[发明专利]一种用于生化分离过程的膨胀床色谱分离柱及工艺流程无效

专利信息
申请号: 201010565313.3 申请日: 2010-11-30
公开(公告)号: CN101972558A 公开(公告)日: 2011-02-16
发明(设计)人: 顾雄毅 申请(专利权)人: 顾雄毅
主分类号: B01D15/08 分类号: B01D15/08;B01D15/18
代理公司: 上海三和万国知识产权代理事务所 31230 代理人: 蔡海淳
地址: 201100 上海*** 国省代码: 上海;31
权利要求书: 查看更多 说明书: 查看更多
摘要:
搜索关键词: 一种 用于 生化 分离 过程 膨胀 色谱 工艺流程
【说明书】:

技术领域

发明属于生物化学技术领域,尤其涉及一种在工业化规模生产中用于提取/分离/纯化的色谱分离装置及其生产工艺。

背景技术

色谱分离是生化分离过程中最常用的方法之一。

传统的色谱分离柱(简称色谱柱)采用固定床形式,即将吸附树脂用上下多孔筛板压紧固定于色谱柱中,使之无法流动,俗称“固定床”。

传统固定床的特点是由于床层空隙率较小,流体通过床层的阻力较大,流体流过床层呈“活塞流”,径向上的流体流速均布较好。

但在实际的生化领域大规模工业化生产中,由于原料液通常为含有大量固体颗粒/碎屑的粘稠液体,固定床色谱分离柱会因为易被阻塞而无法直接处理含有固体的原料液,比如无法直接从含有细胞或细胞碎片的高黏度料液中分离出目标产物。因为料液中的固体物质会聚集在细小流道中,不断增加床层阻力,最终堵塞床层。

因此,在传统工艺/实际生产中,在采用固定床处理含固物料时,需首先将物料中稍大固体颗粒采用离心机除去,随后再用过滤方式除去细小的颗粒,最后经过预处理的物料进入固定床色谱分离柱,进行目标成份的捕获与分离。

传统的固定床色谱分离工艺虽能满足日常生化产品生产过程中的分离要求,但其工艺流程较长,设备投资额较高,高速/大容量离心机的价格昂贵,过滤设备需经常更换过滤膜,导致了整个生产/操作的成本和费用较高,且难以降低。

色谱分离柱采用膨胀床(Expanded Bed Adsorption)的概念自上世纪80年代开始推出。

所谓膨胀床,就是流体从色谱柱底部进入床层,利用流体向上流动时对固体颗粒吸附剂产生的浮力和表面曳力,使固体吸附剂颗粒不同程度向上悬浮而引起床层膨胀,故称之为膨胀床,其具体结构可参见说明书附图1a所示。

由于膨胀床中固体吸附剂颗粒处于悬浮状态,床层的空隙率远大于固定床的空隙率,可以使原料液中的细胞、细胞碎片等固体颗粒杂质顺利通过床层,溶于原料液中的目标成份被膨胀床中固体吸附剂捕获。因此,膨胀床无需对原料液的固体颗粒进行特别的处理,可直接进行色谱捕获;故此,可将膨胀床应用于色谱分离过程中,以取代传统的固定床色谱分离柱,并缩短工艺流程,降低生化分离的操作费用和生产成本。

虽然膨胀床色谱分离技术在工业上已有成功应用的实例,但其使用范围并不广泛。目前,在生物化学领域的实际工业化规模生产中只有少量的商业应用,如大肠杆菌匀浆、包涵体、大肠杆菌培养液,酵母细胞匀浆,酵母培养液,杂交瘤细胞培养液以及动物组织产物的提取等。

影响膨胀床使用范围/使用效率的主要的原因之一,是因为膨胀床在处理含固体的料液时,虽然料液中的固体能通过吸附剂之间的空隙穿过床层,但是由于阻挡/承载吸附剂的多孔阻挡筛板/多孔筛网支撑板(亦称筛网支撑板或支撑筛板)的孔径较小,固体颗粒会聚集在多孔阻挡筛板或多孔筛网支撑板的下部,随着固体物质越聚越多,最后导致固体颗粒堵塞筛板和孔道。而多孔阻挡筛板和/或多孔筛网支撑板和孔道的堵塞,轻则造成流体均布情况恶化,清洗困难,重则造成停产。

而在有沉淀或重聚现象的物料系统中,此类堵塞不仅在膨胀床底部的支撑筛板部位发生,也会在膨胀床顶部的多孔阻挡筛板部位发生,故而严重地影响了膨胀床的正常使用和运行。

另一个影响膨胀床使用范围/使用效率的主要问题,是传统的膨胀床分布器不能在膨胀床床层的底部迅速地形成平推流。

膨胀床内部的流体分布可参见说明书附图1b所示,该图给出了膨胀床内部的流(体)场分布情况。由图可知,由于现有膨胀床的底部分布器不能形成膨胀床横截面上的均压布水(即压力与流体的均匀分布),导致膨胀床中心区域与其边缘区域的布水压力不均衡,进而造成了非平排流形态,使得床体内部产生返流现象,导致了膨胀床在吸附时的总理论板数较低(只有大约50)。

理论板数是基于停留时间概念的衡量色谱柱中流型接近平推流程度或轴向返混程度的参数,是指在一些分离操作中为完成某一指定分离要求所需理论塔板的数量。

理论板数为无穷大代表理想平推流状态,而理论板数为1则对应着全混流状态。

根据理论和经验估算,理论总板数大于400时,色谱分离装置的吸附/脱附性能很少再受板数的影响,而实际上大部分固定床的理论总板数远超出400(通常大于3000)。膨胀床的优势在于通过牺牲不必要的理论板数来提高处理通量和获取直接处理颗粒的能力,由于其半流化的特性,膨胀床层本身不能提供很大的阻力降,因此其分布器在低压降下的液体分布性能对膨胀床技术有关键影响。

目前关于膨胀床分布器的研究很少有公开或见报导。

下载完整专利技术内容需要扣除积分,VIP会员可以免费下载。

该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于顾雄毅,未经顾雄毅许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服

本文链接:http://www.vipzhuanli.com/pat/books/201010565313.3/2.html,转载请声明来源钻瓜专利网。

×

专利文献下载

说明:

1、专利原文基于中国国家知识产权局专利说明书;

2、支持发明专利 、实用新型专利、外观设计专利(升级中);

3、专利数据每周两次同步更新,支持Adobe PDF格式;

4、内容包括专利技术的结构示意图流程工艺图技术构造图

5、已全新升级为极速版,下载速度显著提升!欢迎使用!

请您登陆后,进行下载,点击【登陆】 【注册】

关于我们 寻求报道 投稿须知 广告合作 版权声明 网站地图 友情链接 企业标识 联系我们

钻瓜专利网在线咨询

周一至周五 9:00-18:00

咨询在线客服咨询在线客服
tel code back_top