生物工業(yè)下游技術(shù)第二章發(fā)酵液的預(yù)處理

1、第二章第二章 發(fā)酵液的預(yù)處理發(fā)酵液的預(yù)處理謝謝 虹虹預(yù)處理的目的：預(yù)處理的目的： 不僅在于分離菌體和其他懸浮顆粒，還著不僅在于分離菌體和其他懸浮顆粒，還著眼于除去部分可溶性雜質(zhì)和改變?yōu)V液的性眼于除去部分可溶性雜質(zhì)和改變?yōu)V液的性質(zhì)，以利于提取和精制后繼各工序的順序質(zhì)，以利于提取和精制后繼各工序的順序進(jìn)行。進(jìn)行。發(fā)酵液的成分：發(fā)酵液的成分：微生物菌體、殘存的固體培養(yǎng)基、未被完全微生物菌體、殘存的固體培養(yǎng)基、未被完全利用的糖類、無機(jī)鹽、蛋白質(zhì)、微生物的各利用的糖類、無機(jī)鹽、蛋白質(zhì)、微生物的各種代謝產(chǎn)物。種代謝產(chǎn)物。第一節(jié)第一節(jié) 發(fā)酵液過濾特性的改變發(fā)酵液過濾特性的改變微生物發(fā)酵的特性微生物發(fā)酵的特性

2、： 發(fā)酵產(chǎn)物濃度低，懸浮液大部分是水；發(fā)酵產(chǎn)物濃度低，懸浮液大部分是水； 懸浮物顆粒小，相對密度與液相相差?。粦腋∥镱w粒小，相對密度與液相相差小； 固體粒子可壓縮性大；固體粒子可壓縮性大； 液相黏度大，大多為非牛頓型流體；液相黏度大，大多為非牛頓型流體； 性質(zhì)不穩(wěn)定隨時(shí)間變化，如易受空氣氧化、性質(zhì)不穩(wěn)定隨時(shí)間變化，如易受空氣氧化、微生物污染、蛋白酶水解等影響。微生物污染、蛋白酶水解等影響。非牛頓型流體非牛頓型流體 不服從牛頓摩擦定律的流體。一般粘性不服從牛頓摩擦定律的流體。一般粘性較大，且隨著流動(dòng)速度而變化。例如石較大，且隨著流動(dòng)速度而變化。例如石灰乳、泥漿、污水和許多高分子溶液等。灰乳、泥漿

3、、污水和許多高分子溶液等。 分離過程做到分離過程做到 迅速加工，縮短停留時(shí)間；迅速加工，縮短停留時(shí)間； 控制好操作溫度和控制好操作溫度和pHpH值；值； 減少或避免與空氣接觸受污染的機(jī)會(huì)；減少或避免與空氣接觸受污染的機(jī)會(huì)； 設(shè)計(jì)好各組分的分離順序。設(shè)計(jì)好各組分的分離順序。一、降低液體黏度一、降低液體黏度 黏度：黏度：液體在壓力、重力、剪切力等外力的液體在壓力、重力、剪切力等外力的作用下，分子間相互作用而產(chǎn)生阻礙分子間作用下，分子間相互作用而產(chǎn)生阻礙分子間相對運(yùn)動(dòng)的能力，即相對運(yùn)動(dòng)的能力，即液體流動(dòng)的阻力液體流動(dòng)的阻力。 濾液通過濾餅的濾液通過濾餅的速率速率與液體的與液體的黏度黏度成成反比反比，

4、降低黏度可有效提高過濾速率。降低黏度可有效提高過濾速率。 方法：方法：加加水稀釋水稀釋和和加熱法加熱法一、降低液體黏度一、降低液體黏度 水稀釋法水稀釋法注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)：稀釋后過濾速度提高的百分比必須大于加水稀釋后過濾速度提高的百分比必須大于加水比。比。(即加水一倍，稀釋后液體的黏度必須下降即加水一倍，稀釋后液體的黏度必須下降50%以上才能有效提高過濾速度以上才能有效提高過濾速度。)一、降低液體黏度一、降低液體黏度 加熱法加熱法注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)：加熱可以降低液體黏度；適當(dāng)溫度和受熱時(shí)加熱可以降低液體黏度；適當(dāng)溫度和受熱時(shí)間下使蛋白凝聚，形成大的凝聚物。間下使蛋白凝聚，形成大的凝聚物。 如：

5、鏈霉素發(fā)酵液，調(diào)酸至如：鏈霉素發(fā)酵液，調(diào)酸至pH3pH3后，加熱后，加熱7070，黏，黏度下降至度下降至1/61/6，過濾速度可增加，過濾速度可增加1010100100倍。倍。加熱法必須嚴(yán)格控制加熱溫度與時(shí)間。加熱法必須嚴(yán)格控制加熱溫度與時(shí)間。二、調(diào)整二、調(diào)整pH 對于提取蛋白質(zhì)、氨基酸等目的產(chǎn)物常用對于提取蛋白質(zhì)、氨基酸等目的產(chǎn)物常用的方法；的方法； 對于提取小分子物質(zhì)，可以利用等電點(diǎn)方對于提取小分子物質(zhì)，可以利用等電點(diǎn)方法去除蛋白質(zhì)等雜質(zhì)；法去除蛋白質(zhì)等雜質(zhì)； 在膜過濾中，減少堵塞和污染；在膜過濾中，減少堵塞和污染； 細(xì)胞、細(xì)胞碎片和一些膠體物質(zhì)絮凝成為細(xì)胞、細(xì)胞碎片和一些膠體物質(zhì)絮凝成為

6、大顆粒，利于過濾。大顆粒，利于過濾。三、凝聚與絮凝三、凝聚與絮凝 凝聚：凝聚：在電解質(zhì)作用下，由于膠粒之在電解質(zhì)作用下，由于膠粒之間雙電層電排斥作用降低，電位下降，間雙電層電排斥作用降低，電位下降，使膠體體系不穩(wěn)定。使膠體體系不穩(wěn)定。 絮凝：絮凝：在某些高分子絮凝劑作用下，在某些高分子絮凝劑作用下，基于橋架作用，使膠粒形成較大絮凝團(tuán)基于橋架作用，使膠粒形成較大絮凝團(tuán)的過程。的過程。三、凝聚與絮凝三、凝聚與絮凝 凝聚與絮凝的目的：凝聚與絮凝的目的：能有效改變細(xì)胞、細(xì)胞碎片及溶能有效改變細(xì)胞、細(xì)胞碎片及溶解大分子物質(zhì)的分散狀態(tài)，使其解大分子物質(zhì)的分散狀態(tài)，使其聚結(jié)成較大的顆粒，便于提高過聚結(jié)成較大

7、的顆粒，便于提高過濾速度；濾速度；還能有效除去雜蛋白質(zhì)和固體雜還能有效除去雜蛋白質(zhì)和固體雜質(zhì)，提高濾液質(zhì)量。質(zhì)，提高濾液質(zhì)量。1.凝聚凝聚 發(fā)酵液中的細(xì)胞、菌體或蛋白質(zhì)等膠粒表面發(fā)酵液中的細(xì)胞、菌體或蛋白質(zhì)等膠粒表面一般都帶電荷；一般都帶電荷； 在生理?xiàng)l件下，發(fā)酵液的菌體或蛋白質(zhì)常帶在生理?xiàng)l件下，發(fā)酵液的菌體或蛋白質(zhì)常帶負(fù)電荷，會(huì)吸引溶液中的陽離子，形成雙電負(fù)電荷，會(huì)吸引溶液中的陽離子，形成雙電子層。雙電子層電位越高，膠體粒子的分散子層。雙電子層電位越高，膠體粒子的分散程度高；程度高； 加入某種電解質(zhì)，由于異電粒子作用，雙電加入某種電解質(zhì)，由于異電粒子作用，雙電位降低，膠體粒子間因碰撞產(chǎn)生凝集

8、位降低，膠體粒子間因碰撞產(chǎn)生凝集 現(xiàn)象?，F(xiàn)象。1.凝聚凝聚 凝聚值凝聚值使膠粒發(fā)生凝聚作用的最小電解使膠粒發(fā)生凝聚作用的最小電解質(zhì)濃度（質(zhì)濃度（mmol/L） 常用的凝聚電解質(zhì)常用的凝聚電解質(zhì)：硫酸鋁：硫酸鋁Al2(SO4)318H2O、氯化鋁氯化鋁AlCl36H2O、三氯化鐵、三氯化鐵FeCl36H2O、硫酸亞鐵硫酸亞鐵FeSO47H2O、石灰、硫酸鋅、石灰、硫酸鋅ZnSO4 、MgCO3等。等。 陽離子對負(fù)電荷的凝聚力：陽離子對負(fù)電荷的凝聚力： Al 3+ Fe 3+ H+Ca2+Mg2+K+Na+Li+2.絮凝絮凝l絮凝劑：絮凝劑：水溶性、高分子聚合物、長鏈狀、水溶性、高分子聚合物、長鏈

9、狀、鏈節(jié)上含有官能團(tuán)（陽離子、陰離子、非離子鏈節(jié)上含有官能團(tuán)（陽離子、陰離子、非離子型基團(tuán)）。型基團(tuán)）。l原理：原理：通過靜電引力、范德華力或氫鍵的作通過靜電引力、范德華力或氫鍵的作用，強(qiáng)烈吸附在膠粒的表面，當(dāng)一個(gè)高分子聚用，強(qiáng)烈吸附在膠粒的表面，當(dāng)一個(gè)高分子聚合物的許多鏈接分別吸附在不同的膠粒表面。合物的許多鏈接分別吸附在不同的膠粒表面。2.絮凝絮凝l絮凝劑：絮凝劑：水溶性、高分子聚合物、長鏈狀、水溶性、高分子聚合物、長鏈狀、鏈節(jié)上含有官能團(tuán)（陽離子、陰離子、非鏈節(jié)上含有官能團(tuán)（陽離子、陰離子、非離子型基團(tuán)）。離子型基團(tuán)）。l絮凝劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)：絮凝劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)： 含有相當(dāng)多的活性基團(tuán)；具有長

10、鏈的線性結(jié)構(gòu)。含有相當(dāng)多的活性基團(tuán)；具有長鏈的線性結(jié)構(gòu)。l分類：分類： 非離子型、陰離子型、陽離子型。非離子型、陰離子型、陽離子型。工業(yè)上使用的絮凝劑工業(yè)上使用的絮凝劑 有機(jī)高分子聚合物，例如：聚丙烯酰胺有機(jī)高分子聚合物，例如：聚丙烯酰胺類衍生物；類衍生物； 無機(jī)高分子聚合物，例如：聚合鋁鹽；無機(jī)高分子聚合物，例如：聚合鋁鹽； 天然有機(jī)高分子絮凝劑，如：聚糖類膠天然有機(jī)高分子絮凝劑，如：聚糖類膠粘劑、海藻酸鈉、明膠、骨膠等。粘劑、海藻酸鈉、明膠、骨膠等。u海藻酸鈉海藻酸鈉(C6H7O8Na)n(C6H7O8Na)n主要由海藻酸的鈉鹽組成，主要由海藻酸的鈉鹽組成，由由-L-L-甘露糖醛酸甘露糖醛

11、酸(M(M單元單元) )與與-D-D-古羅糖醛酸古羅糖醛酸(G(G單元單元) )依靠依靠1,4-1,4-糖苷鍵連接并由不同糖苷鍵連接并由不同GGGMMMGGGMMM片片段組成的共聚物。段組成的共聚物。u一種天然多糖，具有藥物制劑輔料所需的穩(wěn)定一種天然多糖，具有藥物制劑輔料所需的穩(wěn)定性、溶解性、粘性和安全性。性、溶解性、粘性和安全性。海藻酸鈉海藻酸鈉u18811881年，英國化學(xué)家年，英國化學(xué)家E.C.StanfordE.C.Stanford首先對褐色首先對褐色海藻中的海藻酸鹽提取物進(jìn)行科學(xué)研究。海藻中的海藻酸鹽提取物進(jìn)行科學(xué)研究。u他發(fā)現(xiàn)該褐藻酸的提取物具有幾種很有趣的特他發(fā)現(xiàn)該褐藻酸的提取物

12、具有幾種很有趣的特性，它具有濃縮溶液、形成凝膠和成膜的能力。性，它具有濃縮溶液、形成凝膠和成膜的能力。u商業(yè)化生產(chǎn)始于商業(yè)化生產(chǎn)始于19271927年，現(xiàn)在全世界每年約生年，現(xiàn)在全世界每年約生產(chǎn)產(chǎn)3000030000噸，其中噸，其中3030用于食品工業(yè)，剩下的用于食品工業(yè)，剩下的用于其它工業(yè)，制藥業(yè)和牙科。用于其它工業(yè)，制藥業(yè)和牙科。 海藻酸鈉海藻酸鈉絮凝效果絮凝效果 絮凝劑的加量絮凝劑的加量 相對分子質(zhì)量相對分子質(zhì)量 類型類型 溶液的溶液的pHpH 攪拌轉(zhuǎn)速和時(shí)間攪拌轉(zhuǎn)速和時(shí)間a a 絮凝時(shí)間絮凝時(shí)間10 s (10 s (快攪結(jié)束時(shí)拍攝快攪結(jié)束時(shí)拍攝) ) b b 絮凝時(shí)間絮凝時(shí)間50 s

13、 (50 s (慢攪過程拍攝慢攪過程拍攝) ) c c 絮凝時(shí)間絮凝時(shí)間180 s (180 s (慢攪過程拍攝慢攪過程拍攝) ) d d 絮凝時(shí)間絮凝時(shí)間600 s (600 s (慢攪結(jié)束時(shí)拍攝慢攪結(jié)束時(shí)拍攝) ) e e 攪拌停止攪拌停止15 s 15 s 后拍攝后拍攝; ; f a f a 圖的局部掃描照片圖的局部掃描照片3.混凝混凝 包括聚凝和絮凝機(jī)理的過程。包括聚凝和絮凝機(jī)理的過程。 先加入電解質(zhì)，使懸浮粒子間的雙電層先加入電解質(zhì)，使懸浮粒子間的雙電層電位降低、脫穩(wěn)，凝聚成微粒；電位降低、脫穩(wěn)，凝聚成微粒； 再加入絮凝劑絮凝成較大的顆粒。再加入絮凝劑絮凝成較大的顆粒。四、加入助濾劑

14、四、加入助濾劑一種不可壓縮的多孔微粒，能使濾餅疏一種不可壓縮的多孔微粒，能使濾餅疏松，濾速增大。常用硅藻土。松，濾速增大。常用硅藻土。使用助濾劑后，懸浮液中大量的細(xì)微膠使用助濾劑后，懸浮液中大量的細(xì)微膠體粒子被吸附到助濾劑表面，體粒子被吸附到助濾劑表面， 從而改變從而改變?yōu)V餅結(jié)構(gòu)，它的可壓縮性下降，過濾阻濾餅結(jié)構(gòu)，它的可壓縮性下降，過濾阻力下降。力下降。四、加入助濾劑四、加入助濾劑u兩種加入方法兩種加入方法： 在過濾介質(zhì)表面預(yù)涂助濾劑在過濾介質(zhì)表面預(yù)涂助濾劑; 直接加入發(fā)酵液。直接加入發(fā)酵液。四、加入助濾劑四、加入助濾劑 選擇與使用助濾劑的要點(diǎn)：選擇與使用助濾劑的要點(diǎn)： 根據(jù)目的產(chǎn)物選擇：目的

15、產(chǎn)物為液相時(shí)，根據(jù)目的產(chǎn)物選擇：目的產(chǎn)物為液相時(shí)，注意是否被助濾劑吸附；目的產(chǎn)物為固注意是否被助濾劑吸附；目的產(chǎn)物為固相時(shí)，一般用淀粉、纖維素等不影響產(chǎn)相時(shí)，一般用淀粉、纖維素等不影響產(chǎn)品質(zhì)量的助濾劑。品質(zhì)量的助濾劑。 四、加入助濾劑四、加入助濾劑 選擇與使用助濾劑的要點(diǎn)：選擇與使用助濾劑的要點(diǎn)： 根據(jù)過濾介質(zhì)和過濾情況：根據(jù)過濾介質(zhì)和過濾情況： 對于粗目濾網(wǎng)，易泄漏，采用石棉粉、對于粗目濾網(wǎng)，易泄漏，采用石棉粉、纖維素、淀粉等；纖維素、淀粉等； 對于細(xì)目濾布，采用細(xì)硅藻土；對于細(xì)目濾布，采用細(xì)硅藻土； 使用燒結(jié)或粘結(jié)材料，采用纖維素助濾使用燒結(jié)或粘結(jié)材料，采用纖維素助濾劑。劑。 我國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

16、篩常用我國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)篩常用“目目”數(shù)表示篩號，即數(shù)表示篩號，即以每一英寸以每一英寸(25.4mm) (25.4mm) 長度上的篩孔數(shù)目表示。長度上的篩孔數(shù)目表示。篩號篩號一號一號篩篩二號二號篩篩三號三號篩篩四號四號篩篩五號五號篩篩六號六號篩篩七號七號篩篩八號八號篩篩九九號號篩篩篩孔平均篩孔平均內(nèi)徑（內(nèi)徑（mm）2000200085085035535525025018018015015012512590907575四、加入助濾劑四、加入助濾劑 選擇與使用助濾劑的要點(diǎn)：選擇與使用助濾劑的要點(diǎn)： 粒度選擇：粒度選擇： 當(dāng)粒度一定時(shí)，過濾速度與澄清度成反當(dāng)粒度一定時(shí)，過濾速度與澄清度成反比；比； 助濾劑

17、的粒度必須與懸浮液中固體粒子助濾劑的粒度必須與懸浮液中固體粒子的尺寸相適應(yīng)。的尺寸相適應(yīng)。四、加入助濾劑四、加入助濾劑 選擇與使用助濾劑的要點(diǎn)：選擇與使用助濾劑的要點(diǎn)： 使用量的選擇：使用量的選擇： 當(dāng)采用預(yù)涂助濾劑時(shí)，助濾劑的厚度當(dāng)采用預(yù)涂助濾劑時(shí)，助濾劑的厚度2mm。 助濾劑直接加入發(fā)酵液，若助濾劑用量與懸浮助濾劑直接加入發(fā)酵液，若助濾劑用量與懸浮液中固形物含量相等，過濾速度最快。液中固形物含量相等，過濾速度最快。 使用硅藻土?xí)r，細(xì)粒用量為使用硅藻土?xí)r，細(xì)粒用量為500g/m3；中等粒；中等粒度為度為700g/m3；粗粒為；粗粒為7001000g/m3。五、加入反應(yīng)劑五、加入反應(yīng)劑 加入某

18、些不影響目的產(chǎn)物的反應(yīng)劑，可消除發(fā)加入某些不影響目的產(chǎn)物的反應(yīng)劑，可消除發(fā)酵液中某些雜質(zhì)對過濾的影響。酵液中某些雜質(zhì)對過濾的影響。 加入反應(yīng)劑如加入反應(yīng)劑如CaSO4、AlPO4和一些可溶性鹽和一些可溶性鹽類發(fā)生反應(yīng)生成不溶性沉淀，使菌絲具有塊狀類發(fā)生反應(yīng)生成不溶性沉淀，使菌絲具有塊狀結(jié)構(gòu)，沉淀本身可作為助濾劑，改善過濾性能。結(jié)構(gòu)，沉淀本身可作為助濾劑，改善過濾性能。 例如：萬古霉素，以淀粉為發(fā)酵培養(yǎng)基，過濾例如：萬古霉素，以淀粉為發(fā)酵培養(yǎng)基，過濾前加入前加入0.025%淀粉酶，攪拌淀粉酶，攪拌30min,再加入再加入2.5%硅藻土作為助濾劑，過濾速度提高硅藻土作為助濾劑，過濾速度提高5倍。倍

19、。萬古霉素萬古霉素 英文名英文名Vancomycin Vancomycin 類別類別 抗生素抗生素 別名別名 凡古霉素凡古霉素; ;凡可霉素凡可霉素; ;鹽酸萬古霉素，鹽酸萬古霉素，萬古霉素萬古霉素 適應(yīng)癥適應(yīng)癥 主要用于葡萄球菌（包括耐青霉素主要用于葡萄球菌（包括耐青霉素和耐新青霉素株）、難辨梭狀芽胞桿菌等所和耐新青霉素株）、難辨梭狀芽胞桿菌等所致的系統(tǒng)感染和腸道感染，如心內(nèi)膜炎、敗致的系統(tǒng)感染和腸道感染，如心內(nèi)膜炎、敗血癥、偽膜性腸炎等。血癥、偽膜性腸炎等。 第二節(jié)第二節(jié) 發(fā)酵液的相對純化發(fā)酵液的相對純化雜質(zhì)存在的影響：雜質(zhì)存在的影響： 高價(jià)無機(jī)離子在采用離子交換法提取時(shí)，高價(jià)無機(jī)離子在采

20、用離子交換法提取時(shí)，會(huì)影響樹脂的交換容量；會(huì)影響樹脂的交換容量； 可溶性蛋白，不僅會(huì)降低樹脂的交換容可溶性蛋白，不僅會(huì)降低樹脂的交換容量和吸附能力，而且在有機(jī)溶劑法和雙量和吸附能力，而且在有機(jī)溶劑法和雙水相法萃取時(shí)，易產(chǎn)生乳化現(xiàn)象；水相法萃取時(shí)，易產(chǎn)生乳化現(xiàn)象； 在常規(guī)過濾時(shí)，易使過濾介質(zhì)堵塞或受在常規(guī)過濾時(shí)，易使過濾介質(zhì)堵塞或受污染，影響過濾速率。污染，影響過濾速率。一、高價(jià)無機(jī)離子的除去一、高價(jià)無機(jī)離子的除去 無機(jī)離子：無機(jī)離子：Ca 2+、Mg 2+、Fe2+ 等。等。 鈣離子的去除：用草酸。草酸的回收：鈣離子的去除：用草酸。草酸的回收：用硫酸鉛形成草酸鉛，在用硫酸鉛形成草酸鉛，在90-

21、95 用用硫酸分解。硫酸分解。 鎂離子的去處：用三聚磷酸鈉。鎂離子的去處：用三聚磷酸鈉。 鐵離子的去處：用黃血鹽形成普魯士藍(lán)鐵離子的去處：用黃血鹽形成普魯士藍(lán)沉淀而除去。沉淀而除去。二、雜蛋白質(zhì)的除去二、雜蛋白質(zhì)的除去 沉淀法：沉淀法：與陽離子例如與陽離子例如Ag+、Cu2+、Zn2+、Pb2+等或與陰離子如三氯乙酸鹽，水楊酸鹽等或與陰離子如三氯乙酸鹽，水楊酸鹽等結(jié)合形成沉淀；等結(jié)合形成沉淀； 變性法：變性法：加熱法、大幅度調(diào)節(jié)加熱法、大幅度調(diào)節(jié)pH、加酒精或、加酒精或丙酮等有機(jī)溶劑；丙酮等有機(jī)溶劑； 吸附法：吸附法：加入吸附劑或沉淀劑吸附雜蛋白而加入吸附劑或沉淀劑吸附雜蛋白而除去。在枯草芽孢

22、桿菌發(fā)酵液中，加入氯化除去。在枯草芽孢桿菌發(fā)酵液中，加入氯化鈣和磷酸氫二鈉，兩者形成凝膠把菌體、蛋鈣和磷酸氫二鈉，兩者形成凝膠把菌體、蛋白質(zhì)及其不溶性顆粒吸附包裹在其中而除去。白質(zhì)及其不溶性顆粒吸附包裹在其中而除去。第三節(jié)第三節(jié) 固液分離工程及設(shè)備固液分離工程及設(shè)備 固液分離的方法很多，生物工業(yè)中常規(guī)的方法固液分離的方法很多，生物工業(yè)中常規(guī)的方法有分離篩、重力沉降、浮懸分離、離心分離和有分離篩、重力沉降、浮懸分離、離心分離和過濾等。過濾等。 對于發(fā)酵液固液分離的主要是對于發(fā)酵液固液分離的主要是離心分離離心分離和和過濾。過濾。一、離心分離一、離心分離 離心機(jī)是利用轉(zhuǎn)鼓高速轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的離離心機(jī)是利

23、用轉(zhuǎn)鼓高速轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的離心力，來實(shí)現(xiàn)懸浮液、乳濁液分離或濃心力，來實(shí)現(xiàn)懸浮液、乳濁液分離或濃縮的分離機(jī)械。縮的分離機(jī)械。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：分離速率快、分離效率高、液相分離速率快、分離效率高、液相澄清度好等。澄清度好等。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：設(shè)備投資高、能耗大、固相干度設(shè)備投資高、能耗大、固相干度低不如過濾設(shè)備。低不如過濾設(shè)備。 將懸浮液中的固體顆粒與液體分開；將懸浮液中的固體顆粒與液體分開； 將乳濁液中兩種密度不同，又互不相溶的液體將乳濁液中兩種密度不同，又互不相溶的液體分開分開( (例如從牛奶中分離出奶油例如從牛奶中分離出奶油) )； 用于排除濕固體中的液體，例如用洗衣機(jī)甩干用于排除濕固體中的液體，例如

24、用洗衣機(jī)甩干濕衣服；濕衣服； 特殊的超速管式分離機(jī)還可分離不同密度的氣特殊的超速管式分離機(jī)還可分離不同密度的氣體混合物，例如濃縮、分離氣態(tài)六氟化鈾；體混合物，例如濃縮、分離氣態(tài)六氟化鈾； 利用不同密度或粒度的固體顆粒在液體中沉降利用不同密度或粒度的固體顆粒在液體中沉降速度不同的特點(diǎn)，有的沉降離心機(jī)還可對固體速度不同的特點(diǎn)，有的沉降離心機(jī)還可對固體顆粒按密度或粒度進(jìn)行分級。顆粒按密度或粒度進(jìn)行分級。 用途用途Stokes Stokes 方程方程 V = d2( S - L)18 r r2V是顆粒沉降速度；d d是顆粒直徑（假定為球形）是顆粒直徑（假定為球形） S S是固體密度；是固體密度； L

25、L是液體密度；是液體密度； 是液體黏度是液體黏度R R是離心半徑；是離心半徑；是角速度是角速度 過濾式離心機(jī)：過濾式離心機(jī)：轉(zhuǎn)鼓上開有小孔，有過轉(zhuǎn)鼓上開有小孔，有過濾介質(zhì)，在離心力的作用下，液體穿過濾介質(zhì)，在離心力的作用下，液體穿過過濾介質(zhì)經(jīng)小孔流出而得以分離。主要過濾介質(zhì)經(jīng)小孔流出而得以分離。主要處理懸浮液固體顆粒較大、固體含量較處理懸浮液固體顆粒較大、固體含量較高的場合。高的場合。 沉降式離心機(jī)：沉降式離心機(jī)：轉(zhuǎn)鼓上無孔，不需過濾轉(zhuǎn)鼓上無孔，不需過濾介質(zhì)，在離心力的作用下，物料按密度介質(zhì)，在離心力的作用下，物料按密度的大小不同分層沉降而得以分離。的大小不同分層沉降而得以分離。離心機(jī)的分類離

26、心機(jī)的分類離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓離心機(jī)螺旋離心機(jī)螺旋碟片式離心機(jī)碟片式離心機(jī)碟片式離心機(jī)可以完成兩種操作：碟片式離心機(jī)可以完成兩種操作：u液液- -固分離（即低濃度懸浮液的分固分離（即低濃度懸浮液的分離），稱澄清操作；離），稱澄清操作；u液液- -液（或液液（或液- -液液- -固）分離（即乳固）分離（即乳濁液的分離），稱分離操作。濁液的分離），稱分離操作。 是沉降機(jī)的一種，是沉降機(jī)的一種，18771877年由瑞典的年由瑞典的De LavalDe Laval發(fā)明，是目前工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)明，是目前工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的離心機(jī)。應(yīng)用最廣泛的離心機(jī)。 分離因數(shù)為分離因數(shù)為1000-200001000-20

27、000； 生產(chǎn)能力大，最大允許處理量達(dá)生產(chǎn)能力大，最大允許處理量達(dá)300m300m3 3/h/h； 適合于細(xì)菌、酵母菌、放線菌等多種微生適合于細(xì)菌、酵母菌、放線菌等多種微生物細(xì)胞懸浮液及細(xì)胞碎片懸浮液的分離。物細(xì)胞懸浮液及細(xì)胞碎片懸浮液的分離。 用于大規(guī)模的分離。用于大規(guī)模的分離。分離因數(shù)：分離因數(shù)：它表示被分離物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)所它表示被分離物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)所受的離心力與其重力的比值，分離因數(shù)越受的離心力與其重力的比值，分離因數(shù)越大，通常分離也越迅速，分離效果越好。大，通常分離也越迅速，分離效果越好。 a =r r2g管式離心機(jī)管式離心機(jī) 分離因數(shù)高達(dá)分離因數(shù)高達(dá)10104 4-6-6* *10105

28、 5； 用于微生物細(xì)胞的分離，還用于細(xì)用于微生物細(xì)胞的分離，還用于細(xì)胞碎片、細(xì)胞器、病毒、蛋白質(zhì)、胞碎片、細(xì)胞器、病毒、蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子的分離；核酸等生物大分子的分離； 生產(chǎn)能力較??；生產(chǎn)能力較??； 在生物工業(yè)中，特別適合一般離心在生物工業(yè)中，特別適合一般離心機(jī)難以分離而固形物含量機(jī)難以分離而固形物含量1%1%的發(fā)的發(fā)酵液的分離。酵液的分離。傾析式離心機(jī)傾析式離心機(jī) 是一種廣泛用于制藥、化工、食品等行業(yè)處理懸浮液是一種廣泛用于制藥、化工、食品等行業(yè)處理懸浮液固液分離的離心機(jī)。固液分離的離心機(jī)。 適合于粗結(jié)晶及短纖維物料的分離。適合于粗結(jié)晶及短纖維物料的分離。 特別適用于中藥材提取液的分

29、離，對花類、切片類中特別適用于中藥材提取液的分離，對花類、切片類中藥材經(jīng)蒸煮后可采用本機(jī)過濾，藥渣子含濕率可低于藥材經(jīng)蒸煮后可采用本機(jī)過濾，藥渣子含濕率可低于25%25%，藥液收率高于其它中藥分離方法。，藥液收率高于其它中藥分離方法。具有操作連續(xù)、適應(yīng)性強(qiáng)、應(yīng)用范圍具有操作連續(xù)、適應(yīng)性強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣、結(jié)構(gòu)緊湊、維修方便等優(yōu)點(diǎn)；廣、結(jié)構(gòu)緊湊、維修方便等優(yōu)點(diǎn)；適用于含固形物較多的懸浮液的分離；適用于含固形物較多的懸浮液的分離；分離因數(shù)較低，大多為分離因數(shù)較低，大多為1500-30001500-3000?？侩x心力和螺旋的推進(jìn)作用自動(dòng)連續(xù)排渣靠離心力和螺旋的推進(jìn)作用自動(dòng)連續(xù)排渣如何選擇離心分離機(jī)？如何

30、選擇離心分離機(jī)？ 根據(jù)懸浮液根據(jù)懸浮液( (或乳濁液或乳濁液) )中固體顆粒的中固體顆粒的大大小和濃度、固體與液體小和濃度、固體與液體( (或兩種液體或兩種液體) )的的密度差、液體粘度、濾渣密度差、液體粘度、濾渣( (或沉渣或沉渣) )的特的特性性，以及，以及分離的要求分離的要求等進(jìn)行綜合分析，等進(jìn)行綜合分析，滿足對滿足對濾渣濾渣( (沉渣沉渣) )含濕量和濾液含濕量和濾液( (分離液分離液) )澄清度澄清度的要求，初步選擇采用哪一類離的要求，初步選擇采用哪一類離心分離機(jī)；心分離機(jī)； 然后按處理量和對操作的自動(dòng)化要求，然后按處理量和對操作的自動(dòng)化要求，確定離心機(jī)的類型和規(guī)格；確定離心機(jī)的類型

31、和規(guī)格； 最后經(jīng)實(shí)際試驗(yàn)驗(yàn)證。最后經(jīng)實(shí)際試驗(yàn)驗(yàn)證。 離心分離機(jī)未來的發(fā)展趨勢離心分離機(jī)未來的發(fā)展趨勢 將是強(qiáng)化分離性能、發(fā)展大型的離心分將是強(qiáng)化分離性能、發(fā)展大型的離心分離機(jī)、改進(jìn)卸渣機(jī)構(gòu)、增加專用和組合離機(jī)、改進(jìn)卸渣機(jī)構(gòu)、增加專用和組合轉(zhuǎn)鼓離心機(jī)、加強(qiáng)分離理論研究和研究轉(zhuǎn)鼓離心機(jī)、加強(qiáng)分離理論研究和研究離心分離過程最佳化控制技術(shù)等。離心分離過程最佳化控制技術(shù)等。 二、過濾二、過濾 過濾過濾 原理：原理：懸浮液通過過濾介質(zhì)，固態(tài)顆粒懸浮液通過過濾介質(zhì)，固態(tài)顆粒與溶液分離。與溶液分離。 根據(jù)機(jī)理分為：根據(jù)機(jī)理分為：澄清過濾和濾餅過濾兩澄清過濾和濾餅過濾兩種。種。 澄清過濾：澄清過濾：適合固體含量

32、少于適合固體含量少于0.1g/100ml、顆粒直徑在顆粒直徑在5-100m的懸浮液的過濾分離，的懸浮液的過濾分離，如：河水、麥芽汁、酒類和飲料等；如：河水、麥芽汁、酒類和飲料等； 過濾介質(zhì)為硅藻土、砂、顆?；钚蕴?、玻璃過濾介質(zhì)為硅藻土、砂、顆?；钚蕴?、玻璃珠、塑料顆粒等，填充于過濾器內(nèi)即構(gòu)成過珠、塑料顆粒等，填充于過濾器內(nèi)即構(gòu)成過濾層；也有用燒結(jié)陶瓷、金屬、粘合塑料及濾層；也有用燒結(jié)陶瓷、金屬、粘合塑料及金屬絲燒成的管子等組成的成型顆粒濾層。金屬絲燒成的管子等組成的成型顆粒濾層。 濾餅過濾：濾餅過濾：適合固體含量大于適合固體含量大于0.1g/100ml的的懸浮液的過濾分離。懸浮液的過濾分離。

33、過濾介質(zhì)為濾布，包括天然或合成的纖維織過濾介質(zhì)為濾布，包括天然或合成的纖維織布等。當(dāng)懸浮液通過濾布時(shí)，固體顆粒被擋布等。當(dāng)懸浮液通過濾布時(shí)，固體顆粒被擋在濾布上形成濾餅，當(dāng)濾餅達(dá)到一定厚度時(shí)在濾布上形成濾餅，當(dāng)濾餅達(dá)到一定厚度時(shí)即起過濾作用。即起過濾作用。板框過濾機(jī)板框過濾機(jī) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，裝配緊湊，過濾面積大；結(jié)構(gòu)簡單，裝配緊湊，過濾面積大；過濾的壓力差能大幅度調(diào)整，固相含水少，過濾的壓力差能大幅度調(diào)整，固相含水少，并能適應(yīng)不同的發(fā)酵液的過濾；輔助設(shè)備并能適應(yīng)不同的發(fā)酵液的過濾；輔助設(shè)備少、維修方便、價(jià)格低和動(dòng)力消耗少。少、維修方便、價(jià)格低和動(dòng)力消耗少。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：設(shè)備笨重、間歇操作、勞動(dòng)強(qiáng)度大、設(shè)備笨重、間歇操作、勞動(dòng)強(qiáng)度大、衛(wèi)生條件差、輔助時(shí)間多和生產(chǎn)效率衛(wèi)生條件差、輔助時(shí)間多和生產(chǎn)效率低。 適用范圍：適用范圍：固體含量固體含量1%-10%的懸浮液。的懸浮液。真空轉(zhuǎn)鼓過