过滤与离心分离设备

1、第七章过滤和离心分离设备，发酵液通常由固相和液相组成，而这种悬浮液的固液分离是生物制品生产中经常遇到的重要单元操作之一。由于发酵液种类繁多，大多具有粘度高、成分复杂的特点，因此很难将固体与液体分开。固液分离的方法很多，生物工业中使用的方法包括分离筛、重力沉降、浮选分离、离心分离和过滤。最常用的是过滤和离心分离。目前，过滤是工业生产中固液分离的主要方法。过滤操作是迫使液体通过固体支持物或过滤介质来拦截固体，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差异进行的分离、浓缩等操作。离心分离对于固体颗粒小、粘度高、过滤速度慢甚至过滤困难的悬浮液的分离是有效的，并且对于没

2、有助滤剂的悬浮液的分离可以获得令人满意的结果。对于不同性质的处理液，应选择不同的固液分离方法和设备。生化物质固液分离中需要考虑的重要参数有：分离颗粒的尺寸和大小、介质的粘度、颗粒和介质的密度差、固体颗粒的含量、颗粒聚集或絮凝的影响、产品稳定性、助滤剂的选择、料液对设备的腐蚀性、操作规模和成本等。同时，在选择分离方法时，还应考虑其对后续工艺的影响，尽量不要引入新的杂质，这会给后续工艺的操作带来更多的困难。第一节：过滤设备根据过滤原理的不同，过滤可分为澄清过滤和滤饼过滤。1.澄清和过滤：当悬浮液通过过滤介质时，固体颗粒被堵塞或吸附在过滤颗粒上，使滤液澄清。2.滤饼：当悬浮液通过过滤介质时，固体颗粒

3、被介质堵塞，形成滤饼。当滤饼积累到一定厚度时，它起过滤作用，此时可以得到澄清的滤液。过滤介质通常根据不同的过滤操作进行分类。在澄清过滤中，使用的过滤介质是硅藻土、沙子、颗粒活性炭、玻璃珠、塑料颗粒等。填充在过滤器中以形成过滤层；还形成了由烧结陶瓷、烧结金属、粘合塑料和缠绕有金属丝的管道组成的粒状过滤层。过滤介质在澄清过滤中起主要作用。在滤饼过滤中，过滤介质是滤布，包括天然或合成纤维编织布、金属编织布和毡、石棉板、玻璃纤维纸、合成纤维和其他无纺布。悬浮液本身形成的滤饼在过滤中起主要作用。根据过滤驱动力的不同，通常将过滤器分为三种类型：常压过滤器、压力过滤器和真空过滤器。大气过滤器因其驱动力小而很

4、少在工业上使用。然而，这种压差小的平底筛仍用于啤酒的过滤。压力过滤机包括：自动板框压滤机和硅藻土过滤机(板框式、叶片式和柱式硅藻土压滤机)。真空过滤机：真空转鼓过滤机、无格式真空转鼓过滤机和RCF真空转鼓过滤机，滤布循环运行。离心分离可分为三种形式：离心沉淀、离心过滤和超速离心。离心沉淀：利用固相和液相之间的相对密度差，悬浮液在没有孔的离心机转鼓或管道中分离。离心过滤：在多孔转鼓离心机中，通过离心力和过滤介质分离悬浮液的操作。超离心：利用液体每一部分中不同溶质颗粒分布的差异来分离不同相对密度液体的操作。离心沉淀设备：瓶式离心机、多室离心机膜分离的驱动力可以是多种多样的，例如浓度差、压力差和电势

5、差。常见的膜分离过程包括透析、反渗透、纳滤、超滤、微滤、电渗析和气体渗透。为了提高过滤速度，可以考虑两个方面：1 .改变悬浮液的物理性质以促进其分离(发酵醪液的预处理)2。选择合适的过滤介质和操作条件(不可压缩滤饼和可压缩滤饼)；3.过滤设备的工艺计算板框压滤机工艺计算的目的是确定型号、板框数量和过滤器数量。具体计算过程如下：1 .通过物料计算，计算每批操作得到的滤液体积v、滤渣量m1和滤渣的液体含量X2。用于选择压滤机。2.板框压滤机的选择和数量：(1)确定型号；(2)根据工厂产品产量确定每批发酵液的体积；(3)确定板和框架的尺寸；(4)计算每个过滤框架的过滤面积；1)根据过滤原理的不同，过滤可分为澄清