发酵液的预处理和菌体的回收课件

Questions过滤技术难处理的发酵液如何处理液液分离，并含少量固体颗粒细胞器的分离大分子物质分子量的测定DNA半保留复制1第四章 离心分离

1概论离心分离原理离心技术分类管式离心机多室离心机（管式离心机的变形）碟式离心机螺旋卸料沉降离心机离心过滤离心设备的选择超速离心技术24.1

概论34.2

离心分离原理离心力：Stock’s

Force(粘滞吃力)：离心沉降速度：分离因子定义Fr：离心力/重力加速度(g)的比值意义：衡量离心设备的离心程度的重要技术参数，用于离心机的分类44.3

离心技术分类按分离因子Fr分类1)、常速离心机Fr<3,000g三足沉降式:500-1000g螺旋卸料式：1200-3000g2)、中速离心机，Fr=3,000—5,000g多室离心机：2000-8000g碟片式离心机：3000-10000g3)、高速离心机，Fr=5,000—20,000g多室离心机：2000-8000g碟片式离心机：3000-10000g管式离心机：>8000-15000g4)、超速离心机，Fr=20,000—1,000,000g54.3

离心技术分类用途分类、分析性：超速离心机、制备性：A、实验室用；B、工业用工业应用分类、管式离心机、多室离心机（管式离心机的变形）、碟式离心机：Ａ、人工排渣式,

Ｂ、喷嘴排渣式,

Ｃ、活塞排渣式、螺旋卸料沉降离心机、离心过滤、三足式离心机64.4

管式离心机操作：应用：A、液-液分离(连续式)，B、低固体含量(<1%)的固-液分离(间歇式)。主要技术指标：A、离心管直径40-150mm，长径比4-8；B、离心强度8000—15000g；C、处理能力

100-400

L/h

；

D

、适应的颗粒直径0.01-100

m，固液密度差大于0.01g/cm3，固体含量小于1%优点：A、结构简单，价廉，B、分离效果好，分离因子高8000—15000g缺点：

A

、处理能力有限

;

B

、低固体含量的悬浮液(<1%)74.4

管式离心机沉降计算粒子在Z-axis

上的移动速度：粒子在r-axis

上的移动速度:粒子的运动轨迹：84.4

管式离心机清除条件：

最难分离的粒子在入口：

Z=0

，

r=R1;Z=H,r=R0。按进入和离开的边界条件，将上式积分得：在大多数条件下，由于液层很薄，R0

Rl，上式可简化为：意义：A、最大流量Qmax与离心机特征(H,R0,Rl,

)的关系，超过最大流量，粒子不能被清除；B、离心机设计、放大和操作的基础。94.5

多室离心机(管式离心机的变形)操作：应用：A、抗生素的液-液萃取分离，B、固相浓度小于５％的固—液分离，如酒类和果汁的澄清。主要技术参数：A、3-7个分离室，B、分离因子

2000-8000g

，

C

、处理能力

2.5-10m

3

/h

，

D

、颗粒

d >

0.1

m

，

E

、固体浓度<５％。优点(与管式比较)：A、加强功能：分离液流程

、沉降面积

、流层减薄、沉降距离减小；B、颗粒的筛分作用：粗颗粒沉降到内层分离室，细颗粒沉降到外层分离室.缺点：沉淀清理困难。104.6

碟式离心机化学、制药和生化工业应用最广泛特点：A、10-100个锥顶角为60-100

Ｃ的锥形碟片；B、碟片距很短0.5-2.5mm，沉降距离极短，分离效果高；C、碟片多，沉降面积大，增加分离效果；D、抗对流效果高。分类：

Ａ、人工排渣式;Ｂ、喷嘴排渣式;C、活塞排渣式。11Ａ、人工排渣碟片离心机操作：应用：A、液-液分离，并含少量固体，B、固-液分离，固相含量小于２%，C、澄清操作。主要技术指标：A、分离因子10000g以上；

B、适应的颗粒直径0.02—20

m，固体含量小于２%，C、<100t/h。优点：A、分离因子达10000g以上，B、特别适合于含少量细颗粒的液液分离。缺点：A、转鼓与碟片之间空隙大，不易发挥离心机的高效分离性能；B、停车清洗，生产效率低，劳动强度大。12Ｂ、喷嘴排渣碟片离心机操作：应用：多用于cell浓缩，浓缩比在5-20。主要技术指标：A、分离因子5000g左右；B、适应的颗粒直径0.1-100

m，固体含量<25%，C、喷嘴2-24个，D、转鼓d<

900mm优点：A、颗粒富积好，B、处理量大，可达300t/h。缺点：A、分离因子5000g，低，不适合于小颗粒的分离；B、富积的颗粒含水量大。13Ｃ、活塞排渣碟片离心机操作：应用：多种颗粒的分离(0.1--

500

m颗粒)，固体含量<10%,

应用范围最广主要技术指标：A、分离因子5000-9000g；B、适应的颗粒直径0.1—500

m，固体含量<10%，C、处理量达40t/h，D、固液密度差0.01g/cm3。优点：A、颗粒富积好，B、处理量较大40t/h。缺点：A、富积的颗粒含水量大；B、不适合于高固体含量的发酵液(>10%)。144.6

碟式离心机最大流量计算154.7

螺旋卸料沉降离心操作：立式，卧式应用：

A

、高浓度的大颗粒的固液分离

(

达

50%,

2um-5mm)

，如淀粉精制和污水处理。主要技术指标：A、分离因子小于6000g；B、适应的颗粒直径2um-5mm，固体含量1-50%，C、固液密度差0.05g/cm3，D、转鼓直径--900mm。优点：A、操作温度高300

C大；B、处理量大，可达60t/h。缺点：分离因子小于6000g，不适合于小颗粒的分离。164.7

螺旋卸料沉降离心机沉降计算：174.8

离心过滤原理:184.8

离心过滤计算流量方程：注：流量为非常数，时间增加，滤饼厚度增加，而流量减小。

滤饼形成时间方程：意义：得到滤饼厚度(R0-RC)所需时间，用于工艺放大Q194.9

离心设备的选择基本参数颗粒d,固液

差,

选择基本型号固体物浓度亚型产物热稳定性低温离心流量Q,规模规格、台数气溶胶,活cell密封灭菌设计2021224.1

概论固液分离：第一选择为过滤，第二选择离心分离。应用：A、难过滤的发酵液：d小、

大、过滤U慢、甚至不能过滤的悬浮液，以及忌用助滤剂、或助滤剂无效的悬浮液；B、其他难分离的固液分离；C、互不相溶液—液分离，如液液萃取；D、不同密度固体或乳浊液的密度梯度分离，如超离心分离缺点：A、分离得到的不是滤饼一样的半干物，而是浆状物；B、处理量小；C、设备复杂，价格贵，分离成本高。操作形式：A、离心沉降；B、离心过滤；C、密度梯度(超离心)。234.10

超速离心技术超速离心机：分离因子在100,000g以上的离心设备沉降系数(sedimentation

coefficient,S

=Svedbergs=10-13

s)：S计算：颗粒在20

C

水中的Sw,20为v

为溶质(颗粒)的单位质量的体积,η

w,20

和η

L,T

分别为20

C的水和T

C

溶剂的黏度，ρw,20和ρL,T

分别为20

C

的水和T

C溶剂的密度。Sw,20与溶质（颗粒）浓度有关：为c

0时的沉降系数(20

C的水),k为常数244.10 超速离心技术1操作模式4.10 超速离心技术-应用A.测定分子量:B