關(guān)于發(fā)酵液的預(yù)處理第1頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三基本要求：了解發(fā)酵液的特性和固液分離及設(shè)備，掌握發(fā)酵液預(yù)處理的方法。重點(diǎn)：降低液體粘度的方法；凝聚與絮凝；發(fā)酵液中高價(jià)無(wú)機(jī)離子的除去；雜蛋白的除去。

第2頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三一、發(fā)酵液的一般特征

1、發(fā)酵液的組成

（1）大部分是水；

（2）細(xì)胞或碎片；

（3）少量未用完的培養(yǎng)基；

（4）一定量的代謝產(chǎn)物及副產(chǎn)物。

第一節(jié)概述第3頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

2、發(fā)酵液的特性

（1）發(fā)酵產(chǎn)物濃度較低，大多為1%~10%；大部分為水，一般為90%~99%。

（2）發(fā)酵液中的懸浮固形物主要是菌體和蛋白的膠狀物，其顆粒小，帶電荷，可形成穩(wěn)定的膠體溶液；相對(duì)密度與液相相差不大；固體粒子可壓縮性大；液相粘度大，大多為非牛頓型流體。

（3）發(fā)酵液中含有培養(yǎng)基成分，對(duì)后續(xù)操作產(chǎn)生一點(diǎn)影響。

（4）發(fā)酵液中有代謝產(chǎn)物及性質(zhì)相似的副產(chǎn)物

（5）發(fā)酵液中還含有色素、毒性物質(zhì)、熱原質(zhì)等有機(jī)雜質(zhì)，導(dǎo)致其性質(zhì)不穩(wěn)定，隨時(shí)間變化。（空氣氧化、微生物污染、蛋白酶水解）第4頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第5頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三二、發(fā)酵液預(yù)處理的目的和要求

1、發(fā)酵液預(yù)處理的目的（1）改變發(fā)酵液的物理性質(zhì)，促進(jìn)從懸浮液中分離固形物的速度，提高固液分離器的效率；（2）盡可能使產(chǎn)物轉(zhuǎn)入便于后續(xù)工序處理的某一相中（多數(shù)是液相）；（3）去除發(fā)酵液中部分雜質(zhì)，以利于后續(xù)各步操作。第6頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2、發(fā)酵液預(yù)處理的要求預(yù)處理要滿足以下要求，才能達(dá)到目的。（1）菌體分離采用離心和過(guò)濾方法。胞外產(chǎn)物，預(yù)處理時(shí)應(yīng)盡可能使產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到液相，然后用固液分離除去固相。胞內(nèi)產(chǎn)物，則應(yīng)先收集菌體或細(xì)胞，經(jīng)細(xì)胞破碎后，使產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到液相，再用固液分離除去細(xì)胞碎片。

第7頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（2）固體懸浮物的去除采用過(guò)濾方法，獲得澄清液（3）蛋白質(zhì)的去除：可溶性蛋白（4）重金屬離子的去除（5）色素、毒性物質(zhì)、熱原質(zhì)等有機(jī)雜質(zhì)的去除（6）改變發(fā)酵液的性質(zhì)，以利于提取和精制后續(xù)工序操作的順利進(jìn)行（7）調(diào)節(jié)適宜的pH和溫度第8頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

發(fā)酵液預(yù)處理的方法有三類：提高過(guò)濾速度的方法、改變發(fā)酵液性質(zhì)的方法、雜質(zhì)去除的方法。具體方法有凝聚與絮凝方法、加熱法、加水稀釋法、調(diào)節(jié)pH法、加入助濾劑法、加入反應(yīng)劑法、加吸附劑法或加鹽法、高價(jià)無(wú)機(jī)離子去除的方法、可溶性雜蛋白去除的方法、色素及其他雜質(zhì)去除的方法等。第二節(jié)發(fā)酵液預(yù)處理的方法第9頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三一、凝聚與絮凝方法采用凝聚和絮凝技術(shù)能有效改變細(xì)胞、細(xì)胞碎片及溶解大分子物質(zhì)的分散狀態(tài)，破壞其穩(wěn)定性，使其聚結(jié)成較大的可分離的顆粒，以提高過(guò)濾速率，便于分離；同時(shí)，還能有效地除去雜蛋白質(zhì)和固體雜質(zhì)，提高濾液質(zhì)量。工業(yè)最常用方法之一。

凝聚和絮凝是兩種方法，兩個(gè)概念。第10頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

凝聚是向膠體懸浮液中加入某種電解質(zhì)，在電解質(zhì)的異電離子作用下，由于膠體粒子之間雙電層電排斥作用降低，電位下降，使膠體體系不穩(wěn)定（脫穩(wěn)），膠體粒子間因相互碰撞而聚集成1mm大小塊狀凝聚體的過(guò)程。

絮凝是指在某些高分子絮凝劑存在下，基于橋架作用，將膠體粒子交聯(lián)成網(wǎng)，形成l0mm大小絮凝團(tuán)的過(guò)程。第11頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1、凝聚（1）凝聚機(jī)理（原理）凝聚劑的作用有些是對(duì)初始粒子表面電荷的簡(jiǎn)單中和；另一些是消除雙電荷層（采用中性鹽例如NaCl等）而脫穩(wěn)；還有一些是通過(guò)氫鍵或其他復(fù)雜的形式與粒子相結(jié)合而產(chǎn)生凝聚。

第12頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三雙電層的形成及作用發(fā)酵液中的菌體、細(xì)胞或蛋白質(zhì)等膠體粒子的表面，由于吸附溶液中的離子和自身基團(tuán)的電離，一般都帶有電荷。在生理pH值下，菌體或蛋白質(zhì)常常帶有負(fù)電荷，由于靜電引力的作用，使溶液中帶相反電荷的陽(yáng)離子被吸附在其周圍，在界面上形成雙電層。這種雙電層的結(jié)構(gòu)使膠粒之間不易聚集而保持穩(wěn)定的分散狀態(tài)。雙電層的電位越高，電排斥作用越強(qiáng)，膠體粒子的分散程度也就越大，發(fā)酵液過(guò)濾就越困難。第13頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三凝聚值：使膠體粒子發(fā)生凝聚的最低電解質(zhì)濃度（mmol/L），表示電解質(zhì)的凝聚能力。反離子的價(jià)數(shù)越高，凝聚值就越小，即凝聚能力越強(qiáng)。陽(yáng)離子對(duì)帶負(fù)電荷的發(fā)酵液膠體粒子凝聚力的次序：Al3+＞Fe3+＞H+＞Ca2+＞Mg2+＞K+＞Na+＞Li+

第14頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（2）凝聚劑種類主要是一些無(wú)機(jī)類電解質(zhì)，由于大部分被處理物質(zhì)的顆粒帶負(fù)電荷，工業(yè)上常用的凝聚劑大多為陽(yáng)離子型，分為：無(wú)機(jī)鹽類：如硫酸鋁、礬、硫酸鐵和硫酸亞鐵。金屬氧化物類：如氫氧化鋁、氫氧化鐵、氫氧化鈣或石灰等。聚合無(wú)機(jī)鹽類：如聚合鋁和聚合鐵等。第15頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2、絮凝（1）機(jī)理：絮凝劑主要起架橋作用，即一個(gè)高分子聚合物（絮凝劑）的許多鏈節(jié)分別吸附在不同的膠粒表面上，產(chǎn)生橋架聯(lián)接時(shí)，形成了較大的絮團(tuán)。第16頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三絮凝劑是一種能溶于水的高分子聚合物，其相對(duì)分子量可達(dá)數(shù)萬(wàn)至一千萬(wàn)，具有長(zhǎng)鏈狀結(jié)構(gòu)，其鏈節(jié)上含有許多活性官能團(tuán)。通過(guò)靜電引力、范德華力或氫鍵的作用，強(qiáng)烈地吸附在膠粒的表面。絮凝劑的結(jié)構(gòu)要求：一方面要求其分子必須含有較多的活性官能團(tuán)，使之能和膠體粒子結(jié)合；另一方面要求有長(zhǎng)鏈的線性結(jié)構(gòu)，以便同時(shí)和多個(gè)膠體粒子結(jié)合。第17頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（2）絮凝劑的分類A、按絮凝劑官能團(tuán)分為三大類型：

陰離子性：聚丙烯酸鈉和聚苯乙烯磺酸。

陽(yáng)離子性：聚丙烯酸二烷基胺乙酯和聚二烯丙基四胺鹽。

非離子性：聚氧化乙烯等。B、根據(jù)來(lái)源分:

有機(jī)高分子聚合物：聚丙烯酰胺類衍生物、聚苯乙烯類衍生物。

無(wú)機(jī)高分子聚合物：聚合鋁鹽、聚合鐵鹽等。

天然高分子有機(jī)物：海藻酸鈉、明膠、骨膠、殼多糖等。第18頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三常用的絮凝劑：有機(jī)合成的聚丙烯酰胺類衍生物。優(yōu)點(diǎn)：絮凝速度快，絮凝體粗大，用量小，分離效果好，適用范圍廣。缺點(diǎn)：有一定的毒性，特別是陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺，不宜用于食品及醫(yī)藥工業(yè)。聚丙烯酸類陰離子絮凝劑，無(wú)毒，可用于食品及醫(yī)藥工業(yè)。第19頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（3）影響絮凝效果的因素（A）絮凝劑的用量：一般為粒子表面積約有一半被聚合物覆蓋時(shí)所用的絮凝劑量；（B）絮凝劑的相對(duì)分子量和類型；（C）溶液的pH值；（D）攪拌速度和時(shí)間。在絮凝過(guò)程中，常需要加入一定的助濾劑以增加絮凝效果。第20頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3、混凝無(wú)機(jī)電解質(zhì)和絮凝劑交叉使用，可以大大提高絮凝的效果，這種包括凝聚和絮凝機(jī)理的過(guò)程，稱為混凝。對(duì)帶負(fù)電荷的菌體或蛋白質(zhì)，陽(yáng)離子型高分子絮凝劑同時(shí)具有降低膠粒雙電層電位和產(chǎn)生吸附橋架的雙重機(jī)理，所以可以單獨(dú)使用。對(duì)于非離子型和陰離子型高分子絮凝劑，則主要通過(guò)分子間引力和氫鍵作用產(chǎn)生吸附橋架，所以它們常與無(wú)機(jī)電解質(zhì)凝聚劑搭配使用。第21頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三在β-半乳糖苷酶（胞內(nèi)酶）發(fā)酵液中采用絮凝技術(shù)除去細(xì)胞碎片的方法，利用脫乙酰殼多糖和聚乙烯亞胺陽(yáng)離子絮凝劑以及氯化鈣無(wú)機(jī)電解質(zhì)，分別在細(xì)胞破碎前后處理發(fā)酵液，有機(jī)絮凝劑在破碎前預(yù)先加入640ppm，氯化鈣在破碎后加入40mmol/L，并調(diào)節(jié)一定的pH，這樣可將細(xì)微的細(xì)胞碎片粒子聚集起來(lái)。絮凝處理的結(jié)果不僅大大改善了離心分離后濾液的澄清度，使細(xì)胞碎片的去除率提高了十倍以上，而且凝固了部分可溶性雜蛋白質(zhì)，濾液總蛋白的含量降低了40％。實(shí)驗(yàn)還證明，在絮凝過(guò)程中，β-半乳糖苷酶的活性并沒(méi)有受到影響。第22頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三二、加水稀釋法和加熱法（降低液體粘度的方法）根據(jù)流體力學(xué)原理，濾液通過(guò)濾餅的速率與液體的粘度成反比，因此，降低液體的粘度可有效提高過(guò)濾速度。常用的方法：加水稀釋法和加熱法。1、加水稀釋法加水一倍，粘度下降50%以上才有效。2、加熱法升高溫度可有效降低液體粘度，提高過(guò)濾速率；同時(shí)，使蛋白質(zhì)凝聚，形成較大的凝聚體，進(jìn)一步改善發(fā)酵液的過(guò)濾特性。需控制加熱溫度和時(shí)間。

第23頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三三、調(diào)整pH法（常用方法）

pH直接影響發(fā)酵液中某些物質(zhì)的電解質(zhì)和電荷性質(zhì)，適當(dāng)調(diào)節(jié)pH值可改善其過(guò)濾特性。原理：（1）等電點(diǎn)沉淀法大多數(shù)蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)在酸性范圍內(nèi)（pH4.0-5.5），利用酸性來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)酵液pH使之達(dá)到等電點(diǎn)，可除去蛋白質(zhì)等酸性兩性物質(zhì)。第24頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（2）在膜過(guò)濾中，發(fā)酵液中的大分子物質(zhì)易于與膜發(fā)生吸附，調(diào)整pH改變易吸附分子的電荷性質(zhì)，減少堵塞和污染。（3）細(xì)胞、細(xì)胞碎片及某些膠體物質(zhì)等在某個(gè)pH值下也可能趨于絮凝而成為較大顆粒，有利于過(guò)濾的進(jìn)行。第25頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三四、加入助濾劑法助濾劑是一種顆粒均勻、質(zhì)地堅(jiān)硬、不可壓縮的惰性粒狀物質(zhì)，用于擴(kuò)大過(guò)濾表面的適用范圍，使非常稀薄或非常細(xì)小的懸浮液在過(guò)濾時(shí)發(fā)生的快速擠壓和介質(zhì)堵塞現(xiàn)象得到減輕，易于過(guò)濾。

硅藻土、纖維素、石棉粉、珍珠巖、淀粉、活性炭等。第26頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1、助濾劑使用原理充當(dāng)過(guò)濾介質(zhì)的助濾劑表面具有吸附膠體的能力，并且由此助濾劑顆粒形成的濾餅具有格子型結(jié)構(gòu)，不可壓縮，濾孔不會(huì)被全部堵塞，可以保持良好的滲透性，既能使懸浮液中細(xì)小顆粒狀膠態(tài)物質(zhì)截留在格子骨架上，又能使清液有流暢的溝道。懸浮液中大量的細(xì)微膠體粒子被吸附到助濾劑表面上，改變了濾餅的結(jié)構(gòu)，使它的可壓縮性下降，過(guò)濾阻力降低。第27頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

2、助濾劑的使用助濾劑的使用方法有兩種：

（1）在濾布上預(yù)涂一層助濾劑，作為過(guò)濾介質(zhì)使用，待濾畢后與濾餅一起除去；（2）助濾劑按一定比例均勻地混入待濾的發(fā)酵液中，然后一起進(jìn)入過(guò)濾機(jī)，使其形成較松的濾餅，降低其可壓縮性，讓濾液可以順暢流通。這兩種方法經(jīng)常同時(shí)使用，以提高過(guò)濾速度。第28頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三選擇和使用助濾劑要點(diǎn)：

（1）根據(jù)目的產(chǎn)物選擇助濾劑品種；（2）根據(jù)過(guò)濾介質(zhì)和過(guò)濾情況選擇助濾劑品種；（3）助濾劑粒度的選擇；（4）助濾劑使用量的選擇。第29頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三五、加入反應(yīng)劑法加入某些不影響產(chǎn)物的反應(yīng)劑，可消除發(fā)酵液中某些雜質(zhì)對(duì)過(guò)濾的影響，提高過(guò)濾速率。反應(yīng)劑和某些可溶性鹽類（如CaSO4、AlPO4等）生成不溶性沉淀，生成的沉淀能防止菌絲體粘結(jié)，沉淀本身還可作為助濾劑，并能使膠狀物和懸浮物凝固，從而改善過(guò)濾性能。第30頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三六、加吸附劑法或加鹽法該法是將吸附劑加入到細(xì)菌發(fā)酵液中，使菌體吸附在吸附劑上的方法；或用無(wú)機(jī)鹽等在發(fā)酵液中形成的大絮狀物把發(fā)酵液中的懸浮粒子吸附在其中，使懸浮粒子沉淀下來(lái)，從而大大改善發(fā)酵液的過(guò)濾特性。采用的吸附劑：磷酸氫二鈉和氯化鈣形成的CaHPO4凝膠、氧化鋁凝膠、聚丙酰胺凝膠等。第31頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

七、高價(jià)無(wú)機(jī)離子去除的方法

發(fā)酵液中主要的無(wú)機(jī)離子有：Ca2+、Mg2+和Fe3+等。主要影響離子交換樹脂的交換容量。1、鈣離子的去除發(fā)酵液中的鈣離子主要來(lái)自培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)鹽成分，常采用酸化劑將其除去。通常使用的酸化劑為草酸以及草酸鈉，形成草酸鈣沉淀。草酸鈣還能使雜蛋白質(zhì)凝固，改善發(fā)酵液的過(guò)濾性能。第32頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2、鎂離子的去除用三聚磷酸鈉，形成磷酸鎂沉淀，即可消除對(duì)離子交換的影響。（三聚磷酸鈉也可除去鈣離子）3、鐵離子的去除用黃血鹽，形成普魯士藍(lán)沉淀。也可采用加入堿化劑（如NaOH、NH4OH等）生成Fe（OH）3沉淀，同時(shí)也能沉淀部分蛋白質(zhì)。第33頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三八、可溶性雜蛋白質(zhì)去除的方法對(duì)產(chǎn)品分離過(guò)程的危害：（1）直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和收得率；（2）雜蛋白質(zhì)產(chǎn)生乳化現(xiàn)象，使兩相分離不清；（3）雜蛋白質(zhì)使過(guò)濾介質(zhì)堵塞或受污染，影響過(guò)濾速率。雜蛋白質(zhì)的去除以下常用方法。第34頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1、等電點(diǎn)沉淀法利用蛋白質(zhì)兩性物質(zhì)在等電點(diǎn)時(shí)溶解度最低，易產(chǎn)生沉淀的性質(zhì)。用酸或堿調(diào)發(fā)酵液pH。2、加熱變性法（最常用）蛋白質(zhì)從有規(guī)則的排列變成不規(guī)則結(jié)構(gòu)的過(guò)程，稱為變性，變性蛋白質(zhì)的溶解度較小。加熱不僅使蛋白質(zhì)變性，同時(shí)降低液體枯度，提高過(guò)濾速率。檸檬酸生產(chǎn)，發(fā)酵液加熱80℃，蛋白質(zhì)變性凝固和降低發(fā)酵液粘度，即可大大提高過(guò)濾速率

。第35頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3、化學(xué)變性沉淀法使蛋白質(zhì)變性的化學(xué)因素有：極端pH、加酒精、丙酮等有機(jī)溶劑或表面活性劑等。生產(chǎn)常用的方法：（1）調(diào)pH使蛋白質(zhì)變性沉淀如在抗生素生產(chǎn)中，常將發(fā)酵液pH調(diào)至酸性范圍(pH2~3)或堿性范圍(pH8~9)使蛋白質(zhì)凝固，一般以酸性下除去的蛋白質(zhì)較多。第36頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（2）加入有機(jī)溶劑、堿金屬中性鹽、表面活性劑等，使蛋白質(zhì)粒子的雙電層破壞，而沉淀。（3）加入化學(xué)試劑pH＜PI，與一價(jià)陰離子形成沉淀；

pH＞PI，與一些陽(yáng)離子形成沉淀蛋白質(zhì)在酸性溶液中，與陰離子（三氯乙酸鹽等）形成沉淀；在堿性溶液中，與陽(yáng)離子（Ag+、Cu2+、Zn2+、Fe3+、Pb2+）形成沉淀。第37頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三變性法存在一定的局限性。如加熱法只適合于對(duì)熱較穩(wěn)定的目的產(chǎn)物；極端pH也會(huì)導(dǎo)致某些目的產(chǎn)物失活，并且要消耗大量酸堿；而有機(jī)溶劑法通常只適用于所處理的液體數(shù)量較少的場(chǎng)合。第38頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

4、吸附法加入某些吸附劑或沉淀劑吸附雜蛋白質(zhì)而除去。例如在枯草芽抱桿菌發(fā)酵液中，加入氯化鈣和磷酸氫二鈉，兩者生成龐大的凝膠，把蛋白質(zhì)、菌體及其他不溶性粒子吸附并包裹在其中而除去，從而可加快過(guò)濾速率。第39頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三九、色素及其他雜質(zhì)去除的方法常用脫色方法：離子交換和活性炭吸附等方法。第40頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第三節(jié)發(fā)酵液固液分離及設(shè)備一、發(fā)酵液固液分離的方法發(fā)酵液的固液分離是指用過(guò)濾、離心等手段除去發(fā)酵液中的懸浮固體（如菌體、細(xì)胞、細(xì)胞碎片、蛋白質(zhì)及其絮凝體）的過(guò)程。第41頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1、發(fā)酵液固液分離的目的產(chǎn)物或是胞內(nèi)或是胞外。（1）為獲得含所需產(chǎn)物的細(xì)胞（菌絲體）或發(fā)酵液；（2）為除去發(fā)酵液中的固形雜質(zhì)。2、影響發(fā)酵液固液分離的因素（1）菌種：決定發(fā)酵液中各種懸浮粒子的大小和形狀；（2）發(fā)酵液黏度：發(fā)酵條件（pH、溫度）培養(yǎng)基成分、發(fā)酵時(shí)間、雜菌污染、消泡劑等。第42頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

3、發(fā)酵液固液分離的方法發(fā)酵液固液分離的主要方法：過(guò)濾和離心分離。不同性狀的發(fā)酵液應(yīng)選擇不同的固液分離方法和設(shè)備。霉菌和放線菌（細(xì)胞體積較大的絲狀菌）：過(guò)濾；細(xì)菌和酵母菌：高速離心機(jī)分離；發(fā)酵液采用絮凝和添加助濾劑預(yù)處理后，也可過(guò)濾。第43頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第44頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三二、離心分離及設(shè)備離心分離是指在離心場(chǎng)的作用下，將懸浮液中的固相和液相加以分離的方法。離心分離主要用于顆粒較細(xì)的懸浮液和乳濁液的分離。離心分離的方法按照離心原理的不同分為：差示離心、均勻介質(zhì)離心、密度梯度離心、等密度梯度離心和平衡等密度梯度離心等。第45頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三離心機(jī)是利用轉(zhuǎn)鼓高速轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的離心力，來(lái)實(shí)現(xiàn)懸浮液、乳濁液分離或濃縮的一類機(jī)械。離心力比重力高幾千到幾十萬(wàn)倍。離心分離的特點(diǎn)：

（1）分離速度快，分離效率高，液相澄清度好；（2）投資高，能耗大，連續(xù)排料時(shí)，固相干度不如過(guò)濾設(shè)備。第46頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三按離心機(jī)工作原理，可分為過(guò)濾式離心機(jī)和沉降式離心機(jī)。1、過(guò)濾式離心機(jī)在轉(zhuǎn)鼓上開有小孔，有過(guò)濾介質(zhì)，在離心力作用下，液體穿過(guò)過(guò)濾介質(zhì)，經(jīng)小孔流出而得以分離。用于處理固體顆粒較大、固體含量較高的懸浮液。

第47頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三過(guò)濾式離心機(jī)（1）三足式離心機(jī)（2）刮刀式離心機(jī)（手動(dòng)、自動(dòng)）（3）錐籃式離心機(jī)（立錐、臥錐）（4）臥螺-活塞式離心機(jī)分離原理：過(guò)濾型；進(jìn)料、卸料為間隙式。第48頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三離心機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)(裝料轉(zhuǎn)速)時(shí)，開始裝料，介質(zhì)經(jīng)進(jìn)料管、布料管至布料盤，在布料盤上獲得足夠的離心力而甩至轉(zhuǎn)鼓壁，在離心力作用下通過(guò)濾網(wǎng)將液體濾出，液體(母液)經(jīng)底盤集液槽至出液管排出，當(dāng)濾餅重量(或體積)達(dá)到機(jī)器額定裝料重量(或容量)時(shí)，關(guān)閉進(jìn)料閥，離心機(jī)加速至額定轉(zhuǎn)速，對(duì)介質(zhì)更進(jìn)一步分離，當(dāng)達(dá)到分離要求后，離心機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)，刮刀裝置按規(guī)定程序進(jìn)行刮料，濾餅從底盤卸料斗落至接料盤或輸送帶上，完成一次工作循環(huán)。第49頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2、沉降式離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓上無(wú)小孔，不需過(guò)濾介質(zhì)，在離心力作用下，物料按密度的大小不同分層沉降而得以分離。用于固-液、液-液和液-液-固分離。分離依據(jù)：（1）相對(duì)的密度差；（2）液體的粘度和固體顆粒的形狀；（3）離心力大??；（4）液體表面積。第50頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（1）碟片式離心機(jī)是沉降式離心機(jī)的一種，最廣泛使用。適用于細(xì)菌、酵母菌、放線菌等細(xì)胞懸浮液及細(xì)胞碎片懸浮液；分離因數(shù)1000~20000；生產(chǎn)能力較大，最大處理量300m3/h，一般用于大規(guī)模分離過(guò)程。第51頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第52頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（2）管式離心機(jī)也是沉降式離心機(jī)的一種。

管式離心機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作穩(wěn)定，分離效率高，特別適用于固形物濃度低（低于1%）的發(fā)酵液的分離；因轉(zhuǎn)鼓容積小，不能連續(xù)工作，生產(chǎn)能力較小。

第53頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三分離效率很高，分離因數(shù)為1萬(wàn)~60萬(wàn)。用于細(xì)胞分離以及細(xì)胞碎片、細(xì)胞器、病毒、蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子的分離。用于固-液和液-液分離。液-液分離為連續(xù)操作，固-液分離為間歇操作。第54頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（3）傾析式離心機(jī)傾析式離心機(jī)依靠離心力和螺旋的推進(jìn)作用自動(dòng)連續(xù)排渣，也稱螺旋卸料沉降離心機(jī)。第55頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三傾析式離心機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、操作連續(xù)、適應(yīng)性強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣、維修方便。特別適用于含固形物較多的液體分離。但分離因數(shù)低，為1500~3000。不適合于酵母、細(xì)菌等微生物懸浮液的分離。常用于淀粉精制和廢液處理。第56頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三三、過(guò)濾分離及設(shè)備過(guò)濾的原理是懸浮液通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)時(shí)，固態(tài)顆粒與溶液分離。按過(guò)濾機(jī)理，過(guò)濾操作可分為澄清過(guò)濾和濾餅過(guò)濾兩種。

第57頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三澄清過(guò)濾：用硅藻土、活性碳以及金屬、非金屬燒結(jié)材料等過(guò)濾介質(zhì)，形成過(guò)濾層，當(dāng)懸浮液通過(guò)過(guò)濾層時(shí)，固體顆粒被阻攔或吸附在介質(zhì)上，使濾液澄清。過(guò)濾介質(zhì)起主要的過(guò)濾作用。適于固體含量低于0.1g/100mL、顆粒直徑在5~100μm的懸浮液。麥芽汁、酒類、飲料、飲用水。第58頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三濾餅過(guò)濾：以濾布為過(guò)濾介質(zhì)，當(dāng)懸浮液通過(guò)濾布時(shí)，固體顆粒被濾布阻攔而逐漸形成濾餅，當(dāng)濾餅達(dá)到一定厚度時(shí)，即可起過(guò)濾作用，可獲得澄清的濾液。懸浮液自身形成的濾餅起主要過(guò)濾作用。濾布：天然或合成纖維織布、金屬織布、石棉板、玻璃纖維板、合成纖維等。適于固體含量大于0.1g/100mL的懸浮液。濾餅過(guò)濾按推動(dòng)力的不同可分為四種：重力過(guò)濾、加壓過(guò)濾、真空過(guò)濾和離心過(guò)濾。第59頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1、板框過(guò)濾機(jī)(p54)第60頁(yè)，共70頁(yè)，2023年，2月20日，星期三板框過(guò)濾機(jī)應(yīng)用于培養(yǎng)基制備以及霉菌、放線菌、酵母菌和細(xì)菌等發(fā)酵液的固液分離。