第七章 过滤与离心分离设备

1、第七章过滤与离心分离设备发酵液常常是由固相和液相组成，这种悬浮液的固液 分离是生物产品生产 过程中经常遇到的重要单元操 作之一。发酵液由于种类很多，大多数表现为黏度大 和成分复杂，其固液分离较为困难。固液分离的方法很多，生物工业中运用的方法有：分 离筛、重力沉降、浮选分离、离心分离和过滤等。其 中最常用的主要是过滤和离心分离。过滤是目前工业 生产中用于固液分离的主要方法。 过滤操作是迫使液体通过固体支撑物或过 滤介质，把固体截留，从而达到固液分离 的目的。 离心分离是利用惯性离心力和物质的沉降 系数或浮力密度的不同而进行的分离、浓 缩等操作。离心分离对那些固体颗粒很小 且黏度很大、过滤速度很慢

2、甚至难以过滤 的悬浮液分离有效，对那些忌用助滤剂的 悬浮液的分离也能得到满意的结果。 不同性状的处理液应选用不同的固液分离方法与设备。在生化物质固液分离时需要考虑的重要参数有：分离粒子的大小和尺寸，介质的黏度，粒子和介质之间的密度差，固体颗粒的含量，粒子聚集或絮凝作用的影响，产品稳定性，助滤剂的选择，料液对设备的腐蚀性，操作规模及费用等。 同时在选择分离方法时，还需考虑它对后续工序的影响，尽量不要带入新的杂质，给后道工序的操作带来更多困难。 第一节：过滤设备 根据过滤原理不同过滤分为澄清过滤和滤饼过滤两种。1、澄清过滤：当悬浮液通过过滤介质时，固体颗粒 被阻拦或吸附在滤层颗粒上，使滤液得以澄清

3、。2、滤饼过滤：当悬浮液通过过滤介质时，固体颗粒被 介质阻拦而形成滤饼，当滤饼积至一定厚度时就起 到过滤作用，此时即可获得澄清的滤液。 过滤介质一般按照不同的过滤操作进行分类。 在澄清过滤中，所用的过滤介质为硅藻土、砂、颗粒活性炭、玻璃珠、塑料颗粒等，填充于过滤器内即构成过滤层；也有用烧结陶瓷、烧结金属、黏合塑料及用金属丝绕成的管子等组成的成形颗粒滤层。 在澄清过滤中过滤介质起着主要的过滤作用。 在滤饼过滤中，过滤介质为滤布，包括天然或合成纤维织布、金属织布及毡、石棉板、玻璃纤维纸、合成纤维等无纺布，悬浮液本身形成的滤饼起着主要的过滤作用。 按照过滤推动力的差别，习惯上把过滤机分为常压过滤机、

4、加压过滤机、真空过滤机三种。 常压过滤机由于推动力太小在工业中很少用。但啤酒麦芽糖化的过滤仍采用这种压力差很小的平底筛过滤。 加压过滤机有：自动板框压力机、硅藻土过滤机（板框式、叶片式、柱式硅藻土压滤机）。 真空过滤机：真空转鼓过滤机、无格式真空转鼓过滤机、滤布循环行进式RCF真空转鼓过滤机。 离心分离可分为三种形式：离心沉降、离心过滤和超离心。 离心沉降：利用固液两相的相对密度差，在离心机无 孔转鼓或管子中进行悬浮液的分离操作。 离心过滤：利用离心力并通过过滤介质，在有孔转鼓 离心机中分离悬浮液的操作。 超离心：利用不同溶质颗粒在液体中各部分分布的差 异，分离不同相对密度液体的操作。 离心沉

5、降设备：瓶式离心机、多室离心机、管式离心 机、碟片式离心机、沉降式螺旋卸料离心机。 离心过滤设备：三足式离心机、卧式刮刀卸料离心机、卧式活塞推料离心机、翻袋式离心机等。 膜分离技术与设备： 膜分离过程的实质是小分子物质透过膜，而大分子物质被截留。因此，膜必须是半透膜。 膜分离的推动力可以是多种多样的，一般有浓度差、压力差、电位差等。 常见的膜分离过程有透析、反渗透、纳滤、超滤、微滤、电渗析、气体透过等。 第二节：过滤速度的强化 要想提高过滤速度可以从两个方面考虑：1.改变悬浮液的物理性质，促使其分离 （发酵醪液的预处理）2.选择适当的过滤介质和操作条件（不 可压缩虑饼和可压缩虑饼） 第三节：过滤设备的工艺计算 板框压滤机的工艺计算 计算的目的是确定机型、确定板框数、滤机的台数。 具体计算过程如下： 1.通过物料计算求出每批操作得到的滤液体积V，滤 渣量m1,滤渣中液体含量X2。用于选择压滤机。 2.板框压滤机的选择及台数： （1）确定机型 （2）根据工厂产品生产产量确定每批发酵液体积等 （3）确定板框尺寸 （4）计算每块滤框的过滤面积 一、根据过滤原理不同过滤分