計算題復(fù)習(xí)課件

書21.第1、2題解：V:2.5m3/h，A＝15m2，轉(zhuǎn)速0.75r/min，過濾阻力常數(shù)μαρo/2△P＝8.5×105s/m2,滯留可溶物質(zhì)量為之前的10％（r=0.1),洗滌效率為ε＝60％，濾液滯留量為f＝7%。（1）回轉(zhuǎn)一周除去的濾液量為：

Vf=(2.5/3600)×60/0.75=0.056m3由式3.4,tf=(μαρo/(2△P))×(Vf/A)2=8.5×105×(0.25/40)2

=11.85s(2)根據(jù)濾餅洗滌效率方程r=(1-ε)n,帶入題給數(shù)據(jù)，得0.1=(1-0.60)n,

lg0.1=nlg0.41=n×0.40

n=2.5由式3.9tw/tf=2nf則tw/11.83=2×2.5×0.07tw＝4.148s鹽析公司Cohn經(jīng)驗(yàn)公式(empiricalformula)S—蛋白質(zhì)溶解度，mol/L;I—離子強(qiáng)度c:離子濃度；Z：離子化合價β，Ks—常數(shù)例：用結(jié)晶方法從大豆甾醇中把豆甾烯醇和谷甾醇分離處理，二者總量為1000kg，混合物中豆甾烯醇含量為86.5％（w/w)，結(jié)晶后豆甾烯醇晶體為550kg，純度為96.5%（w/w)，分離結(jié)晶后母液中固形物的豆甾烯醇含量為75％。求結(jié)晶過程豆甾烯醇和谷甾醇的分離因素解：根據(jù)?

＝Ep/Ei分離因素為?＝E1/E2豆甾烯醇結(jié)晶因素為：E1=550×96.5%/[(1000-550)×75%]=1.573谷甾醇結(jié)晶因素為：E2=550×(1-96.5%)/[(1000-550)×(1-25%)]=0.171分離因素為：?＝E1/E2＝1.573/0.171=9.2過濾與洗滌tf=(μαρo/(2△P1-s))*(Vf/A)2(3.4)tf-濾餅形成時間Vf-濾餅形成期間被集中的濾液體積（濾液流量）殘留可溶物的分?jǐn)?shù)常與洗液體積有關(guān)

r=(1-ε)n

(3.7)r為洗滌之后的溶質(zhì)含量與洗滌之前濾餅中最初溶質(zhì)含量比n-洗液的體積與濾餅中殘液的體積之比ε-濾餅的洗滌效率r值0～1.r值越低，洗滌效果越好例：使用轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)處理抗菌素發(fā)酵液，處理量為每小時15立方米，過濾面積A＝40立方米，回轉(zhuǎn)速度為1r/min，操作真空度為7*104Pa。加入了硅藻土助濾劑，為不可壓縮過濾餅。如過濾阻力常數(shù)μαρo/2△P＝2.9×105s/m2,洗滌后滯留于濾餅的可溶物質(zhì)量為之前的1％（r=0.01),洗滌效率為ε＝70％，濾液滯留量為f＝1.0％。求：（1）轉(zhuǎn)鼓回轉(zhuǎn)一周的過濾時間；（2)洗滌時間tw。重力沉降對于沉降，重力沉降加速度為重力加速度）

νg=d2(ρs-ρ)g/(18μ)(3.6)d-微粒直徑，mρs

，ρ-分別為微粒和液體介質(zhì)密度，kg/m3μ連續(xù)介質(zhì)粘度上式適用于球形粒子，即Re<1時成立

Re=dρν/μ<1(3.3)例1：動物細(xì)胞能夠在葡聚糖顆粒載體上培養(yǎng)。細(xì)胞沉降顆粒密度為1.02g/cm2，直徑150微米，一個40L反應(yīng)器用來培養(yǎng)細(xì)胞，使其生長出一種疫苗，當(dāng)攪拌停止時，游離的顆粒下沉與抗體分離，容器高度與直徑之比為1.5：1，液體密度為1.00g/cm2，粘度為1.1cP，假設(shè)顆粒速度達(dá)到平衡速度，求沉降時間。解：由公式νg=d2(ρs-ρ)g/(18μ)

(3.6)可知平衡沉降速度為：νg=d2(ρs-ρ)g/(18μ)＝（1.5×10－6）2（1.02-1.00)×1000×9.81/(18×1.1×10－3）=2.33×10－4m/s驗(yàn)證該顆粒是否符合雷諾數(shù)<1的規(guī)定。Re=dρν/μ=150×10－6×2.33×10－4×1000/（1.1×10－3)=0.03<1液體高度可由攪拌器容積計算得到：πD2l/4=V,由l/D=1.5:1，V=40×10－3可π（l/1.5)2×l/4=40×10－3,計算得l＝0.523m則微粒沉積時間為穿過整個高度得時間，即t=l/vg=0.532/(2.33×10－4)=2345s=39.1min例2：酵母細(xì)胞離心回收實(shí)驗(yàn)中，離心機(jī)由垂直于旋轉(zhuǎn)軸得圓筒組成，離心過程中液體表面到旋轉(zhuǎn)軸的距離為3cm，圓筒底部到旋轉(zhuǎn)軸的距離為10cm，假設(shè)酵母為球形，直徑為8.0μm，密度為1.05g/cm3,液體性質(zhì)近似于水，轉(zhuǎn)速為1000r/min，求完全分離酵母所需時間。解：離心沉降公式：dr/dt=νω=d2(ρs-ρ)rω2/(18μ)從液體表面沉降到底部時間最長，達(dá)到完全分離，則方程邊界條件為t=0,r0=3cm；t=t1,r1=10cm，在此邊界條件下積分上式可得分離時間，t=18μln(r1/r0)/d2(ρs-ρ)ω2=18×10－3ln(10/3)/[(8.0×10－6）2（1.05-1.00)×103（1000×2π/60）2]=618s吸附量的計算例：應(yīng)用離子交換樹脂作為吸附劑分離抗菌素，飽和吸附量為0.06Kg（抗菌素）/Kg（干樹脂）；當(dāng)抗菌素濃度為0.02Kg/m3時，吸附量為0.04Kg/Kg；假定此吸附屬于Langmuir等溫吸附，求料液含抗菌素0.2Kg/m3時的吸附量解答：以Langmuir等溫吸附公式計算，q=q0c/(K+c)式中，q0和K為常數(shù)，兩邊求倒數(shù)1/q=1/q0+K/q0c

將飽和吸附量為0.06Kg（抗菌素）/Kg（干樹脂）知道，q0＝0.06,

將抗菌素濃度為0.02Kg/m3時，吸附量為0.04Kg/Kg帶入公式，K=0.01

故，1/q=1/0.06+1/6c，將c=0.2Kg/m3帶入得q=0.057Kg/Kg.滲透壓的計算例：一種耐鹽細(xì)胞其能積累細(xì)胞內(nèi)低分子量鹵化物，適應(yīng)高滲透壓，能在含有0.32mol/LNaCl,0.02mol/LMgCl2,0.015mol/LCaCl2,0.01mol/LFeCl3的培養(yǎng)基這培養(yǎng)，當(dāng)其從含鹽量高的培養(yǎng)基中轉(zhuǎn)移至清水中，在數(shù)分鐘內(nèi)能將胞內(nèi)產(chǎn)物釋放出來，試估計細(xì)胞膜所受滲透壓的大小。（設(shè)操作溫度為25℃

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