本發(fā)明涉及制藥設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種全自動(dòng)化一體式移動(dòng)超濾/微濾中試機(jī)。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，超濾技術(shù)的發(fā)展極為迅速，不但在特殊溶液的分離方面有獨(dú)到的作用，而且在工業(yè)水方面也用得越來(lái)越多。超濾/微濾膜允許小分子物質(zhì)和溶解性固體(無(wú)機(jī)鹽)等的通過(guò)，同時(shí)將截留下膠體、蛋白質(zhì)、微生物和大分子有機(jī)物，超濾/微濾膜能截留直徑在0.02-0.1微米以上的大分子物質(zhì)和雜質(zhì)，用于表示超濾/微濾膜孔徑大小的切割分子量范圍一般在1000-500000之間。早期，超濾技術(shù)多應(yīng)用于工業(yè)上的廢水和污水處理。隨著超濾技術(shù)的發(fā)展，如今超濾技術(shù)已經(jīng)涉及食品加工、飲料工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、印染廢水、食品工業(yè)廢水處理、資源回收、環(huán)境工程等眾多領(lǐng)域，當(dāng)前應(yīng)用中，超濾設(shè)備主要作為預(yù)處理設(shè)備，確保反滲透等后續(xù)設(shè)備的長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行。

在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)：中試型超濾/微濾設(shè)備在日常運(yùn)行中，根據(jù)預(yù)設(shè)的流程進(jìn)行超濾/微濾，期間并不會(huì)根據(jù)監(jiān)測(cè)的超濾/微濾膜的進(jìn)口端壓力、透過(guò)端壓力、回流端壓力、回流流量以及透過(guò)流量以自動(dòng)調(diào)節(jié)超濾泵運(yùn)行頻率、回流控制閥及透過(guò)控制閥開(kāi)度，進(jìn)而快速穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)超濾/微濾、跨膜壓差(trans-membranepressure，tmp)的控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種全自動(dòng)化一體式移動(dòng)超濾/微濾中試機(jī)，能夠自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)超濾/微濾、跨膜壓差的控制。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種全自動(dòng)化一體式移動(dòng)超濾/微濾中試機(jī)，包括：可拆分的物料罐、超濾/微濾系統(tǒng)以及連接物料罐和超濾/微濾系統(tǒng)的拆分連接件，超濾/微濾系統(tǒng)包括超濾泵、超濾/微濾膜、回流控制閥、透過(guò)控制閥以及與物料罐、超濾泵、回流控制閥、透過(guò)控制閥電連接的自動(dòng)控制系統(tǒng)，物料罐、超濾泵以及超濾/微濾膜構(gòu)成進(jìn)口管路，超濾/微濾膜、回流控制閥以及物料罐構(gòu)成回流管路，超濾/微濾膜和透過(guò)控制閥構(gòu)成透過(guò)管路，進(jìn)口管路上還設(shè)置有進(jìn)口壓力傳感器及進(jìn)口流量計(jì)，用于檢測(cè)超濾/微濾膜的進(jìn)口端壓力及進(jìn)口流量，透過(guò)管路上還設(shè)置有透過(guò)壓力傳感器及透過(guò)流量計(jì)，用于檢測(cè)超濾/微濾膜的透過(guò)端壓力及透過(guò)流量，回流管路上還設(shè)置有回流壓力傳感器，用于檢測(cè)超濾/微濾膜的回流端壓力；

自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)口端壓力、回流端壓力以及透過(guò)端壓力獲取全自動(dòng)化一體式移動(dòng)超濾/微濾中試機(jī)的跨膜壓差，同時(shí)檢測(cè)進(jìn)口流量及透過(guò)流量，并根據(jù)跨膜壓差、進(jìn)口流量及透過(guò)流量自動(dòng)調(diào)節(jié)超濾泵運(yùn)行頻率、回流控制閥及透過(guò)控制閥開(kāi)度。

本發(fā)明實(shí)施方式相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)口端壓力、回流端壓力以及透過(guò)端壓力獲取跨膜壓差，并根據(jù)跨膜壓差、監(jiān)測(cè)的回流流量以及透過(guò)流量自動(dòng)調(diào)節(jié)超濾泵運(yùn)行頻率、回流控制閥以及透過(guò)控制閥開(kāi)度，從而能夠自動(dòng)化快速穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)超濾/微濾、跨膜壓差的控制。

另外，全自動(dòng)化一體式移動(dòng)超濾/微濾中試機(jī)還包括一金屬柜，金屬柜包括內(nèi)部設(shè)置有自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制柜以及設(shè)置在控制柜與超濾/微濾系統(tǒng)之間的隔離柜，控制柜和隔離柜設(shè)置成一體式結(jié)構(gòu)。

另外，全自動(dòng)化一體式移動(dòng)超濾/微濾中試機(jī)還包括：反洗罐和反洗泵，反洗泵設(shè)置在隔離柜內(nèi)，反洗罐盛放有緩沖液，緩沖液經(jīng)反洗罐和反洗泵對(duì)超濾/微濾膜進(jìn)行反洗，經(jīng)反洗后的緩沖液返回至物料罐中。

另外，物料罐為超濾罐，超濾罐頂部設(shè)置有超濾呼吸器，反洗罐頂部設(shè)置有反洗呼吸器，超濾呼吸器和反洗呼吸器內(nèi)部設(shè)置有過(guò)濾膜，用于除菌過(guò)濾。

另外，超濾罐和反洗罐底部設(shè)置為錐形，方便物料排出。

另外，超濾罐設(shè)置為轉(zhuǎn)子泵，反洗罐設(shè)置為蠕動(dòng)泵。

另外，自動(dòng)控制系統(tǒng)控制應(yīng)用超濾/微濾膜對(duì)超濾罐的中物料進(jìn)行超濾/微濾的過(guò)程中，還控制反洗泵以預(yù)設(shè)開(kāi)啟頻率對(duì)超濾/微濾膜進(jìn)行反洗。

另外，全自動(dòng)化一體式移動(dòng)超濾/微濾中試機(jī)的回流流量為進(jìn)口流量與透過(guò)流量之差，自動(dòng)控制系統(tǒng)包括前饋控制單元，前饋控制單元應(yīng)用前饋算法控制透過(guò)控制閥跟隨回流流量改變開(kāi)度，降低回流流量變化對(duì)tmp控制產(chǎn)生不利影響，從而避免跨膜壓差tmp控制超范圍。

另外，跨膜壓差tmp＝(p1+p2)/2-p3，其中，p1為進(jìn)口端壓力，p2為回流端壓力，p3為透過(guò)端壓力，自動(dòng)控制系統(tǒng)通過(guò)設(shè)置回流控制閥的開(kāi)度使跨膜壓差快速穩(wěn)定。

另外，超濾/微濾膜為中空纖維膜組件。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施方式的全自動(dòng)化一體式移動(dòng)超濾/微濾中試機(jī)的正視圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施方式的全自動(dòng)化一體式移動(dòng)超濾/微濾中試機(jī)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施方式的全自動(dòng)化一體式移動(dòng)超濾/微濾中試機(jī)的又一立體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的各實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的闡述。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，在本發(fā)明各實(shí)施方式中，為了使讀者更好地理解本申請(qǐng)而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，即使沒(méi)有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基于以下各實(shí)施方式的種種變化和修改，也可以實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)各權(quán)利要求所要求保護(hù)的技術(shù)方案。

本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種全自動(dòng)化一體式移動(dòng)超濾/微濾中試機(jī)。如圖1-3所示，全自動(dòng)化一體式移動(dòng)超濾/微濾中試機(jī)包括：可拆分的物料罐1、超濾/微濾系統(tǒng)以及連接物料罐1和超濾/微濾系統(tǒng)的拆分連接件20。超濾/微濾系統(tǒng)包括超濾泵4、超濾/微濾膜3、回流控制閥15、透過(guò)控制閥16以及與物料罐1、超濾泵4、回流控制閥15、透過(guò)控制閥16電連接的自動(dòng)控制系統(tǒng)(圖未示)。物料罐1、超濾泵4以及超濾/微濾膜3構(gòu)成進(jìn)口管路，超濾/微濾膜3、回流控制閥15以及物料罐1構(gòu)成回流管路，超濾/微濾膜3和透過(guò)控制閥16構(gòu)成透過(guò)管路，進(jìn)口管路上還設(shè)置有進(jìn)口壓力傳感器10及進(jìn)口流量計(jì)13，用于檢測(cè)超濾/微濾膜3的進(jìn)口端壓力及進(jìn)口流量，透過(guò)管路上還設(shè)置有透過(guò)壓力傳感器12及透過(guò)流量計(jì)14，用于檢測(cè)超濾/微濾膜3的透過(guò)端壓力及透過(guò)流量，回流管路上還設(shè)置有回流壓力傳感器11，用于檢測(cè)超濾/微濾膜3的回流端壓力。自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)的進(jìn)口端壓力、回流端壓力以及透過(guò)端壓力獲取跨膜壓差，同時(shí)檢測(cè)進(jìn)口流量及透過(guò)流量，進(jìn)而根據(jù)跨膜壓差、進(jìn)口流量及透過(guò)流量自動(dòng)調(diào)節(jié)超濾泵運(yùn)行頻率，回流控制閥及透過(guò)控制閥的開(kāi)度，循環(huán)控制進(jìn)口管路、回流管路以及透過(guò)管路，能夠自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)超濾/微濾、跨膜壓差的控制。

在本發(fā)明實(shí)施方式中，跨膜壓差tmp滿足關(guān)系式：tmp＝(p1+p2)/2-p3，其中，p1為進(jìn)口端壓力，p2為回流端壓力，p3為透過(guò)端壓力，自動(dòng)控制系統(tǒng)通過(guò)設(shè)置回流控制閥15的開(kāi)度使跨膜壓差tmp快速穩(wěn)定。全自動(dòng)化一體式移動(dòng)超濾/微濾中試機(jī)的回流流量(f1-f2)為進(jìn)口流量f1與透過(guò)流量f2之差。自動(dòng)控制系統(tǒng)在通過(guò)設(shè)置回流控制閥15的開(kāi)度使跨膜壓差tmp快速穩(wěn)定的過(guò)程中，回流流量(f1-f2)響應(yīng)速度最快。對(duì)此，自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)回流流量(f1-f2)控制回流控制閥15的開(kāi)度。自動(dòng)控制系統(tǒng)包括前饋控制單元(圖未示)，前饋控制單元應(yīng)用前饋算法控制透過(guò)控制閥16跟隨回流流量(f1-f2)改變開(kāi)度，以降低回流流量(f1-f2)變化對(duì)跨膜壓差tmp的控制產(chǎn)生不利影響，從而避免跨膜壓差tmp的控制超范圍。

本發(fā)明實(shí)施方式相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)口端壓力、回流端壓力以及透過(guò)端壓力獲取跨膜壓差，并根據(jù)監(jiān)測(cè)的回流流量以及透過(guò)流量，全自動(dòng)化一體式移動(dòng)超濾/微濾中試機(jī)會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)超濾泵運(yùn)行頻率、回流控制閥以及透過(guò)控制閥的開(kāi)度，從而能夠自動(dòng)化快速穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)超濾/微濾、跨膜壓差的控制。

在本發(fā)明實(shí)施方式中，全自動(dòng)化一體式移動(dòng)超濾/微濾中試機(jī)還包括一金屬柜9，金屬柜9包括內(nèi)部設(shè)置有自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制柜90以及設(shè)置在控制柜90與物料罐1之間的隔離柜91，控制柜90和隔離柜91設(shè)置成一體式結(jié)構(gòu)。如圖2所示，控制柜90上設(shè)置有操作界面901，通過(guò)操作界面901對(duì)全自動(dòng)化一體式移動(dòng)超濾/微濾中試機(jī)進(jìn)行控制操作。金屬柜9優(yōu)選為不銹鋼柜。

全自動(dòng)化一體式移動(dòng)超濾/微濾中試機(jī)還包括：反洗罐5和反洗泵6。反洗泵6設(shè)置在隔離柜91內(nèi)，反洗罐5盛放有緩沖液，緩沖液經(jīng)反洗罐5和反洗泵6對(duì)超濾/微濾膜3進(jìn)行反洗，經(jīng)反洗后的緩沖液返回至物料罐1中。在本發(fā)明實(shí)施方式中，在應(yīng)用全自動(dòng)化一體式移動(dòng)超濾/微濾中試機(jī)進(jìn)行超濾/微濾過(guò)程中，為防止超濾/微濾膜3堵塞，可以應(yīng)用反洗罐5和反洗泵6對(duì)超濾/微濾膜3進(jìn)行反洗。具體地，用戶可以根據(jù)需要自由選擇是否啟動(dòng)反洗以及反洗的預(yù)設(shè)開(kāi)啟頻率，通過(guò)操作面板901將反洗參數(shù)設(shè)置好后，全自動(dòng)化一體式移動(dòng)超濾/微濾中試機(jī)自動(dòng)在超濾/微濾過(guò)程中運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)多次反洗操作。如此，自動(dòng)控制系統(tǒng)控制應(yīng)用超濾/微濾膜3對(duì)超濾罐1的中物料進(jìn)行超濾/微濾的過(guò)程中，還控制反洗泵6以預(yù)設(shè)開(kāi)啟頻率對(duì)超濾/微濾膜3進(jìn)行反洗。在超濾/微濾結(jié)束后，全自動(dòng)化一體式移動(dòng)超濾/微濾中試機(jī)可以自動(dòng)運(yùn)行在線清洗(cleaninplace，cip)程序。

在本發(fā)明實(shí)施方式中，物料罐1可以為超濾罐，超濾罐頂部設(shè)置有超濾呼吸器7，反洗罐5頂部設(shè)置有反洗呼吸器8。超濾呼吸器7和反洗呼吸器8內(nèi)部設(shè)置有約0.22微米厚過(guò)濾膜(圖未示)，用于除菌過(guò)濾。如圖1所示，超濾罐1和反洗罐5底部設(shè)置為錐形，方便物料排出。另外，超濾罐設(shè)置為轉(zhuǎn)子泵，反洗罐5設(shè)置為蠕動(dòng)泵。由于超濾泵4采用轉(zhuǎn)子泵，間隙較小，使得物料剪切力較??；而反洗泵6采用蠕動(dòng)泵，使得緩沖液輸送緩慢，能夠保證反洗流量及透過(guò)端壓力的精確控制。

在超濾罐外圍設(shè)置有不銹鋼夾套2，以對(duì)超濾罐進(jìn)行溫度控制，還可對(duì)超濾罐中的物料進(jìn)行保溫，同時(shí)還在超濾罐上設(shè)置有視鏡19，以便觀察超濾罐中的物料的狀態(tài)。超濾罐上還設(shè)置有超濾罐夾套，超濾罐夾套包括夾套進(jìn)口17和夾套出口18，用于連接選配的冷熱一體機(jī)，以對(duì)超濾罐中的物料進(jìn)行溫度控制。

在本發(fā)明實(shí)施方式中，物料罐1為超濾罐時(shí)，可以對(duì)超濾罐中物料進(jìn)行物料濃縮或者澄清，超濾罐的體積優(yōu)選為30l。在本發(fā)明其他實(shí)施方式中，物料罐1也可以更換為反應(yīng)罐，以完成相應(yīng)的反應(yīng)過(guò)程。在更換物料罐時(shí)，只需要斷開(kāi)更換前的物料罐1與拆分連接件20的連接，然后將需要更換的物料罐1與拆分連接件20連接即可，操作方便。

在本發(fā)明實(shí)施方式中，超濾/微濾膜3為中空纖維膜組件，可設(shè)置為不同規(guī)格。具體地，可以根據(jù)需要選擇合適孔徑的超濾/微濾膜3，并設(shè)置不同的各管路的接口形式以適應(yīng)不同的超濾/微濾膜3，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)超濾/微濾。

在本發(fā)明實(shí)施方式中，全自動(dòng)化一體式移動(dòng)超濾/微濾中試機(jī)中的所有低點(diǎn)處均設(shè)置了斷點(diǎn)，具體地，在全自動(dòng)化一體式移動(dòng)超濾/微濾中試機(jī)中的管路的低點(diǎn)處設(shè)置卡箍形成的斷點(diǎn)，正常運(yùn)行時(shí)緊固卡箍，需要收集殘料時(shí)，拆除卡箍以便于收集殘料，并將收集的殘料用于產(chǎn)品工藝參數(shù)的實(shí)驗(yàn)研究，以方便隨時(shí)監(jiān)測(cè)全自動(dòng)化一體式移動(dòng)超濾/微濾中試機(jī)的處理過(guò)程。

在本發(fā)明實(shí)施方式中，在物料罐1的遠(yuǎn)離超濾/微濾系統(tǒng)的一側(cè)以及控制柜90的遠(yuǎn)離隔離柜91的一側(cè)還設(shè)置的推手21，并在全自動(dòng)化一體式移動(dòng)超濾/微濾中試機(jī)的底部設(shè)置有多個(gè)輪子，以方便移動(dòng)全自動(dòng)化一體式移動(dòng)超濾/微濾中試機(jī)，并對(duì)全自動(dòng)化一體式移動(dòng)超濾/微濾中試機(jī)進(jìn)行定位。

綜上所述，本發(fā)明的全自動(dòng)化一體式移動(dòng)超濾/微濾中試機(jī)包括：可拆分的物料罐1、超濾/微濾系統(tǒng)以及連接物料罐1和超濾/微濾系統(tǒng)的拆分連接件20。超濾/微濾系統(tǒng)包括超濾泵4、超濾/微濾膜3、回流控制閥15、透過(guò)控制閥16以及與物料罐1、超濾泵4、回流控制閥15、透過(guò)控制閥16電連接的自動(dòng)控制系統(tǒng)。物料罐1、超濾泵4以及超濾/微濾膜3構(gòu)成進(jìn)口管路，超濾/微濾膜3、回流控制閥15以及物料罐1構(gòu)成回流管路，超濾/微濾膜3和透過(guò)控制閥16構(gòu)成透過(guò)管路，進(jìn)口管路上還設(shè)置有進(jìn)口壓力傳感器10及進(jìn)口流量計(jì)13，用于檢測(cè)超濾/微濾膜3的進(jìn)口端壓力及進(jìn)口流量，透過(guò)管路上還設(shè)置有透過(guò)壓力傳感器12及透過(guò)流量計(jì)14，用于檢測(cè)超濾/微濾膜3的透過(guò)端壓力及透過(guò)流量，回流管路上還設(shè)置有回流壓力傳感器11，用于檢測(cè)超濾/微濾膜3的回流端壓力。自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)口端壓力、回流端壓力以及透過(guò)端壓力獲取跨膜壓差，并根據(jù)跨膜壓差、監(jiān)測(cè)的回流流量以及透過(guò)流量自動(dòng)調(diào)節(jié)超濾泵運(yùn)行頻率、回流控制閥以及透過(guò)控制閥的開(kāi)度，自動(dòng)化快速穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)超濾/微濾、跨膜壓差的控制。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，上述各實(shí)施方式是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的具體實(shí)施例，而在實(shí)際應(yīng)用中，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。