固液分离装置的制作方法

1.本实用新型涉及固液分离技术领域，尤其是涉及一种固液分离装置。


背景技术：

2.微球制剂生产时，水相溶液的体积一般较大，这就需要一种筛分效率高的收集、浓缩设备，能够高效的去除大体积制备液。
3.相关技术中，采用离心机和振荡筛收集微球。采用离心机收集微球时，无法对微球粒径进行有效的筛选，并且普通离心机容量较小，很难满足生产批量要求，处理大批量料液时常需要连续流离心机，配备sip(sanitize in place，在线灭菌)、cip(clean in place，在线清洗)功能的生产型连续流离心机通常造价较高，设备维护费用高。又或者，使用振动筛生产时，振动筛通常只有一层筛网，料液通过齿轮泵从进液口进料，通过筛网产生筛上物，随着时间延长，筛上固体微粒变多时，水分透筛能力逐渐下降，此时筛网由于承压和承重容易凹陷导致物料聚集，从而使得筛分效果和产品质量不佳，筛分效率低下，严重时筛网容易堵塞和破损，必须定期更换，增加了产品损失风险和设备维护成本。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出了一种固液分离装置，大部分微球由于自身重力原因会有沉降趋势，在防沉降组件的作用下混悬在罐体的下半部分，可以有效的避免微球与过滤件的接触，防止过滤件堵塞，实现固液分离顺畅进行。
5.根据本实用新型的一些实施例，包括：罐体，所述罐体上设置有进液口以及排液口，所述进液口以及所述排液口均与所述罐体的内腔连通，沿所述罐体的高度方向，所述排液口所处的高度位置，高于所述进液口所处的高度位置；过滤件，所述过滤件设置于所述罐体内，且所述过滤件的高度位置位于所述排液口与所述进液口之间，用于过滤上升的悬浮液；防沉降组件，所述防沉降组件设置于所述罐体的底部。
6.根据本实用新型实施例的固液分离装置，过滤件设置在罐体上方，制备液在压力作用下穿过过滤件时，大部分微球由于自身重力原因会有沉降趋势，在低速搅拌下混悬在罐体的下半部分，可以有效的避免微球与过滤件的接触，连续动态生产时，可以防止过滤件堵塞，实现固液分离顺畅进行。
7.根据本实用新型的一些实施例，所述过滤件的孔径d满足关系式：d≤50μm。
8.根据本实用新型的一些实施例，所述过滤件平置于所述罐体内，所述过滤件和所述罐体顶部之间的距离为a，所述罐体的高度为b，a和b满足关系式：0.1≤a/b≤0.2。
9.根据本实用新型的一些实施例，所述进液口的轴向与与重力方向的角度为不小于90度。
10.根据本实用新型的一些实施例，所述防沉降组件包括：搅拌组件和振动组件中的至少一种。
11.根据本实用新型的一些实施例，所述搅拌速率v与所述过滤件至所述罐体底部的高度h的关系式为：0.5≤v/h≤1.5。
12.根据本实用新型的一些实施例，所述搅拌件包括：传动部和搅拌部，所述传动部穿过所述罐体且和所述驱动件传动连接，所述搅拌部位于所述罐体内；和/或，所述搅拌部为多个，多个所述搅拌部在上下方向上间隔设置，所述搅拌部包括：搅拌棒和搅拌叶，所述搅拌叶设置于所述搅拌棒的下方；和/或，所述搅拌部为搅拌框，所述搅拌框包括：第一连接杆、第二连接杆和第三连接杆，所述第二连接杆连接在所述第一连接杆上，所述第三连接杆与所述第二连接杆远离所述第一连接杆一端连接。
13.根据本实用新型的一些实施例，所述罐体还包括出料口，所述出料口设置于所述罐体的底部，和/或，所述罐体的底部为锥形或弧形。
14.根据本实用新型的一些实施例，所述固液分离装置还包括：空气除菌过滤器，所述空气除菌过滤器与所述罐体内腔连通。
15.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
16.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
17.图1是根据本实用新型实施例的固液分离装置的结构示意图；
18.图2是根据本实用新型实施例的搅拌件的一个可选的实施例的结构示意图；
19.图3是根据本实用新型实施例的搅拌件的另一个可选的实施例的结构示意图；
20.图4是根据本实用新型实施例的微球固液分离方法的流程示意图。
21.附图标记：
22.100、固液分离装置；
23.10、罐体；11、进液口；12、出料口；13、排液口；
24.20、过滤件；
25.30、搅拌组件；31、搅拌件；311、传动部；312、搅拌部；3121、搅拌棒；3122、搅拌叶；3123、第一连接杆；3124、第二连接杆；3125、第三连接杆；32、驱动件；
26.40、空气除菌过滤器。
具体实施方式
27.下面详细描述本实用新型的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本实用新型的实施例。
28.下面参考图1-图4描述根据本实用新型实施例的固液分离装置100。
29.如图1所示，本实用新型实施例的固液分离装置100，包括：罐体10、过滤件20和防沉降组件。其中，防沉降组件用于对微球进行防沉降处理，并且在过滤件20的过滤效果下，制备液会穿过过滤件20，微球不能穿过过滤件20，这样可以实现微球和制备液的分离。被分离的微球，在罐体10的下半部分的位置形成微球的浓缩液，在后续的固液分离中，可以直接对浓缩液进行干燥处理。并且，防沉降组件设置于罐体的底部，这样可以提升防沉降组件的
防沉降效果。其中，所述下半部分的位置可以是罐体10的高度位置的1/2以下的位置。
30.如图1所示，罐体10上设置有进液口11和排液口13，进液口11以及排液口13均与罐体10的内腔连通，沿罐体10的高度方向，排液口13所处的高度位置，高于进液口11所处的高度位置。罐体10上的进液口11用于供微球和制备液通入至罐体10内。排液口13是用于供位于过滤件20上方的液体排出，这样可以进行持续的液体的排出，从而使得罐体10内微球的浓度逐渐增大。当微球的浓度符合要求时，将罐体10内的浓缩液排出，这样可以方便微球浓缩液的制备。其中，高度方向为：罐体10平放在平面上时，罐体10的轴向方向。
31.如图1所示，过滤件20设置于罐体10内，并且过滤件20高度位置位于进液口11和排液口13之间，用于过滤上升的悬浮液。通过将过滤件20设置在进液口11和排液口13之间，这样将微球和制备液通入至罐体10内时，伴随在防沉降组件的作用下，液体穿过过滤件20后通过排液口13排出，以及浓缩液可以通过出液口排出罐体10。其中，防沉降组件用于防止微球沉降，在防沉降组件工作时微球会混悬在罐体10的下半部分，并且在过滤件20的过滤效果下，制备液会穿过过滤件20，微球不能穿过过滤件20，这样可以实现微球和制备液的分离，从而便于后续对浓缩液的处理。
32.由此，过滤件20设置在罐体10上方，制备液在压力作用下穿过过滤件20时，大部分微球由于自身重力原因会有沉降趋势，在防沉降组件的作用微球会混悬在罐体10的下半部分，可以有效的避免微球与过滤件20的接触，连续动态生产时，可以防止过滤件20堵塞，实现固液分离顺畅进行。
33.本实施例中对孔径d可以是任何一种尺寸。可理解的，孔径d可以表示过滤孔的平均粒度。较佳的，孔径d可以是在20um和200um之间，使得该装置能够适用于各种粒度的微球的固液分离，可以实现测试时平均粒度d50介于20～200μm之间的微球的收集。优选的，过滤件20的孔径d满足关系式：d≤50μm。如此设置，一方面可以获取符合标准的浓缩液，另一方面微球液不会堵塞过滤孔。进一步地，d满足关系式：35μm≤d≤45μm。如此，将过滤孔的孔径d设置在35μm-45μm之间时，可以实现较佳的得球率。当然，过滤孔的孔径d可以小于35μm，相比现有技术中，过滤孔可以选择相对较小的过滤孔，使得过滤得到的微球直径小，微球得球率高。
34.优选的，过滤件20平置于罐体10内，即，当固液分离装置100放置在水平面上时，过滤件20和水平面平行，这样便于制备液穿过过滤件20，以及保证固液分离装置100的固液分离效果。
35.参照图1所示，过滤件20和罐体10顶部之间的距离为a，罐体10的高度为b，a和b满足关系式：0.1≤a/b≤0.2。过滤件20更接近于罐体10的顶部，如此设置，在防沉降组件运行时，可以尽可能的避免微球接触到过滤件20，从而可以避免微球堵塞过滤件20，以及便于液体从排液口13排出。
36.优选的，进液口11的进料方向与重力方向的角度不小于90度。优选的，进液口11的轴向与重力方向的角度为不小于90度，例如，可以将进液口11的轴向与微球的下沉方向不小于90度。还可以是，在进液口11设置变流器等，从而改变混悬液的进料方向。如此设置，可以保证在混悬液液位增高的同时，微球0在重力的作用下下沉，制备液随着液位的升高，靠近过滤件20的混悬液微球含量极低，使得制备液从过滤件20穿过，微球也不会堵塞过滤件20。并且，由于进料方向与重力方向的角度不小于90度，混悬液不会触及罐体10的内壁，从
而使得微球不会黏着在罐体10的内壁上。
37.其中，为了避免微球沉降在罐体10的底部，防沉降处理的方法包括通过搅拌方式或者振动方式，进而可以实现微球和制备液的分离。
38.优选的，防沉降组件包括：搅拌组件30和振动组件中的至少一种。在本示范性实施例中，防沉降组件用于对微球和制备液进行搅拌。防沉降组件能够使得微球混悬在混悬液中。例如通过防沉降组件，防沉降组件使得混悬液具有向上的力，防止微球下沉甚至结块。并且，随着液位的升高，制备液从过滤件的下方穿过至过滤件的上方，进而将制备液从混悬液中分离出来，这样可以实现微球和制备液的分离。较佳的，所述振动组件可以是现有技术中采用的用于防沉降的振动装置，本文在此不做赘述。
39.以及，搅拌组件30包括：搅拌件31和驱动件32，驱动件32和搅拌件31传动连接，搅拌件31设置于罐体10的底部，驱动件32设置于罐体10的外侧。如此设置，通过驱动件32来搅拌件31来实现对罐体10内的微球和制备液进行搅拌，这样可以使得微球和制备液分层，从而便于对微球和制备液的分离。
40.其中，罐体10具有高液位与低液位，高液位优选与排液口13的中轴线平齐设置，低液位低于高液位，进液口11高于低液位。如此设置，在液体到达高液位时，制备液可以通过排液口13排到外界。具体地，低液位为罐体10的1/3—1/2之间的位置，这样可以方便搅拌组件30的搅拌，以及搅拌组件30在搅拌时，微球不会堵塞过滤件20。
41.进一步地，搅拌件31的搅拌速率v与过滤件20至罐体10底部的高度h的关系式为：0.5≤v/h≤1.5，这样使得搅拌速率v与过滤件20至罐体10底部的高度h之间比值关系合理，可以使得微球能够在制备液中混悬，不会发生沉降，同时，保证微球至过滤件20具有一定距离，防止微球堵住过滤件20。优选的，v/h＜1.2。例如，当v/h＝1，h＝100mm时，搅拌速率v可以为100rpm。
42.如图2所示，根据本实用新型的一个可选的实施例，搅拌部312可以为多个，多个搅拌部312在上下方向上间隔设置，搅拌部312包括：搅拌棒3121和搅拌叶3122，搅拌叶3122设置于搅拌棒3121的下方。其中，搅拌叶3122可促使流体沿轴向方向运动，搅拌棒3121可促使流体沿径向方向运动。搅拌棒3121与搅拌叶3122的结构简单，紧凑。以及，搅拌叶3122可以驱动微球和制备液在轴向上运动，这样可以方便液体穿过过滤件20。
43.如图3所示，根据本实用新型的另一个可选的实施例，搅拌部312可以为搅拌框，搅拌框包括：第一连接杆3123、第二连接杆3124和第三连接杆3125，所述第二连接杆3124连接在所述第一连接杆3123上，所述第三连接杆3125与所述第二连接杆3124远离所述第一连接杆3123一端连接。也就是说，搅拌部312形成为框体结构，这种结构不仅可以实现搅拌效果，而且搅拌框的中间为中空，这样可以避免搅拌部312在旋转时对微球造成损伤。
44.具体地，框体结构包括从传动部311延伸出的两根第一连接杆3123、两根第二连接杆3124以及用于连接两根第二连接杆3124的第三连接杆3125。两根第二连接杆3124分别连接在两根第一连接杆3123上，第三连接杆3125两端分别与两根第二连接杆3124远离第一连接杆3123一端连接，第一连接杆3123和第三连接杆3125均为弧形。
45.以及，如图3所示，框体结构设置成近似矩形的环形结构，第一连接杆3123和第三连接杆3125均弯曲并连接在第二连接杆3124两端，上述弯曲结构设置可以减少搅拌部312转动过程中微球堆积在框体上，同时使处于罐体10的相对上方的微球也能被第一连接杆
3123带动搅拌，提高搅拌效果。
46.以及，罐体10还包括出料口12，出料口12设置于罐体10的底部，通过在罐体10的底部设置出料口12，这样可以方便浓缩液的排出。
47.此外，参照图1所示，罐体10的底部优选为类锥形或弧形。如此，将罐体10的底部设置成类锥形或弧形，这样在固液分离处理结束后，浓缩液会顺着类锥形面或弧形面堆积在罐体10的底部，从而方便将浓缩液的排出，这样可以避免微球不能完全的排出。其中，类锥形可以是锥形、缩口形、倒梯形等，上述结构均可以方便浓缩液的排出。
48.并且，上述固液分离装置可以实现工业化的批量生产，可以有效地降低固液分离的成本。
49.如图1所示，固液分离装置100还包括：空气除菌过滤器40，并且空气除菌过滤器40与罐体10内腔连通。优选的，空气除菌过滤器40设置于罐体10的顶部。空气除菌过滤器40可以阻隔外界环境中的微生物进入罐体10内，可以在罐体10内形成无菌环境，从而使得微球在罐体10内进行固液分离操作时，不会发生细菌滋生，从而使得固液分离操作过程中更加安全和干净。
50.如图4所示，本实用新型还提出了一种使用上述固液分离装置100的固液分离方法。根据本实施例的固液分离方法，固液分离方法用于微球的固液分离，固液分离方法包括：
51.将微球和制备液的混悬液通过进液口11输送至罐体10之中。
52.对微球进行防沉降处理，以使得处于罐体10内的微球所处的高度低于罐体10中过滤件20所处的高度，被预留至过滤件20以下的混悬液以形成微球浓缩液。
53.随着罐体10内的混悬液的液位高度上升，混悬液中的制备液由下至上穿过过滤件20，以使得制备液从混悬液中分离。
54.由此，过滤件20设置在进液口11的上方，制备液在压力作用下穿过过滤件20时，大部分微球由于自身重力原因会有沉降趋势，在低速搅拌下混悬在罐体10的下半部分，可以有效的避免微球与过滤件20的接触，连续动态生产时，可以防止过滤件20堵塞，实现固液分离顺畅进行。
55.在对微球进行防沉降的步骤中，对微球进行防沉降处理，使得处于罐体10内的微球所处的高度不高于罐体10中过滤件20所处的高度的二分之一。这样可以使得微球在防沉降过程中，避免微球上升至过滤件20而造成过滤件20的堵塞。
56.在罐体10内，过滤件20距离罐体底部的高度高于进液口11距离罐体底部的高度，进而使得混悬液进入罐体10后，混悬液液位的升高，直至上升到过滤件20的高度，混悬液中的制备液穿过过滤件20。进一步的，罐体10还具有排液口13，排液口13距离罐体底部的高度高于过滤件20至罐体底部的高度，使得过滤件20设置在进液口11和排液口13之间，当微球和制备液通入至罐体10内时，液体会穿过过滤件20后通过排液口13排出。
57.由此，完整的固液分离方法如下：
58.首先，关闭排液口13和出料口12，打开空气除菌过滤器40。在该步骤中，将排液口13和出料口12关闭后，物料进入罐体10内，罐内空气通过除菌过滤器40排出，并且，除菌过滤器40还可以起到阻隔外界空气中的微生物进入罐体10内部作用。
59.然后，将制备完的微球和制备液通过进液口11输送至罐体10内。
60.紧接着，当罐体10内液位上升至罐体10的低液位，开启搅拌组件30，转速维持预定的搅拌速率。也就是说，当罐体10内的液位上升至低液位时，即，微球和制备液的量已经达到罐体10的目标处理量，此时可以进行固液分离操作。即，打开搅拌组件30，并且驱动件32的转速维持预定的搅拌速率，这样使得微球不会沉积在罐体10底部，但是又相对混悬在罐体10的底部至1/2高度之间位置。其中，驱动件32的转速限定在小于100rpm。进一步地，驱动件32的转速在40rpm-80rpm之间。
61.接着，罐体10内液位上升至罐体10的高液位，开启排液口13，关闭空气除菌过滤器40。所述高液位可以是液体的液位和排液口13位于同一水平面的高度，此时，打开排液口13可以将液体排出。
62.最后，打开出料口12放出浓缩液。即，在固液分离操作之后，微球和少量的制备液形成的浓缩液可以通过出料口12排出。
63.此外，控制步骤还包括：对浓缩液进行烘干处理。例如，分离前状态是300g微球+500l制备液，分离后是300g微球+3l制备液，这样可以实现微球含量的放大。在对浓缩液收集后进行进一步干燥即可收集到干燥的微球。
64.由此，在微球和制备液注入至罐体10内后，首先微球由于重力作用会有下沉趋势，在防沉降处理下，微球可以维持在稳定的高度。并且，上述固液分离方法可以实现工业化的批量生产，这样可以有效地降低固液分离的成本。
65.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
66.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
67.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。