發(fā)酵液的固液分離_第1頁
發(fā)酵液的固液分離_第2頁
發(fā)酵液的固液分離_第3頁
發(fā)酵液的固液分離_第4頁
發(fā)酵液的固液分離_第5頁
已閱讀5頁,還剩39頁未讀, 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡介

關(guān)于發(fā)酵液的固液分離第一頁,共四十四頁,2022年,8月28日固液分離的目的收集胞內(nèi)產(chǎn)物的細(xì)胞或菌體,分離除去液相收集含生化物質(zhì)的液相,分離除去固體懸浮物(細(xì)胞、菌體、細(xì)胞碎片、蛋白質(zhì)的沉淀物和它們的絮凝體等)。第二頁,共四十四頁,2022年,8月28日影響發(fā)酵液固液分離的因素1)發(fā)酵液中懸浮離子的大小第三頁,共四十四頁,2022年,8月28日2)發(fā)酵液的黏度viscosity

:固液分離速度通常與粘度成反比,粘度越大,固液分離越困難。影響粘度的因素:菌體的種類和濃度(重要因素),通常絲狀菌、動物或植物細(xì)胞懸浮液粘度較大,濃度增大,粘度也提高。培養(yǎng)液中蛋白質(zhì)、核酸大量存在:通常細(xì)胞破碎或細(xì)胞自溶后粘度增大。因此細(xì)胞破碎的程度應(yīng)控制,發(fā)酵放罐時間要適宜。培養(yǎng)基成分:如用黃豆粉、花生粉作氮源,淀粉作碳源,粘度都會升高。此外,某些染菌發(fā)酵液,如染細(xì)菌,則粘度會增大。發(fā)酵過程的不正常處理,如大量過剩的培養(yǎng)基和消沫油加入,都會使粘度增大。第四頁,共四十四頁,2022年,8月28日常見的固液分離方法(一)過濾常規(guī)過濾錯流過濾(二)離心分離(三)發(fā)酵液不經(jīng)固液分離直接提取分離第五頁,共四十四頁,2022年,8月28日過濾filtration過濾操作是借助于過濾介質(zhì),在一定的壓力差ΔP作用下,使懸浮液中的液體通過介質(zhì)的孔道,而固體顆粒被截留在介質(zhì)上,從而實現(xiàn)固液分離的單元操作。過濾介質(zhì)filtermedium

:過濾采用的多孔物質(zhì);濾漿filterpulp

:所處理的懸浮液;濾液filtrate

:通過多孔通道的液體;濾餅或濾渣filtercake:被截留的固體物質(zhì)。第六頁,共四十四頁,2022年,8月28日濾餅過濾:當(dāng)懸浮液通過濾布時,固體顆粒被濾布阻攔而逐漸形成濾餅(濾渣)。在濾餅過濾中,當(dāng)濾餅至一定厚度時即起主要的過濾作用適合于固體含量大于0.1%的懸浮液的過濾分離。第七頁,共四十四頁,2022年,8月28日過濾推動力:懸浮液自身壓強差、重力懸浮液的—外加壓力過濾介質(zhì)的—抽真空離心力過濾阻力:介質(zhì)阻力:可視為平變,且一般過濾初較明顯濾餅阻力:濾餅厚度:隨過濾進行而增加濾餅特性:顆粒形狀、大小。大多情況下,過濾阻力主要取決于濾餅阻力。第八頁,共四十四頁,2022年,8月28日過濾速度的強化1.降低濾餅比阻力rB

一切能夠降低rB的方法:如添加電解質(zhì)、絮凝劑、凝固劑助濾劑等。2.降低濾液黏度μ

黏度愈低,過濾阻力愈小。加熱、去雜蛋白、絮凝、調(diào)PH、選擇合適的放罐時間。3.降低懸浮液中懸浮固體的濃度過濾速度與獲得濾餅體積成反比。因此應(yīng)盡可能降低培養(yǎng)基配料濃度(如玉米粉、豆餅粉的濃度)。4.對發(fā)酵液進行預(yù)處理,改善濾液性質(zhì)。第九頁,共四十四頁,2022年,8月28日過濾介質(zhì)選擇過濾介質(zhì)起過濾作用,還是濾餅的支撐物。應(yīng)具有足夠的機械強度和盡可能小的流動阻力。合理選擇過濾介質(zhì):過濾介質(zhì)所能截留的固體粒子大?。和ǔR赃^濾介質(zhì)的孔徑表示。常用的過濾介質(zhì)中,纖維濾布所能截留的最小粒子約10μm,硅藻土為lμm,超濾膜可小于0.5μm。過濾介質(zhì)的透過性:是指在一定的壓力差下,單位時間單位過濾面積上通過濾液的體積量,它取決于過濾介質(zhì)上毛細(xì)孔徑的大小及數(shù)目。第十頁,共四十四頁,2022年,8月28日過濾介質(zhì)-織物介質(zhì)又稱濾布,應(yīng)用最廣泛,包括由棉、麻等天然纖維濾布和合成纖維濾布。其過濾性能受許多因素的影響,其中最重要的是纖維的特性、編織紋法和線型。第十一頁,共四十四頁,2022年,8月28日過濾介質(zhì)-粒狀介質(zhì)有硅藻土、珍珠巖粉、細(xì)砂、活性炭、白土等。最常用的是硅藻土,是優(yōu)良的過濾介質(zhì):①一般不與酸堿反應(yīng),化學(xué)性能穩(wěn)定;②形狀不規(guī)則,空隙大且多孔,具有很大的吸附表面;③無毒且不可壓縮,形成的過濾層阻力不隨操作壓力變化。硅藻土過濾介質(zhì)通常有三種用法:(1)作為深層過濾介質(zhì)。硅藻土過濾層具有曲折的毛細(xì)孔道,借篩分、吸附和深層效應(yīng)作用除去懸浮液中的固體粒子,截留效果可達到1μm。(2)作為預(yù)涂層。在支持介質(zhì)的表面上預(yù)先形成一層較薄的硅藻土預(yù)涂層,用以保護支持介質(zhì)的毛細(xì)孔道不被濾餅層中的固體粒子堵塞。(3)用作助濾劑。第十二頁,共四十四頁,2022年,8月28日過濾介質(zhì)-多孔固體介質(zhì)

如多孔陶瓷、多孔玻璃、多孔塑料等,可加工成板狀或管狀,孔隙很小且耐腐蝕,常用于過濾含有少量微粒的懸浮液。第十三頁,共四十四頁,2022年,8月28日典型過濾設(shè)備:按操作方式分類:間歇過濾機、連續(xù)過濾機按操作壓強差分類:壓濾、吸濾和離心過濾實驗室用抽濾裝置板框壓濾機(間歇操作)轉(zhuǎn)筒真空過濾機(連續(xù)操作)過濾式離心機固液分離過濾設(shè)備第十四頁,共四十四頁,2022年,8月28日1)實驗室用抽濾裝置第十五頁,共四十四頁,2022年,8月28日152)板框壓濾機

plateandframefilter

板框壓濾機的過濾推動力來自泵產(chǎn)生的液壓或進料貯槽中的氣壓。廣泛應(yīng)用于培養(yǎng)基制備的過濾及霉菌、放線菌、酵母菌和細(xì)菌等多種發(fā)酵液的固液分離。適合于固體含量1-10%的懸浮液的分離。

第十六頁,共四十四頁,2022年,8月28日板框壓濾機包括板和框,多做成正方形,角端均開有小孔,裝合壓緊后即構(gòu)成供濾漿或洗水流通的孔道??虻膬蓚?cè)覆以濾布,空框與濾布圍成了容納濾漿及濾餅的空間,濾板用以支撐濾布并提供濾液流出的通道。第十七頁,共四十四頁,2022年,8月28日17板框壓濾機優(yōu)點過濾面積大,結(jié)構(gòu)簡單,價格低,動力消耗少,對不同過濾特性的發(fā)酵液適應(yīng)性強。它最重要的特征是通過過濾介質(zhì)時產(chǎn)生的壓力降可以超過0.1MPa,這是真空過濾器無法達到的。缺點不能連續(xù)操作,設(shè)備笨重,勞動強度大,衛(wèi)生條件差,非過濾的輔助時間較長。第十八頁,共四十四頁,2022年,8月28日自動板框式壓濾機自動板框壓濾機在板框壓緊;卸餅、清洗等操作中可自動完成,勞動強度小,輔助操作時間短。

自動壓濾機結(jié)構(gòu)復(fù)雜,價格昂貴,在一定程度上限制了它的應(yīng)用和發(fā)展。第十九頁,共四十四頁,2022年,8月28日轉(zhuǎn)筒真空過濾機結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)筒,扇形格(18格);

濾室;分配頭;動盤(18個孔,分別與扇形格的18個通道相連);定盤(三個凹槽:濾液真空凹槽、洗水真空凹槽、壓縮空氣凹槽,分別將動盤的18個孔道分成三個通道);

濾漿槽。第二十頁,共四十四頁,2022年,8月28日轉(zhuǎn)筒下部浸入濾漿槽中,浸沒角約900-1300,圓筒緩慢旋轉(zhuǎn)時(轉(zhuǎn)速約0.5-2r/min),筒內(nèi)每一空間相繼與分配頭中的3個室相通,可順序進行過濾、洗滌、吸干、吹松、卸餅等項操作。即整個圓筒分為過濾區(qū)、洗滌及脫水區(qū),卸渣及再生區(qū)3個區(qū)域。第二十一頁,共四十四頁,2022年,8月28日轉(zhuǎn)筒真空過濾機優(yōu)點:轉(zhuǎn)筒真空過濾機可吸濾、洗滌、卸餅、再生連續(xù)化操作,生產(chǎn)能力大,勞動強度小缺點:輔助設(shè)備多,投資大,且由于真空過濾,推動力?。ú怀^8×104Pa),濾餅濕度大(20%~30%)。主要適用霉菌發(fā)酵液,對菌體細(xì)小、黏度大鋪助濾劑。對于濾餅阻力較大的物料適應(yīng)能力較差。第二十二頁,共四十四頁,2022年,8月28日結(jié)構(gòu):轉(zhuǎn)鼓濾餅濾布濾網(wǎng)離心過濾機工作原理圖轉(zhuǎn)鼓(上有小孔,亦稱懸框);濾網(wǎng);濾布;機架。原理:

由于離心力作用,液體產(chǎn)生徑向壓差,通過濾餅、濾網(wǎng)及濾筐而流出。離心過濾機(centrifugalfilter)第二十三頁,共四十四頁,2022年,8月28日23設(shè)備主要結(jié)構(gòu)過程特點適用性板框壓濾機濾板/濾框/夾緊機構(gòu)/機架裝合過濾洗滌卸渣整理加壓過濾,推動力較大結(jié)構(gòu)簡單,造價低;過濾面積大,能耗少;間歇操作;洗滌時間長,生產(chǎn)效率低。應(yīng)用廣泛。對原料的適應(yīng)性強轉(zhuǎn)鼓真空過濾機轉(zhuǎn)筒(濾網(wǎng)、濾布)/分配頭、濾漿槽過濾洗滌吹干卸渣連續(xù)化生產(chǎn),自動化程度高真空過濾,推動力較小;,濾餅濕度大,設(shè)備投資高適于粒度中等,粘度不太大的物料離心過濾機轉(zhuǎn)鼓(濾網(wǎng)、濾布)/機架過濾洗滌卸渣離心過濾,推動力最大;濾液濕度小,設(shè)備成本高,應(yīng)用廣泛,過濾面積小。幾種過濾設(shè)備的比較第二十四頁,共四十四頁,2022年,8月28日又稱切向流過濾(Cross-FlowFiltration)傳統(tǒng)過濾時過濾液體垂直于過濾介質(zhì),過濾阻力主要來之濾餅。錯流過濾打破了傳統(tǒng)過濾的機制,即液體的流向和濾膜相切。在壓力推動下,懸浮液以高速在管狀濾膜的內(nèi)壁作切向流動,利用流動的剪切作用將過濾介質(zhì)表面的固體(濾餅)移走,而附著在濾膜上的濾餅很薄,因而能在長時間內(nèi)保持穩(wěn)定不變的過濾速度錯流過濾第二十五頁,共四十四頁,2022年,8月28日微濾過程示意圖,料液快速經(jīng)過薄膜,以減少形成濾餅錯流過濾第二十六頁,共四十四頁,2022年,8月28日26錯流過濾特點收率高(97-98%)質(zhì)量好減少處理步聚染菌罐也能進行處理介質(zhì)阻力大不能得到干濾餅需要大的膜面積目前適用于小分子的分離第二十七頁,共四十四頁,2022年,8月28日(二)離心分離對于濃度較小,粒徑較大,硬度較強的不溶物,可以采用過濾分離。但當(dāng)固體顆粒細(xì)小而難以過濾時,發(fā)酵液不易被過濾純化,離心操作往顯得十分有效。離心分離是基于固體顆粒和周圍液體密度存在差異,在離心場中使不同密度的固體顆粒加速沉降的分離過程。動植物細(xì)胞的收集、細(xì)胞碎片和沉淀的分離等常用離心分離。第二十八頁,共四十四頁,2022年,8月28日優(yōu)點:分離速度快,分離效率高、液相澄清度好缺點:與過濾設(shè)備相比,設(shè)備投資高、能耗大、離心產(chǎn)生的固體濃縮物和過濾產(chǎn)生的濃縮不同。通常情況下離心只能得到一種較為濃縮的懸浮液或漿體。而過濾可獲得的水分含量較低的濾餅。離心分離第二十九頁,共四十四頁,2022年,8月28日離心力與轉(zhuǎn)速第三十頁,共四十四頁,2022年,8月28日離心分離顆粒沉降速度d-顆粒直徑;ρp

-顆粒密度;ρm

-液體介質(zhì)密度;η-液體介質(zhì)粘度;ω-旋轉(zhuǎn)角速度;r-轉(zhuǎn)軸中心到顆粒中心距離。增大離心力(ω2r)可提高沉降速度,對沉降速度小的顆粒,提高轉(zhuǎn)速是有效的方法。與顆粒直徑有關(guān),大顆粒容易沉降。與顆粒密度和介質(zhì)密度之差(ρp-ρm)成正比,隨介質(zhì)粘度增大而減小。第三十一頁,共四十四頁,2022年,8月28日按速度和離心力:1、常速離心機最大轉(zhuǎn)速8000rpm(r/min),相對離心力(RCF)104g以下,用于細(xì)胞、菌體和培養(yǎng)基殘渣等分離;2、高速(冷凍)離心機1×104-2.5×104rpm,相對離心力104~105g,用于細(xì)胞碎片、較大細(xì)胞器、大分子沉淀物等分離;3、超速離心機轉(zhuǎn)速2.5-8×104rpm,相對離心力5*105g;用于DNA、RNA蛋白質(zhì)、細(xì)胞器、病毒分離純化;檢測純度;沉降系數(shù)和相對分子量測定等。離心機的種類與用途對于常速和高速離心機,由于所分離的顆粒大小和密度相差較大,只要選擇好離心速度和時間,就能達到分離效果。超速離心的離心方法:差速離心、密度梯度離心和等密度梯度離心。第三十二頁,共四十四頁,2022年,8月28日32按離心機的作用方式:斜角式平拋式管式蝶式螺旋式多室第三十三頁,共四十四頁,2022年,8月28日1)斜角式離心機是一類結(jié)構(gòu)最簡單的實驗室常用離心機指離心管腔與轉(zhuǎn)軸成一定傾角的轉(zhuǎn)子;角度越大,沉降越結(jié)實,分離效果越好,角度越小,顆粒沉降距離短,沉降速度快,但分離效果差顆粒在角轉(zhuǎn)子中沉降時,先沿離心力方向撞向離心管,然后再沿管壁滑向管底,因此管的一側(cè)會出現(xiàn)顆粒沉積。第三十四頁,共四十四頁,2022年,8月28日342)平拋式離心機平拋式離心機一類結(jié)構(gòu)簡單的實驗室常用的低中速離心機,轉(zhuǎn)速一般在3000-6000rpm。轉(zhuǎn)子活動管套內(nèi)的離心管,靜止時垂直掛在轉(zhuǎn)頭上,旋轉(zhuǎn)時隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動,從垂直懸吊上升到水平位置(約200—800rpm)。顆粒在水平轉(zhuǎn)子中的沉降是沿管子軸向移動。樣品便于收集,受振動和變速攪亂后對流現(xiàn)象小但轉(zhuǎn)頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜,最高轉(zhuǎn)速相對要低容量也小一些。

第三十五頁,共四十四頁,2022年,8月28日平拋式離心機轉(zhuǎn)子第三十六頁,共四十四頁,2022年,8月28日36管式離心機待處理的物料在一定壓力(3×104Pa左右)下由進料管經(jīng)底部空心軸進入鼓內(nèi),靠擋板分布于鼓的四周,并使料液迅速達到與轉(zhuǎn)鼓相同的角速度。轉(zhuǎn)鼓帶動物料高速旋轉(zhuǎn),在離心力下,懸浮液沿轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁向上流動的,料液在離心力場的作用下因其密度差的存在而分離。澄清后的液相流動到轉(zhuǎn)鼓上部的排液口排出。比重大的固體微粒逐漸沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁形成沉渣層,達到一定數(shù)量后,停機人工清除。第三十七頁,共四十四頁,2022年,8月

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論