内部压力在适当值以提供切向流过滤器所需压力；循环泵启动，使循环回路中物料循环流动，即料液由循环罐的底部出口进入切向流过滤器，经切向流过滤器过滤掉小分子物料后，再从切向流过滤器出口到循环罐内。相对现有切向流过滤系统，本切向流过滤系统，第一，取消了循环罐和切向流过滤器回流端压力调节阀，降低了产热，能够避免产生较高的剪切力而导致料液失活；第二、降低了循环泵扬程。

附图说明

图1是现有切向流过滤系统的结构示意图。

图2是本实用新型切向流过滤系统的结构示意图。

图中各标号表示：

1、循环罐；11、补液装置；111、补液部件；112、补液管；113、补液泵；2、循环泵；3、切向流过滤器；31、排液部件；32、第三压力表；33、膜组件；34、大分子料液回流空间；35、小分子料液滤出空间；36、出液管；37、循环管；4、温控装置；5、加压装置；51、压缩空气供应部件；52、加压阀；53、加压管；54、空气过滤器；6、第一压力表；7、流量计；8、第二压力表；9、控制模块。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

如本公开和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

图2示出了本实用新型切向流过滤系统的一种实施例，本实施例的切向流过滤系统包括循环罐1、循环泵2、切向流过滤器3和温控装置4，循环罐和切向流过滤器3连接形成循环回路，循环泵2设置在循环回路上，为循环回路中物料循环流动提供动力，循环罐1连接有加压装置5，加压装置5提高和保持循环罐1内部压力以提供切向流过滤器3所需压力，温控装置4用于控制循环回路中料液的温度。

本切向流过滤系统工作过程：加压装置5保持循环罐1内部压力在适当值以提供切向流过滤器3所需压力；循环泵2启动，使循环回路中物料循环流动，即料液由循环罐1的底部出口进入切向流过滤器3，经切向流过滤器3过滤掉小分子物料后，再从切向流过滤器3出口到循环罐1内。相对现有切向流过滤系统，本切向流过滤系统，第一，取消了循环罐1和切向流过滤器3回流端压力调节阀，降低了产热，能够避免产生较高的剪切力而导致料液失活；第二、降低了循环泵2扬程。

具体地，循环罐1的底部设有出液口，侧部设有回液口，切向流过滤器3内设有膜组件33，膜组件33将切向流过滤器3内部分隔成大分子料液回流空间34和小分子料液滤出空间35，大分子料液回流空间34设有进口和出口，循环罐1的出液口通过出液管36与大分子料液回流空间34的进口连接，大分子料液回流空间34的出口通过循环管37与循环罐1的回液口连接。温控装置4设置在循环回路上，具体设置在循环管37上。循环泵2设置在出液管36或者循环管37上，本实施例中，循环泵2设置在出液管36上。当然，在其他实施例中，温控装置4可设置在循环罐1上，等价于罐体夹套控温。

本实施例中，加压装置5包括压缩空气供应部件51和加压阀52，压缩空气供应部件51通过加压阀52与循环罐1连接。打开加压阀52，启动压缩空气供应部件51，即可提高和维持循环罐1内的压力。具体地，压缩空气供应部件51与循环罐1之间连接有加压管53，加压阀52设于加压管53上。

本实施例中，加压管53与循环罐1的顶部连接。加压管53上还设有空气过滤器54，使进入循环罐1内的加压空气洁净。

本实施例中，循环罐1的出液口与切向流过滤器3的进口之间的管道上设有第一压力表6和流量计7，切向流过滤器3的出口与循环罐1的回液口之间的管道上设有第二压力表8。第一压力表6用于测量循环罐1的出液口与切向流过滤器3的进口之间的管道内的压力值，即测量出液管36内的压力值，流量计7用于测量循环罐1的出液口与切向流过滤器3的进口之间的管道内的料液流量，即测量出液管36内的料液流量。第二压力表8用于测量切向流过滤器3的出口与循环罐1的回液口之间的管道内的压力值，即测量循环管37内的压力值。

本实施例中，切向流过滤系统还包括控制模块9，循环泵2、第一压力表6、流量计7和第二压力表8均与控制模块9电连接。控制模块9可根据第一压力表6和第二压力表8测量的压力值调节加压装置5的功率，使循环回路内的压力值在适当的范围内，以保持切向流过滤器3的过滤效果。控制模块9可根据流量计7测量的流量值调节循环泵2的功率，使循环回路内的流量在适当的范围内。

本实施例中，循环罐1还连接有补液装置11，补液装置11与控制模块9电连接。补液装置11用于对循环罐1进行补液。循环罐1内可设置液位传感器，液位传感器与控制模块9电连接。当液位传感器检测到液位到低位时，控制模块9使补液装置11启动，对循环罐1补液，当液位达到高位时，控制模块9使补液装置11停止。

本实施例中，补液装置11包括补液部件111、补液管112和补液泵113，补液部件111通过补液管112与循环罐1连接，补液泵113设置在补液管112上并与控制模块9电连接。当液位传感器检测到液位到低位时，控制模块9使补液泵113启动，对循环罐1补液，当液位达到高位时，控制模块9使补液泵113停止。

本实施例中，切向流过滤器3连接有排液部件31，排液部件31与切向流过滤器3之间的管道上设有第三压力表32，第三压力表32与控制模块9电连接。具体地，排液部件31与切向流过滤器3的小分子料液滤出空间35连接，用于排出小分子料液滤出空间35内的料液。

循环罐1底部设有底阀门，通过底阀门与循环泵2连接。

本实用新型切向流过滤系统的工艺步骤如下：

1、循环罐1开始时保持常压，打开循环罐1底阀门，使循环罐1、循环泵2和切向流过滤器3形成一个开放回路；

2、启动循环泵2提供切向流速度，根据设定的流速要求，调节循环泵2转速以达到设定的流速，并达到稳态；

3、打开加压阀52，形成开放流路.

4、向循环罐1内通入压缩空气，根据设定的跨膜压差设定值(TMP)和实际的跨膜压差值(TMP，6，8，32计算得到)做比较，利用加压阀52调节循环罐1内压力，使得TMP达到设定值；

5、通过补液装置11向循环罐1内补充新鲜的缓冲液，补液流速受循环罐1重量控制(可选)，达到稳定状态后，进行透析，直到达到工艺终点；或者，达到稳定状态后，进行浓缩，直到达到工艺终点；

6、停止补液，循环罐1减压，恢复到常压；

7、停止循环泵2；

8、进行产品回收。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种切向流过滤系统，包括循环罐(1)、循环泵(2)、切向流过滤器(3)和温控装置(4)，其特征在于：所述循环罐(1)和切向流过滤器(3)连接形成循环回路，所述循环泵(2)设置在循环回路上，为循环回路中物料循环流动提供动力，所述循环罐(1)连接有加压装置(5)，所述加压装置(5)提高和保持循环罐(1)内部压力以提供切向流过滤器(3)所需压力，所述温控装置(4)用于控制循环回路中料液的温度。

2.根据权利要求1所述的切向流过滤系统，其特征在于：所述加压装置(5)包括压缩空气供应部件(51)和加压阀(52)，所述压缩空气供应部件(51)通过加压阀(52)与循环罐(1)连接。

3.根据权利要求2所述的切向流过滤系统，其特征在于：所述压缩空气供应部件(51)与循环罐(1)之间连接有加压管(53)，所述加压阀(52)设于加压管(53)上。

4.根据权利要求3所述的切向流过滤系统，其特征在于：所述温控装置(4)设置在循环回路上。

5.根据权利要求3所述的切向流过滤系统，其特征在于：所述温控装置(4)设置在循环罐(1)上。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的切向流过滤系统，其特征在于：所述循环罐(1)的出液口与切向流过滤器(3)的进口之间的管道上设有第一压力表(6)和流量计(7)，所述切向流过滤器(3)的出口与循环罐(1)的回液口之间的管道上设有第二压力表(8)。

7.根据权利要求6所述的切向流过滤系统，其特征在于：所述切向流过滤系统还包括控制模块(9)，所述循环泵(2)、第一压力表(6)、流量计(7)和第二压力表(8)均与控制模块(9)电连接。

8.根据权利要求7所述的切向流过滤系统，其特征在于：所述循环罐(1)还连接有补液装置(11)，所述补液装置(11)与温控装置(4)电连接。

9.根据权利要求8所述的切向流过滤系统，其特征在于：所述补液装置(11)包括补液部件(111)、补液管(112)和补液泵(113)，所述补液部件(111)通过补液管(112)与循环罐(1)连接，所述补液泵(113)设置在补液管(112)上并与控制模块(9)电连接。

10.根据权利要求7所述的切向流过滤系统，其特征在于：所述切向流过滤器(3)连接有排液部件(31)，所述排液部件(31)与切向流过滤器(3)之间的管道上设有第三压力表(32)，所述第三压力表(32)与控制模块(9)电连接。

Images