第九章離心技術(shù)第一節(jié)基本原理和設(shè)備一、沉降和離心沉降作用：懸浮液靜置時(shí)，在重力作用下，密度大于周圍溶液的固體顆粒逐漸下沉。漂浮作用：影響沉降的因素：顆粒大小、顆粒密度、溶液黏度

離心技術(shù):利用旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力代替重力，加速固體沉降速度的一種分離方式。離心技術(shù)有多種形式：1．離心沉降2．離心過(guò)濾3．離心分離4．離心分析離心機(jī)（一）離心機(jī)的分類1．按轉(zhuǎn)速高低及是否有冷凍來(lái)分（1）普通離心機(jī)，小于6000rpm（2）高速離心機(jī)，8000~25000rpm（3）超速離心機(jī)，25000~80000rpm2．按結(jié)構(gòu)分類（1）臺(tái)式離心機(jī)（2）立式離心機(jī)（3）沉降式離心機(jī)（4）轉(zhuǎn)頭式離心機(jī)（5）電動(dòng)式離心機(jī)3．按工作性質(zhì)分類（1）制備型離心機(jī)（2）實(shí)驗(yàn)室用離心機(jī)，4．按操作方式分類（1）連續(xù)離心機(jī)

。（2）人工卸料（出渣）離心機(jī)；（3）自動(dòng)卸料離心機(jī)（如螺旋式離心機(jī)）（二）常用離心機(jī)1普通離心機(jī)2管式高速離心機(jī)原理：應(yīng)用：液固，液液，發(fā)酵工程酶工程中分離菌體3蝶片式離心機(jī)4離心過(guò)濾機(jī)5臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)三、常見(jiàn)的離心技術(shù)差速離心等密度梯度離心一般密度梯度離心密度梯度離心

采用不同的離心速度和離心時(shí)間，使沉降速度不同的顆粒在不同的離心速度及不同離心時(shí)間下分批分離的方法。主要用于分離大小和密度差異較大的顆粒。1、差速離心(Differentialcentrifugation)優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單，離心后用傾倒法即可將上清夜與沉淀分開，并可使用容量較大的角式轉(zhuǎn)子。缺點(diǎn)：

①分離效果差；

②壁效應(yīng)嚴(yán)重；

③顆粒被擠壓。2、密度梯度區(qū)帶離心法

密度區(qū)帶離心法是樣品在一定惰性梯度介質(zhì)中進(jìn)行離心沉淀或沉降平衡，在一定離心力下把顆粒分配到梯度中某些特定位置上，形成不同區(qū)帶的分離方法。密度梯度系統(tǒng)：梯度介質(zhì)有足夠大的溶解度，不與分離組分反應(yīng)，不會(huì)引起分離組分的凝集、變性或失活。樣品鋪在密度梯度溶液表面，離心后形成若干條界面清楚的不連續(xù)區(qū)帶。優(yōu)點(diǎn)：

①分離效果好，可一次獲得較純顆粒；

②適應(yīng)范圍廣，既能分離具有沉淀系數(shù)差的顆粒，又能分離有一定浮力密度的顆粒；

③顆粒不會(huì)積壓變形，能保持顆?；钚裕⒎乐挂研纬傻膮^(qū)帶由于對(duì)流而引起混合。缺點(diǎn)：

①離心時(shí)間較長(zhǎng)；

②需要制備梯度；

③操作嚴(yán)格，不宜掌握。（1）一般密度梯度離心法

差速區(qū)帶離心法（動(dòng)態(tài)法或沉降速度法）

（Diensitygradientcentrifugation）

根據(jù)分離的粒子在梯度液中沉降速度的不同，使具有不同沉降速度的粒子處于不同的密度梯度層內(nèi)分成一系列區(qū)帶，達(dá)到彼此分離的目的。離心過(guò)程中區(qū)帶的位置、形狀隨離心時(shí)間而改變用于分離有一定沉降系數(shù)差的顆粒，與密度無(wú)關(guān)

把樣品鋪放在一個(gè)連續(xù)的液體密度梯度上，然后進(jìn)行離心，并控制離心分離的時(shí)間，使得粒子完全沉降之前，在液體梯度中移動(dòng)而形成不連續(xù)分離區(qū)帶。該法僅用于分離有一定沉降系數(shù)差的粒子，與粒子密度無(wú)關(guān)。因此大小相同，密度不同的粒子(如線粒體、溶酶體和過(guò)氧物酶體)不能用此法分離。這種方法已用于RNA—DNA混合物、核蛋白體亞單位和其他細(xì)胞成分的分離。（2）等密度離心

（Isopycniccentrifugation）

指當(dāng)不同顆粒存在浮力密度差時(shí)，在離心力作用下，顆?；蛳蛳鲁两祷蛳蛏细∑穑恢毖靥荻纫苿?dòng)到與其密度恰好相等的位置上（即等密度點(diǎn)），形成區(qū)帶而分離的方法。

處于等密度點(diǎn)的顆粒沒(méi)有重量，區(qū)帶的位置、形狀均不受離心時(shí)間的影響，體系處于動(dòng)態(tài)平衡。

差速區(qū)帶離心法和等密度離心法的區(qū)別差速區(qū)帶離心法等密度離心法原理依據(jù)粒子的沉降速率差異被分離依據(jù)粒子本身的密度差異被分離梯度范圍介質(zhì)的密度小于樣品中各種粒子的密度介質(zhì)的密度大于待分離樣品中各種粒子的密度時(shí)間效應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間離心，所有待分離粒子都沉降在管底長(zhǎng)時(shí)間離心，各粒子停留在等密度位置形成區(qū)帶等密度離心差速區(qū)帶離心四、常見(jiàn)離心設(shè)備及分類按操作方式不同可分為間歇式離心機(jī)和連續(xù)式離心機(jī)。按操作原理不同可分為過(guò)濾離心機(jī)、沉降離心機(jī)。按卸料方式不同可分為人工卸料離心機(jī)、自動(dòng)卸料離心機(jī)。按分離因數(shù)大小可分為常速離心機(jī)、高速離心機(jī)及超高速離心機(jī)。

用途分類分析性：超速離心機(jī)制備性：實(shí)驗(yàn)室用、工業(yè)用工業(yè)應(yīng)用分類管式離心機(jī)多室離心機(jī)（管式離心機(jī)的變形）碟式離心機(jī)：人工排渣式、噴嘴排渣式、活塞排渣式螺旋卸料式離心機(jī)三足式離心機(jī)

管式離心機(jī)的結(jié)構(gòu)及操作2、碟片式離心機(jī)

碟式離心機(jī)是立式離心機(jī)的一種，轉(zhuǎn)鼓裝在立軸上端，通過(guò)傳動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)而高速旋轉(zhuǎn)。

轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有一組錐頂角為60－100度的的互相套疊在一起的碟形零件--碟片。碟片與碟片間的距離用附于碟片背面的具有一定厚度的狹條來(lái)控制，碟片的距離為０.5~2.5mm。

當(dāng)轉(zhuǎn)鼓連同碟片以高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，碟片間的懸浮液中的固體顆粒因其有較大的質(zhì)量，優(yōu)先沉降于碟片的內(nèi)腹面，并連續(xù)向鼓壁方面沉降，澄清的液體則被迫反方向移動(dòng)而在轉(zhuǎn)頸部進(jìn)液管周圍的排液口排出。沉渣沿碟片表面滑動(dòng)而脫離碟片并積聚在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)直徑最大的部位，分離后的液體從出液口排出轉(zhuǎn)鼓。.碟片的結(jié)構(gòu)是：1.碟片用薄的不銹鋼沖成；2.碟片呈圓臺(tái)形；3.在碟片上開有對(duì)稱的孔。

碟式分離機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有一組碟片，把轉(zhuǎn)鼓空間分成許多薄層分離空間，從而大大縮短沉降距離，改善和提高分離效果。任何處于兩碟片之間的極限顆粒若能在此路程段中到達(dá)碟片內(nèi)表面，則可以被分離出來(lái)。顆粒在分離空間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)路線卸渣方式人工排渣的碟片離心機(jī)噴嘴排渣碟片式離心機(jī)活門排渣碟片式離心機(jī)（3）活塞排渣碟片離心機(jī)應(yīng)用：多種顆粒的分離(0.1--500m顆粒)，固體含量<10%,應(yīng)用范圍最廣主要技術(shù)指標(biāo)：分離因子5000-9000g；適應(yīng)的顆粒直徑0.1—500m，固體含量<10%；處理量達(dá)40t/h；固液密度差0.01g/cm3。優(yōu)點(diǎn)：顆粒富積好；處理量較大。缺點(diǎn)：富積的顆粒含水量大；不適合于高固體含量的發(fā)酵液(>10%)。2、碟片式離心機(jī)最大流量計(jì)算

臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)是利用離心沉降原理分離懸浮液的設(shè)備，它主要用于完成固液相有密度差的懸浮液的固相脫水，液相澄清，粒度分級(jí)，濃縮等工藝過(guò)程。3、螺旋卸料沉降離心機(jī)

原理