Установка для осуществления физико-химических процессов с участием полимерных носителей

 

Использование: твердофазный синтез биополимеров, хроматографическая очистка биополимеров. Сущность изобретения: предложенная конструкция установки за счет применения пористых фильтров, выполненных в виде тел вращения, поверхности которых представляют эллиптические параболоиды, и обеспечивающих изменение гидравлического сопротивления, а также ультразвуковой вибрации, улучшающей упаковку полимерного носителя и скорость массообмена, позволяет повысить эффективность проведения синтеза биополимеров и разрешающую способность при использовании в режиме хроматографической колонки. 1 ил.

Изобретение относится к биотехнологии и хроматографии и может быть использовано в области синтеза биополимеров на полимерных носителях или в процессе хроматографической очистки биополимеров в химических, биологических, медицинских исследованиях, а также в промышленном производстве биологически активных веществ.

Известен проточный реактор для твердофазного синтеза биополимеров (А.С. 1650240, кл. B 01 J 19/18 от 10.09.86, опубл. 23.05.91, Бюл. N19), содержащий камеру, заполненную полимерным носителем, днище и подвижную перегородку с встроенными в них фильтрами, входной и выходной патрубки, устройство прижима подвижной перегородки с регулятором усилия прижима и крышку, побудитель потока жидкости через камеру, расходную и приемную емкости.

Известные устройства за счет использования пористых плоских фильтров, обладающих одинаковым гидравлическим сопротивлением по всей площади поверхности, образующие слой полимерного носителя цилиндрической формы с равным гидравлическим сопротивлением по радиусу, не позволяют добиться гомогенности смол полимера, что ухудшает диффузионный массообмен, с одной стороны, и приводит к искривлению профиля скоростей погона при прохождении жидкости через слой носителя.

Следствием этого является недостаточная эффективность прохождения реакций и удаление продуктов реакций при твердофазном синтезе пептидилполимеров и разрешающая способность при использовании этих устройств в качестве хроматографической колонки.

При создании изобретения ставились задачи увеличение разрешающей способности установки при сокращении времени протекания процессов и повышение надежности.

Поставленная задача достигается тем, что установка для осуществления физико-химических процессов с участием полимерных носителей, содержащая цилиндрическую камеру, заполненную полимерным носителем, подвижную перегородку, постоянно прижатую к полимерному носителю и соединенную с входным патрубком, пористые фильтры, размещенные во входном и выходном патрубках и контактирующие с полимерным носителем, днище и крышку, снабжена ультразвуковым вибратором, опоясывающим часть камеры, заполненной полимерным носителем и дополнительной подвижной перегородкой, жестко соединенной с первой и делящей пустую полость цилиндрической камеры на камеры постоянного и переменного объема, при этом камера постоянного объема сообщена с атмосферой, а пористые фильтры выполнены в виде тел вращения, поверхности которых представляют эллиптические параболоиды.

Предложенная конструкция установки для физико-химических процессов с участием полимерных носителей за счет формы фильтров, обеспечивающих изменение гидравлического сопротивления обратно пропорционально квадрату расстояния от оси вращения, в сочетании с ультразвуковой вибрацией, создают условия для компенсации сил трения, возникающих в процессе проведения исследований, выравнивания гидравлических скоростей по всему сечению цилиндрической камеры, заполненной полимерным носителем, и как результат этого повышают разрешающую способность установки и сокращают время проведения процесса. Введение дополнительной перегородки, создающей камеру постоянного объема, соединенную с атмосферой, обеспечивает дополнительную защиту от проникания избыточного давления в полость камеры, заполненную полимерным носителем, чем повышает надежность проведения дорогостоящего процесса.

На чертеже показан общий вид установки для осуществления физико-химических процессов с участием полимерных носителей.

Установка для осуществления физико-химических процессов с участием полимерных носителей содержит цилиндрическую камеру 1, подвижную перегородку 2, полимерный носитель 3, пористые фильтры 4, входной патрубок 5, выходной патрубок 6, дополнительную подвижную перегородку 7, предохранительные уплотнения 8, трубку сообщения 9, камеры постоянного объема 10 с атмосферой, крышку 11, днище 12, пневмокамеру переменного объема 13, регулятор давления газа 14, монометр 15, вход сжатого воздуха 16, ультразвуковой вибратор 17, генератор ультразвука 18.

Между крышкой 11 и днищем 12 герметично установлены подвижная перегородка 2 и жестко связанная с ней дополнительная подвижная перегородка 7 с возможностью перемещения вдоль оси камеры 1. Канал входного патрубка 5 соединен с пористым фильтром 4, контактирующим с поверхностью полимерного носителя 3, прижимаемого подвижной перегородкой 2. Канал выходного патрубка 6 соединен с другим пористым фильтром 4, контактирующим с полимерным носителем и днищем 12. Ультразвуковой вибратор 17 закреплен на внешней стенке цилиндрической камеры 1, опоясывает ее на уровне заполненном полимерным носителем 3 и соединен с генератором ультразвука 18.

В качестве ультразвукового вибратора может быть использована, например, водная рубашка, закрепленная на стенках камеры, передающая ультразвуковые колебания, либо любой твердотельный ультразвуковой вибратор.

Установка работает следующим образом.

Раствор реагента под действием побудителя расхода жидкости (не показан) поступает через входной патрубок 5 и пористый фильтр 4 в полость цилиндрической камеры 1, заполненной полимерным носителем 3, и через другой фильтр 4, прилегающий к днищу камеры, поступает в выходной патрубок 6. Подвижная перегородка 2 под действием установленного избыточного давления, образуемого за счет поступления сжатого воздуха в камеру переменного объема 13 и контролируемого манометром 13, сжимает полимерный носитель и обеспечивает плотное прилегание пористых фильтров 4 к полимерному носителю с обеих сторон. В процессе физико-химических реакций полимерный носитель 3 может изменять свой объем. При этом подвижная перегородка 2 под действием изменяющегося объема носителя 3 меняет свое положение, всегда оставаясь плотно прижатой через пористый фильтр 4 к верхнему слою носителя 3.

Ультразвуковой вибратор включается после подготовительных операций (уравновешивание полимерного носителя, прокачка буферной жидкости) до окончания процесса. В случае нарушения уплотнения 8 между дополнительной перегородкой и стенками цилиндрической камеры избыточное давление поступает в камеру постоянного объема 10 и стравливается через трубку 9 в атмосферу. Аналогично при нарушении герметичности уплотнения между камерой постоянного объема и полостью, заполненной полимерным носителем, избыточная жидкость через трубку 9 из реактора удаляется.

Формула изобретения

Установка для осуществления физико-химических процессов с участием полимерных носителей, содержащая цилиндрическую камеру, заполненную полимерным носителем, подвижную перегородку, постоянно прижатую к полимерному носителю и соединенную с входным патрубком, пористые фильтры, размещенные во входном и выходном патрубках и контактирующие с полимерным носителем, днище и крышку, отличающаяся тем, что она снабжена ультразвуковым вибратором, опоясывающим часть камеры, заполненную полимерным носителем, и дополнительной подвижной перегородкой, жестко соединенной с первой перегородкой и делящей полость цилиндрической камеры на камеры постоянного и переменного объема, при этом камера постоянного объема сообщена с атмосферой, а пористые фильтры выполнены в виде тел вращения, поверхности которых представляют эллиптические параболоиды.

РИСУНКИ

Рисунок 1