中和反应器、中和装置、质粒DNA碱裂解设备的制作方法

中和反应器、中和装置、质粒dna碱裂解设备
技术领域
1.本实用新型涉及碱裂解技术领域，尤其涉及一种中和反应器、中和装置、质粒dna碱裂解设备。


背景技术：

2.质粒通常在重组的大肠杆菌中生产，其纯化制备工艺一般包括菌体收获、裂解、澄清过滤、层析以及浓缩换液等步骤，最后获得符合质量要求的质粒。
3.目前大肠杆菌常用裂解方法包括机械裂解（例如采用超声进行破碎）和化学裂解（参考分子克隆指南上碱裂解步骤）。在化学裂解中，质粒提取碱裂解步骤借助搅拌确保碱裂解和酸中和充分，搅拌和中和充分与否影响后续质粒的质量、收率、宿主菌dna等杂质含量以及过滤处理难度。相关技术中的碱裂解方法常常存在如下问题：
4.第一、常规碱裂解设备菌体裂解后中和混合采用气吹或静态混合进行。气吹混合不易控制气吹大小，易造成中和沉淀的破碎；而采用静态混合，搅拌产生的剪切力更易造成中和沉淀的破碎，因此，气吹和静态混合都存在着后续澄清压力增大的情况。
5.第二、采用搅拌桶或搅拌袋进行，一次性加入相关料液，持续搅拌完成裂解和中和，搅拌不均或搅拌不及时，导致菌液中局部ph值过高，从而导致质粒不可逆变性破坏，纯化得到的质粒失去转染活性。


技术实现要素：

6.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种中和反应器、中和装置、质粒dna碱裂解设备。
7.为了解决上述问题，本实用新型采用下述技术方案：
8.第一方面，本技术实施例提供了一种中和反应器，中和反应器包括中和罐，所述中和罐的下端设置有两个第一进液口，所述中和罐的上端设置有第一出液口，所述中和罐内设置有至少两个隔板，所述隔板上设置有贯穿所述隔板的通孔，两个相邻所述隔板上的所述通孔错位设置。
9.优选地，两个所述第一进液口相对设置，且两个所述第一进液口在所述中和罐的径向方向错位分布。
10.优选地，所述通孔的孔径可以根据需要进行适应性调整，优选为5mm~10mm，每个所述隔板上的所述通孔的数量可以根据需要进行适应性调整，优选为1~2个。
11.优选地，所述隔板为3个或4个。
12.优选地，所述中和罐的上层出口端为圆弧形。
13.第二方面，本技术实施例提供了一种中和装置，包括酸液储罐、酸液管、酸液泵和前述的中和反应器，所述酸液管连接所述酸液储罐和所述中和罐的一个所述第一进液口，所述酸液泵设于所述酸液管。
14.优选地，所述中和装置还包括预排管，所述预排管通过三通与酸液管连接。
15.第三方面，本技术实施例提供了一种质粒dna碱裂解设备，包括前述的中和装置。
16.优选地，质粒dna碱裂解设备还包括质粒dna碱裂解装置，所述质粒dna碱裂解装置包括菌液储罐、碱液储罐和搅拌罐；其中：
17.所述搅拌罐的下端设置有两个第二进液口，所述搅拌罐的上端设置有第二出液口，所述菌液储罐和所述碱液储罐分别与所述搅拌罐的第二进液口连通。
18.优选地，所述质粒dna碱裂解装置还包括盘管，所述盘管的进液端与所述搅拌罐的第二出液口相连通。
19.优选地，所述质粒dna碱裂解装置还包括菌液管、菌液泵、碱液管和碱液泵，所述菌液管连接所述菌液储罐和所述搅拌罐，所述菌液泵设于所述菌液管，所述碱液管连接所述碱液储罐和所述搅拌罐，所述碱液泵设于所述碱液管。
20.优选地，所述搅拌罐内设置有搅拌结构，所述搅拌结构包括转动设置于搅拌罐内的搅拌辊，所述搅拌辊上设置有桨叶，所述桨叶相对所述搅拌辊的轴向倾斜设置。
21.优选地，两个所述第二进液口相对设置，且两个所述第二进液口在所述搅拌罐的径向方向错位分布。
22.本实用新型采用的技术方案能够达到以下有益效果：
23.第一、中和罐内设置有至少两个隔板形成分层塔式结构，相邻两个隔板上错位设置通孔增加了中和混合液的通行路径，有利于酸液和碱性的裂解混合液在中和罐内中和充分，相较于传统气吹混合对沉淀所造成的破碎，中和过程更加柔和彻底，减小中和沉淀后续澄清过滤压力；
24.第二、菌液和碱液采用连续进液的方式进入搅拌罐内，经搅拌罐搅拌进行充分混合和初步裂解，后续在盘管内进行充分裂解，通过动态搅拌的方式，解决了在碱裂解步骤由于搅拌不均匀导致的局部ph值过高的技术问题，避免了质粒发生不可逆变性破坏；
25.第三、搅拌罐内的桨叶相对搅拌辊的轴向倾斜设置，低转速下就可实现充分搅拌，从而避免桨叶的剪切力导致质粒断裂或开环造成的收率降低，同时也能避免剪切力导致的宿主菌dna断裂，造成宿主菌dna残留超标，减轻了后续纯化难度。
附图说明
26.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1是本技术实施例的质粒dna碱裂解装置的结构示意图；
28.图2是本技术实施例的质粒dna碱裂解设备的结构示意图之一；
29.图3是本技术实施例的质粒dna碱裂解设备的结构示意图之二；
30.图4是图3中a处的局部放大示意图；
31.图5是图3中b处的局部放大示意图；
32.图6是本技术实施例的搅拌罐的结构示意图；
33.图7是本技术实施例的搅拌罐的内部结构示意图；
34.图8是本技术实施例的中和罐的结构示意图；
35.图9是本技术实施例的中和罐的内部结构示意图；
36.图中：
37.110-菌液储罐，120-碱液储罐，130-搅拌罐，131-搅拌辊，132-桨叶，133-第二进液口，134-第二出液口，140-盘管，150-菌液管，160-菌液泵，170-碱液管，180-碱液泵；
38.210-中和罐，211-隔板，212-通孔，213-第一进液口，214-第一出液口，220-酸液储罐，230-酸液管，240-酸液泵；250-预排管。
具体实施方式
39.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。
40.本技术的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不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，以便本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
41.下面结合附图1至附图9，通过具体的实施例及其应用场景对本技术实施例提供的中和反应器、中和装置、质粒dna碱裂解设备进行详细地说明。
42.请参见图1及图3，本技术实施例提供了一种质粒dna碱裂解装置，所公开的质粒dna碱裂解装置包括菌液储罐110、碱液储罐120、搅拌罐130和盘管140。
43.其中，请参见图2~图7，搅拌罐130的下端设置有第二进液口133，第二进液口133可以为两个，两个第二进液口133分别与菌液储罐110和碱液储罐120连通，以使菌液储罐110内的菌液与碱液储罐120内的碱液可以在搅拌罐130内混合并搅拌。
44.具体地，质粒dna碱裂解装置还包括菌液管150、菌液泵160、碱液管170和碱液泵180，其中，菌液管150连接菌液储罐110和搅拌罐130，菌液泵160设于菌液管150，在菌液泵160的增压作用下，菌液储罐110内的菌液可被泵送至搅拌罐130内；同理地，碱液管170连接碱液储罐120和搅拌罐130，碱液泵180设于碱液管170，在碱液泵180的增压作用下，碱液储罐120内的碱液可被泵送至搅拌罐130内，以与送入搅拌罐130内的菌液搅拌混合。
45.在本技术实施例中，菌液与碱液进入搅拌罐130内，优选地，搅拌罐130内设置有搅拌结构，在搅拌结构的搅拌作用下，菌液与碱液混合形成裂解混合液并发生初步裂解。
46.一种可选的实施方式中，请参见图7，搅拌结构包括转动设于搅拌罐130内的搅拌辊131，搅拌辊131可由电机驱动而转动，搅拌辊131上设置有沿其轴向分布的桨叶132，桨叶132相对搅拌辊131的轴向倾斜设置；如此设置下，斜向设置的桨叶132能够避免质粒断裂或开环，提高质粒的收率；与此同时，也能避免桨叶的剪切力导致宿主细菌dna的断裂，造成残留宿主菌dna残留超标，减轻了后续的纯化难度。
47.当然，搅拌结构除采用上述实施方式中的桨叶132旋转方式外，还可以采用其他形式的搅拌结构，例如，搅拌结构可以为竖向设置的多根搅拌轴或多个搅拌叶片，搅拌叶片的
宽度方向为搅拌罐130的径向方向；此类设计方式，同样能够避免产生较大的剪切力造成质粒断裂和开环，也能够避免宿主菌dna断裂。
48.搅拌罐130的上端设置有第二出液口134，盘管140的进液端与第二出液口134相连通，经搅拌混合后形成的裂解混合液，经第二出液口134进入盘管140内，在进入中和步骤前，盘管140增加了裂解混合液的通行路径，延长了裂解混合液的通行时间，使菌液和碱液形成的混合液体在盘管140内深度、充分裂解，充分裂解后溶液呈粘稠状，包含有质粒dna、宿主菌蛋白、宿主菌dna、菌体碎片等成分，其中宿主菌dna、宿主菌蛋白和菌体碎片可在酸液作用下生成大量沉淀，澄清过滤去除这些沉淀后进行后续分离纯化。
49.在本技术实施例中，设置的盘管140的长度可根据裂解混合液流速和裂解时间确定，通常来说，裂解混合液流速越大，盘管140需要设置的越长，以保证充分裂解时间。本技术可以设置多根不同长度的盘管140，例如盘管140的长度可以为15m、25m、50m等，根据裂解混合液流速和所需裂解时间进行适应性选择，在此不作限制。
50.基于上述方案，本技术实施例的质粒dna碱裂解装置，菌液和碱液采用连续进液的方式进入搅拌罐130内，经搅拌罐130搅拌进行充分混合和初步裂解后，混合后的裂解混合液在盘管140内进行充分裂解，通过动态搅拌的方式，相较于采用搅拌桶或搅拌袋一次性加入相关料液进行搅拌，菌液和碱液混合的更加均匀，解决了在碱裂解步骤由于搅拌不均匀导致的局部ph值过高的技术问题，避免了质粒发生不可逆变性破坏，提高了质粒收率，降低了后续纯化压力。
51.需要说明的是，在本技术实施例中，搅拌罐130采用连续进液、出液的动态设计，可灵活的选择搅拌罐130的罐体大小，以满足不同的流量下的搅拌需求，当然，搅拌辊131和桨叶132也可根据需要选择不同的类型。
52.由前述可知，菌液储罐110和碱液储罐120分别连接一个第二进液口133，基于此，一种可选的实施方式中，连接菌液储罐110的第二进液口133与连接碱液储罐120的第二进液口133相对设置，且两个第二进液口133在搅拌罐130的径向方向错位分布；如此设置下，菌液和碱液进入搅拌罐130内产生涡流，有利于菌液和碱液的充分混合。
53.请参见图2及图3，本技术实施例还公开了一种质粒dna碱裂解设备，包括中和装置和前述的质粒dna碱裂解装置，中和装置的作用是用于中和碱裂解生成的裂解混合液，使得混合溶液快速呈中性以便使裂解的质粒dna快速复性正确后溶解于溶液中，同时，加入酸液还能将细菌裂解后释放出来的蛋白质、宿主菌dna与细菌碎片等以沉淀的形式析出，有效减少后续澄清和层析压力，裂解混合液较轻，会快速上浮，不易与酸溶液进行中和，通常需在充分快速搅拌的情况下实现混合。
54.在本技术实施例中，请参见图2~图9，中和装置包括中和反应器和酸液储罐220，中和反应器包括中和罐210，中和罐210的下端设置有第一进液口213，第一进液口213可以为两个，盘管140的出液端和酸液储罐220分别与一个第一进液口213连通。
55.具体地，中和装置还包括酸液管230和酸液泵240，酸液管230连接酸液储罐220和中和罐210，酸液泵240设于酸液管230，在酸液泵240的增压作用下，酸液储罐220内的菌液可被泵送至中和罐210内，酸液在中和罐210内与深度裂解的混合溶液发生酸碱中和反应，中和反应生成的沉淀混合液体包括了絮状物、质粒dna、rna等，混合液体经第一出液口214进行后续处理，后续处理可以包括低温沉淀、澄清过滤，即将中和反应后的沉淀和溶液分
离，收集清液，所得清液为含有质粒dna的溶液。
56.在本技术实施例中，请参见图9，中和罐210内设置有至少两个隔板211，隔板211设置有贯穿隔板211的通孔212，一种可选的实施方式中，中和罐210内可以设置有三个隔板211，三个所述隔板211将中和罐210分隔为四个腔室，如此设置下，在隔板211分隔形成的两个相邻腔室中，下层腔室内的混合溶液经通孔212方才能进入到上层腔室，在进入到上层腔室后，由于隔板211的阻隔，在腔室内发生涡旋混合，每通过一个腔室涡旋混合一次，通过多级混合，使酸液和裂解混合液充分混合，确保中和充分。也就是说，在本技术实施例中，借助隔板211通过多级腔体混合方式实现有效混合。
57.在隔板211为至少两个的情况下，两个相邻隔板211上的通孔212错位设置，需要说明的是，通孔212的错位设置，既可以是径向方向上的错位，也可以是周向方向上的错位；如此设置下，中和罐210内形成分层塔式结构，隔板211之间形成导通路径，有利于酸液和裂解混合液中和充分，无需借助气吹，相较于传统气吹混合对沉淀所造成的破碎，中和过程更加柔和彻底，减小中和沉淀后续澄清过滤压力。
58.需要说明的是，在本技术实施例中，可灵活设置不同的隔板211层数，每一层隔板211可灵活选择通过的通孔212大小和类型，通孔212直径大小控制在5-10mm范围，既能避免通孔212直径过大而起不到阻挡裂解混合液快速上浮的作用，又能避免通孔212直径过小而造成生成的沉淀堵孔的情况。每一层隔板211的通孔212的个数为1-2个，避免通孔212开设过多而造成中和混合液径直向上流动；在本技术实施例中，相邻两侧隔板211的通孔212错位设置，以满足中和混合需求，从而规避传统的气吹混合对沉淀所造成的破碎，中和采用多级混合混匀模式，有效保持中和后沉淀完整性，降低后续沉淀去除以及澄清过滤压力。
59.在进一步的技术方案中，连接中和罐210的第一进液口213与连接酸液储罐220的第一进液口213相对设置，且两个第一进液口213在中和罐210的径向方向错位设置，有利于酸液和裂解混合液的充分混合。
60.在进一步的技术方案中，中和罐210的上层出口端可以为圆弧形，有利于沉淀溶液的导出，避免沉淀在中和罐210内积蓄。
61.通常来说，酸液泵240的开启时间晚于菌液泵160和碱液泵180的开启时间，因此，在裂解混合液进入中和罐210内后再开启酸液泵240，则酸液管230内的空气易进入到中和混合溶液中；基于此种情况，一种可选的实施方式中，中和装置还包括预排管250，预排管250通过三通与酸液管230连接，在开启酸液泵240后，可先通过预排管250将酸液管230内的空气和杂质排出，在排出完毕后，再将酸液通入中和罐210内。
62.需要说明的是，在本技术实施例中，菌液泵160、碱液泵180和酸液泵240可以为相同或不同的泵，可根据应用场景进行选择，在此不作限制，例如可以采用空气泵或蠕动泵等。在本技术实施例中，菌液管150、碱液管170和酸液管230其可以为相同或不同的管道，可根据应用场景进行选择，在此不作限制。
63.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本技术实
施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。
64.以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。