Chapter 2 发酵液的预处理与固液分离.ppt

三足式离心机 三足式离心机是世界上最早出现的离心机，属于间歇式离心机。具有结构简单、适应性强、操作方便、制造容易等特点，至今仍然是保有量最多、应用范围最广的离心机。 转鼓内铺设滤布或筛网，旋转时悬浮液被离心力甩向转鼓周壁，固体颗粒被筛网截留在鼓内形成滤饼，而液体经滤饼和筛网的过滤由鼓壁开孔甩离鼓壁，从而达到固液分离的目的。 操作过程 三足式式离心机属于间歇式操作，包括 第一次加速（空转鼓启动加速到所需要的速度） 第二次加速（加料、加速到全速） 全速运转、洗涤、甩干、减速和卸料等阶段 操作注意事项 全速运转是从转鼓转速达到最高速度开始，一直到料浆液面下降到滤饼层表面为止。这一阶段不能洗涤否则将是低效洗涤。 分离操作开始形成滤饼，直到料浆液面下降到滤饼层表面。 洗涤目的是用少量的洗涤液以最大限度地置换滤饼中留存的母液，使之完全过滤，并洗去杂质。 离心甩干是最后的过滤阶段，此时空气渗入滤饼层中，其实质是气相渗入滤饼层后的液相流动，或是气液两相在颗粒层内的双向流动。目的是尽量降低离心过滤或洗涤后滤饼中的最终残液量。 离心过滤 使悬浮液在离心力场作用下产生的离心力压力，作用在过滤介质上，使液体通过过滤介质成为滤液，而固体颗粒被截留在过滤介质表面，从而实现固液分离 是离心与过滤单元操作的集成，分离效率更高 常见的离心过滤设备 三足式离心机 是最常见的过滤式离心机，立式有孔转鼓悬挂于三根支足上故而得名 卧式刮刀离心机 可连续生产，使用效率更高，功率消耗小 螺旋卸料离心机 主要用于需耐压的场合，具较高的分散因数 三足式离心机 卧式刮刀离心机 螺旋卸料离心机 6. 全发酵液提取技术 用膜技术进行全发酵液的提取 用双水相萃取进行全发酵液的提取 用扩张床吸附进行全发酵液的提取 本章小结 离心和过滤是去除不溶物的主要方法 生物分离过程首先要去除不溶物 大的、硬的不溶物可用过滤方法去除 对于大部分发酵液，助滤剂或者其它预处理方法有利于过滤，但也有没有效果的。 另外一些小的、难过滤的固体颗粒可用离心分离 过滤设备从传统的板框式过滤机到旋转式真空过滤设备，种类很多。 4、传统的过滤设备 过滤设备的选择 被过滤液体的过滤特性 生产规模：间歇式，连续式 操作条件：是否是挥发性的 操作要求：流出液及滤饼的处理方法 材料：是否有腐蚀性 最普遍的是板框式过滤机，有可填充的、金属隔片的和凹显空间滤饼的。 其它类型还有平的金属板，可用滤纸或滤布过滤介质在开放式框架上分离形成滤饼。这种过滤机适合于相对的干性滤饼，能被清除，不适合有毒气和生物危害物的滤饼。 固液分离装置的性质比较 板框过滤机：过滤面积大，能耐受较高压力差，故对不同过滤特性的发酵液适应性强，同时还具有机构简单、价格较低、能耗少的优点。但不能连续操作，设备笨重，劳动强度大，卫生条件差，辅助时间长。目前研制出自动板框过滤机。 鼓式真空过滤机：连续操作，自动化控制，压差较小。主要适用于霉菌发酵液的过滤。对菌体较细或粘稠的发酵液不太适用。（可预铺助滤剂） 离心机：分离速度快，效率高，操作条件好，适用与大规模分离，但设备投资高，能耗较大。 对于含固量较多多的发酵液，可采用倾斜式（或称螺旋型）离心机，它依靠离心力和螺旋的推进作用自动排渣。 5 、 离心与沉降 大部分工业生物分离的第一步往往是将不溶物质从发酵液中除去。这些不溶性固体的浓度和颗粒大小的变化范围很宽。 对于这些浓度较小，粒径较大，硬度较强的不溶物，我们可以采用过滤方法分离。在前面我们讲述了过滤法，包括助滤剂的应用。有些发酵液中，使用助滤剂有利于过滤分离，而还有一些发酵液则不行。 那些固体颗粒小、溶液粘度大的发酵液和细胞培养液或生物材料的大分子抽提液及其过滤难实现的固－液分离，必须采用离心技术才能达到分离目的。 当发酵液不易被过滤纯化时，我们可以采用离心的方法来分离。 与过滤设备相比，离心设备的价格昂贵。但当固体颗粒细小而难以过滤时，离心操作往显得十分有效。 离心产生的固体浓缩物和过滤产生的浓缩不同。 离心分离是基于固体颗粒和周围液体密度存在差异，在离心场中使不同密度的固体颗粒加速沉降的分离过程，当静置悬浮液时，密度较大的固体颗粒在重力作用下逐渐下沉，这一过程称为沉降。由于沉降和离心相似，这儿就放在一块讨论。 沉降 沉降：是指当悬浮液静置时，密度较大的固体颗粒在重力的作用下逐渐下沉，这一过程成为沉降 沉降过程通常是十分缓慢的，对于一些固液密度差异很小的体沉降往往需要很长时间 重力沉降 (gravity settling)---依靠外力(重力)作用，利用密度差异使之发生相对运动而分离的过程。 重力沉降是化工过程中常用的气固、液固和液液分离手段