酶工程设备细胞破碎和固液分离设备专家讲座.pptx

一、细胞破碎;(1)高速珠磨机

结构：

;工作原理：

进入珠磨机细胞悬浮液与极细玻璃小珠、石英砂、氧化铝等研磨剂一起快速搅拌或研磨，研磨剂、珠子与细胞之间相互剪切、碰撞，使细胞破碎，释放出内含物。在珠液分离器帮助下，珠子被滞留在破碎室内，浆液流出，从而实现连续操作。破碎中产生热量普通采取夹套冷却方式带走。

;影响破碎速率原因：

①珠体直径：

工业规模不得小于0.4mm

②珠体装量：

宜控制在80%—90%珠体体积/腔体自由体积

③细胞浓度：

最正确细胞浓度应该用试验来确定

④搅拌器转速：应适当;(2)高压匀浆器（大规模细胞破碎方法）

主要结构：高压室、针形阀、撞击环

工作原理：

利用高压使细胞悬浮液经过针形阀，细胞悬浮液自高压室针形阀喷出时，每秒速度高达几百米，高速喷出浆液又射到静止撞击环上，被迫改变方向从出口管流出。细胞在这一系列高速运动过程中经历了剪切、碰撞及由高压到常压改变，从而造成细胞破碎。

;(3)超声波振荡器

;工作原理：

当超声波在液体中传输时，液体中某一小区域交替重复地产生巨大压力和拉力。因为拉力作用，使液体拉伸而破裂，从而出现细小空穴。这种空穴泡受到超声波快速冲击而快速闭合，从而产生一个极为强烈冲击波压力，该压力在悬浮细胞上造成了剪切应力，促使细胞破碎。

使用频率：15～25KHz

操作时：可采取屡次循环方式

;二、固液分离设备;2、两种过滤方式----深层过滤、滤饼过滤

（1）深层过滤：

悬浮液中颗粒直径小于床层直径，当颗粒随流体在床层波折孔边穿过时，靠静电及分子力作用粘附在孔道壁上，即固体颗粒沉积于过滤介质床层内部

适合用于悬浮液中颗粒甚小且含量甚微（液体中颗粒体积小于0.1%）场所。;（2）滤饼过滤：滤饼层为有效过滤介质

过滤介质：多孔性织物，如滤布、滤网

当粒径大于过滤介质孔径时，会形成滤饼；当粒径小于过滤介质孔径时，经过“架桥现象”形成滤饼。

滤饼层就成为有效过滤介质。

适合用于处理颗粒含量较高

（液体中颗粒体积大于1%）悬

浮液。

;3、工业惯用过滤介质：

a)织物介质：滤布、滤网

b)堆积介质：

c)多孔介质：

4、助滤剂

惯用助滤剂：硅藻土、珍珠岩、炭粉、石棉粉等。

助滤剂加法有两种：

①用助滤剂配成悬浮液，在正式过滤前用它进行过滤，在过滤介质上形成一层由助滤剂组成滤饼。

②直接将助滤剂以一定百分比加到滤浆中一起过滤。;5、过滤设备

(1)板框压滤机P91

①结构：机架、压紧机构、过滤机构组成

②滤布和滤框作用；滤板作用；小孔作用

将非洗涤板编号为1、框为2、洗涤板为3，则板框组合方式：1—2—3—2—1—2—3

;

板框压滤机操作：

间歇操作，每个操作循环由组装、过滤、洗涤、卸饼、清理5个阶段

过滤阶段：

悬浮液在指定压强下经滤浆

通路由滤框角上孔道并行

进入各个滤框；

滤液分别穿过滤框两侧滤

布，沿滤板板面凹槽至滤

液出口排出；

固体颗粒被滤布截留在框内

形成滤饼，待滤饼充满全框

后，停顿过滤。

;洗涤阶段：

先关闭洗涤板上滤液

出口，洗涤水经洗水通

道进入各个洗涤板两

侧。

洗涤水在压差推进力

下，依次穿过滤布、滤

饼、滤布，抵达非洗涤

板，从其下角滤液出

口排出

;优点：结构简单，价格低，动力消耗少过滤面积大，对不一样过滤特征发酵液适应性强

缺点：不能连续操作，设备粗笨，劳动强度大，卫生条件差，非过滤辅助时间较长。

;（2）、转筒真空过滤机（连续式操作）

主要部件：水平转筒、分配头;;工作过程：

过滤、吸干、洗涤、吸干、吹松、卸饼六个操作过程

优缺点：

优点：能连续自动操作，省人力，生产能力

大，适合用于处理含过滤颗粒较多悬浮液

缺点：投资费用高，过滤面积不大。过滤推进

力有限，对滤饼阻力较大物料适应力差。;（3）三足式离心机P97;（二）沉降设备;3、离心沉降设备

（1）旋液分离器

（2）管式离心机P100

分离乳浊液或含细颗粒稀悬浮液

分离乳浊液原理：转鼓由转轴带动旋转，从下部进入乳浊液自下向上流动过程中，被分为内外两层，外层为重液，内层为轻液，重液和轻液从顶部各自溢流口排出

分离悬浮液原理：悬浮液自底部进入随转鼓转动，在自下而上流动过程中，液体由轻液口溢出，