產(chǎn)品純化設(shè)備

產(chǎn)品純化設(shè)備第1頁(yè)/共54頁(yè)第十三章產(chǎn)品純化設(shè)備兩相分離設(shè)備蒸發(fā)濃縮設(shè)備干燥設(shè)備第2頁(yè)/共54頁(yè)第一節(jié)兩相分離設(shè)備用來(lái)進(jìn)行固-液或液-液分離的設(shè)備。分類（根據(jù)推動(dòng)力的不同）：

加壓過(guò)濾設(shè)備：利用過(guò)濾介質(zhì)兩端的壓力差為推動(dòng)力

真空過(guò)濾設(shè)備：利用抽真空造成過(guò)濾介質(zhì)兩端壓力差而進(jìn)行過(guò)濾的

離心過(guò)濾設(shè)備：利用高速旋轉(zhuǎn)的物體產(chǎn)生的離心力作為過(guò)濾的推動(dòng)力第3頁(yè)/共54頁(yè)第一節(jié)兩相分離設(shè)備一、過(guò)濾設(shè)備1、板框過(guò)濾機(jī)：比較老式的過(guò)濾設(shè)備優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊；過(guò)濾推動(dòng)力大、輔助設(shè)備少、動(dòng)力消耗少；

可根據(jù)需要增減濾板的數(shù)量，調(diào)節(jié)過(guò)濾能力。過(guò)濾、洗滌質(zhì)量好；能夠分離難以用其他過(guò)濾設(shè)備過(guò)濾的懸浮液；濾餅含水量較少；維修方便。缺點(diǎn)：設(shè)備笨重，間歇操作，裝拆板框及卸渣的勞動(dòng)強(qiáng)度大，設(shè)備占地面積大，輔助時(shí)間長(zhǎng)。第4頁(yè)/共54頁(yè)第一節(jié)兩相分離設(shè)備一、過(guò)濾設(shè)備1、板框過(guò)濾機(jī)種類：明流式：濾液從每一塊濾板流出，發(fā)酵液過(guò)濾多用這種。暗流式：濾液集中從尾板的出液口流出，多用于成品及無(wú)菌過(guò)濾。第5頁(yè)/共54頁(yè)第一節(jié)兩相分離設(shè)備一、過(guò)濾設(shè)備1、板框過(guò)濾機(jī)結(jié)構(gòu)：板框過(guò)濾機(jī)由多塊濾板（洗滌板）和濾框交替排列組成，濾板和濾框的數(shù)量視生產(chǎn)能力和濾漿的情況可以增減。第6頁(yè)/共54頁(yè)第一節(jié)兩相分離設(shè)備一、過(guò)濾設(shè)備1、板框過(guò)濾機(jī)結(jié)構(gòu)組裝時(shí)，濾板與濾框之間加濾布，借手動(dòng)螺桿或液壓機(jī)構(gòu)將其壓緊，兩相鄰濾布之間的框間為過(guò)濾空間。濾布除起過(guò)濾介質(zhì)的作用外，同時(shí)還起到密封墊圈的作用，防止板與框之間的泄漏。濾板和濾框的四個(gè)角上開(kāi)有通孔，組裝后形成濾漿、洗滌液和濾液的通道。第7頁(yè)/共54頁(yè)第一節(jié)兩相分離設(shè)備一、過(guò)濾設(shè)備1、板框過(guò)濾機(jī)結(jié)構(gòu)濾板

凹凸不平的表面，凸部用來(lái)支撐濾布，凹槽是濾液的流道。濾板右上角的圓孔，是濾漿通道；左上角的圓孔，是洗水通道。洗滌板

左上角的洗水通道與兩側(cè)表面的凹槽相通，使洗水流進(jìn)凹槽。濾框

濾漿通道：濾框右上角的圓孔；洗水通道：濾框左上角的圓孔為了避免這兩種板和框的安裝次序有錯(cuò)，在鑄造時(shí)常在板與框的外側(cè)面分別鑄有一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)小鈕。濾板為一鈕板，框帶兩個(gè)鈕，洗滌板為三鈕板。第8頁(yè)/共54頁(yè)第一節(jié)兩相分離設(shè)備一、過(guò)濾設(shè)備1、板框過(guò)濾機(jī)結(jié)構(gòu)濾框?yàn)V板洗滌板濾布第9頁(yè)/共54頁(yè)第一節(jié)兩相分離設(shè)備一、過(guò)濾設(shè)備1、板框過(guò)濾機(jī)結(jié)構(gòu)板框組合示意圖第10頁(yè)/共54頁(yè)第一節(jié)兩相分離設(shè)備一、過(guò)濾設(shè)備1、板框過(guò)濾機(jī)濾漿洗水濾板濾框洗板濾布第11頁(yè)/共54頁(yè)第一節(jié)兩相分離設(shè)備一、過(guò)濾設(shè)備1、板框過(guò)濾機(jī)第12頁(yè)/共54頁(yè)第一節(jié)兩相分離設(shè)備一、過(guò)濾設(shè)備1、板框過(guò)濾機(jī)過(guò)濾過(guò)程板框過(guò)濾機(jī)的操作是間歇式的，每個(gè)操作循環(huán)由裝合、過(guò)濾、洗滌、卸渣、整理五個(gè)階段。裝合：將板與框按一定的順序，濾板的兩側(cè)表面放上濾布，然后用手動(dòng)的或機(jī)動(dòng)的壓緊裝置固定，使板與框緊密接觸。第13頁(yè)/共54頁(yè)第一節(jié)兩相分離設(shè)備一、過(guò)濾設(shè)備1、板框過(guò)濾機(jī)過(guò)濾過(guò)程過(guò)濾：濾漿由濾框上方通孔進(jìn)入濾框空間，固粒被濾布截留，在框內(nèi)形成濾餅。濾液則穿過(guò)濾餅和濾布而流向兩側(cè)的濾板，然后沿濾板的溝槽向下流動(dòng)，由濾板下方的通孔排出。排出口處裝有旋塞，可觀察濾液流出的澄清情況。如果其中一塊濾板上的濾布破裂，則流出的濾液必然混濁，可關(guān)閉旋塞，待操作結(jié)束時(shí)更換。此種結(jié)構(gòu)濾液排出的方式稱明流式；另一種稱暗流式的，濾液是由板框通孔組成的密閉濾液通道集中流出。第14頁(yè)/共54頁(yè)第一節(jié)兩相分離設(shè)備一、過(guò)濾設(shè)備1、板框過(guò)濾機(jī)過(guò)濾過(guò)程洗滌：將洗水送入洗水通道，經(jīng)洗滌板左上角的洗水進(jìn)口，進(jìn)入板的兩側(cè)表面的凹槽中。然后，洗水橫穿濾布和濾餅，最后由非洗滌板下角的濾液出口排出。在此階段中，洗滌板下角的濾液出口閥門關(guān)閉。卸渣、整理：打開(kāi)板框，卸出濾餅，洗滌濾布及板、框。第15頁(yè)/共54頁(yè)第一節(jié)兩相分離設(shè)備一、過(guò)濾設(shè)備1、板框過(guò)濾機(jī)自動(dòng)板框過(guò)濾設(shè)備：第16頁(yè)/共54頁(yè)第一節(jié)兩相分離設(shè)備一、過(guò)濾設(shè)備2、真空過(guò)濾機(jī)在負(fù)壓的情況下進(jìn)行過(guò)濾。種類：轉(zhuǎn)鼓式真空過(guò)濾機(jī)葉片式真空過(guò)濾機(jī)圓盤翻斗式真空過(guò)濾機(jī)第17頁(yè)/共54頁(yè)第一節(jié)兩相分離設(shè)備一、過(guò)濾設(shè)備2、真空過(guò)濾機(jī)——轉(zhuǎn)鼓式真空過(guò)濾機(jī)在抗生素工業(yè)中應(yīng)用較多。把過(guò)濾、洗餅、吹干、卸餅等操作全在轉(zhuǎn)鼓的一周循環(huán)中依次完成。連續(xù)且濾餅阻力小。為恒壓恒速過(guò)濾過(guò)程。第18頁(yè)/共54頁(yè)第一節(jié)兩相分離設(shè)備一、過(guò)濾設(shè)備2、真空過(guò)濾機(jī)——轉(zhuǎn)鼓式真空過(guò)濾機(jī)優(yōu)點(diǎn)：自動(dòng)化程度高、操作連續(xù)、處理量大。特別適合固體含量大（>10％）的懸浮液的分離，在發(fā)酵工業(yè)中廣泛用于霉菌、放線菌和酵母發(fā)酵液或細(xì)胞懸浮液的過(guò)濾分離。缺點(diǎn)：由于受真空度的限制，不適于菌體較小和粘度較大的細(xì)菌發(fā)酵液的過(guò)濾，且過(guò)濾所得固相的干度不如加壓過(guò)濾。即其過(guò)濾推動(dòng)力較低，對(duì)于濾餅阻力較大的物料適應(yīng)能力較差。第19頁(yè)/共54頁(yè)第一節(jié)兩相分離設(shè)備一、過(guò)濾設(shè)備2、真空過(guò)濾機(jī)——轉(zhuǎn)鼓式真空過(guò)濾機(jī)轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)工作示意圖結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)頭濾室分配頭金屬網(wǎng)濾布濾漿槽第20頁(yè)/共54頁(yè)第一節(jié)兩相分離設(shè)備一、過(guò)濾設(shè)備2、真空過(guò)濾機(jī)——轉(zhuǎn)鼓式真空過(guò)濾機(jī)轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，藉分配頭的作用，能使轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)一周的過(guò)程中，每個(gè)小過(guò)濾室可依次進(jìn)行過(guò)濾、洗滌、吸干、吹松卸渣等操作。整個(gè)轉(zhuǎn)筒圓周在任何瞬間都劃分為：過(guò)濾區(qū);洗滌區(qū);干燥卸渣區(qū)。第21頁(yè)/共54頁(yè)第一節(jié)兩相分離設(shè)備二、離心分離設(shè)備離心：借助離心機(jī)旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力的作用，促使不同大小，不同密度的粒子分離的技術(shù)。第22頁(yè)/共54頁(yè)第一節(jié)兩相分離設(shè)備二、離心分離設(shè)備按作用原理分類過(guò)濾式（分離機(jī)）：轉(zhuǎn)鼓壁上有孔并裝濾布（三足式）

沉降式（澄清機(jī)）：轉(zhuǎn)鼓壁上無(wú)孔無(wú)濾布，碟片式、管式

按離心分離因數(shù)分類（分離因數(shù)即離心力與重力之比，分離因數(shù)越高，離心沉降的速度越快，能分離的顆粒越?。?/p>

常速離心機(jī)，分離因數(shù)f小于3000

中速離心機(jī)，分離因數(shù)f3000-50000

高速離心機(jī)，分離因數(shù)f大于50000

超高速離心機(jī)，分離因數(shù)f大于20萬(wàn)；分類：按排出沉渣的方式：

保留固體式離心機(jī)：停機(jī)排除沉渣排出固體式離心機(jī)：連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、分批自動(dòng)排出沉渣噴嘴式離心機(jī)：連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、連續(xù)排出濃縮液體離心機(jī)（萃取機(jī)）：液液分離第23頁(yè)/共54頁(yè)第一節(jié)兩相分離設(shè)備二、離心分離設(shè)備1、保留固體式離心機(jī)在每批分離完成或沉渣積存到一定質(zhì)量后，需停機(jī)并用人工清除轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的沉渣。適用于懸浮固體濃度為1%左右，固體顆粒大于0.5μm，小于500μm的懸浮液。第24頁(yè)/共54頁(yè)第一節(jié)兩相分離設(shè)備二、離心分離設(shè)備2、分批自動(dòng)排出固體的離心機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、分批自動(dòng)排出沉渣。適用于固體懸浮物直徑大于0.5μm，小于500μm，固體物濃度不超過(guò)10%的懸浮液的處理。第25頁(yè)/共54頁(yè)第一節(jié)兩相分離設(shè)備二、離心分離設(shè)備3、管式超速離心機(jī)管式離心機(jī)是一種分離效率很高的離心分離設(shè)備，其轉(zhuǎn)鼓細(xì)長(zhǎng)，可在15000-50000的高轉(zhuǎn)速下工作，分離因數(shù)可達(dá)104~6×105。它設(shè)備簡(jiǎn)單、操作穩(wěn)定。適用于：細(xì)胞、細(xì)胞碎片、細(xì)胞器、病毒、蛋白質(zhì)、核酸等。特別適合一般分離機(jī)難以分離的固形物含量<0.5%發(fā)酵液的分離。第26頁(yè)/共54頁(yè)第一節(jié)兩相分離設(shè)備二、離心分離設(shè)備3、管式超速離心機(jī)第27頁(yè)/共54頁(yè)第一節(jié)兩相分離設(shè)備二、離心分離設(shè)備4、碟片式離心機(jī)結(jié)構(gòu)：由室式分離機(jī)進(jìn)一步發(fā)展而得。在轉(zhuǎn)鼓里裝有許多互相保持一定間距的錐形碟片，使液體在蝶片間成薄層流動(dòng)而進(jìn)行分離，減少液體擾動(dòng)，減小沉降距離，增加沉降面積，大大增加分離效率和生產(chǎn)能力。碟式分離機(jī)用于乳濁液的分離和含有少量固相的懸浮液的澄清。在分離乳濁液時(shí)，往往還包含著液—液—固三相分離。適用范圍:細(xì)菌、酵母菌、放線菌、細(xì)胞碎片第28頁(yè)/共54頁(yè)第一節(jié)兩相分離設(shè)備二、離心分離設(shè)備4、碟片式離心機(jī)第29頁(yè)/共54頁(yè)第一節(jié)兩相分離設(shè)備二、離心分離設(shè)備5、連續(xù)逆流離心萃取機(jī)液體的混合與分離同時(shí)進(jìn)行。第30頁(yè)/共54頁(yè)第二節(jié)蒸發(fā)濃縮設(shè)備作用：使產(chǎn)物濃度較稀的發(fā)酵液、濾液或提取液經(jīng)過(guò)一次或多次蒸發(fā)濃縮后，變?yōu)闈舛容^高的溶液，以利于后續(xù)工序的操作。第31頁(yè)/共54頁(yè)第二節(jié)蒸發(fā)濃縮設(shè)備選擇蒸發(fā)設(shè)備時(shí)，需要考慮溶液的以下特性：耐熱性：高溫易變性、變質(zhì)的物質(zhì)，不宜用常壓濃縮；對(duì)熱敏性物料的濃縮，可選擇蒸發(fā)溫度低、濃縮時(shí)間短的薄膜蒸發(fā)設(shè)備。結(jié)垢性：對(duì)易形成積垢的物料應(yīng)用管內(nèi)流速很大的升膜式蒸發(fā)設(shè)備。發(fā)泡性：蒸發(fā)是泡沫較多的物料，應(yīng)降低蒸發(fā)器內(nèi)蒸汽流速，防止跑液，或采用管內(nèi)流速很大的蒸發(fā)器，用告訴氣體擊破泡沫。第32頁(yè)/共54頁(yè)第二節(jié)蒸發(fā)濃縮設(shè)備結(jié)晶性：濃縮中有結(jié)晶形成，應(yīng)選擇強(qiáng)烈循環(huán)或有攪拌的蒸發(fā)設(shè)備。腐蝕性：對(duì)較強(qiáng)腐蝕性的溶液，選擇防腐蝕的材料或結(jié)構(gòu)上方便更換的型式。黏滯性：對(duì)黏滯性強(qiáng)的溶液，選擇強(qiáng)制循環(huán)或刮板薄膜蒸發(fā)器。

同時(shí)，蒸發(fā)設(shè)備還應(yīng)滿足工藝要求、有合適的濃縮比、保持溶液的特性不變而有高的收得率、傳熱系數(shù)高、熱利用效率高、結(jié)構(gòu)合理緊湊、操作清洗方便、動(dòng)力消耗小等條件。第33頁(yè)/共54頁(yè)第二節(jié)蒸發(fā)濃縮設(shè)備一、真空濃縮器優(yōu)點(diǎn)：能處理黏性大、容易氣泡的溶液。缺點(diǎn)：濃縮時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)產(chǎn)物的破壞比薄膜蒸發(fā)器大。待濃縮的溶液置于濃縮器內(nèi)部，抽真空，夾套通蒸汽進(jìn)行加熱。因?yàn)闇p壓濃縮，50℃以下可進(jìn)行蒸發(fā)濃縮。第34頁(yè)/共54頁(yè)第二節(jié)蒸發(fā)濃縮設(shè)備二、薄膜蒸發(fā)器薄膜蒸發(fā)：在蒸發(fā)濃縮時(shí)，為了縮短受熱時(shí)間，令溶液在蒸發(fā)設(shè)備的加熱器內(nèi)以很薄的液層通過(guò)，使溶液受熱升溫并汽化而被濃縮，濃縮的溶液迅速離開(kāi)加熱表面的方式。分類：按照膜形成的方法管式薄膜蒸發(fā)器根據(jù)液膜的流動(dòng)方向分為升膜式蒸發(fā)器、降膜式蒸發(fā)器和升降膜式蒸發(fā)器。刮板式薄膜蒸發(fā)器離心薄膜蒸發(fā)器第35頁(yè)/共54頁(yè)第二節(jié)蒸發(fā)濃縮設(shè)備二、薄膜蒸發(fā)器1、升膜式蒸發(fā)器濃縮物料的時(shí)間很短，特別適用于發(fā)泡性、黏度較小的熱敏物料，但不應(yīng)用于黏度較大的和受熱易產(chǎn)生積垢的，或濃縮后有結(jié)晶析出的物料。第36頁(yè)/共54頁(yè)第二節(jié)蒸發(fā)濃縮設(shè)備飽和區(qū)沸騰區(qū)預(yù)熱區(qū)物料從管束下部引入。工作時(shí)，物料在加熱管內(nèi)全程形成上、中、下三個(gè)不同區(qū)域，如圖所示，物料在下部，因液層靜壓作用，物料不沸騰，只起加熱作用。在中部溫度上升物料沸騰，二次蒸汽形成，蒸汽體積急速增大，管芯形成高速上升氣流將液體在管壁壓成薄膜向上流動(dòng)，形成很好的傳熱條件，傳熱系數(shù)大大增加，使蒸發(fā)加快。到達(dá)上部后進(jìn)入飽和區(qū)，汽液混合物經(jīng)管頂進(jìn)入汽液分離器進(jìn)行汽液分離。第37頁(yè)/共54頁(yè)第二節(jié)蒸發(fā)濃縮設(shè)備二、薄膜蒸發(fā)器2、降膜式蒸發(fā)器原料液由加熱管的頂部加入。溶液在自身重力作用下沿管內(nèi)壁呈膜狀下流，并被蒸發(fā)濃縮，汽液混合物由加熱管底部進(jìn)入分離室，經(jīng)氣液分離后，完成液由分離器的底部排出。降膜蒸發(fā)器可以蒸發(fā)濃度較高的溶液，對(duì)于粘度較大的物料也能適用。但對(duì)于易結(jié)晶或易結(jié)垢的溶液不適用。此外，由于液膜在管內(nèi)分布不易均勻，與升膜蒸發(fā)器相比，其傳熱系數(shù)較小。第38頁(yè)/共54頁(yè)第二節(jié)蒸發(fā)濃縮設(shè)備二、薄膜蒸發(fā)器2、降膜式蒸發(fā)器第39頁(yè)/共54頁(yè)第二節(jié)蒸發(fā)濃縮設(shè)備二、薄膜蒸發(fā)器3、升降膜式蒸發(fā)器加熱器內(nèi)安裝有兩組加熱管，一組作為升膜式，另一組作為降膜式。物料溶液先進(jìn)入升膜加熱管，沸騰蒸發(fā)后，汽液混合物上升至部，然后轉(zhuǎn)入另一組加熱管進(jìn)行蒸發(fā)，濃縮液從底部進(jìn)入汽液分離器分離后，二次蒸汽從分離器上部排入冷凝水，濃縮液從分離器下部出料。第40頁(yè)/共54頁(yè)第二節(jié)蒸發(fā)濃縮設(shè)備二、薄膜蒸發(fā)器4、刮板式蒸發(fā)器利用旋轉(zhuǎn)刮片的刮帶作用，使液體分布在加熱管壁上。結(jié)構(gòu)：殼體外部裝有加熱蒸汽夾套，內(nèi)部裝有可旋轉(zhuǎn)的攪拌刮片。料液由蒸發(fā)器上部沿切線方向加入后，在重力和旋轉(zhuǎn)刮片帶動(dòng)下，溶液在殼體內(nèi)壁上形成下旋的薄膜，并在下降過(guò)程中不斷被蒸發(fā)濃縮，在底部得到完成液。在某些情況下，可將溶液蒸干而由底部直接獲得固體產(chǎn)物。第41頁(yè)/共54頁(yè)第二節(jié)蒸發(fā)濃縮設(shè)備優(yōu)點(diǎn)：對(duì)物料的適應(yīng)性很強(qiáng)，例如對(duì)于高粘度、熱敏性和易結(jié)晶、結(jié)垢的物料都能適用。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，動(dòng)力消耗大，傳熱面積小，一般為3~4m2，最大不超過(guò)20m2，故其處理量較小。二、薄膜蒸發(fā)器4、刮板式蒸發(fā)器第42頁(yè)/共54頁(yè)第三節(jié)干燥設(shè)備干燥：

利用熱能將濕物料中的濕分（水分或其他溶劑）氣化除去而獲得干燥物的工藝操作。分類：按照熱源和供熱方式的不同空氣干燥加熱面?zhèn)鳠岣稍锛t外線干燥冷凍干燥微波干燥等。第43頁(yè)/共54頁(yè)第三節(jié)干燥設(shè)備空氣干燥（應(yīng)用最廣泛的方法）：利用加熱后的熱空氣，將熱量帶入干燥器并傳給物料，使物料的水分汽化，形成水蒸氣，同時(shí)被空氣帶走，空氣既是載熱體，也是載濕體。按照工作原理，空氣干燥分為：沸騰干燥單層臥式多室沸騰干燥、造粒干燥氣流干燥直管式氣流干燥、脈沖式氣流干燥、旋風(fēng)氣流干燥噴霧干燥氣流式、壓力式、離心式第44頁(yè)/共54頁(yè)第三節(jié)干燥設(shè)備一、氣流干燥設(shè)備1、原理與設(shè)備型式原理利用熱空氣與粉狀或顆粒狀物料在流動(dòng)過(guò)程中充分接觸，氣體與固體物料之間進(jìn)行傳熱與傳質(zhì)，使?jié)裎锪系靡愿稍?。設(shè)備型式：長(zhǎng)管氣流干燥器短管氣流干燥器旋風(fēng)氣流干燥器第45頁(yè)/共54頁(yè)第三節(jié)干燥設(shè)備優(yōu)點(diǎn)：干燥強(qiáng)度大；干燥時(shí)間短；設(shè)備較緊湊、生產(chǎn)能力大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)備投資少、占地面積小、加工方便；將干燥、粉碎、輸送、包裝等組成一道工序，并密封進(jìn)行，減少物料飛揚(yáng)，防止雜質(zhì)污染。缺點(diǎn)：對(duì)晶形磨損嚴(yán)重；要求物料大小接近；對(duì)黏性物料不適用。一、氣流干燥設(shè)備1、原理與設(shè)備型式第46頁(yè)/共54頁(yè)第三節(jié)干燥設(shè)備一、氣流干燥設(shè)備2、氣流干燥設(shè)備及干燥流程第47頁(yè)/