[发明专利]基于层析模型实现多柱连续流层析设计及分析的方法

权利要求书

1.一种基于层析模型实现多柱连续流层析设计及分析的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，实验穿透曲线拟合，将实验穿透曲线和层析操作参数代入层析模型中，拟合穿透曲线，得到层析模型参数；

步骤2，穿透曲线预测，限定层析操作范围，将步骤1得到的层析模型参数和层析操作参数代入层析模型中，得到不同流速与不同蛋白浓度下的一柱和双柱串联穿透曲线，所述的层析模型为考虑平行扩散的一般性速率模型；

步骤3，连续流层析的过程分析，将步骤2预测的穿透曲线和连续流层析操作参数代入连续流层析模型，得到连续流层析过程的设计参数和评估参数，分析连续流层析操作参数变化对包括多柱连续流层析的过程产率和介质利用度的性能指标的影响，所述的连续流层析模型为根据不同操作模式建立的连续流设计模型，连续流层析的评估参数包括过程产率和介质利用度，其中不同操作模式包括二柱、三柱、四柱、N柱，N＞4，

所述的连续流层析操作参数，对于二柱连续流层析是连接模式的上样时间和断开模式的上样流速，对于三柱以上连续流层析是柱数和连接模式的上样时间，

当为二柱连续流层析操作模式时，连接模式的上样时间和断开模式的上样流速计算方法如下：

其中：T_C为连接模式的上样时间，单位为min；U_DC代表断开模式的上样流速，单位为mL/min；c(t)为时间t时对应的蛋白上样浓度，单位为mg/mL；c₀为蛋白上样浓度，单位为mg/mL；U_C为连接模式的上样流速，单位为mL/min；T_DC为断开模式的上样时间，单位为min；T_{1_1％}为一柱1％穿透点时间，单位为min；T_{1_s％}为一柱s％穿透点时间，单位为min；T_{2_1％}为二柱1％穿透点时间，单位为min；SF为安全因子；

当为三柱以上连续流层析操作模式时，柱数和连接模式的上样时间计算方法如下：

其中：N为连续流层析的柱数；T_CW代表连接模式的清洗时间，单位为min；T_RR为洗脱清洗再生的总时间，单位为min；T_1-1％′为双柱串联上样时前柱1％穿透点时间，单位为min；T_{1_s％′}为双柱串联上样时前柱s％穿透点时间，单位为min；T_{2_1％′}为双柱串联上样时后柱1％穿透点时间，单位为min；

步骤4，连续流层析的操作空间优化，基于分离目标和要求，确定过程产率和介质利用度，通过步骤3的分析，得到优化的连续流层析设计参数的操作空间，具体为：

基于连续流层析的设计参数范围，生成参数矩阵，对矩阵内的所有参数点计算过程产率，得到过程产率矩阵，对矩阵进行线性插值，绘制在不同操作条件的过程产率分布图，用于连续流层析过程分析和优化；

基于连续流层析的设计参数范围，生成参数矩阵，对矩阵内的所有参数点计算介质利用度，得到介质利用度矩阵，对矩阵进行线性插值后，绘制在不同操作条件的介质利用度分布图，用于连续流层析过程分析和优化；

基于分离目标，在过程产率分布图和介质利用度分布图中分别计算满足分离目标的连续流层析设计参数范围，将两个图的设计参数区域进行叠加，得到同时满足过程产率和介质利用度要求的连续流层析设计参数，并计算连续流层析过程的操作参数与流程安排方案。

2.如权利要求1所述的基于层析模型实现多柱连续流层析设计及分析的方法，其特征在于，步骤1的实验穿透曲线拟合进一步包括如下步骤：

将穿透曲线实验操作参数以及层析模型参数的初始值代入层析模型中，计算穿透曲线，并将计算结果与实验所得穿透曲线进行比较，改变层析模型参数使两者均方根误差达到最小，得到层析模型参数，实现穿透曲线的拟合。

3.如权利要求1所述的基于层析模型实现多柱连续流层析设计及分析的方法，其特征在于，步骤2的穿透曲线预测进一步包括如下步骤：

设定层析操作流速和蛋白质浓度范围，在层析操作流速和蛋白质浓度范围之内产生层析操作参数矩阵，与步骤1得到的层析模型参数合并，代入层析模型中进行计算，预测得到不同流速和不同蛋白浓度下的一柱和双柱串联穿透曲线。

4.如权利要求1所述的基于层析模型实现多柱连续流层析设计及分析的方法，其特征在于，所述的连续流层析的过程分析包括如下步骤：

将预测的穿透曲线和连续流层析操作参数，代入连续流层析模型中，得到连续流层析的过程设计参数与流程安排方案；

将所得的连续流层析的过程设计参数与流程安排方案代入连续流层析的评估模型，计算得到多柱连续流层析的过程产率和介质利用度。