一种实现透析功能的单向流超滤系统及其操作方法与流程

1.本发明属于生物制药技术领域，具体地说是一种实现透析功能的单向流超滤系统及其操作方法。


背景技术：

2.在生物制药生产技术领域中，为确保制品中的主要成分如蛋白质不发生因剪切力变性或失去生物活力，保持原来的性状，采用单向流超滤装置(sptff)，使制品处于恒定切向流速和回流压力。同时，相比于普通超滤机，单向流超滤具有体积小，浓缩效率高，对高浓度蛋白制品处理效率更高。但是工业运用中单向流超滤装置(sptff)更适合进行浓缩过滤，但无法对溶液进行脱盐或溶液置换取出杂质的透析操作。


技术实现要素：

3.为解决在生物制药浓缩过滤的操作中无法实现对溶液去除杂质的透析操作问题，本发明提供一种实现透析功能的单向流超滤系统及其操作方法。
4.本发明一方面是通过下述技术方案来实现的：
5.一种实现透析功能的单向流超滤系统，包括依次设置的配液罐、超滤罐及单向流超滤装置；
6.所述配液罐内设有缓冲液，且配液罐通过第一供液管路将所述缓冲液输送至所述超滤罐内；
7.所述超滤罐内设有蛋白质溶液，且超滤罐通过第二供液管路将所述蛋白质溶液输送至所述单向流超滤装置；所述单向流超滤装置将浓缩后的蛋白质溶液通过回流管路输送回所述超滤罐内。
8.超滤罐内的溶液与单向流超滤装置循环连通，形成恒定切向流速和回流压力，以实现对蛋白质溶液的浓缩；在配液罐与超滤罐连通的作用下，缓冲液将浓缩过滤后的蛋白质溶液进行缓冲液置换和/或小分子杂质去除的透析操作。
9.本发明的进一步改进还有，上述配液罐上设有对缓冲液称量的称重传感器。通过称重传感器精确控制缓冲液的输出量。
10.本发明的进一步改进还有，上述配液罐上设有压力传感器。通过压力传感器对配液罐的运行进行监测。
11.本发明的进一步改进还有，上述超滤罐上设有对蛋白质溶液称量的称重传感器。通过称重传感器定量获取浓缩过滤后的蛋白质溶液。
12.本发明的进一步改进还有，上述单向流超滤装置上还设有将过滤废液向外排出的排废口。通过排废口将经单向流超滤装置浓缩过滤后的废液及时向外排出。
13.本发明的进一步改进还有，上述配液罐停止运行，所述超滤罐与单向流超滤装置循环连通。超滤罐将蛋白质溶液输送至单向流超滤装置内浓缩过滤，并将浓缩过滤后的蛋白质溶液回送回超滤罐内，形成浓缩过滤过程中的初步浓缩过滤操作。
14.本发明的进一步改进还有，上述配液罐、超滤罐及单向流超滤装置管路连通并处于运行状态。超滤罐将蛋白质溶液输送至单向流超滤装置内浓缩过滤，并将浓缩过滤后的蛋白质溶液回送回超滤罐内，形成浓缩过滤过程中的初步浓缩过滤操作；初步浓缩过滤后的蛋白质溶液，在接受配液罐向超滤罐内输送的缓冲液，实现对蛋白质溶液的透析操作。
15.本发明一方面是通过下述技术方案实现的：
16.一种实现透析功能的单向流超滤系统的操作方法，包括以下步骤：
17.s1、超滤罐供液：超滤罐通过第二供液管路将蛋白质溶液输送至单向流超滤装置，浓缩过滤后，蛋白质溶液经回流管路输送回超滤罐内，废液经排废口排出；直至超滤罐达到预定重量；
18.s2、配液罐供液：通过加压方式将配液罐缓冲液输送至超滤罐，并对超滤罐设定输送上限重量和下限重量，达到输送上限重量停止输送，待超滤透析至超滤罐重量到设定下限重量，继续输送超滤稀释液至设定上限重量；如此反复至到达设定输送总重量；期间单向流超滤装置一直处于超滤状态；
19.s3、重复s1步骤，至设定终浓缩总量。
20.从以上技术方案可以看出，本发明的有益效果是：超滤罐内的溶液与单向流超滤装置循环连通，形成恒定切向流速和回流压力，以实现对蛋白质溶液的浓缩；在配液罐与超滤罐连通的作用下，缓冲液将浓缩过滤后的蛋白质溶液进行缓冲液置换和/或小分子杂质去除的透析操作。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明具体实施方式的系统示意图。
23.附图中：10、配液罐，20、超滤罐，30、单向流超滤装置，40、第一供液管路，50、第二供液管路，60、回流管路，70、排废口。
具体实施方式
24.为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。
25.如附图所示，一种实现透析功能的单向流超滤系统，包括依次设置的配液罐10、超滤罐20及单向流超滤装置30。所述单向流超滤装置30对超滤罐20内的溶液进行浓缩过滤；配液罐10内的溶液对浓缩过滤后的溶液实现脱盐或溶液置换的透析操作。
26.所述配液罐10内设有缓冲液，且配液罐10通过第一供液管路40将所述缓冲液输送至所述超滤罐20内；
27.所述配液罐10上设有对缓冲液称量的称重传感器。通过称重传感器精确控制缓冲液的输出量。
28.所述配液罐10上设有压力传感器。通过压力传感器对配液罐10的运行进行监测。
29.所述超滤罐20内设有蛋白质溶液，且超滤罐20通过第二供液管路50将所述蛋白质溶液输送至所述单向流超滤装置30；所述单向流超滤装置30将浓缩后的蛋白质溶液通过回流管路60输送回所述超滤罐20内。
30.所述超滤罐20上设有对蛋白质溶液称量的称重传感器。通过称重传感器定量获取浓缩过滤后的蛋白质溶液。
31.所述单向流超滤装置30上还设有将过滤废液向外排出的排废口70。通过排废口70将经单向流超滤装置30浓缩过滤后的废液及时向外排出。
32.所述单向流超滤装置30内设有若干个超滤膜包组，超滤膜包组内三片并联的超滤膜包，超滤膜包组之间串联。从而保证单个超滤膜包组有较大的过滤面积，串联的超滤膜包组之间形成依次过滤，过滤系数高。
33.所述配液罐10停止运行，所述超滤罐20与单向流超滤装置30循环连通。超滤罐20将蛋白质溶液输送至单向流超滤装置30内浓缩过滤，并将浓缩过滤后的蛋白质溶液回送回超滤罐20内，形成浓缩过滤过程中的初步浓缩过滤操作。
34.所述配液罐10、超滤罐20及单向流超滤装置30管路连通并处于运行状态。超滤罐20将蛋白质溶液输送至单向流超滤装置30内浓缩过滤，并将浓缩过滤后的蛋白质溶液回送回超滤罐20内，形成浓缩过滤过程中的初步浓缩过滤操作；初步浓缩过滤后的蛋白质溶液，在接受配液罐10向超滤罐20内输送的缓冲液，实现对蛋白质溶液的透析操作。
35.一种实现透析功能的单向流超滤系统的操作方法，包括以下步骤：
36.s1、超滤罐20供液：超滤罐20通过第二供液管路50将蛋白质溶液输送至单向流超滤装置30，浓缩过滤后，蛋白质溶液经回流管路60输送回超滤罐20内，废液经排废口70排出；直至超滤罐20达到预定重量；
37.s2、配液罐10供液：通过加压方式将配液罐10缓冲液输送至超滤罐20，并对超滤罐20设定输送上限重量和下限重量，达到输送上限重量停止输送，待超滤透析至超滤罐20重量到设定下限重量，继续输送超滤稀释液至设定上限重量；如此反复至到达设定输送总重量；期间单向流超滤装置30一直处于超滤状态；
38.s3、重复s1步骤，至设定终浓缩总量。
39.综上所述本系统的工作原理：首先，超滤罐20向单向流超滤装置30内供液，在单向流超滤装置30浓缩、循环及排污的作用下，对蛋白质溶液形成初步的去除小分子杂质的粗制过滤；随后配液罐10将其管内的缓冲液输入超滤罐20内，对超滤罐20内已经粗制的蛋白质溶液进行脱盐或溶液置换的透析操作，此期间，单向流超滤装置30保持超滤的运行状态，可将透析操作后除蛋白质溶液以外的杂质过滤并向外排出；最后，重复粗制过滤步骤，进一步对蛋白质溶液进行浓缩过滤得到纯净的蛋白质溶液。
40.现有技术中，单向流超滤装置30对溶液只能形成一次浓缩过滤操作，无法实现缓冲液置换和/或小分子杂质去除；如需要缓冲液置换和/或小分子杂质去除，还需要额外配备普通的超滤设备以实现；而本装置通过该系统及操作方法实现了节省普通超滤设备的再投入。
41.本发明所述的一种实现透析功能的单向流超滤系统及其操作方法，超滤罐内的溶液与单向流超滤装置循环连通，形成恒定切向流速和回流压力，以实现对蛋白质溶液的浓
缩；在配液罐与超滤罐连通的作用下，缓冲液将浓缩过滤后的蛋白质溶液进行缓冲液置换和/或小分子杂质去除的透析操作。
42.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同、相似部分互相参见即可。
43.本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“上”、“下”、“外侧”“内侧”等如果存在是用于区别位置上的相对关系，而不必给予定性。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
44.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。