生化工程下游技术第三章发酵液预处理课件.ppt

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1、 第三章第三章 发酵液预处理发酵液预处理 第一节第一节 发酵液特性发酵液特性 第二节第二节 发酵液特性的改变方法发酵液特性的改变方法 第三节第三节 菌体分离菌体分离 第四节第四节 固液分离工程及设备固液分离工程及设备 过滤设备过滤设备 离心分离设备离心分离设备 发酵液预处理提取生物制品的第一步往往是预处理预处理。预处理的目的是为提取和精制等后继工序的顺利进行创造条件。主要完成三个方面的工作：1）分离发酵液中的菌体和其它悬浮颗粒2）除去部分可溶性杂质3）改变发酵液的物理性质，促进固形物分离速度。分离发酵液中的细胞或其它固体物质，是提分离发酵液中的细胞或其它固体物质，是提分离发酵液中的细胞或其它固

2、体物质，是提分离发酵液中的细胞或其它固体物质，是提取发酵产品的重要步骤。取发酵产品的重要步骤。取发酵产品的重要步骤。取发酵产品的重要步骤。一、发酵液特性：发酵液属悬浮液包括水相和固相发酵液属悬浮液包括水相和固相水相水相：与固液分离相关的水的性质包括水的极性，水的黏与固液分离相关的水的性质包括水的极性，水的黏性和水的表面张力。性和水的表面张力。固相固相：对发酵法中固体颗粒的分离，是基于它们在粒度、密度、溶解度对发酵法中固体颗粒的分离，是基于它们在粒度、密度、溶解度及扩散度等方面的差异而实现的。用过滤、离心分离、沉降等方及扩散度等方面的差异而实现的。用过滤、离心分离、沉降等方法分离的粒度范围，一般

3、为法分离的粒度范围，一般为0.30.310m10m。发酵液特性：1）发酵产物浓度较低发酵产物浓度较低(溶有用作培养基成分的无机盐类和有机物;除产物外，还含有副产物及色素类物质)2）悬浮物颗粒小悬浮物颗粒小，相对密度接近发酵液;3）固体粒子具有可压缩性可压缩性;4）液相粘度大液相粘度大(发酵液浓缩时起泡多，生成粘性物质);5）性质不稳定性质不稳定(发酵产物中不稳定者居多);6）容易被使产物分解的杂菌污染杂菌污染；因此，从发酵液中分离细胞颗粒一般比较困难。因此，从发酵液中分离细胞颗粒一般比较困难。通过预处理可以改善发酵液的流体性能，降低滤饼比阻，提高过滤与分离速率。如固体颗粒的过滤或沉降速度提高固

4、体颗粒的过滤或沉降速度提高1010倍是很常见的，有时甚至可达倍是很常见的，有时甚至可达100100200200倍。倍。第二节发酵液特性的改变方法一、降低液体粘度一、降低液体粘度（加快滤速）（加快滤速）1）加水稀释）加水稀释（对收率及操作时间的影响）（对收率及操作时间的影响）2）加热升温）加热升温（对目的物的影响）（对目的物的影响）最简单、最经济的预处理方法是加热，加热不仅最简单、最经济的预处理方法是加热，加热不仅可以增加料液的操作特性，也可以对其进行灭菌。但可以增加料液的操作特性，也可以对其进行灭菌。但加热变性的方法只适合于对热稳定性的产物。加热变性的方法只适合于对热稳定性的产物。用用加加水水

5、稀稀释释法法虽虽能能降降低低液液体体粘粘度度，但但会会增增加加悬悬浮浮液液的的体体积积，加加大大后后继继过过程程的的处处理理任任务务。而而且且，单单从从过过滤滤操操作作看看，稀稀释释后后过过滤滤速速率率提提高高的的百百分分比比必必须须大大于于加加水水比比才才能能认认为为有有效效，即即若若加加水水一一倍倍，则则稀稀释释后后液液体体的的粘粘度度必必须须开开降降50以以上上才才能能有效提高过滤速率。有效提高过滤速率。升高温度可有效降低液体粘度，提高过滤速升高温度可有效降低液体粘度，提高过滤速率，如率，如12Be麦芽汁麦芽汁40时粘度为时粘度为1.2X103Pas，升高至升高至75其粘度可下降一半，过

6、滤速率可加倍。其粘度可下降一半，过滤速率可加倍。同时，在适当温度和受热时间下可使蛋白质凝聚，同时，在适当温度和受热时间下可使蛋白质凝聚，形成较大颗粒的凝聚物，进一步改善了发酵液的形成较大颗粒的凝聚物，进一步改善了发酵液的过滤特性。过滤特性。二、调整pH通过这种方式调整电离度和电荷性质，有利于形成较大的颗通过这种方式调整电离度和电荷性质，有利于形成较大的颗粒或颗粒的电荷特性，降低某些物质的溶解度或悬浮性能，粒或颗粒的电荷特性，降低某些物质的溶解度或悬浮性能，改改善发酵液的过滤特性。善发酵液的过滤特性。pH值直接影响发酵液中某些物质的电离度和电荷性质，适当值直接影响发酵液中某些物质的电离度和电荷性

7、质，适当调节调节pH值可改善其过滤特性。此法是发酵工业中发酵液预处理值可改善其过滤特性。此法是发酵工业中发酵液预处理较常用的方法之一。较常用的方法之一。对于氨基酸、蛋白质等两性物质的提取，采用对于氨基酸、蛋白质等两性物质的提取，采用等电点沉淀法。味精生产中，利用等电点（味精生产中，利用等电点（pH3.22)、则沉淀法提取谷氨酸。对、则沉淀法提取谷氨酸。对于蛋白质；由于羧基的电离度比氨基的大于蛋白质；由于羧基的电离度比氨基的大,蛋白质的酸性性质通蛋白质的酸性性质通常强于碱性，因而大多数蛋白质的等电点都在酸性范围内常强于碱性，因而大多数蛋白质的等电点都在酸性范围内（pH4.05.5）.利用酸性来调

8、节发酵液利用酸性来调节发酵液pH值使之达到等电点，值使之达到等电点，可除去蛋白质等酸件与两性物质可除去蛋白质等酸件与两性物质.三、凝聚与絮凝三、凝聚与絮凝目前工业上最常用的预处理方法之一目前工业上最常用的预处理方法之一采用采用凝聚和絮凝凝聚和絮凝技术能有效改变细胞、细胞碎片及溶解大技术能有效改变细胞、细胞碎片及溶解大分子物质的分散状态，使其聚结成较大的颗粒，便于分子物质的分散状态，使其聚结成较大的颗粒，便于提高过滤提高过滤速率速率。此外，还能有效地除去杂蛋白质和固体杂质，提高滤液。此外，还能有效地除去杂蛋白质和固体杂质，提高滤液质量。质量。凝聚凝聚是指在电解质作用下，由于胶粒之间双电层电排斥作

9、是指在电解质作用下，由于胶粒之间双电层电排斥作用降低，电位下降，而使胶体体系不稳定的现象。用降低，电位下降，而使胶体体系不稳定的现象。絮凝絮凝则是指在某些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用使则是指在某些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用使胶粒形成较大絮凝团的过程。胶粒形成较大絮凝团的过程。混凝混凝是指絮凝和凝聚二者兼而有之。是指絮凝和凝聚二者兼而有之。凝聚作用凝聚作用就是向胶体悬浮液中加入某种电解质一就是向胶体悬浮液中加入某种电解质一在电解质中异电离子作用下胶粒的双电层电位降在电解质中异电离子作用下胶粒的双电层电位降低使胶体体系不稳定低使胶体体系不稳定.电解质的凝聚能力可用电解质的凝聚能力可用凝聚

10、值凝聚值来表示，使胶粒发来表示，使胶粒发生凝聚作用的最小电解质浓度（生凝聚作用的最小电解质浓度（mmol/L）称为）称为凝凝聚值聚值。反离子的价数越高，该值就越小，即凝聚能。反离子的价数越高，该值就越小，即凝聚能力越强。力越强。对带负电荷的发酵液胶体粒子凝聚能力强对带负电荷的发酵液胶体粒子凝聚能力强的阳离子次序为：的阳离子次序为：Al3+Fe3+H+Ca2+Mg2+K+Na+Li+常用的凝聚电解质有硫酸铝、氯化铝、三氯化铁、常用的凝聚电解质有硫酸铝、氯化铝、三氯化铁、硫酸亚铁、石灰等。硫酸亚铁、石灰等。絮凝剂的化学结构的要求：絮凝剂的化学结构的要求：1）必须含有相当多的）必须含有相当多的活性官

11、能团活性官能团，使之能和胶粒表面相结合；，使之能和胶粒表面相结合；2）必须具有）必须具有长链的线性结构长链的线性结构，以便同时与多个胶粒吸附形成较大，以便同时与多个胶粒吸附形成较大的絮团，但相对分子质量不能超过一定限度，以使其具有良好的的絮团，但相对分子质量不能超过一定限度，以使其具有良好的溶解性。溶解性。分类：分类：根据其来源的不同，可分为：根据其来源的不同，可分为：（1）有机高分产聚合物，如）有机高分产聚合物，如聚内烯酰胺类衍生物聚内烯酰胺类衍生物、聚苯乙烯类衍、聚苯乙烯类衍生物。生物。前者絮凝体粗大，分高效果好，絮凝速度快，用量少（一前者絮凝体粗大，分高效果好，絮凝速度快，用量少（一般以

12、般以mg/l计）适用范围广。它们的主要缺点是存在一定的毒性。计）适用范围广。它们的主要缺点是存在一定的毒性。（2）无机高分子聚合物，如聚合铝盐、聚合铁盐。）无机高分子聚合物，如聚合铝盐、聚合铁盐。（3）天天然然有有机机高高分分子子絮絮凝凝剂剂，如如聚聚糖糖类类胶胶粘粘物物、海海藻藻酸酸钠钠、明明胶胶、骨胶、壳多糖、脱乙酰壳多糖等。骨胶、壳多糖、脱乙酰壳多糖等。絮凝效果与絮凝效果与絮凝剂的加量、絮凝剂的加量、相对分子质量和类型、溶液的相对分子质量和类型、溶液的pH、搅拌转速和时间、搅拌转速和时间等因素有等因素有关。同时，在絮凝过程中，常需关。同时，在絮凝过程中，常需加入一定的助凝剂以增加絮凝效加

13、入一定的助凝剂以增加絮凝效果。溶液果。溶液pH值的变化常会影响值的变化常会影响离子型絮凝剂中官能团的电离度，离子型絮凝剂中官能团的电离度，从而影响吸附作用的强弱。从而影响吸附作用的强弱。一种淀粉酶发酵液的絮凝剂最一种淀粉酶发酵液的絮凝剂最适添加量为适添加量为70mg/L。絮凝剂的最适添加量往往需絮凝剂的最适添加量往往需通过试验确定，虽然较多的絮通过试验确定，虽然较多的絮凝剂有助于增加桥架的数量，凝剂有助于增加桥架的数量，但过多的添加量反而会引起吸但过多的添加量反而会引起吸附饱和，絮凝剂争夺胶粒而使附饱和，絮凝剂争夺胶粒而使絮凝固的粒径变小，絮凝效果絮凝固的粒径变小，絮凝效果下降。下降。4.发酵

14、液的相对纯化发酵液中，除去某些成分会改善后继工序的分离操作。如发酵液中，除去某些成分会改善后继工序的分离操作。如高价无机离子会影响离子交换，可溶性蛋白会影响吸附，沙粒高价无机离子会影响离子交换，可溶性蛋白会影响吸附，沙粒会破坏膜的活性层等等。会破坏膜的活性层等等。1).高价无机离子的去除高价无机离子的去除需去除的高价无机离子主要有：需去除的高价无机离子主要有：Ca2+、Mg2+、Fe2+等。等。Ca2+与草酸反应，生成草酸钙沉淀，同时，草酸钙可以促与草酸反应，生成草酸钙沉淀，同时，草酸钙可以促进蛋白质的凝固。草酸价格较高，应考虑回收。进蛋白质的凝固。草酸价格较高，应考虑回收。采用三聚磷酸络合镁

15、离子，可以消除采用三聚磷酸络合镁离子，可以消除Mg2+对离子交换树脂对离子交换树脂的影响。的影响。黄血盐与黄血盐与Fe2+反应可以生成普鲁士兰沉淀，从而去除反应可以生成普鲁士兰沉淀，从而去除Fe2+。2).杂蛋白的去除杂蛋白的去除（1）沉淀法）沉淀法蛋白质是两性物质。蛋白质是两性物质。在在酸性酸性条件下，能与一些阴离子生成沉淀，如三氯乙酸、水条件下，能与一些阴离子生成沉淀，如三氯乙酸、水杨酸盐、钨酸盐、苦味酸盐、鞣酸盐、过氯酸盐等。杨酸盐、钨酸盐、苦味酸盐、鞣酸盐、过氯酸盐等。在在碱性碱性条件下，能与一些金属离子形成沉淀，如条件下，能与一些金属离子形成沉淀，如Ag+、Cu2+、Zn2+、Fe3

16、+和和Pb2+等。等。（2）变性法（对目的物的影响）变性法（对目的物的影响）蛋白质变性后，溶解度会降低。蛋白质变性后，溶解度会降低。蛋白质变性的方法有：加热法、调蛋白质变性的方法有：加热法、调pH值法、有机溶剂或表值法、有机溶剂或表面活性剂法面活性剂法（3）吸附法）吸附法加入某吸附剂或沉淀剂吸附杂蛋白。加入某吸附剂或沉淀剂吸附杂蛋白。第三节 菌体分离发酵液含有发酵液含有的菌体，通常以采用离心分离或过滤的菌体，通常以采用离心分离或过滤为主，根据发酵液的各种特性即粘度、比重、菌体为主，根据发酵液的各种特性即粘度、比重、菌体量、菌体的沉降性或凝聚性、菌的种类、和以后工量、菌体的沉降性或凝聚性、菌的种

17、类、和以后工序的关系等，而选用最适当的方法和设备。这方面序的关系等，而选用最适当的方法和设备。这方面的设备，正由分批式向连续式，由手动式向自动式的设备，正由分批式向连续式，由手动式向自动式的方向发展。的方向发展。对于对于霉菌霉菌和和酵母酵母的发酵液，一般只用旋转式连的发酵液，一般只用旋转式连续续过滤器过滤器、叶片式加压、叶片式加压过滤过滤器、压滤器等进行菌体器、压滤器等进行菌体分离。分离。菌体滤渣细密，属于难过滤物质，但由于霉菌菌体滤渣细密，属于难过滤物质，但由于霉菌和酵母的菌丝形成适宜的滤渣层，或者象酵母那样和酵母的菌丝形成适宜的滤渣层，或者象酵母那样的菌体有的菌体有3-6微米大小微米大小(

18、细菌中的杆菌只有细菌中的杆菌只有0.52.0微微米，而采用过滤分离是可能的。但要使过滤工业化，米，而采用过滤分离是可能的。但要使过滤工业化，还必须有相应的过滤速度，故有时使用硅藻土等助还必须有相应的过滤速度，故有时使用硅藻土等助滤剂。像面包酵母以制取菌体为目的时，则直接用滤剂。像面包酵母以制取菌体为目的时，则直接用滤布进行脱水过滤滤布进行脱水过滤。细菌和放线菌细菌和放线菌比较小，因而没有助滤剂，用过比较小，因而没有助滤剂，用过滤法进行菌体分离几乎是不可能的，一般多采用滤法进行菌体分离几乎是不可能的，一般多采用离离心分离。心分离。图图1并流顷析式离心机并流顷析式离心机 对于这些浓度较小，粒径较大

19、，硬度较强的不溶物，可以对于这些浓度较小，粒径较大，硬度较强的不溶物，可以采用过滤方法分离。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，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。而还有一些发酵液则不行。当当发发酵酵液液不不易易被被过过滤滤纯纯化化时时，可可以以采采用用离离心心的的方方法法来来分分离离。与与过过滤滤设设备备相相比比，离离心心设设备备的的价价格格昂昂贵贵。但但当当固固体体颗颗粒粒细细小小而而难难以过滤时，离心操作往显得十分有效。以过滤时，离心操作往显得十分有效。离离心心分分离离是是基基于于固固体体颗颗粒粒和和周周围围液液体体密密度度存存在在差差异

20、异，在在离离心心场场中中使使不不同同密密度度的的固固体体颗颗粒粒加加速速沉沉降降的的分分离离过过程程，当当静静置置悬悬浮浮液液时时，密密度度较较大大的的固固体体颗颗粒粒在在重重力力作作用用下下逐逐渐渐下下沉沉，这这一一过过程程称称为为沉降。沉降。滤饼滤饼传统的过滤传统的过滤cakeConventionalfiltration一、过滤通过固体支承物或过滤介质截留固形物。过滤过滤可分为：澄清过滤和滤饼过滤。过滤可分为：澄清过滤和滤饼过滤。澄清过滤澄清过滤的过滤介质为硅藻土等，过滤前，现有过滤介的过滤介质为硅藻土等，过滤前，现有过滤介质形成滤层，在进行过滤。质形成滤层，在进行过滤。滤饼过滤滤饼过滤的

21、介质为滤布，滤层由悬浮液中的固体颗粒堆的介质为滤布，滤层由悬浮液中的固体颗粒堆积而成。积而成。过滤时，流体流动的推动力形式较多，包括：过滤时，流体流动的推动力形式较多，包括：重力、加重力、加压、真空和离心压、真空和离心。过滤的对象是生物体及其产物时，由于细胞等许多成分过滤的对象是生物体及其产物时，由于细胞等许多成分具有可压缩性，同时还具有生物活性，因此，存在许多特殊具有可压缩性，同时还具有生物活性，因此，存在许多特殊的问题。的问题。图图4加压过滤装置加压过滤装置 减压过滤装置减压过滤装置 升升温温使使溶溶液液粘粘度度减减少少，溶溶质质溶溶解解度度增增大大，对对提提高高滤滤速速显显然然有有利利。

22、但但此此法法不不适适用用于于热热敏敏物物料料。实实验验室室加加热热过过滤滤装装置置如如图图7。增增加加过过滤滤面面积积，减减少少滤滤饼厚度等均可提高滤速。饼厚度等均可提高滤速。工工业业装装置置中中的的陶陶瓷瓷抽抽滤滤缸缸，转转鼓鼓真真空空过过滤滤机机等等属属减减压压过过滤滤设设备备。除除减减压压过过滤滤外外，还有加压过滤的方法。还有加压过滤的方法。加加压压过过滤滤与与减减压压过过滤滤的的共共同同点点是是过过滤滤介介质质下下面面必必须须有有支支持持滤滤板板，或或过过滤滤介介质质。都都是是一一些些强强度度较较大大的的烧烧瓷瓷滤滤板板等等物物质质。工工业业用用板板框框压压滤滤机机，是是一一种种加加压

23、压过过滤滤装装置置，其结构见下图其结构见下图:三、三、工业过滤设施工业过滤设施板框压滤机的主要部分由交替排列的板框压滤机的主要部分由交替排列的滤板滤板（1）和）和滤框滤框（2）组成，其中滤板又分为过滤）组成，其中滤板又分为过滤滤板和洗涤滤板。滤板和滤框由机座两旁两条滤板和洗涤滤板。滤板和滤框由机座两旁两条平行横梁支撑。机座（平行横梁支撑。机座（3）上有固定端板（）上有固定端板（4）和借滚轮移动的可动端板（和借滚轮移动的可动端板（5）。滤板和滤框之）。滤板和滤框之间夹着滤布，滤布开有与滤板孔洞相通的孔。间夹着滤布，滤布开有与滤板孔洞相通的孔。当端板（当端板（4）（）（5）将板框压紧时，相邻的每两

24、）将板框压紧时，相邻的每两个滤板与其所夹住的滤框组成独立的过滤室。个滤板与其所夹住的滤框组成独立的过滤室。板框上缘有三个孔（有的只在上缘两角各开一板框上缘有三个孔（有的只在上缘两角各开一孔）。中间孔为过滤液进口通道，旁边两孔为孔）。中间孔为过滤液进口通道，旁边两孔为洗涤液通道。图洗涤液通道。图9为滤板与滤框的放大图。为滤板与滤框的放大图。使用时按过滤滤板、滤框、洗涤滤板使用时按过滤滤板、滤框、洗涤滤板的顺序安装，压紧。在加入待滤液以前，的顺序安装，压紧。在加入待滤液以前，先从过滤液进口通道泵入清水试漏，除滤先从过滤液进口通道泵入清水试漏，除滤清液开关处以外，它处均无水流出，即证清液开关处以外，

25、它处均无水流出，即证明滤机可用。随后通入压缩空气驱去机内明滤机可用。随后通入压缩空气驱去机内试漏水，再用泵压入待滤液。图试漏水，再用泵压入待滤液。图10（a）为板框压滤机的工作简图。待滤液流经滤为板框压滤机的工作简图。待滤液流经滤液进口通道后，由滤板暗孔进入滤框。滤液进口通道后，由滤板暗孔进入滤框。滤液通过滤板上的滤布，滑板上沟渠自下方液通过滤板上的滤布，滑板上沟渠自下方旋塞开关排出。旋塞开关排出。板框过滤示意图板框过滤示意图 洗洗涤涤滤滤渣渣时时，关关闭闭待待滤滤液液进进口口通通道道，洗洗涤涤液液由由洗洗涤涤液液进进口口通通道道压压入入，经经洗洗涤涤滤滤板板上上的的暗暗孔孔进进入入滤滤框框，

26、如如图图10（b）所所示示，关关闭闭过过滤滤滤滤板板下下的的滤滤液液排排出出旋旋塞塞，洗洗涤涤液液透透过过两两层层滤滤布布和和全全部部滤滤渣渣层层后后排出。排出。板框压滤机的操作压强由待滤物的性质决定，板框压滤机的操作压强由待滤物的性质决定，一般为表压一般为表压23个大气压。过滤中性或碱性物料多个大气压。过滤中性或碱性物料多用铸铁板框。过滤酸性物料常用木板框。此外还用铸铁板框。过滤酸性物料常用木板框。此外还可用铸钢，玻璃钢，硬聚氯乙烯等制成板框。它可用铸钢，玻璃钢，硬聚氯乙烯等制成板框。它们各具有优点，使用滤板和滤框的数量一般为们各具有优点，使用滤板和滤框的数量一般为10至至60，如过滤少量物

27、料，不需通过全部板框，则，如过滤少量物料，不需通过全部板框，则可取无孔隔板插入机中，使隔板后面的板框不起可取无孔隔板插入机中，使隔板后面的板框不起作用。作用。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。板框压滤机因结构简单，操作方便，造价较低，板框压滤机因结构简单，操作方便，造价较低，过滤效果好，应用广泛，近年又不断向机械化、自动过滤效果好，应用广泛，近年又不断向机械化、自动化方向发展。化方向发展。板框式压滤机实物图板框式压滤机实物图 加压液滤机加压液滤机圆柱形密封耐压机壳内安装垂直和水平滤叶，滤饼圆柱形密封耐压机壳内安装垂直和水平滤叶，滤饼截流在滤饼表面。截流在滤饼表面。真空

28、过滤机1）转鼓真空过滤器）转鼓真空过滤器是用于大规模生物分离的主要过滤设备，可以分离较难过是用于大规模生物分离的主要过滤设备，可以分离较难过滤的悬滤的悬浮固体粒子。能实现自动操作，故劳动强度小。浮固体粒子。能实现自动操作，故劳动强度小。转鼓旋转式真空过滤设备2）园盘真空过滤器园盘真空过滤器 圆盘真空过滤器由槽体圆盘真空过滤器由槽体(主要储放给料主要储放给料)，一系列过滤圆，一系列过滤圆盘盘(在一水平中空轴上旋转，实现固体物料吸附、脱水、卸在一水平中空轴上旋转，实现固体物料吸附、脱水、卸饼等操作饼等操作)和和分配头分配头(实现实现相邻过滤阶相邻过滤阶段间的转换段间的转换)组成与转鼓组成与转鼓真空

29、过滤器真空过滤器相比圆盘相比圆盘直径大更直径大更易实现大型易实现大型化。化。圆盘盘式真空过滤器有两种变种即水平圆盘过滤器及圆盘盘式真空过滤器有两种变种即水平圆盘过滤器及水平回转翻盘式过滤器，水平回转翻盘式过滤器，其中前者适用于对滤饼洗涤效果要其中前者适用于对滤饼洗涤效果要求较高的场合、而后者适合于过速密度大、浓度高的粗颗粒求较高的场合、而后者适合于过速密度大、浓度高的粗颗粒悬浮液。悬浮液。3）水平带式真空过滤器水平带式真空过滤器有固定室型、移动室型和滤带间歇运动型多种。切向流过滤（错流过滤）悬浮液流动方向与过滤面平行。产生错流的方式：泵循环、搅拌。优点：1）消除或减薄滤饼层，提高滤速。2）可充

30、分洗涤，收率高。3）减少处理步骤。缺点：1）可能破会某些物质的空间结构，造成生物活性丧失。2）能耗大，3）悬浮液中，固形物的累积对滤速仍有影响，只能缓冲固形物的影响，同时，得不到干滤饼，有时需洗涤滤饼。发酵滤饼的可压缩性过滤滤饼比阻通常与床过滤滤饼比阻通常与床层的压力降有关层的压力降有关：n是是常常数数，也也称称为为滤滤饼饼的的可可压压缩缩度度，当当速速饼饼不不可可压压缩缩时时，n0；对对于于高高度度可可压压缩缩滤滤饼饼，则则n趋趋近近于于1。工工业业上上有有三三种种可可压压缩缩性性滤滤饼饼的的过过滤滤压压力力与与滤液流速的关系滤液流速的关系过滤的操作方式按照外加压力和流速的变化，可以将过滤操

31、按照外加压力和流速的变化，可以将过滤操作分为以下三种方式：作分为以下三种方式：1)恒压过滤恒压过滤，是一种最常见的操作方式，用压缩空，是一种最常见的操作方式，用压缩空气或真空作为推动力；气或真空作为推动力；2)恒速过滤恒速过滤，也是一种具有工业意义的操作方式，也是一种具有工业意义的操作方式，通常用定容泵来输送料液通常用定容泵来输送料液3)变速变速变压过滤变压过滤，用离心泵来实现。，用离心泵来实现。为了能有效的在工业规模使用过滤操作，必为了能有效的在工业规模使用过滤操作，必须通过须通过实验室实验室或或中试中试规模试验，在规模试验，在相似相似的的悬浊液悬浊液、预处理预处理、助滤剂助滤剂、温度温度和

32、和压力降压力降等条件下，取得等条件下，取得可靠的数据，可有效放大。可靠的数据，可有效放大。1)瓶式离心机这是一类结构最简单的实验室常用的低、中速离心机，转速一般在30006000rPm，其转子常为外摆式或角式。操作一般在室温下进行，也有配备冷却装置的冷冻离心机。按物料密度大小不同分层沉降而分离四、离心沉降设备2)管式离心机 管式离心机转筒一船直径为40150mm，长径比为48，离心力强度可达1500065000，处理能力为0.1一0.4m3h，适合的固体粒子粒径为0.01100m，固液密度差大于0.01gml，体积浓度小于1的难分离悬浮液，常用于微生物菌体和蛋白质的分离等。对于固形物含量高的发

33、酵液，不能连续操作，需频繁拆机卸料，影响生产能力，易损坏机体。3)多室式离心机多室离心机除渣比较困难，一般在运行一段时间后，待分离液澄清度不符合要求时，停机清理。这种离心机有3-7个分离室，离心强度为2000-8000，处理能力为2.5-10m3/h。适于处理直径大于0.1m的颗粒，固体浓度小于5%的悬浮液，常用于抗菌素液-液萃取分离，果汁和酒饮料的澄清等。4)蝶片式离心机工业应用最为广泛的沉降离心机，可分离微生物细胞或细胞碎片悬浮液。处理量大，适合大规模工业生产。卸料方式：间歇卸料、部分排料、喷嘴连续排料。分离因素：1000200005)螺旋卸料沉降离心机螺旋卸料沉降离心机有立式和卧式两种，

34、卧式又称卧螺机，是用得较多的形式 卧螺机是一种全速旋转、连续进料、分离和卸料的离心机其最大离心力强度可达6000，操作温度可达300，操作压力一般为常压(密闭型可从真空到0.98MPa)，处理能力范围0.460m3h，适于处理颗粒粒度为2m一5mm、固相浓度为1一50、固液密度差大于0.058cm3的悬浮液，常用于胰岛素、细胞色素、胰酶的分离和淀粉精制及废水处理等。五、离心过滤设备离心过滤是将料液送入离心过滤是将料液送入有孔转鼓有孔转鼓并利用离心力进行过滤。并利用离心力进行过滤。沉降离心设备的种类较多，卸料方式也是多种多样。分批立式轴分批卧式轴连续锥形滤网连续推送式连续沉降过滤式螺旋卸料离心机结论：结论：1.生物分离工业首先要去除不溶物生物分离工业首先要去除不溶物;2.离心和过滤是去除不溶物的主要方法离心和过滤是去除不溶物的主要方法;3.大的、硬的不溶物可用过滤方法去除大的、硬的不溶物可用过滤方法去除;4.对于大部分发酵液，助滤剂或者其它预处对于大部分发酵液，助滤剂或者其它预处理方法有利于过滤，但也有没有效果的理方法有利于过滤，但也有没有效果的;5.一些小的、难过滤的固体颗粒可用离心分离一些小的、难过滤的固体颗粒可用离心分离.