一种重力场辅助浓缩生物大分子的新型超滤方法及装置

本发明涉及一种重力场辅助浓缩生物大分子的超滤方法及其装置，以实现简单、快速、连续、高效超滤浓缩生物大分子的目的。按照膜渗透液方向平行于水平面的方式放置超滤膜组件，在终端过滤模式下进行生物大分子溶液的超滤浓缩，形成于膜表面的浓差极化层内的高浓度料液在重力作用下不断从膜表面剥离并坠落，将坠落的高浓度料液直接抽取收集从而获得目标产品的浓缩液。因坠落的高浓度溶液即膜面潜在的污染物被及时排出，本发明所述的超滤浓缩过程可在终端过滤模式下长期稳定运行，因而该方法不仅具有低剪切、低能耗及自清洁的特点，还具有装置简单、操作便利、可控性强、易规模放大等突出优点。

1.一种重力场辅助浓缩生物大分子的超滤方法，其特征是：按照膜渗透液方向平行于水平面的方式放置超滤膜组件，在终端过滤模式下控制系统运行参数进行生物大分子溶液的超滤浓缩，形成于膜表面的浓差极化层内的高浓度料液在重力作用下不断从膜表面剥离并坠落，将坠落的高浓度料液直接抽取收集从而获得目标产品的浓缩液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：超滤膜组件型式为中空纤维式、管式、平片式或卷式，且膜有效长度在3000mm以内；滤膜选用高分子有机超滤膜或无机超滤膜，且所选超滤膜对生物大分子的截留率在60.0-99.9％之间。
3.根据权利要求2所述的高分子有机超滤膜包括：纤维素类、聚醚砜类、聚砜类、聚偏氟乙烯类、聚乙烯醇类、聚乙烯醇缩醛类、聚氯乙烯类超滤膜或它们之间可能存在的共混膜。
4.根据权利要求2所述的无机超滤膜包括：陶瓷膜或金属膜。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是：超滤过程的跨膜压差控制在-100～300KPa之间，膜渗透通量控制在5～30L/m²·h之间，生物大分子原料液浓度在0.1～1.5g/L之间，抽取流量控制在2.5×10^-3～5.0L/h，浓缩液浓度在10～180g/L之间，初次抽取时间为超滤起始之后的0.5～3.5h之间。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述的生物大分子是蛋白质、多肽或酶。
7.一种实现权利要求1所述方法的超滤装置，其特征是：该装置基本组成单元包括超滤浓缩单元、浓缩液收集单元、浓缩液浓度在线检测单元。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征是：原料液进口设置在膜组件顶部，浓缩液收集口设置在膜组件底部，浓缩液收集口通过三通与浓缩液收集单元和浓缩液浓度在线检测单元相连，坠落至膜组件底部的浓缩液经由抽取泵收集前，先通过浓缩液浓度在线检测单元进行分析，到达预设值时开启抽取泵以连续或间歇的方式收集。
9.根据权利要求7或8所述的浓缩液浓度在线检测单元，必要的组成部件包括进样泵、稀释泵、紫外在线检测器和混合器，其中进样泵和稀释泵均为恒流量泵，工作流量范围为0.6×10^-4～0.6L/h。