發(fā)酵液預(yù)處理和固液分離方法

發(fā)酵液預(yù)處理和固液分離方法第1頁/共156頁2.1發(fā)酵液的預(yù)處理和固液分離

牛牛文庫文檔分享第2頁/共156頁

牛牛文庫文檔分享第3頁/共156頁預(yù)處理和固液分離內(nèi)容

牛牛文庫文檔分享第4頁/共156頁生物產(chǎn)品的分類（根據(jù)分離特點(diǎn)）培養(yǎng)液產(chǎn)品：如飲料酒類，沒有提取與精制，只需考慮除去固相雜志即可。細(xì)胞產(chǎn)品：如活性干酵母，只需固液分離和洗滌可溶性雜志的過程。粗制產(chǎn)品：如工業(yè)用酶制劑，只需考慮產(chǎn)品提取。精制產(chǎn)品：有純度要求，大多數(shù)生物產(chǎn)品屬此類，其分離回收過程一般包括預(yù)處理和固液分離、提取、精制和成品加工四步。

牛牛文庫文檔分享第5頁/共156頁精制產(chǎn)品分離純化一般流程胞外產(chǎn)品

牛牛文庫文檔分享第6頁/共156頁胞內(nèi)產(chǎn)品

牛牛文庫文檔分享第7頁/共156頁2.1發(fā)酵液預(yù)處理2.1.1引言發(fā)酵液預(yù)處理的目的：改變?yōu)V液的性質(zhì)除去部分可溶性雜質(zhì)盡可能使產(chǎn)物轉(zhuǎn)入便于后處理的一相中（多數(shù)是液相）以利于后續(xù)各工序的順利進(jìn)行

牛牛文庫文檔分享第8頁/共156頁預(yù)處理的方法加水稀釋法Dilutionwithwater加熱法Heating調(diào)節(jié)懸浮液的pH值RegulationofpH凝聚和絮凝Coagulationandflocculation助濾劑Filteraids和反應(yīng)劑Reactant高價(jià)無機(jī)離子的去除Removalofinorganicion雜蛋白的去除RemovalofUSELESSPROTEIN

牛牛文庫文檔分享第9頁/共156頁2.1.2發(fā)酵液過濾性能的改變生物懸浮液的特性：①懸浮物顆粒小，比重與液相相差不大；②固體粒子可壓縮性大；③粘度大，含有蛋白質(zhì)、多糖等膠體物質(zhì)，大多為非牛頓型流體。改性的目的：降低濾餅比阻，提高過濾與分離的速率。

牛牛文庫文檔分享第10頁/共156頁①發(fā)酵產(chǎn)物濃度較低，而且懸浮液中大部分是水；②懸浮物顆粒小，相對密度與液相相差不大；③固體粒子可壓縮性大；④液相粘度大，大多為非牛頓型流體；⑤性質(zhì)不穩(wěn)定，隨時(shí)間變化。微生物發(fā)酵液的特性

牛牛文庫文檔分享第11頁/共156頁一、降低液體粘度根據(jù)流體力學(xué)原理，濾液通過濾餅的速率與液體的粘度成反比，降低液體粘度就可有效提高過濾速率。降低液體粘度的常用方法加水稀釋法加熱法

牛牛文庫文檔分享第12頁/共156頁加水稀釋法優(yōu)點(diǎn)：降低液體粘度，提高過濾速率缺點(diǎn)：增加懸浮液的體積，加大后繼過程的處理任務(wù)。

牛牛文庫文檔分享第13頁/共156頁加熱法優(yōu)點(diǎn)：1.升高溫度可有效降低液體粘度，提高過濾速率；

2.在適當(dāng)溫度和受熱時(shí)間下可使蛋白質(zhì)凝聚，形成較大顆粒的凝聚物，進(jìn)一步改善了發(fā)酵液的過濾特性。實(shí)例：鏈霉素發(fā)酵液，調(diào)酸至pH3.0后，加熱至70℃，維持半小時(shí)，液相粘度下降至原來的1/6，過濾速率可增大10～100倍。

牛牛文庫文檔分享第14頁/共156頁加熱法注意事項(xiàng)：

使用加熱法時(shí)必須嚴(yán)格控制加熱溫度與時(shí)間。加熱的溫度必須控制在不影響目的產(chǎn)物活性變質(zhì)的范圍內(nèi)；溫度過高或時(shí)間過長，會使細(xì)胞溶解，胞內(nèi)物質(zhì)外溢，增加發(fā)酵液的復(fù)雜性，影響其后的產(chǎn)物分離與純化。

牛牛文庫文檔分享第15頁/共156頁二、調(diào)整pHpH值直接影響發(fā)酵液中某些物質(zhì)的電離度和電荷性質(zhì)，適當(dāng)調(diào)節(jié)pH值可改善其過濾特性。是發(fā)酵工業(yè)中發(fā)酵液預(yù)處理中常用的方法之一。

牛牛文庫文檔分享第16頁/共156頁氨基酸、蛋白質(zhì)等兩性物質(zhì)，在其等電點(diǎn)處的溶解度最小，此即為等電點(diǎn)沉淀法。應(yīng)用實(shí)例：味精生產(chǎn)中，利用等電點(diǎn)(pH3.22)沉淀法提取谷氨酸；對于蛋白質(zhì)，由于羧基的電離度比氨基大，故蛋白質(zhì)的酸性性質(zhì)通常強(qiáng)于堿性，因而大多數(shù)蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)都在酸性范圍內(nèi)(pH4.0～5.5)。利用酸性來調(diào)節(jié)發(fā)酵液pH值使之達(dá)到等電點(diǎn)，可除去蛋白質(zhì)等酸性兩性物質(zhì)。

牛牛文庫文檔分享第17頁/共156頁在膜過濾中，發(fā)酵液中的大分子物質(zhì)易與膜發(fā)生吸附，通過調(diào)整pH值改變易吸附分子的電荷性質(zhì)，即可減少堵塞和污染。細(xì)胞、細(xì)胞碎片及某些膠體物質(zhì)等在某個(gè)pH值下也可能趨于絮凝而成為較大顆粒，有利于過濾的進(jìn)行。應(yīng)用實(shí)例：

牛牛文庫文檔分享第18頁/共156頁三、凝聚與絮凝

采用凝聚和絮凝技術(shù)能有效改變大分子物質(zhì)的分散狀態(tài)，使其聚結(jié)成較大的顆粒，便于提高過濾速率；采用凝聚和絮凝技術(shù)能有效地除去雜蛋白質(zhì)和固體雜質(zhì)，提高濾液質(zhì)量。

作用：

牛牛文庫文檔分享第19頁/共156頁1．凝聚凝聚是指在電解質(zhì)作用下，由于膠粒之間雙電層電排斥作用降低，電位下降，而使膠體體系不穩(wěn)定的現(xiàn)象。

牛牛文庫文檔分享第20頁/共156頁

牛牛文庫文檔分享第21頁/共156頁在生理pH值下，發(fā)酵液中的菌體或蛋白質(zhì)常常帶有負(fù)電荷，由于靜電引力的作用，使溶液中帶相反電荷的陽離子被吸附在其周圍，在界面上形成雙電層。但是，這些正離子還具有因熱運(yùn)動而離開膠粒表面的趨勢。

牛牛文庫文檔分享第22頁/共156頁在相距膠核表面約一個(gè)離子半徑Stern平面以內(nèi)，正離子被緊密束縛在膠核表面，稱為吸附層；在Stern平面以外，剩余的正離子在溶液中擴(kuò)散開去，距離越遠(yuǎn)，濃度越小，最后達(dá)到主體溶液的平均濃度，稱為擴(kuò)散層。雙電層的組成

牛牛文庫文檔分享第23頁/共156頁當(dāng)膠粒在溶液中作相對運(yùn)動時(shí)，總有一薄層液體，隨著它一起滑移，這一薄層的厚度比吸附層稍大，滑移面在圖中用波紋線表示?；泼嫔系碾娢环Q為ξ電位（或電動電位），它是控制膠粒間電排斥作用的電位，用來表征雙電層的特征，是研究凝聚機(jī)理的重要參數(shù)。

牛牛文庫文檔分享第24頁/共156頁帶有相同電荷和擴(kuò)散雙電層的結(jié)構(gòu)。ξ電位越大，電排斥作用就越強(qiáng)，膠粒的分散程度也越大，發(fā)酵液過濾就越困難。膠粒保持分散狀態(tài)的原因膠粒表面的水化作用，形成了包圍于粒子周圍的水化層，也能阻礙膠粒間的直接聚集。

牛牛文庫文檔分享第25頁/共156頁如果在發(fā)酵液中加入具有相反電性的電解質(zhì)，就可以中和膠粒的電性，使ξ電位降低，膠體體系變得不穩(wěn)定。當(dāng)雙電層的排斥力不足以抗衡膠粒間的范德華引力時(shí)，由于熱運(yùn)動的結(jié)果就導(dǎo)致膠粒的互相碰撞而聚集。另外，由于電解質(zhì)離子在水中的水化作用會破壞膠粒周圍的水化層，使膠?？梢灾苯优鲎捕奂?。

牛牛文庫文檔分享第26頁/共156頁影響凝聚作用的主要因素是無機(jī)鹽的種類、化合價(jià)以及無機(jī)鹽的用量。根據(jù)靜電學(xué)基本定理，可推導(dǎo)ξ電位的基本公式為（2－1）q：膠體的電動電荷密度，即滑移面上的電荷密度，庫侖/m2；D：水的介電常數(shù)，F(xiàn)·m-1；δ：擴(kuò)散層的有效厚度，m（即吸附層和擴(kuò)散層界面處電位Φd降低到其值為1/e處的距離，不能直接測定）

牛牛文庫文檔分享第27頁/共156頁

（2-2)N：阿伏伽德羅常數(shù)，mol-1；e：電子電荷，庫侖；k：波爾茲曼常數(shù)，J·K-1；T：熱力學(xué)溫度，K；ci：i離子摩爾濃度，mol/L；Zi：i離子的化合價(jià)。

牛牛文庫文檔分享第28頁/共156頁從上兩式可知，ξ電位與溶液中帶相反電荷的離子強(qiáng)度有關(guān)，因此，提高離子的化合價(jià)和濃度可以壓縮擴(kuò)散雙電層，使其厚度減小，從而使ξ電位降低。

牛牛文庫文檔分享第29頁/共156頁電解質(zhì)的凝聚能力可用凝聚值來表示，使膠粒發(fā)生凝聚作用的最小電解質(zhì)濃度（mol/L）稱為凝聚值。根據(jù)Schuze-Hardy法則，反離子的價(jià)數(shù)越高，該值就越小，即凝聚能力越強(qiáng)。

牛牛文庫文檔分享第30頁/共156頁陽離子對帶負(fù)電荷的發(fā)酵液膠體粒子凝聚能力的次序?yàn)椋篈l3+>Fe3+>H+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>Li+。

常用的凝聚電解質(zhì)有：硫酸鋁A12(SO4)3·18H2O(明礬)氯化鋁AICl3·6H2O三氯化鐵FeCl3·6H2O硫酸亞鐵FeSO4·7H2O石灰、ZnSO4、MgCO3等。

牛牛文庫文檔分享第31頁/共156頁2．絮凝采用凝聚方法得到的凝聚體，其顆粒常常是比較細(xì)小的，有時(shí)還不能有效地進(jìn)行分離。采用絮凝法則?？尚纬纱执蟮男跄w，使發(fā)酵液較易分離。絮凝是指在某些高分子絮凝劑存在下，基于架橋作用，使膠粒形成較大絮凝團(tuán)的過程。

牛牛文庫文檔分享第32頁/共156頁絮凝劑是一種能溶于水的高分子聚合物，其相對分子質(zhì)量可高達(dá)數(shù)萬至一千萬以上，它們具有長鏈狀結(jié)構(gòu)，其鏈節(jié)上含有許多活性功能團(tuán)，包括帶電荷的陰離子(如-COOH)或陽離子(如-NH2)基團(tuán)以及不帶電荷的非離子型基團(tuán)。它們通過靜電引力、范德華力或氫鍵的作用，強(qiáng)烈地吸附在膠粒的表面。當(dāng)一個(gè)高分子聚合物的許多鏈節(jié)分別吸附在不同的膠粒表面上，產(chǎn)生橋架聯(lián)接時(shí)，就形成了較大的絮團(tuán)，這就是絮凝作用。

牛牛文庫文檔分享第33頁/共156頁對絮凝劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)一般有下列要求:分子必須含有相當(dāng)多的活性官能團(tuán)，使之能和膠粒表面相結(jié)合；必須具有長鏈的線性結(jié)構(gòu)，以便同時(shí)與多個(gè)膠粒吸附形成較大的絮團(tuán)，但絮凝劑的相對分子量不能超過一定限度，以使其具有良好的溶解性。

牛牛文庫文檔分享第34頁/共156頁

根據(jù)其活性基團(tuán)在水中解離情況的不同，絮凝劑可分為:

非離子型陰離子型陽離子型

牛牛文庫文檔分享第35頁/共156頁根據(jù)其來源的不同又可分為如下三類：(1)有機(jī)高分子聚合物，如聚丙烯酰胺類衍生物、聚苯乙烯類衍生物。(2)無機(jī)高分子聚合物，如聚合鋁鹽、聚合鐵鹽等。(3)天然有機(jī)高分子絮凝劑，如聚糖類膠粘物、海藻酸鈉、明膠、骨膠、殼多糖、脫乙酰殼多糖等。

牛牛文庫文檔分享第36頁/共156頁應(yīng)用現(xiàn)狀：目前最常用的絮凝劑是有機(jī)合成的聚丙烯酰胺類衍生物，其絮凝體粗大，分離效果好，絮凝速度快，用量少，適用范圍廣。它們的主要缺點(diǎn)是存在一定的毒性，特別是陽離子型聚丙烯酰胺，一般不宜用于食品及醫(yī)藥工業(yè)。近年來發(fā)展的聚丙烯酸類陰離子絮凝劑，無毒，可用于食品和醫(yī)藥工業(yè)。

牛牛文庫文檔分享第37頁/共156頁影響因素：較多的絮凝劑有助于增加橋架的數(shù)量，但過多的添加量反而會引起吸附飽和，絮凝劑爭奪膠粒而使絮凝團(tuán)的粒徑變小，絮凝效果下降。絮凝劑的加量絮凝劑相對分子量和類型溶液的pH攪拌轉(zhuǎn)速和時(shí)間溶液pH值的變化常會影響離子型絮凝劑中官能團(tuán)的電離度，從而影響吸附作用的強(qiáng)弱。

牛牛文庫文檔分享第38頁/共156頁3．混凝對于帶負(fù)電荷的菌體或蛋白質(zhì)來說，采用陽離子型高分子絮凝劑同時(shí)具有降低膠粒雙電層電位和產(chǎn)生吸附橋架的雙重機(jī)理。這種包括凝聚和絮凝機(jī)理的過程，稱為混凝。

牛牛文庫文檔分享第39頁/共156頁對于非離子型和陰離子型高分子絮凝劑，則可以與無機(jī)電解質(zhì)凝聚劑搭配使用。首先加入電解質(zhì)，使懸浮粒子間的雙電層電位降低、脫穩(wěn)，凝聚成微粒，然后再加入絮凝劑絮凝成較大的顆粒。無機(jī)電解質(zhì)的凝聚作用為高分子絮凝劑的架橋創(chuàng)造了良好的條件，從而大大提高了絮凝的效果。

牛牛文庫文檔分享第40頁/共156頁四、加入惰性助濾劑助濾劑是一種不可壓縮的多孔微粒，它能使濾餅疏松，濾速增大。

使用助濾劑后，懸浮液中大量的細(xì)微膠體粒子被吸附到助濾劑的表面上，從而改變了濾餅結(jié)構(gòu)，它的可壓縮性下降，過濾阻力降低。

牛牛文庫文檔分享第41頁/共156頁硅藻土、纖維素、石棉粉、珍珠巖、白土、炭粒、淀粉常用的助濾劑助濾劑的使用方法：在過濾介質(zhì)表面預(yù)涂助濾劑直接加入發(fā)酵液兩種方法同時(shí)兼用使用時(shí)需要一個(gè)帶攪拌器的混合槽，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?，防止分層沉淀?/p>

牛牛文庫文檔分享第42頁/共156頁五、加入反應(yīng)劑

加入某些不影響目的產(chǎn)物的反應(yīng)劑，可消除發(fā)酵液中某些雜質(zhì)對過濾的影響，從而提高過濾速率。

牛牛文庫文檔分享第43頁/共156頁加入反應(yīng)劑，可以和某些可溶性鹽類發(fā)生反應(yīng)生成不溶性沉淀，如CaSO4、AlPO4等。生成的沉淀能防止菌絲體粘結(jié)，使菌絲具有塊狀結(jié)構(gòu)，沉淀本身可作為助濾劑，并且能使膠狀物和懸浮物凝固，從而改善過濾性能。正確選擇反應(yīng)劑和反應(yīng)條件，能使過濾速率提高3~10倍。

牛牛文庫文檔分享第44頁/共156頁應(yīng)用實(shí)例：在新生霉素發(fā)酵液中加入氯化鈣和磷酸鈉，生成的磷酸鈣沉淀可充當(dāng)助濾劑，另一方面可使某些蛋白質(zhì)凝固。環(huán)絲氨酸發(fā)酵液用氧化鈣和磷酸處理，生成磷酸鈣沉淀，能使懸浮物凝固，多余的磷酸根離子還能除去鈣、鎂離子，并且在發(fā)酵液中不會引入其他陽離子，以免影響環(huán)絲氨酸的離子交換吸附。

牛牛文庫文檔分享第45頁/共156頁如果發(fā)酵液中含有不溶性多糖物質(zhì)，則最好用酶將它轉(zhuǎn)化為單糖，以提高過濾速率。例如萬古霉素用淀粉作培養(yǎng)基，發(fā)酵液過濾前加入0.025％的淀粉酶，攪拌30min后，再加2.5％硅藻土助濾劑，從而可使過濾速率提高5倍。

牛牛文庫文檔分享第46頁/共156頁2.2發(fā)酵液中部分雜質(zhì)的去除在預(yù)處理時(shí)，必須采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ惯@些雜質(zhì)沉淀，在固液分離時(shí)除去，以利于后提取與精制過程的順利進(jìn)行。

牛牛文庫文檔分享第47頁/共156頁一、高價(jià)無機(jī)離子的除去

發(fā)酵液中常見的無機(jī)離子主要有Ca2+、Mg2+和Fe2+等。

牛牛文庫文檔分享第48頁/共156頁通常使用草酸當(dāng)發(fā)酵液中鈣離子濃度較高時(shí)，可用草酸的可溶性鹽，如草酸鈉。反應(yīng)生成的草酸鈣還能促使蛋白質(zhì)凝固，改善發(fā)酵液的過濾性能。由于草酸價(jià)格較貴，應(yīng)注意采用適當(dāng)方法回收。鈣離子的去除：Ca2+——加草酸鈉沉淀C2O4Na2+Ca2

+→C2O4Ca↓+2Na+

牛牛文庫文檔分享第49頁/共156頁應(yīng)用實(shí)例：四環(huán)類抗生素發(fā)酵液常采用草酸鈣沉淀法除去鈣離子，在其廢液中加入硫酸鉛，在60℃下反應(yīng)生成草酸鉛，后者在90－95℃下用硫酸分解，再經(jīng)過濾、冷卻、結(jié)晶后即可回收草酸。

牛牛文庫文檔分享第50頁/共156頁鎂離子的去除：

可加入三聚磷酸鈉，它和鎂離子形成可溶性絡(luò)合物后，即可消除對離子交換的影響。Na5P3O10+Mg2+MgNa3P3O10+2Na+

牛牛文庫文檔分享第51頁/共156頁加入黃血鹽(三水合六氰合鐵(Ⅱ)酸鉀

)，可與鐵離子形成普魯士藍(lán)沉淀而除去。發(fā)酵液中鐵離子的去除：4Fe3++3K4Fe(CN)6→Fe4[Fe(CN)6]3↓+12K+

牛牛文庫文檔分享第52頁/共156頁二、雜蛋白質(zhì)的除去在改善發(fā)酵液過濾特性的眾多方法中，有許多可在改善過濾特性的同時(shí)，除去雜蛋白質(zhì)。

牛牛文庫文檔分享第53頁/共156頁1.沉淀法蛋白質(zhì)是兩性物質(zhì)，在酸性溶液中，能與一些陰離子如三氯乙酸鹽、水楊酸鹽、鎢酸鹽、苦味酸鹽、鞣酸鹽、過氯酸鹽等形成沉淀；在堿性溶液中，能與一些陽離子如Ag＋、Cu2＋、Zn2＋、Fe3＋和Pb2＋等形成沉淀。

牛牛文庫文檔分享第54頁/共156頁2.變性法使蛋白質(zhì)變性的方法很多，其中最常用的是加熱法。加熱不僅使蛋白質(zhì)變性，同時(shí)降低液體粘度，提高過濾速率。將檸檬酸發(fā)酵液加熱至80℃以上，使蛋白質(zhì)變性凝固和降低發(fā)酵液粘度，即可大大提高過濾速率。

牛牛文庫文檔分享第55頁/共156頁使蛋白質(zhì)變性的其他方法有：大幅度調(diào)節(jié)pH，加酒精、丙酮等有機(jī)溶劑或表面活性劑等。變性法存在一定的局限性。加熱法只適合于對熱較穩(wěn)定的目的產(chǎn)物；極端pH也會導(dǎo)致某些目的產(chǎn)物失活，并且要消耗大量酸堿；有機(jī)溶劑法通常只適用于所處理的液體數(shù)量較少的場合。

牛牛文庫文檔分享第56頁/共156頁3.吸附法加入某些吸附劑或沉淀劑吸附雜蛋白質(zhì)而除去。

牛牛文庫文檔分享第57頁/共156頁在四環(huán)類抗生素中，采用黃血鹽和硫酸鋅的協(xié)同作用生成亞鐵氰化鋅鉀的膠狀沉淀來吸附蛋白質(zhì)，在生產(chǎn)實(shí)際中已取得很好的效果。在枯草芽孢桿菌發(fā)酵液中，加入氯化鈣和磷酸氫二鈉，兩者生成龐大的凝膠，把蛋白質(zhì)、菌體及其它不溶性粒子吸附并包裹在其中而除去，從而可加快過濾速率。應(yīng)用實(shí)例：

牛牛文庫文檔分享第58頁/共156頁2.3固－液分離過程和分類

固液分離是生物產(chǎn)品工廠中經(jīng)常遇到的重要單元操作。培養(yǎng)基、發(fā)酵液、某些中間產(chǎn)物和半成品等都需進(jìn)行固液分離。其中發(fā)酵液由于種類多、粘度大和成分復(fù)雜，其固液分離最為困難。

牛牛文庫文檔分享第59頁/共156頁固液分離的方法很多，根據(jù)顆粒收集的方式不同，可分為兩大類型：第一類：沉降和浮選

第二類：過濾

牛牛文庫文檔分享第60頁/共156頁在沉降和浮選所組成的第一類中，液體受限于一個(gè)固定的或旋轉(zhuǎn)的容器而顆粒在液體里自由移動，分離是由于內(nèi)、外力場的加速作用產(chǎn)生的質(zhì)量力施加在顆粒上造成的，這種力場可能是重力場、離心力場或磁場。如果作用的是重力或離心力(除浮選外)，為了進(jìn)行分離，在固體和懸浮液體之間必須要有密度差。

牛牛文庫文檔分享第61頁/共156頁第二類被不嚴(yán)格地統(tǒng)稱為過濾，顆粒受到過濾介質(zhì)的限制，而液體可自由通過介質(zhì)。

在發(fā)酵液或生物培養(yǎng)液的分離過程中，當(dāng)前用得較多的還是過濾(包括錯(cuò)流膜過濾)和離心兩大方法。

牛牛文庫文檔分享第62頁/共156頁

牛牛文庫文檔分享第63頁/共156頁2.4過濾法（Filtration）過濾是傳統(tǒng)的化工單元操作，而且是目前工業(yè)生產(chǎn)中用于分離細(xì)胞和不溶性物質(zhì)的主要方法，其操作是迫使液體通過固體支承物或過濾介質(zhì)，把固體截留，從而達(dá)到固、液分離的目的。

牛牛文庫文檔分享第64頁/共156頁過濾過濾介質(zhì)：過濾采用的多孔物質(zhì)；濾漿：所處理的懸浮液；濾液：通過多孔通道的液體；濾餅或?yàn)V渣：被截留的固體物質(zhì)

牛牛文庫文檔分享第65頁/共156頁一．發(fā)酵液的過濾特性和濾餅的重量比阻微生物的發(fā)酵液大多數(shù)屬于非牛頓型液體，濾渣為可壓縮性的。衡量過濾特性的主要指標(biāo)是濾餅的重量比阻rB，它表示單位濾餅厚度的阻力系數(shù)，與濾餅的結(jié)構(gòu)特性有關(guān)。

牛牛文庫文檔分享第66頁/共156頁對于不可壓縮性濾餅，比阻值為常數(shù)，但對于可壓縮性濾餅，比阻rB是操作壓力差的函數(shù)，一般可用下式表示：rB＝r(△p)m(2-3)r為不可壓縮濾渣的比阻，對于一定的料液，其值為常數(shù)；

m為壓縮性指數(shù)，一般取0.5～0.8，對不可壓縮性濾餅，m＝0；

牛牛文庫文檔分享第67頁/共156頁由（2－3）式可知，濾餅的比阻值是隨操作壓力差的提高而增大的。開始過濾時(shí)應(yīng)注意不能很快提高壓差，通?？恳褐淖匀粔翰钸M(jìn)料，并應(yīng)緩慢地，逐步地升高壓力，一般在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)，壓力差不要超過0.05MPa，最后的壓差也不超過0.3～0.4MPa。

牛牛文庫文檔分享第68頁/共156頁恒壓下，可壓縮性濾餅的比阻值應(yīng)為常數(shù)。如過濾介質(zhì)的阻力相對較小可以忽略不計(jì)，則恒壓下的過濾方程式如下：q2

＝（2－4）

式中q－到瞬間τ通過單位過濾面積的濾液量，m；△p－壓力差，Pa；μ－濾液粘度，Pa．s；rB

－濾餅的重量比阻，m/kg；XB－通過單位體積濾液，所形成的濾渣重量（干重），kg/m3；τ－過濾時(shí)間，s。

牛牛文庫文檔分享第69頁/共156頁重量比阻可根據(jù)式（2－4），利用圖解法求得。以τ/q為縱軸，以q為橫軸所得的直線斜率為M，則rB可按下式計(jì)算：

rB

＝（2－5）根據(jù)濾餅的重量比阻值，可衡量各種不同發(fā)酵液過濾的難易程度。

牛牛文庫文檔分享第70頁/共156頁

牛牛文庫文檔分享第71頁/共156頁練習(xí)題：

在從慶大霉素發(fā)酵液過濾分離鏈霉菌的過濾實(shí)驗(yàn)中，使用硅藻土作助濾劑。小型過濾機(jī)的過濾面積A＝0.01m3，濾液粘度μ＝1.1×10-3Pa·s，過濾壓差△p＝6.772×104Pa，且發(fā)酵液固體懸浮物濃度為15kg/m3。過濾時(shí)間所對應(yīng)的濾液量如下：

τ/s5102030V×10-6/m340558095求：濾餅比阻rB。

牛牛文庫文檔分享第72頁/共156頁二．影響過濾速度的因素過濾速度和菌種、發(fā)酵條件（培養(yǎng)基的組成，未用完培養(yǎng)基的數(shù)量，消泡劑，發(fā)酵周期）等有關(guān)。

牛牛文庫文檔分享第73頁/共156頁1.菌種對過濾速度影響：真菌的菌絲比較粗大，發(fā)酵液容易過濾，常不需特殊處理。放線菌發(fā)酵液菌絲細(xì)而分枝，交織成網(wǎng)絡(luò)狀。還含有很多多糖類物質(zhì)，粘性強(qiáng)，過濾較困難，一般需經(jīng)預(yù)處理，以凝固蛋白質(zhì)等膠體。細(xì)菌發(fā)酵液的菌體更細(xì)小，過濾十分困難，如不用絮凝等方法預(yù)處理發(fā)酵液，往往難以采用常規(guī)過濾的設(shè)備來完成過濾操作。

牛牛文庫文檔分享第74頁/共156頁

牛牛文庫文檔分享第75頁/共156頁用黃豆粉、花生粉作氮源、淀粉作碳源會使過濾困難。發(fā)酵后期加消泡劑或剩余大量未用完的培養(yǎng)基，都會使過濾困難。2.培養(yǎng)基的組成對過濾速度的影響

牛牛文庫文檔分享第76頁/共156頁在菌絲自溶前必須放罐，因?yàn)榧?xì)胞自溶后的分解產(chǎn)物一般很難過濾。延長發(fā)酵周期雖能使發(fā)酵單位有所提高，但嚴(yán)重影響發(fā)酵液質(zhì)量，使色素和膠狀雜質(zhì)增多、過濾困難，最終造成成品質(zhì)量降低。3.發(fā)酵終了時(shí)間對過濾的影響

牛牛文庫文檔分享第77頁/共156頁三．過濾設(shè)備生化工業(yè)常用的過濾設(shè)備主要有加壓葉濾機(jī)、板框過濾機(jī)和回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)等。

牛牛文庫文檔分享第78頁/共156頁四．錯(cuò)流過濾（Cross-FlowFiltration）錯(cuò)流過濾又稱切向流過濾，是一種維持恒壓下高速過濾的技術(shù)。發(fā)酵液在過濾介質(zhì)表面作切向流動，利用流動的剪切作用將過濾介質(zhì)表面的固體（濾餅）移走。

牛牛文庫文檔分享第79頁/共156頁錯(cuò)流過濾在膜分離過程中被廣泛使用，隨著過濾介質(zhì)的不斷改進(jìn)，采用精密微濾膜的錯(cuò)流過濾法已逐漸成為過濾操作的主流。

牛牛文庫文檔分享第80頁/共156頁與傳統(tǒng)的真空過濾或板框過濾相比，錯(cuò)流膜過濾用于抗生素生產(chǎn)的過濾工序具有如下優(yōu)點(diǎn)：①過濾收率高。②濾液質(zhì)量好。③減少處理步驟。④對染菌罐批易于處理，也容易進(jìn)行擴(kuò)大生產(chǎn)。

牛牛文庫文檔分享第81頁/共156頁錯(cuò)流過濾的缺點(diǎn)：①錯(cuò)流過濾產(chǎn)生的剪切作用容易使蛋白質(zhì)產(chǎn)物失活；②能耗比一般過濾高，大部分用來使流體產(chǎn)生快速流動；③固相的含水量較高，主要是起濃縮作用；④不能避免過濾介質(zhì)的污染和堵塞，解決的辦法是采用脈沖反洗式錯(cuò)流過濾。

牛牛文庫文檔分享第82頁/共156頁五澄清過濾當(dāng)懸浮液通過濾層時(shí)，固體顆粒被阻攔或吸附在濾層的顆粒上，使濾液得以澄清，這種方法叫做澄清過濾。適合于固體含量少于0.1%(V)、顆粒直徑較小的懸浮液的過濾分離，多用于需要除菌的場合。

牛牛文庫文檔分享第83頁/共156頁2.5離心分離法（Centrifugation）離心分離，是利用慣性離心力和物質(zhì)的沉降系數(shù)或浮力密度的不同而進(jìn)行的分離操作。

牛牛文庫文檔分享第84頁/共156頁離心分離對那些固體顆粒很小或液體黏度很大，過濾速度很慢，甚至難以過濾的懸浮液十分有效；對那些忌用助濾劑或助濾劑使用無效的懸浮液的分離，也能得到滿意的結(jié)果。分離速率快、分離效率高、液相澄清度好等。優(yōu)點(diǎn)：

牛牛文庫文檔分享第85頁/共156頁

離心分離結(jié)果得到的是漿狀物而不是干的濾餅；離心設(shè)備復(fù)雜、價(jià)格昂貴。缺點(diǎn)：

牛牛文庫文檔分享第86頁/共156頁離心分離的形式①離心沉降，利用固液兩相的相對密度差，在離心機(jī)無孔轉(zhuǎn)鼓或管子中進(jìn)行懸浮液的分離操作；②離心過濾，利用離心力并通過過濾介質(zhì)，在有孔轉(zhuǎn)鼓離心機(jī)中分離懸浮液的操作；③離心分離和超離心，利用不同溶質(zhì)顆粒在液體中各部分分布的差異，分離不同相對密度液體的操作。

牛牛文庫文檔分享第87頁/共156頁2.5.1離心沉降一．離心沉降的原理離心沉降的基礎(chǔ)是固體的沉降。

牛牛文庫文檔分享第88頁/共156頁Ff球形顆粒沉降的受力情況當(dāng)一個(gè)固體微粒通過無限連續(xù)流體時(shí)，其運(yùn)動速度受到兩種力影響：一是連續(xù)流體對它的浮力FB；二是流體對運(yùn)動粒子的粘滯力Ff。當(dāng)這兩種力達(dá)到平衡時(shí)，該微粒即以恒定的速度沉降。

牛牛文庫文檔分享第89頁/共156頁假設(shè)該微粒為球形，則該微粒所受的浮力可表示為：FB

=(ρs-ρ)gV=(2-6)式中d為粒子直徑；

ρs和ρ分別為粒子和流體的密度；

g為重力加速度；

V為粒子體積。

牛牛文庫文檔分享第90頁/共156頁在稀溶液中，作用于單個(gè)球形微粒上的粘滯力Ff，可用Stockes定律表示：Ff==（2-7）

式中μ連續(xù)流體的黏度；u為粒子的運(yùn)動速度；CD為阻滯系數(shù)；A為粒子在運(yùn)動方向上的投影面積。

牛牛文庫文檔分享第91頁/共156頁其中CD不是常數(shù)，它取決于雷諾數(shù)Re的變化，對于球形粒子，根據(jù)實(shí)驗(yàn)得知：Re<1CD=24/Re(2-8)1<Re<104

CD=24/Re+3/+0.34(2-9)

牛牛文庫文檔分享第92頁/共156頁

對于生化溶質(zhì)來說，可以滿足Re<1的要求，所以：Ff=CD

=(2-10)

牛牛文庫文檔分享第93頁/共156頁當(dāng)粒子以勻速運(yùn)動沉降時(shí)，F(xiàn)B＝Ff，故最終勻速沉降速率為：u=(2-11)沉降速率與粒子直徑的平方成正比，與粒子和流體的密度差成正比，而與流體的黏度成反比；也就是說粒子的沉降速度僅僅是液體性質(zhì)及粒子本身特性的函數(shù)。

牛牛文庫文檔分享第94頁/共156頁如果粒子在離心力場中沉降，則重力加速度g應(yīng)換成離心加速度ω2r，即：u=（2-12）ω為旋轉(zhuǎn)角速度，

r為粒子離轉(zhuǎn)軸中心的距離。

牛牛文庫文檔分享第95頁/共156頁離心分離因數(shù)Fr(又稱離心力強(qiáng)度)Fr=（2-13）Fr表示了粒子在離心機(jī)中產(chǎn)生的離心加速度與自由下降的加速度之比；Fr越大，越有利于分離。

牛牛文庫文檔分享第96頁/共156頁

在實(shí)踐中，常按分離因數(shù)Fr的大小，對離心機(jī)分類：①Fr<3000，為常速離心機(jī)；②Fr＝3000～50000，為中速離心機(jī)；③Fr≥50000，為高速離心機(jī)；④Fr=2×104～106，為超速離心機(jī)

牛牛文庫文檔分享第97頁/共156頁二．離心式沉降分離設(shè)備及其原理利用離心沉降力將懸浮液中固液相分離，其設(shè)備可分為兩大類：離心沉降設(shè)備離心過濾設(shè)備

牛牛文庫文檔分享第98頁/共156頁離心沉降設(shè)備從操作方式上看，有分批操作和連續(xù)操作之分；從形式上看有管式、套筒式、碟片式等形式；從出渣方式上看，有人工間歇出渣和自動出渣等方式。

牛牛文庫文檔分享第99頁/共156頁1．管式離心機(jī)管式離心機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，僅是一根直管形的轉(zhuǎn)筒，其直徑較小，長度較大，轉(zhuǎn)速很高，可達(dá)到50000rpm，從而產(chǎn)生強(qiáng)大的離心力，除此之外它還可以冷卻，這有利于蛋白質(zhì)的分離。

牛牛文庫文檔分享第100頁/共156頁操作時(shí)，懸浮液或乳濁液從管底加入，被轉(zhuǎn)筒的縱向肋板帶動與轉(zhuǎn)筒同速旋轉(zhuǎn)，上清液在頂部排出，固體粒子沉降到筒壁上形成沉渣和粘稠的漿狀物。缺點(diǎn)是運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，需停機(jī)清除沉渣后才能重新使用，因此操作是間歇式的。

牛牛文庫文檔分享第101頁/共156頁假設(shè)某典型粒子位于距離心機(jī)底部z及離轉(zhuǎn)軸r處的位置上，這一位置是在液體表面半徑R1和離心管半徑R0之間。

牛牛文庫文檔分享第102頁/共156頁

粒子在運(yùn)轉(zhuǎn)的離心機(jī)中沿著z和r兩個(gè)方向運(yùn)動，其中在z方向上的運(yùn)動，是由離心機(jī)底部進(jìn)入料液的對流作用引起的：

=（2-14）式中Q為料液流量。z方向上的運(yùn)動速度隨Q的增加而加大，而與粒子所處位置無關(guān)，因此它是常數(shù)。

牛牛文庫文檔分享第103頁/共156頁

粒子在r方向上的運(yùn)動，可用下式表示：

=（2-15）

又知粒子在重力場中的沉降速率為：

ug

=（2-16）

牛牛文庫文檔分享第104頁/共156頁

由式（2-15）和（2-16）可得：

=（2-17）

牛牛文庫文檔分享第105頁/共156頁

結(jié)合式（2-14）、（2-17），可得到微粒在離心機(jī)中的運(yùn)動軌跡，即：

==（2-18）當(dāng)ug較高（微粒直徑或其密度較大）時(shí)，微粒將很快到達(dá)管壁；而當(dāng)泵入流速Q(mào)增大時(shí)，懸浮固體微粒將向上走得更遠(yuǎn)才能到達(dá)管壁。

牛牛文庫文檔分享第106頁/共156頁考慮到最難除去的粒子，即在r＝R1處進(jìn)入離心機(jī)，并且在出口處（z≈H）接近筒壁(r＝R0)的粒子。對這些難以去除的粒子，按進(jìn)入和離開的邊界條件將式（2-18）進(jìn)行積分得：Q=（2-19）對于管式離心機(jī)，正常分離操作所允許的最大物料流速，即生產(chǎn)能力Q，是反映微粒和料液特性的沉降速度ug以及離心機(jī)特性參數(shù)H、R0、R1及ω的函數(shù)。

牛牛文庫文檔分享第107頁/共156頁

在大多數(shù)管式離心機(jī)中，由于液層很薄，所以R0接近于R1，因此式（2-19）可以簡化為：

牛牛文庫文檔分享第108頁/共156頁式中R＝（R0＋R1）/2，為平均半徑，這樣式（2－19）可以寫成：該式同樣表明最大流量Q取決于系統(tǒng)的性質(zhì)ug和離心機(jī)的特性[∑]，這給離心機(jī)的設(shè)計(jì)、放大以及操作帶來了方便。

牛牛文庫文檔分享第109頁/共156頁

用管式離心機(jī)從發(fā)酵液中分離大腸桿菌細(xì)胞，已知離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑為0.127m，高0.73m。轉(zhuǎn)速為16000rpm，生產(chǎn)能力Q＝0.2m3/h。求：（1）細(xì)胞的離心沉降速度ug；（2）若大腸桿菌細(xì)胞破碎后，微粒直徑平均降低一倍，細(xì)胞漿液濃度升高3倍。試估算用上述離心機(jī)對破碎細(xì)胞液的處理能力。

牛牛文庫文檔分享第110頁/共156頁2．碟片式離心機(jī)碟片式離心機(jī)有一密封的轉(zhuǎn)鼓，內(nèi)裝十至上百個(gè)錐頂角為60°～100°錐形碟片，懸浮液由中心進(jìn)料管進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓，從碟片外緣進(jìn)入碟片間隙向碟片內(nèi)緣流動。顆粒沉降到碟片內(nèi)表面上后向碟片外緣滑動，最后沉積到鼓壁上。已澄清的液體經(jīng)溢流口或由向心泵排出。

牛牛文庫文檔分享第111頁/共156頁在碟片式離心機(jī)中，料液從中心管進(jìn)入離心機(jī)底部后，以θ角沿著錐形碟片向上、向內(nèi)運(yùn)動?，F(xiàn)設(shè)典型粒子位于直角坐標(biāo)的某點(diǎn)(x，y)上，這里的x是指沿著碟片的粒子離開碟片外緣的距離；而y是指離開碟片的垂直距離。碟片外緣與內(nèi)緣半徑分別為R0和R1，轉(zhuǎn)速為ω。

牛牛文庫文檔分享第112頁/共156頁粒子的運(yùn)動過程可分析如下：(1)粒子在x方向的運(yùn)動由對流和沉降引起，可用下式表示：

=（2-20）

式中u0是因?qū)α髟斐傻囊核伲瑄ωsinθ是粒子在離心力作用下產(chǎn)生的x方向上的沉降分速度，θ是碟片與垂線間的傾角。

牛牛文庫文檔分享第113頁/共156頁

式中Q為總流量；n為碟片數(shù)；r為粒子離轉(zhuǎn)鼓軸線的距離；h為碟片間的垂直距離；f（y）為流速隨碟片間的距離變化的函數(shù)。

大多數(shù)情況下，u0

比沉降速度uωsinθ大得多，并且u0是半徑和y的函數(shù)，在碟片表面上，其值為零，在碟片間隙的中央其值最大。因此，可以得到下式：

==（2-21）

牛牛文庫文檔分享第114頁/共156頁

根據(jù)質(zhì)量守恒定律，可知在y方向上u0的平均值必然與該平均速度相等：

=（2-22）

根據(jù)定義，函數(shù)f（y）在碟片間隙h上的積分應(yīng)為：

=1(2-23)

牛牛文庫文檔分享第115頁/共156頁

將式（2-20）、（2-21）結(jié)合，就得到粒子在x方向上運(yùn)動情況：

=≈u0

=

（2-24）

牛牛文庫文檔分享第116頁/共156頁(2)粒子沿y方向上的運(yùn)動速度：

=（2-25）或?qū)懗桑?

牛牛文庫文檔分享第117頁/共156頁

將上式與式(2-24)結(jié)合，可得下式：

==（2-26）

從示意圖可發(fā)現(xiàn)r=R0-xsinθ，將它代入式(2-24)，可得到粒子在離心機(jī)碟片間的運(yùn)動軌跡：

=（2-27）

牛牛文庫文檔分享第118頁/共156頁

從示意圖中不難看出，處于碟片外緣半徑即x=0處且在相鄰兩碟片中的下碟片上，即y=0處的粒子是最難分離的。如果在其離開隙道前剛好抵達(dá)上碟片底部，及其坐標(biāo)為x=，y=h，則在離心立場的作用下，該粒子將沿著碟片的底部運(yùn)動到碟片的外緣，匯集到濾渣中去。

牛牛文庫文檔分享第119頁/共156頁

按照上述分析的邊界條件，對式(2-27)進(jìn)行積分并整理后可得：Q==

（2-28）與管式離心機(jī)一致，碟片式離心機(jī)的生產(chǎn)能力Q取決于參數(shù)ug和∑，其中，ug是由懸浮固體微粒的特性決定的；而∑反映了離心機(jī)的幾何特性。

牛牛文庫文檔分享第120頁/共156頁2.5.2離心過濾離心過濾是將料液送入有孔的轉(zhuǎn)鼓并利用離心力場進(jìn)行過濾的過程，以離心力為推動力完成過濾作業(yè)，兼有離心和過濾的雙重作用。

牛牛文庫文檔分享第121頁/共156頁一．離心過濾的原理料液首先進(jìn)入裝有過濾介質(zhì)的轉(zhuǎn)鼓中，然后被加速到轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)速度，形成附著在鼓壁上的液環(huán)。與沉降式離心機(jī)一樣，粒子受離心力而沉積，過濾介質(zhì)則阻止粒子的通過，形成濾餅。當(dāng)懸浮液的固體粒子沉積時(shí)，濾餅表面生成了澄清液，該澄清液透過濾餅層和過濾介質(zhì)向外排出。間歇離心過濾

牛牛文庫文檔分享第122頁/共156頁二．離心過濾的設(shè)備

離心過濾機(jī)設(shè)有一個(gè)開孔轉(zhuǎn)鼓，可以分離固體密度大于或小于液體密度的懸浮液。

牛牛文庫文檔分享第123頁/共156頁三．離心過濾分離過程分析以工業(yè)上常用的籃式(或筐式)過濾離心機(jī)為例，過濾器是半徑為R0的多孔圓筒，轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)表面鋪有一層流動阻力較小的濾布，加料液連續(xù)地加入圓筒，被迅速旋轉(zhuǎn)的圓筒甩向內(nèi)壁，一方面形成恒定料液表面，離軸半徑為R1，另一方面粒子積累于內(nèi)壁上形成濾餅，離軸的半徑為RC。

牛牛文庫文檔分享第124頁/共156頁

已知平板型過濾器操作時(shí)，通過濾餅的壓力降與流速成正比：

=（2-29）式中l(wèi)為濾餅厚度；μ為料液黏度；α為濾餅比阻；ρ0為單位體積料液中固體的質(zhì)量。

牛牛文庫文檔分享第125頁/共156頁對于籃式離心機(jī)：①濾餅不是平板而呈圓柱形，壓力降隨半徑而變化，可用下式表示：

=（2-30）②流體通過濾餅的流速也隨半徑而異，越接近鼓壁流速越小，可用下式表示：

u=（2-31）式中Q為濾液的體積流量，與位置無關(guān)，是常數(shù)；H為離心機(jī)的高度。

牛牛文庫文檔分享第126頁/共156頁

結(jié)合式(2-30)和式(2-31)，可得到：

=（2-32）

將上式從Rc→R0積分，可以得到濾餅層的壓力降：

=（2-33）

牛牛文庫文檔分享第127頁/共156頁

在離心過濾中，造成壓力降的推動力應(yīng)該是施加在流體上的離心力：

=（2-34）

結(jié)合式(2-33)和式(2-34)便可求得通過濾餅的流體流量：

Q=（2-35）

牛牛文庫文檔分享第128頁/共156頁體積流量Q并非常數(shù)，而是隨著濾餅厚度的變化而變化，濾餅厚度增加則RC減小，Q也減小，并且Q和RC都是時(shí)間的函數(shù)。

牛牛文庫文檔分享第129頁/共156頁

在離心過濾的計(jì)算中，所需求的是給定體積料液的過濾時(shí)間，因此要將上述公式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，可利用Q的定義以及固體的質(zhì)量守恒公式來完成：

Q=(2-36)=(2-37)

式中ρC為單位體積濾餅中固體的質(zhì)量；ρ0為單位體積料液中所含固體的質(zhì)量。

牛牛文庫文檔分享第130頁/共156頁

將式(2-36)和式(2-37)代入式(2-35)后積分可得過濾時(shí)間：

t=（2-38）

該式是得到厚度為(R0-RC)的濾餅所需的過濾時(shí)間，常用于過濾操作的放大。

牛牛文庫文檔分享第131頁/共156頁2.5.3超離心法根據(jù)物質(zhì)的沉降系數(shù)、質(zhì)量和形狀不同，應(yīng)用強(qiáng)大的離心力，將混合物中各組分分離、濃縮、提純的方法稱為超離心法。

牛牛文庫文檔分享第132頁/共156頁應(yīng)用超離心技術(shù)中的差速離心、等密度梯度離心等方法，已經(jīng)成功的分離制取各種亞細(xì)胞物質(zhì)，如線粒體、微粒體、溶酶體、腫瘤病毒等。

超離心法是現(xiàn)代生物技術(shù)領(lǐng)域研究中不可缺少的實(shí)驗(yàn)室分析和制備手段。用5×105g以上的強(qiáng)大離心力，長時(shí)間的離心(如17h以上)，可獲得具有生物活性的DNA、各種與蛋白質(zhì)合成有關(guān)的酶系、各種mRNA和tRNA等，這為遺傳工程、酶工程的發(fā)展提供了必需基礎(chǔ)。

牛牛文庫文檔分享第133頁/共156頁一．超離心技術(shù)的原理

超離心技術(shù)中，由于使用的離心機(jī)類型是無孔轉(zhuǎn)鼓，所以也屬離心沉降，根據(jù)前面的討論，粒子在離心力場中進(jìn)行沉降的基本公式為：

=（2-39）

牛牛文庫文檔分享第134頁/共156頁

如果粒子在離心力場中作勻速直線運(yùn)動，即：

=（2-40）

結(jié)合上兩式并積分，便可求得在某種介質(zhì)中，使一種球形粒子從液體的彎月面沉降到離心管某部(如底部)所需的時(shí)間:t=（2-41）

牛牛文庫文檔分享第135頁/共156頁

t=（2-41）

式中t為沉降時(shí)間；μ為懸浮介質(zhì)的黏度；d為粒子直徑；ρs為粒子密度；ρ為介質(zhì)密度；r1為從旋轉(zhuǎn)軸中心到液體彎月面的距離；r2為從旋轉(zhuǎn)軸中心到離心管底部的距離。

牛牛文庫文檔分享第136頁/共156頁在某一轉(zhuǎn)速時(shí)，沉降一組均勻的球形顆粒所需要的時(shí)間與它們直徑的平方以及它們的密度和懸浮介質(zhì)的密度之差成反比，而與介質(zhì)的黏度成正比。當(dāng)粒子直徑d和密度ρ0不同時(shí)，移動同樣距離所需的時(shí)間不同，在同樣的沉降時(shí)間，其沉降的位置也不同，這是“微分離心”的基礎(chǔ)。

牛牛文庫文檔分享第137頁/共156頁二．超離心技術(shù)的分類

按照處理要求和規(guī)模，超離心技術(shù)分為：制備性超離心分析性超離心

牛牛文庫文檔分享第138頁/共156頁1．制備性超離心

制備性超離心的主要目的是最大限度地從樣品中分離高純度目標(biāo)組分，進(jìn)行深入的生物化學(xué)研究。

牛牛文庫文檔分享第139頁/共156頁

制備性超離心分