发酵产物的分离提取-过滤与膜分离

第三节过滤与膜分离一、过滤过滤是分离悬浮液最普遍和最有效的单元操作之一过滤澄清过滤滤饼过滤（一）过滤原理

式中：V——滤液体积，m3t——过滤时间，sΔp——过滤压力差，PaF——过滤面积，m2μ——滤液黏度，Pa·sr0——滤饼的体积比阻力，1/m2l——滤饼层厚度，mR——滤布阻力，1/m（二）过滤介质过滤介质织物介质（天然纤维滤布和合成纤维滤布）粒状介质（硅藻土、珍珠岩石、细砂、活性碳）多孔固体介质（多孔陶瓷、多孔玻璃、多孔塑料）硅藻土一般不与酸碱反应，化学性质稳定形状不规则，空隙大且多孔无毒切不可压缩用途：作为深层过滤介质作为预涂层作为助滤剂特点：（三）过滤设备过滤设备常压过滤机加压过滤机真空过滤机1.常压过滤机平底筛板啤酒麦汁过滤槽薄糟层过滤单元式过滤槽2.加压过滤机（1）板框过滤机板框式压滤机主要由许多滤板和滤框间隔排列而组成。滤板的作用？1.板和框多为正方形，角端开有小孔，组合压紧后即成原料、滤液或洗水的流道。2.左图为滤框的一角，料液从总管流向框内3.空框与滤布围成容纳原料及滤饼的空间实验室用的板框压滤机－－板框部分自动板框压滤机结构与普通板框压滤机大体相同。配有自动控制操作系统，自动卸料、洗涤滤布滤布是首尾封闭的整体油压机拉开板框，降下滤框，框内滤饼被推落。传动装置带动环形滤布绕一系列转轴旋转，洗涤滤布；最后使滤框复位，全部操作可在10min内完成。（2）叶片式过滤机主要构件：1.矩形或圆形的滤叶：由金属丝网框架+滤布构成。2.平行排列的滤叶组成一体，安装在密闭机壳内。3.滤叶可垂直或水平。4.推动力可以是真空或正压

3.真空过滤机转筒结构1一转鼓2一过滤室3一分配阀座4一料液槽5一摇摆式搅拌器6一洗涤液喷嘴7一刮刀转筒浸入滤浆槽中，浸没角90-130度，缓慢旋转，转速0.5-2rpm圆筒分为过滤区、洗涤及脱水区、卸渣及再生区。二、膜分离概念：利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动力，由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。1.膜的种类膜合成膜生物膜液膜带支撑层的液膜乳状液膜固膜不对称膜不对称膜多孔膜无孔膜无机膜有机膜对称膜多孔膜不对称膜对称膜荷电膜不荷电膜复合膜转相膜复合膜转相膜——(原生质、细胞膜)2.膜分离的作用机理以推动力的过程分类：1.以浓度差为推动力的过程：A、透析技术(Dialysis,DS)2.以电场力为推动力的过程：A、电透析，B、离子交换电透析3.以静压力差为推动力的过程：A、微滤(microfiltration)，B、超滤(untrafiltration)，C、反渗透(reverseosmosis)4.以蒸气压差为推动力的过程：A、膜蒸馏，B、渗透蒸馏膜分离法与物质大小的关系膜进料浓缩液稀释液浓缩液渗透膜进料纯化液杂质渗析液进料透析膜盐水进料浓缩液水反渗透膜进料水微过滤膜进料浓缩液水超滤膜进料贫气富气气体透过工业应用的反渗透装置（二）膜分离装置2.管状膜器3.螺旋盘绕状膜器4.空心纤维膜器膜断面图过程应用对象实例微滤消毒、澄清收集细胞培养悬浮液除菌，产品消毒，细胞收集超滤大分子物质分离酶及蛋白质的分离、浓缩、纯化，血浆分离、脱盐、去热源，膜反应器纳滤小分子