一种生物酶制备用液体高纯化分离装置及其制备方法与流程

1.本发明涉及生物酶技术领域，具体为一种生物酶制备用液体高纯化分离装置及其制备方法。


背景技术：

2.生物酶在制备时，需要将提取在培养液中的生物酶进行微滤纯化，以便得到更高纯度的生物酶，主要通过微滤膜进行过滤，微滤膜一般指过滤孔径在0.1-1微米之间的过滤膜，由于微滤膜滤孔很小，在连续微滤纯化的过程中微滤膜很容易出现堵塞的情况，流量下降，传统的解决办法是更换微滤膜，如中国专利（授权公告号cn206872822u）公开了一种生物酶液体微滤纯化分离装置，设计了微滤膜的拆卸结构，使之更换方便，节省停机时间，堵塞即更换属于笨方法，每次更换后都需要清洗设备再使用，依然会耗费大量的时间，而如何减少更换操作并减少微滤膜堵塞，确保设备长期稳定运行是我们急需解决问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于：提供一种生物酶制备用液体高纯化分离装置及其制备方法，以解决上述背景技术中提出微滤膜一般指过滤孔径在0.1-1微米之间的过滤膜，由于微滤膜滤孔很小，在连续微滤纯化的过程中微滤膜很容易出现堵塞的情况，流量下降的问题。
4.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：本发明提供的一种生物酶制备用液体高纯化分离装置，其特征在于，包括外筒体以及设于在外筒体内部的离心机构，所述外筒体的底部设置有纯化液体出管；该离心机构包括：离心筒，其被装配在外筒体的内部，并能在第一驱动部件的驱动下周向转动，所述离心筒的内部从上至下分别形成有相互连通的压力腔和分离腔；活动件，与压力腔活动密封配合并能在第二驱动部件的驱动下沿压力腔轴向方向双向往复滑动；卡接部，其包括分别设置在离心筒的外侧壁上的上卡接环和下卡接环，以及微滤膜组件，可拆卸设置在上卡接环和下卡接环之间，且上卡接环、下卡接环、微滤膜组件以及离心筒之间合围形成环状离心腔；所述环状离心腔与分离腔之间的底端沿圆周方向均匀设置有排液管，所述环状离心腔与分离腔之间的顶端沿圆周方向均匀设置有进气管；所述排液管上设置有第一电磁阀，所述进气管上设置有单向阀；所述离心机构还包括分别设置在压力腔上下端的上部开关和下部开关，所述活动件具有打开上部开关的上部终端位置和打开下部开关的下部终端位置，在所述活动件位于上部终端位置时，第一电磁阀开启，在所述活动件位于下部终端位置时，第一电磁阀关闭。
5.进一步地，所述离心筒的顶部同轴设置有进液管，且进液管具穿过压力腔并延伸至分离腔内部顶端的出液端和具有贯穿所述外筒体的顶壁进液端，所述进液端通过旋转接头连接有第一外接管，所述外接进液管与所述外筒体的顶壁密封转动连接；所述离心筒的底部同轴设置有与分离腔内部连通的出液管，且所述出液管远离离心筒的一端通过旋转接头连接有第二外接管，所述出液管的外侧同轴设置有固定环座，且固定环座的底部均匀设
置支撑柱，所述支撑柱远离固定环状的一端延伸与所述外筒体内部底端固定连接，出液管与固定环座转动连接；所述进液管与出液管上均设置有第二电磁阀。
6.进一步地，所述第一驱动部件包括装配在所述离心筒外侧壁的第一齿轮，以及设于第一齿轮一侧的驱动电机；所述驱动电机的输出端固定连接有第二齿轮，且所述第二齿轮与第一齿轮相啮合。
7.进一步地，所述第二驱动部件包括：环形轨道，与所述离心筒同轴并被装配在所述外筒体的内部顶端，所述环形轨道的两侧对称设置有向离心筒一侧隆起的坡道；对称固定在活动件顶部两侧的固定柱，所述固定柱远离活动件的一端贯穿所述离心筒顶壁并在其端部开设有球槽，所述球槽的内部卡设有滚球，所述滚球抵触在所述环形轨道上；以及复位弹簧，被装配在固定柱外侧的活动件与离心筒顶壁之间，在所述活动件向上移动时，提供阻尼。
8.进一步地，所述离心筒包括对应所述压力腔的圆柱形上壳和对应所述分离腔的圆台形下壳，且所述圆台形下壳沿轴向下的方向横街面不断减小；所述上卡接环和所述下卡接环分别固定在圆台形下壳上下端的外侧壁，所述微滤膜组件包括与上卡接环相适配的上环体、与下卡接环相适配的下环体，以及设置在上环体与下环体之间的圆台形微滤膜。
9.进一步地，所述分离腔的内部设置有隔板，所述隔板包括固定在进气管下方分离腔侧壁上的环状板，以及沿环状板内侧周边轴向向下延伸与所述分离腔底部固定连接的隔离筒，所述隔离筒沿轴向向下的方向横截面不断增大；所述隔板以使所述分离腔形成圆台腔和隔离腔，所述排液管位于所述隔离腔中，且排液管的两端分别与所述圆台腔和环状离心腔。
10.进一步地，所述环状离心腔的内部沿圆周方向均匀设置有固定在圆台形下壳侧壁的固定条。
11.本发明还提供了一种生物酶制备用液体高纯化分离装置的制备方法，包括纯化分离，所述纯化分离包括如下步骤：将粗酶溶液，导入生物酶制备用液体高纯化分离装置的分离腔中，启动第二驱动部件使得活动件往复在分离腔中上下往复移动，在分离腔中间歇式产生正压与负压，并同步启动第一驱动部件使得离心筒转动，利用离心力以及正压使得粗酶溶液间歇式从排液管进入环状离心腔中进行离心分离，得到精酶液。
12.与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：本发明离心筒在周向转动时，其位于压力腔内部的活动件也同步在上下往复运动，当活动件往下移动时，排液管的第一电磁阀开启，离心筒的转动的离心力作用下能将分离腔中待过滤的液体导入环状离心腔中进行过滤，同时活动件会使得分离腔产生正压以此作用于待测液体上，加快待测液体过滤效率，而当活动件往上移动时，排液管的第一电磁阀关闭，活动件会使得分离腔产生负压以此使得外界气体反向通过微滤膜组件进入环状离心腔随后进入分离腔中，将堵塞在微滤膜组件上的杂质去除，避免杂物在滤孔附着，延长微滤膜的连续工作时间，减少更换频率，确保设备长期稳定有效的工作。
附图说明
13.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
14.在附图中：图1为本发明整体结构示意图；图2为本发明去除部分外筒体后结构示意图；图3为本发明整体剖视结构示意图；图4为本发明离心筒内部结构示意图；图5为图4的a处局部结构示意图；图6为本发明离心筒除去微滤膜组件后结构示意图。
15.图中：1、外筒体；2、离心筒；3、压力腔；4、分离腔；5、活动件；6、上卡接环；7、上卡接环；8、微滤膜组件；9、环状离心腔；10、排液管；11、进气管；12、第一电磁阀；13、单向阀；14、上部开关；15、下部开关；16、进液管；17、第一外接管；18、出液管；19、固定环座；20、支撑柱；21、第二电磁阀；22、第一齿轮；23、驱动电机；24、第二齿轮；25、环形轨道；26、坡道；27、固定柱；28、滚球；29、复位弹簧；30、圆柱形上壳；31、圆台形下壳；32、隔板；33、圆台腔；34、隔离腔；161、出液端；162、进液端；81、上环体；82、下环体；83、圆台形微滤膜；321、环状板；322、隔离筒。
具体实施方式
16.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
17.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例。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，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
18.在本技术中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本技术及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
19.并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本技术中的具体含义。
20.此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
21.请参阅图1至图6，本发明提供了一种生物酶制备用液体高纯化分离装置，包括外筒体1以及设于在外筒体1内部的离心机构，外筒体1的底部设置有纯化液体出管；该离心机构包括：离心筒2，其被装配在外筒体1的内部，并能在第一驱动部件的驱动下周向转动，离心筒2的内部从上至下分别形成有相互连通的压力腔3和分离腔4；活动件5，与压力腔3活动密封配合并能在第二驱动部件的驱动下沿压力腔3轴向方向双向往复滑动；卡接部，其包括分别设置在离心筒2的外侧壁上的上卡接环6和上卡接环7，以及微滤膜组件8，可拆卸设置在上卡接环6和上卡接环7之间，且上卡接环6、上卡接环7、微滤膜组件8以及离心筒2之间合围形成环状离心腔9；环状离心腔9与分离腔4之间的底端沿圆周方向均匀设置有排液管10，环状离心腔9与分离腔4之间的顶端沿圆周方向均匀设置有进气管11；排液管10上设置有第一电磁阀12，进气管11上设置有单向阀13；离心机构还包括分别设置在压力腔3上下端的上部开关14和下部开关15，活动件5具有打开上部开关14的上部终端位置和打开下部开关15的下部终端位置，在活动件5位于上部终端位置时，第一电磁阀12开启，在活动件5位于下部终端位置时，第一电磁阀12关闭。
22.工作时，由第一驱动部件带动离心筒2周向转动，同时由第二驱动部件带动活动件5沿压力腔3轴向方向双向往复滑动；当活动件5在上部终端位置向下部终端位置处移动过程中，首先活动件5能在上部终端位置处触发上部开关14，使得排液管10上的第一电磁阀12开启，此时在离心筒2周向转动产生的离心力作用下，分离腔4中的待过滤液体会通过排液管10内部进入环状离心腔9内部，并在其离心力的作用下，使得待过滤液体通过微滤膜组件过滤后进入外筒体1的内部，与此同时，活动件5从上部终端位置向下部终端位置处移动过程中，会使得分离腔4内部产生正压（原因是：待过滤液体位于分离腔4的底部，相当于分离腔4内部密封），产生的正压会加速待过滤液体向环状离心腔9移动，并作用于微滤膜组件，加快待测液体过滤效率；而当活动件5在下部终端位置向上部终端位置处移动过程中，首先活动件5能在下部终端位置处触发下部开关15，使得排液管10上的第一电磁阀12关闭，此时分离腔4内部封堵，待测液体无法进入环状离心腔9，而与此同时，活动件5从下部终端位置向上部终端位置处移动过程中，会使得分离腔4内部产生负压，产生的负压会使得单向阀13开启，由于此时离心筒2还在转动，环状离心腔9内部的液体还在分离，而环状离心腔9无液体补充，因此，环状离心腔9内部为空置状态，外界气体会通过微滤膜组件进入环状离心腔9，随后进入通过进气管11进入分离腔4中，而气体通过微滤膜组件能反向通过微滤膜组件的滤孔，进而将堵塞在微滤膜组件上的杂质去除，避免杂物在滤孔附着，延长微滤膜的连续工作时间，减少更换频率，确保设备长期稳定有效的工作。
23.本实施例中，离心筒2的顶部同轴设置有进液管16，且进液管16具穿过压力腔3并延伸至分离腔4内部顶端的出液端161和具有贯穿外筒体1顶壁的进液端162，进液端162通过旋转接头连接有第一外接管17，进液管16与外筒体1的顶壁密封转动连接；离心筒2的底部同轴设置有与分离腔4内部连通的出液管18，出液管18远离离心筒2的一端通过旋转接头连接有第二外接管171，出液管18的外侧同轴设置有固定环座19，且固定环座19的底部均匀设置支撑柱20，支撑柱20远离固定环状的一端延伸与外筒体1内部底端固定连接，出液管18与固定环座19转动连接；进液管16与出液管18上均设置有第二电磁阀21。通过上述结构，确保了离心筒2在转动过程中的平稳性，并且可通过第一外接管17能将待过滤液体导入分离腔4中（导入时需打开进液管16上的第二电磁阀21，当待过滤液体导入完成后，关闭进液管
16上的第二电磁阀21），而通过第二外接管能将残余在分离腔4内部的残余液体排出（排出时需要打开出液管18上的第二电磁阀21，当残余液体排出完成后，关闭出液管18上的第二电磁阀21）。
24.本实施例中，第一驱动部件包括装配在离心筒2外侧壁的第一齿轮22，以及设于第一齿轮22一侧的驱动电机23；驱动电机23的输出端固定连接有第二齿轮24，且第二齿轮24与第一齿轮22相啮合。通过上述结构，由驱动电机23的输出端带动第二齿轮24转动，进而通过与第二齿轮24相啮合的第一齿轮22转动，从而使得离心筒2轴向转动。
25.本实施例中，第二驱动部件包括：环形轨道25，与离心筒2同轴并被装配在外筒体1的内部顶端，环形轨道25的两侧对称设置有向离心筒2一侧隆起的坡道26；对称固定在活动件5顶部两侧的固定柱27，固定柱27远离活动件5的一端贯穿离心筒2顶壁并在其端部开设有球槽，球槽的内部卡设有滚球28，滚球28抵触在环形轨道25上；以及复位弹簧29，被装配在固定柱27外侧的活动件5与离心筒2顶壁之间，在活动件5向上移动时，提供阻尼。通过上述结构，离心筒2在周向转动时能同步带动固定柱27转动，而设置的复位弹簧29能使得固定柱27端部设置的滚球28始终抵触在环状轨道，当固定柱27的滚球28经过环状轨道的凸块时，固定柱27会顺着坡道26向上滑动后向下滑动，如此使得活动件5在压力腔3内部完成一次上下起伏，使得离心筒2的内部形成正压与负压。
26.本实施例中，离心筒2包括对应压力腔3的圆柱形上壳30和对应分离腔4的圆台形下壳31，且圆台形下壳31沿轴向下的方向横街面不断减小；上卡接环6和上卡接环7分别固定在圆台形下壳31上下端的外侧壁，微滤膜组件8包括与上卡接环6相适配的上环体81、与上卡接环7相适配的下环体82，以及设置在上环体81与下环体82之间的圆台形微滤膜83。通过上述结构，其中上环体81与上卡接环6螺纹连接，下环体82与上卡接环7螺纹连接，当待过滤液体进入环状离心腔9后，在离心力的作用下会沿着圆台形微滤膜83向上滑动直至充满环状离心腔9，待过滤液体与整个圆台形微滤膜83内壁接触，完成过滤，（即无论分离腔4内部液面的高低多少，环状离心腔9中的液体都会与整个圆台形微滤膜83内壁接触，完成大通量的过滤），提高了纯化分离效率。
27.本实施例中，分离腔4的内部设置有隔板32，隔板32包括固定在进气管11下方分离腔4侧壁上的环状板321，以及沿环状板321内侧周边轴向向下延伸与分离腔4底部固定连接的隔离筒322，隔离筒322沿轴向向下的方向横截面不断增大；隔板32以使分离腔4形成圆台腔33和隔离腔34，排液管10位于隔离腔34中，且排液管10的两端分别与圆台腔33和环状离心腔9。通过上述结构，隔板32的设置使得待过滤液体位圆台腔33中，如此在离心筒2转动时产生的离心力大部分力作用在圆台腔33的底部，加速待过滤液体通过排液管10的速度，避免离心力使得圆台腔33中的液体向上移动。
28.本实施例中，所述环状离心腔9的内部沿圆周方向均匀设置有固定在圆台形下壳31侧壁的固定条。通过上述结构，提高了离心力，有利于环状离心腔9内部液体的过滤效率。
29.实施例一应用于一种生物酶制备用液体高纯化分离装置的生物酶的制备方法，包括如下步骤：s1预处理：将水果清洗后打浆；s2酶解：向步骤s1中的水果浆中加入木质素降解酶，调节ph至5，并搅拌，固液分离
后，收集上清液；s3纯化分离：将收集的上清液，导入生物酶制备用液体高纯化分离装置的分离腔4中，启动第二驱动部件使得活动件5往复在分离腔4中上下往复移动，在分离腔4中间歇式产生正压与负压，并同步启动第一驱动部件使得离心筒2转动，利用离心力以及正压使得粗酶溶液间歇式从排液管10进入环状离心腔4中进行离心分离，得到截留液；s4喷雾干燥：将步骤s3得到的截留液进行喷雾干燥，干燥后的冻干品即为生物酶。
30.实施例二应用于一种生物酶制备用液体高纯化分离装置的生物酶的制备方法，包括如下步骤：s1预处理：用流动水喷射清洗除去新鲜鸡蛋表面的杂物和污物，然后在二氧化氯含量为30mg/l的二氧化氯溶液中浸泡20分钟，浸泡后用热风吹去鸡蛋表面的水分，用打蛋机破壳并分离出蛋清和蛋黄，蛋清经灭菌后进入原料储罐；s2纯化分离：将收集的上清液，导入生物酶制备用液体高纯化分离装置的分离腔4中，启动第二驱动部件使得活动件5往复在分离腔4中上下往复移动，在分离腔4中间歇式产生正压与负压，并同步启动第一驱动部件使得离心筒2转动，利用离心力以及正压使得粗酶溶液间歇式从排液管10进入环状离心腔4中进行离心分离，得到获得滤过液；s3浓缩：将滤过液送入离子交换树脂层析柱中进行层析，层析时，平衡液为ph值为5.0的改良磷酸盐缓冲液psb，层析后进行洗脱，洗脱用液为ph值为5的改良磷酸盐缓冲液psb，采用梯度洗脱方式，20分钟内，改良磷酸盐缓冲液psb中的nacl含量从0线性增加到0.5mol/l；对洗脱所得液进行检测，波长260nm、用10％氢氧化钠溶液及10％硫酸铜溶液与洗脱所得液混合时显色呈紫红色为合格，收集合格的洗脱所得液，将洗脱所得液用截留分子量为5000d的超滤膜过滤，获得截留浓缩液，排除透过液；s3干燥：对上述截留浓缩液进行喷雾干燥，进风温度为110℃，出风温度70℃，干燥后制得成品溶菌酶。
31.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。