03第三章 固液分离技术(第一节 过滤技术)-调整se..ppt

生物分离技术 第三章 固液分离技术 固液分离： 是将固液多相混合体系中固体（细胞、菌体、细胞碎片及沉淀或结晶等）与液体分离开来的技术。 影响原料液固液分离的因素 1）原料液(发酵液)中悬浮粒子的大小 2）原料液(发酵液)的黏度viscosity ： 固液分离速度通常与粘度成反比，粘度越大，固液分离越困难。影响粘度的因素： 菌体的种类和浓度（重要因素），通常丝状菌、动物或植物细胞悬浮液粘度较大，浓度增大，粘度也提高。 培养液中蛋白质、核酸大量存在：通常细胞破碎或细胞自溶后粘度增大。因此细胞破碎的程度应控制，发酵放罐时间要适宜。 培养基成分：如用黄豆粉、花生粉作氮源，淀粉作碳源，粘度都会升高。 发酵过程的不正常处理，如大量过剩的培养基和消沫油加入，都会使粘度增大。 固液分离的目的包括两方面： 收集胞内产物的细胞或菌体，分离除去液相， 收集含生化物质的液相，分离除去固体悬浮物（细胞、菌体、细胞碎片、蛋白质的沉淀物和它们的絮凝体等）。 固液分离方法 第一节 过滤技术 第二节 离心技术 ★ 第一节 过滤技术 一、概述(概念与原理) 二、过滤的分类 三、过滤介质 四、过滤设备 五、影响过滤速度的主要因素 一、过 滤( filtration)概述(概念与原理) 1、过滤(概念)：是借助于过滤介质，在一定的外力作用下，使悬浮液中的液体通过介质的孔道，而固体颗粒被截留在介质上，从而实现固液分离的技术过程。 2、原理——筛分 过滤介质filter medium : 过滤采用的多孔物质； 滤浆filter pulp : 所处理的悬浮液； 滤液filtrate : 通过多孔通道的液体； 滤饼或滤渣 filter cake: 被截留的固体物质。 ◆过滤介质常用的有滤纸、滤布、纤维、多孔陶瓷、烧结金属和各种高分子膜等。※ 过滤推动力： 悬浮液自身压强差、重力 悬浮液的—外加压力 过滤介质的—抽真空 离心力 过滤阻力： 介质阻力： 滤饼阻力: 滤饼厚度：随过滤进行而增加 滤饼特性：颗粒形状、大小。 3、过滤速度的强化 (1)降低料液黏度 黏度愈低，过滤阻力愈小。加热、去杂蛋白、絮凝、调PH。 (2)降低悬浮液中悬浮固体的浓度 过滤速度与获得滤饼体积成反比。因此应尽可能降低培养基配料浓度（如玉米粉、豆饼粉的浓度）。 (3) 对发酵液进行预处理，改善滤液性质。 二、过滤的分类 (1)常压过滤(重力过滤) : 以液位差为推动力的过滤。 ◆实验室常用的滤纸过滤以及生产中使用的吊篮或吊袋过滤都属于常压过滤。 ※ (2)加压过滤: 以压力泵或压缩空气产生的压力为推动力。 ◆生产中常用各式压滤机进行加压过滤。 ◆添加助滤剂、降低悬浮液粘度、适当提高温度等措施，均有利于加快过滤速度和提高分离效果。※ (3)减压过滤(真空过滤) : 又称为真空过滤或抽滤，是通过在过滤介质的下方抽真空的方法，以增加过滤介质上下方之间的压力差，推动液体通过过滤介质，而把大颗粒截留的过滤方法 ◆实验室常用的抽滤瓶和生产中使用的各种真空抽滤机均属于此类。 ◆减压过滤需要配备有抽真空系统。由于压力差最高不超过0.1 MPa，多用于粘性不大的物料的过滤。 ※ （4）离心过滤 由离心机所产生的离心力作为料液的推动力。 过滤介质起过滤作用，还是滤饼的支撑物。应具有足够的机械强度和尽可能小的流动阻力。 合理选择过滤介质： 过滤介质所能截留的固体粒子大小：通常以过滤介质的孔径表示。常用的过滤介质中，纤维滤布所能截留的最小粒子约10μm，硅藻土为lμm，超滤膜可小于0.5μm。 过滤介质的透过性：是指在一定的压力差下，单位时间单位过滤面积上通过滤液的体积量，它取决于过滤介质上毛细孔径的大小及数目。 1、过滤介质-织物介质 又称滤布，应用最广泛，包括由棉、麻等天然纤维滤布和合成纤维滤布。 其过滤性能受许多因素的影响，其中最重要的是纤维的特性、编织纹法和线型。 2、过滤介质-粒状介质 有硅藻土、珍珠岩粉、细砂、活性炭、白土等。 最常用的是硅藻土，是优良的过滤介质： ①一般不与酸碱反应，化学性能稳定； ②形状不规则，空隙大且多孔，具有很大的吸附表面； ③无毒且不可压缩，形成的过滤层阻力不随操作压力变化。 硅藻土过滤介质通常有三种用法： （1）作为深层过滤介质。硅藻土过滤层具有曲折的毛细孔道，借筛分、吸附和深层效应作用除去悬浮液中的固体粒子，截留效果可达到1μm。 （2）作为预涂层。在支持介质的表面上预先形成一层较薄的硅藻土预涂层，用以保护支持介质的毛细孔道不被滤饼层中的固体粒子堵塞。 （3）用作助滤剂。 3、过滤介质-多孔固体介质 ??? 如多孔陶瓷、多孔玻璃、多孔塑料等，可加工成板状或管状，孔隙很小且耐腐蚀，常用于过滤含有少量微粒