[发明专利]一种切向流过滤组件、切向流过滤装置及灌流系统

说明书

本发明公开了一种切向流过滤组件、切向流过滤装置及灌流系统，涉及切向流过滤技术，包括：用于将进料液分离为渗透液和渗余液的过滤膜；以及由纤维编织构成的导流筛网；过滤膜和导流筛网在垂直方向上交替堆叠；纤维包括具有分别沿经线和纬线方向编织、且卷曲率不同的弯丝和直丝；弯丝和直丝反复排列，弯丝的卷曲率大于直丝的卷曲率；过滤膜上料液主流道方向相对于导流筛网直丝倾斜0‑30°，本发明在过滤过程中具有更小的流道阻力，特别是在高浓度料液过滤中，能够减小整体压降。

技术领域

本发明涉及切向流过滤技术，特别是一种切向流过滤组件、切向流过滤过滤装置及灌流系统。

背景技术

目前，特别是在生物制药领域，出于提纯或者浓缩的目的，采用过滤薄膜将料液进行过滤分离主要包括两种方式：即切向流过滤和法相流过滤(死端过滤)，其中，切向流过滤是指液体流动方向与过滤方向呈垂直方向的过滤形式。相比于法相流过滤中过滤膜层表面容易形成滤饼层或凝胶层，使得流速快速降低，切向流过滤中随着过滤的进行，液体流动过程中在过滤膜层表面产生了剪切力，从而能够减小滤饼或凝胶层的堆积，保证了稳定的过滤速度，因此切向流过滤相比于法相流过滤能够获得更高的流量和生产效率，因此被广泛应用于生物制药领域中。

现有技术中，通常采用导流筛网和过滤膜层堆叠密封于歧管板上用于切向流过滤，其中，进料液在膜表面上切向流动，以形成渗余液及渗透液，然而，虽然导流筛网能够起到引导流道，增加传质的作用，但是，导流网格的存在也使得流体阻力大大增加，从而提高了整体压降，特别是在过滤料液浓度较高或进行粒径较大的浓缩物(例如病毒)进行过滤浓缩等情况下，整体压降对于阻力变化更为敏感，同时，增加的阻力意味着浓缩物会受到更大的剪切力，从而容易出现失活现象。

发明内容

本发明所要达到的目的是提供一种切向流过滤组件、切向流过滤装置及灌流系统，能够降低高浓度下整体过滤阻力。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种切向流过滤组件，包括：

用于将进料液分离为渗透液和渗余液的过滤膜；

以及由纤维编织构成的导流筛网；

所述过滤膜和导流筛网在垂直方向上交替堆叠；

所述纤维包括具有分别沿经线和纬线方向编织、且卷曲率不同的弯丝和直丝；

所述弯丝和直丝反复排列，

所述弯丝的卷曲率大于直丝的卷曲率；

所述过滤膜上料液主流道方向相对于导流筛网直丝倾斜0-30°。

本发明切向流过滤组件包括过滤膜和导流筛网，且在垂直方向上交替堆叠，在过滤过程中，料液在过滤膜表面流动形成流道，此时料液中的连续相不断通过过滤膜，形成渗余液和渗透液，从而完成料液的过滤提纯或者浓缩；在该过程中，导流筛网的作用为能够起到引导改变流道，起到扰流作用，从而辅助过滤，当料液流体在穿过导流筛网时，通过改变流体方向从而在过滤膜表面流道之外的区域形成“Dean涡流”和局部的横流，Dean涡流和局部横流的存在能够提高传质效果，从而提高料液的分离效率。

在实际使用过程中，虽然导流筛网能够起到良好的扰流作用，但是导流筛网的存在往往会使得流体阻力大大增加，从而增加整体压降，为了减小流体阻力，可增加导流筛网厚度或者减小线密度的方式，但是增加导流筛网厚度会导致过滤膜之间的流道截面变宽，使得形成的Dean涡流和局部横流远离过滤膜表面，对传质增加效果有所减弱，同时相比之下也无法更好的对过滤膜表面的凝胶层进行冲刷，导致过滤膜更易堵，并且导流筛网厚度的增加也容易在实际使用过程中使得导流筛网更易嵌入至膜层中，导致过滤膜层破裂。而减小线密度则会导致流体穿过导流筛网的次数减少，与纤维碰撞减少，Dean涡流和局部横流分布少，效果减弱，无法起到良好传质的效果。