03第三章-固液分离技术(第二节-离心技术)-全.pptVIP

生物分离技术 第三章 固液分离技术 固液分离方法 第一节 过滤技术 第二节 离心技术 ★ 第二节 离心技术  粒径的变化可以从直径约为1um的微生物，到直径为1mm的不溶性物质。 对于这些浓度较小，粒径较大，硬度较强的不溶物，，可以采用过滤方法分离。有些发酵液中，使用助滤剂有利于过滤分离，还有一些发酵液则不行。 当发酵液不易被过滤时，采用离心的方法分离。 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。 离心产生的固体浓缩物和过滤产生的浓缩不同。 通常情况下离心只能得到一种较为浓缩的悬浮液或浆体。 过滤可获得的水分含量较低的滤饼。 对大多数生物发酵液可以离心但不能有效地过滤分离，所以离心往往是很有效的方法。 （二）离心分离 对于浓度较小，粒径较大，硬度较强的不溶物，可以采用过滤分离。 但当固体颗粒细小而难以过滤时，发酵液不易被过滤纯化，离心操作往显得十分有效。 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。 动植物细胞的收集、细胞碎片和沉淀的分离等常用离心分离。 离心力与转速 离心分离颗粒沉降速度 按离心机的作用方式： 斜角式 平抛式 管式 蝶式 螺旋式 多室 1）斜角式离心机 结构稳定， 可装载较多的样品 使用较高的转速。 加速或减速时，对样品有搅动。 有些梯度离心要求用角转头，否则形成的梯度不均一，线性很差． 平抛式 平抛式 平抛式离心机转子 ３）管式离心机 （tubular-bowl centrifuge） 管式离心机具有一个细长而高速旋转的转鼓， 转鼓内装有纵向平板， 其下部有进料口。上部两侧有重液相和轻液相出口。 管式 管式离心机 管式离心机 待处理的物料在一定压力（3×104 Pa左右）下由进料管经底部空心轴进入鼓内， 靠挡板分布于鼓的四周，并使料液迅速达到与转鼓相同的角速度。 转鼓带动物料高速旋转，在离心力下，悬浮液沿转鼓内壁向上流动的，料液在离心力场的作用下因其密度差的存在而分离。 澄清后的液相流动到转鼓上部的排液口排出。 比重大的固体微粒逐渐沉积在转鼓内壁形成 沉渣层，达到一定数量后，停机人工清除。 管式离心机特点： 结构简单， 可提供较大离心力，转速高，分离因数高达15000-65000。 管状离心机可以冷却，有利蛋白质分离 间歇操作，须定时拆卸、清洗 适用于于分离乳浊液及含细颗粒的稀悬浮液，适用于固含量低于1%，颗粒度小于5微米，黏度大的悬浮液澄清或固液两相密度差较小的分离。 4）碟片式离心机disk-bowl centrifuge 是在管式离心机的基础上发展起来的，在转鼓中加入了许多重迭的碟片，缩短了颗粒的沉降距离，提高了分离效率。 是生物工业中应用最为广泛的一种离心机 有一个密封的转鼓，内装十至上百个锥顶角为60~100゜锥形碟片。 碟片间的距离一般为0.5-2.5mm, 碟式 碟片式离心机 碟片式离心机 碟片式离心机工作原理 当悬浮液在动压头的作用下，经中心管流入高速旋转的碟片之间的间隙时，便产生了惯性离心力， 其中密度较大的固体颗粒在离心力作用下向上层碟片的下表面运动，而后在离心力作用下被向外甩出，沿碟片下表面向转子外围下滑， 而液体则由于密度小，在后续液体的推动下沿着碟片的隙道向转子中心流动，然后沿中心轴上升，从套管中排出，达到分离的目的 碟片式离心机类型 人工排渣的碟片离心机 碟片上不开孔，只有一个清液排出口。沉积在转鼓内壁上的沉渣，间歇排出。只适用于固体颗粒含量很少的悬浮液。 喷嘴排渣的碟片离心机：当固体颗粒含量较多时，可采用具有喷嘴排渣的碟式离心沉降机。在有特殊形状内壁的转鼓壁上开设若干喷嘴 活门（活塞）排渣的碟片离心机 　 这是近年来开发的机型，它和相同直径的活塞机相似，其速度可增加23%~30%,故可使分离因素达15000 左右，可用于酶制剂，疫苗和胰岛素等生产中分离物的澄清。 5）螺旋式离心机　scroll-type centrifuge 螺旋式 发酵液的固液分离 螺旋式 螺旋式 螺旋式离心机工作原理 转鼓与螺旋以一定差速同向高速旋转，悬浮液通过螺旋输送器的空心轴进入机内中部，由进料管连续引入螺旋内筒，加速后进入转鼓。 在离心力场作用下，固相物沉积在转鼓壁上形成沉渣层。输料螺旋将沉积的固相物连续不断定推至转鼓锥端，经排渣口排出机外