過濾與離心分離設(shè)備

關(guān)于過濾與離心分離設(shè)備第一節(jié)概述一、目的固相與液相分離在生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)中，微生物發(fā)酵液、動植物細胞培養(yǎng)液、酶反應液等都是多組分混合物，而且是由固相與液相組成的懸浮液的固液分離是生物產(chǎn)品提取過程中首先遇到的問題

第2頁,共54頁，星期六，2024年，5月二、方法沉降重力沉降離心沉降常壓過濾減壓（真空）過濾加壓過濾離心過濾過濾懸浮液濾餅過濾介質(zhì)濾液第3頁,共54頁，星期六，2024年，5月選擇固體顆粒的大小、含量，可壓縮性液體的粘度，與固體粒子的密度差操作規(guī)模，設(shè)備和使用費用料液對設(shè)備的腐蝕性，盡量不要帶入新的雜質(zhì)第4頁,共54頁，星期六，2024年，5月三、過濾介質(zhì)要求過濾性能（截留能力、滲透性）經(jīng)濟、耐用、性質(zhì)穩(wěn)定種類編織物：濾布、濾網(wǎng)多孔固體：多孔陶瓷、多孔玻璃、多孔塑料顆粒狀：硅藻土、珍珠巖石、細砂、活性碳膜：反滲透膜、超濾膜、微過濾膜等第5頁,共54頁，星期六，2024年，5月四、強化過濾速率的措施提高推動力:

在一定過濾壓力差范圍內(nèi)，增大壓力差有利于過濾，但當壓力差大到一定程度后，繼續(xù)增大將使過濾速度降低改變懸浮液的物理性質(zhì):

降低濾液粘度、減少濾餅阻力、減少固形物含量加熱凝聚和絮凝加入鹽類調(diào)節(jié)pH加入助濾劑（用法、用量）第6頁,共54頁，星期六，2024年，5月第二節(jié)過濾分離設(shè)備推動力較小，工業(yè)生產(chǎn)中很少使用在啤酒生產(chǎn)過程中的麥芽糖化醪液過濾仍多用常壓平底篩板過濾機一、常壓過濾機

第7頁,共54頁，星期六，2024年，5月二、加壓過濾機

1、板框過濾機應用較廣的過濾設(shè)備，在發(fā)酵工業(yè)中用于霉菌、放線菌和細菌等多種發(fā)酵液的固液分離第8頁,共54頁，星期六，2024年，5月組成部件：濾布、濾板、濾框、機架和壓緊裝置濾板和濾框間隔排列，板、框之間覆以濾布后壓緊第9頁,共54頁，星期六，2024年，5月濾板：支撐濾布，提供濾液流出的通道正方形，角端開有小孔，兩面制成溝槽，與濾液出口和洗水孔道連通濾框：提供濾漿進入的空間，容納濾餅第10頁,共54頁，星期六，2024年，5月過濾、洗滌、卸渣、清洗濾布操作過程：過濾階段洗滌階段第11頁,共54頁，星期六，2024年，5月特點：式中：VF—發(fā)酵液體積，m3E—濕濾渣體積與發(fā)酵液體積之比VP—單臺板框過濾機的濾箱容積，m3K—濾箱的充滿系數(shù)結(jié)構(gòu)簡單，造價低，過濾面積大，過濾推動力大，動力消耗小設(shè)備笨重，間歇操作，需人工卸除濾餅和換洗濾布，勞動強度大，明流濾液衛(wèi)生條件差臺數(shù)：第12頁,共54頁，星期六，2024年，5月類型：BMS、BAS、BMY、BAY濾液引出方式：明流M、暗流A壓緊方式：手動S、液壓YBMS

40/635-25板框壓濾機明流手動壓緊過濾面積濾框規(guī)格框厚度第13頁,共54頁，星期六，2024年，5月結(jié)構(gòu)濾布:首尾封閉為一體過濾：過濾、洗餅操作與普通板框過濾機相同IFP自動板框壓濾機工作原理圖(2)降框、卸餅及洗刷濾布卸除濾餅：機械拉開框、降框、卸餅濾布洗滌：傳動裝置帶動環(huán)形濾布旋轉(zhuǎn)、洗滌第14頁,共54頁，星期六，2024年，5月特點板框的拆裝、濾餅的脫落卸出和濾布的清洗等操作都自動進行，降低了勞動強度縮短了輔助操作時間，10分鐘即可結(jié)構(gòu)復雜，價格昂貴第15頁,共54頁，星期六，2024年，5月全部由濾板并列組合而成凹面形圓盤濾板，合并后形成凹腔，裝濾餅板的兩側(cè)放置過濾介質(zhì)3、凹腔板式壓濾機第16頁,共54頁，星期六，2024年，5月4、葉片式硅藻土過濾機①垂直葉片式硅藻土過濾機構(gòu)造：頂部為快開式頂蓋，底部有一條水平的濾液匯集總管，兩者之間垂直排列了許多扁平的濾葉每張濾葉的下部有一根濾液導出管，將其內(nèi)腔與濾液匯集總管連接第17頁,共54頁，星期六，2024年，5月濾葉的骨架是管子彎制成的長方形框中央平面上夾著一層大孔格粗金屬絲網(wǎng)，在其兩面緊覆以細金屬絲網(wǎng)第18頁,共54頁，星期六，2024年，5月工作過程：（啤酒過濾）過濾時頂蓋緊閉，將啤酒與硅藻土的混合液泵送入過濾器，以制備硅藻土預涂層混合液中的硅藻土顆粒被截留在濾葉表面的細金屬網(wǎng)上面，啤酒則穿過金屬網(wǎng)，流進濾葉內(nèi)腔，然后在匯集總管流出濁液返流，直到流出的啤酒澄清，表明預涂層制備完畢，接著可以過濾啤酒過濾結(jié)束后，壓出器內(nèi)啤酒，然后反向壓入清水，使濾餅脫落，自底部卸出第19頁,共54頁，星期六，2024年，5月②水平葉片式硅藻土過濾機構(gòu)造：在垂直空心軸上裝有許多水平排列的濾葉濾葉的上側(cè)是一層細金屬絲網(wǎng)，中央夾著一層大孔格粗金屬絲網(wǎng)，濾葉下側(cè)則是金屬薄板第20頁,共54頁，星期六，2024年，5月濾葉內(nèi)腔與空心軸內(nèi)腔相通，濾液從濾葉內(nèi)腔匯集空心軸，然后從底部排出工作過程：與垂直葉片式過濾機相同在過濾結(jié)束后，開動空心轉(zhuǎn)軸，在慣性離心力作用下，更容易卸除濾餅第21頁,共54頁，星期六，2024年，5月三、真空過濾機1、小型過濾實驗裝置第22頁,共54頁，星期六，2024年，5月2、轉(zhuǎn)筒真空過濾機流程：第23頁,共54頁，星期六，2024年，5月構(gòu)造：主體是一個由篩板組成能轉(zhuǎn)動的水平圓筒，表面有一層金屬絲網(wǎng)，網(wǎng)上覆蓋濾布，筋板分隔成若干個空間，分配頭內(nèi)沿徑向隔離成3個室第24頁,共54頁，星期六，2024年，5月工作過程：當圓筒緩慢旋轉(zhuǎn)時，筒內(nèi)每一空間相繼與分配頭中的1，2，3室相通順序進行過濾、洗滌、吸干、吹松、卸餅等項操作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25頁,共54頁，星期六，2024年，5月過濾區(qū)：空間與真空管連通（吸濾）洗滌及脫水區(qū)：空間也與真空管連通，吸入洗滌水，吸干濾餅卸渣及再生區(qū)：與壓縮空氣管路連通，壓縮空氣由筒內(nèi)向外，穿過濾布而將濾餅吹松，隨后由刮刀刮除吹凈殘渣，濾布再生第26頁,共54頁，星期六，2024年，5月

特點：連續(xù)過濾，生產(chǎn)能力大自動化程度高，勞動強度小過濾推動力小，濾餅濕度大，投資大適合于固體含量較大（＞10%）的懸浮液的分離用于霉菌、放線菌的發(fā)酵液過濾第27頁,共54頁，星期六，2024年，5月3、濾布循環(huán)行進式（RCF）轉(zhuǎn)鼓真空過濾機行進的濾布載著吹松的濾餅通過濾餅剝離滾筒，因行進方向的轉(zhuǎn)折，使濾餅脫離濾布在普通轉(zhuǎn)鼓式真空過濾機的轉(zhuǎn)鼓表面安裝了一條由轉(zhuǎn)鼓驅(qū)動的首尾閉合的濾布帶

濾布在行進過程中從正反兩方面受到洗刷而再生第28頁,共54頁，星期六，2024年，5月四、過濾機選用的基本原則1．根據(jù)物料的過濾性能，初步確定選擇哪種推動力的設(shè)備對所需過濾的物料進行過濾性能測試，包括含固率、密度、固體顆粒的平均粒徑和粒度分布、顆粒的沉降速度、濾餅的平均比阻力系數(shù)和濾餅的含濕率、濾餅的可壓縮性系數(shù)濾餅平均比阻力系數(shù)小的選用真空過濾設(shè)備濾餅平均比阻力系數(shù)大的使用加壓過濾設(shè)備第29頁,共54頁，星期六，2024年，5月2．根據(jù)處理物料的化學性質(zhì)，檢查所選擇的過濾機類型是否正確對于易揮發(fā)、易燃物料一般不使用真空過濾設(shè)備有毒或有放射性的物料，應當選擇可以進行密閉操作的過濾設(shè)備3．根據(jù)工藝過程的特點和生產(chǎn)規(guī)模對選擇的過濾設(shè)備進行篩選生產(chǎn)規(guī)模大，應選擇連續(xù)式、勞動強度小的設(shè)備對生產(chǎn)規(guī)模小的或本身是間歇操作的，選用間歇操作的過濾機可以節(jié)省設(shè)備費用和操作費用第30頁,共54頁，星期六，2024年，5月4．根據(jù)對濾餅的純度或母液回收率等要求來確定過濾機類型為提高濾餅洗滌效率，一般可以使用過濾面是水平的設(shè)備5．根據(jù)對濾餅含濕率的要求，決定是否選用帶有機械擠壓過程的設(shè)備如果濾餅具有較高的可壓縮性，又要求生產(chǎn)較低含濕率的濾餅時，可以使用帶有機械擠壓過程的過濾設(shè)備第31頁,共54頁，星期六，2024年，5月6．根據(jù)所選擇的設(shè)備，物料的基本特性數(shù)據(jù)進行設(shè)備生產(chǎn)能力和最佳操作條件的計算，以確定設(shè)備的大小，投資費用，操作費用若有幾種設(shè)備可供選擇，應根據(jù)物料的過濾特性和模型實驗結(jié)果，進行技術(shù)綜合評價，確定一種工藝上合理、投資和操作費用最經(jīng)濟的設(shè)備第32頁,共54頁，星期六，2024年，5月第三節(jié)離心分離設(shè)備一、離心分離原理與分離因數(shù)原理：利用高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強大離心力作為推動力，實現(xiàn)分離作用：離心分離可以實現(xiàn)液－固離心沉降、離心過濾和液－液離心分離

第33頁,共54頁，星期六，2024年，5月分離因數(shù)：旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力與重力之比物料在離心機中所受離心力：式中：D—轉(zhuǎn)鼓直徑，mn—轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速，r/min離心分離因數(shù)：第34頁,共54頁，星期六，2024年，5月f大小反映離心機的分離能力，它表示在離心力場中，微?？梢垣@得比在重力場中大f倍的作用力f值越大，離心力越大，愈有利于分離。增加轉(zhuǎn)鼓的直徑及轉(zhuǎn)速均可以增大分離因數(shù)轉(zhuǎn)鼓材料因自重和內(nèi)含物（料液）的離心力而產(chǎn)生的應力σ與D2及n2成正比增加轉(zhuǎn)鼓直徑D雖然增大了f值，但其應力σ也隨著D的增加而快速增加由于受到轉(zhuǎn)鼓材料強度的限制，要提高分離因數(shù)，只有增加轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速，同時還要降低轉(zhuǎn)鼓直徑

第35頁,共54頁，星期六，2024年，5月二、特點與加壓過濾比較，離心分離效率高，操作時衛(wèi)生條件好適用于大規(guī)模的分離過程設(shè)備投資費用高，能耗較多

第36頁,共54頁，星期六，2024年，5月三、類型1、按分離因數(shù)f分類普通離心機：f<3000，一般為600～1200可用于分離0.01～1.0mm固體顆粒高速離心機：f=3000～50000可用于乳濁液的分離超高速離心機：f>50000，適用于分散度較高的乳濁液的分離第37頁,共54頁，星期六，2024年，5月2、按工作性質(zhì)分類過濾式離心機：利用離心力推動過濾（有孔轉(zhuǎn)鼓）沉降式離心機：利用固液兩相的密度差，固體離心沉降而分離（無孔轉(zhuǎn)鼓）分離式離心機：利用不同液體的密度差異，離心分離互不相溶的液體

3、按操作方式分類間歇式：過濾式、圓柱形轉(zhuǎn)鼓的沉降式離心機連續(xù)式：分離式、圓錐形轉(zhuǎn)鼓的沉降式離心機第38頁,共54頁，星期六，2024年，5月1、管式離心機四、常用的離心機類型：GF型用于乳濁液進行的液-液分離GQ型用于懸浮液進行液-固分離結(jié)構(gòu)：由轉(zhuǎn)鼓、分離盤、機殼、機架、傳動裝置等組成轉(zhuǎn)筒直徑為45～150mm，轉(zhuǎn)速15000～50000r/min第39頁,共54頁，星期六，2024年，5月操作過程：待處理的料液由進料管經(jīng)底部中心軸進入鼓底，靠圓形擋板分散到四周，受到高速離心力作用而旋轉(zhuǎn)向上輕液位于轉(zhuǎn)筒的中央，呈螺旋形運轉(zhuǎn)，向上移動重液相靠近筒壁，至分離盤時，輕、重液相則沿相應孔道進入集液槽后排出固體在離心力場的作用下沉積于鼓壁上，達到一定數(shù)量后，停機人工除渣第40頁,共54頁，星期六，2024年，5月特點：設(shè)備簡單，操作穩(wěn)定分離純度高，可用于液-液分離和微粒較小的懸浮液分離常用于微生物菌體和蛋白質(zhì)的分離生產(chǎn)能力較低第41頁,共54頁，星期六，2024年，5月2、碟片式離心機構(gòu)造：密閉轉(zhuǎn)鼓內(nèi)設(shè)有數(shù)十個至上百個錐角為60°～120°的錐形碟片特點：具有許多重疊的碟片，縮短了顆粒的沉降距離，提高了分離效率第42頁,共54頁，星期六，2024年，5月密度小的清液沿碟片的上表面的碟片向軸心方向移動，在輕液出口處排出工作過程：發(fā)酵醪由轉(zhuǎn)鼓中心進入高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，因固-液密度不同，在碟片空隙內(nèi)受到離心力的作用下，將發(fā)酵醪分成固液兩相密度大的濃縮物或菌體，則沿著上一碟片的底表面下滑到碟片外邊緣，經(jīng)轉(zhuǎn)鼓壁上的噴嘴噴出第43頁,共54頁，星期六，2024年，5月3、螺旋卸料離心機結(jié)構(gòu)：沉降式螺旋卸料離心機的轉(zhuǎn)動部分是由轉(zhuǎn)鼓和螺旋兩個部件組成的。料液由中心管加入，進料位置約在螺旋的中部，其前面部分為沉降區(qū)，后面部分為甩干區(qū)工作過程：在離心力作用下，固形物被沉降在轉(zhuǎn)鼓壁上，液體由右側(cè)溢流孔排出，固體則由螺旋從大端推向小端，同時被甩干，從排渣口排出第44頁,共54頁，星期六，2024年，5月4、三足式離心機

結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)鼓由主軸連接傳動裝置，它們通過滾動軸承裝于軸承座上，軸承座與外殼均固定在底盤上，并用三根擺桿懸掛于三根支足的球面座上轉(zhuǎn)鼓濾餅濾布濾網(wǎng)工作原理圖第45頁,共54頁，星期六，2024年，5月三足式離心機的懸掛點比機體重心高，保證了機器的穩(wěn)定性，壓縮彈簧可以減輕垂直方向的振動主軸較短，結(jié)構(gòu)緊湊，機身高度小，便于從上方加料和卸料，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁放置濾布電動機裝在底盤上，當機身擺動時，電動機也隨之搖動三個支足安裝在同一底板上以便于整體安裝在傳動皮帶輪上還裝有離心式離合器和剎車裝置第46頁,共54頁，星期六，2024年，5月用途：可用于分離中等粒度（0.1～１）和較細粒度（0.01～0.1）的懸浮液，以及分離結(jié)晶狀物料可獲得含水量較低的濾餅，適用于過濾周期長，處理量不大的場合濾餅可以很好地洗滌，人工卸料的離心機其濾渣顆粒不會被破壞特點：工作平穩(wěn)，沒有陡震，占地面積比過濾設(shè)備小，操作筒單，適應性強，在工業(yè)上廣泛應用第47頁,共54頁，星期六，2024年，5月5、臥式刮刀卸料離心機

轉(zhuǎn)鼓是水平安裝的，轉(zhuǎn)鼓的一側(cè)與傳動軸連接另一側(cè)為中空，裝有卸料斗、刮刀、耙齒等第48頁,共54頁，星期六，2024年，5月6、臥式活塞推料離心機加料、分離和洗滌都是連續(xù)的。與分配盤裝一起的推料盤與轉(zhuǎn)鼓中心軸的推桿連接，推桿的另一端與液缸的活塞連接，借液壓不斷