第3章 分离设备

1、分离过程分离过程沉降沉降过滤过滤重力沉降重力沉降离心沉降离心沉降常压过滤常压过滤加压过滤加压过滤 离心过滤离心过滤真空过滤真空过滤膜分离膜分离生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离设备第一节第一节 细胞破碎设备细胞破碎设备第二节第二节 过滤设备过滤设备第三节第三节 离心沉降设备离心沉降设备第四节第四节 膜分离设备膜分离设备生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 实质是湿法粉碎设备实质是湿法粉碎设备生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 WSK卧式高效全能珠磨机ZM系列卧式密闭珠系列卧式密闭珠(砂砂)磨机磨机珠磨法的破碎率一般控制在

2、珠磨法的破碎率一般控制在80%左右：降低能耗、减少大左右：降低能耗、减少大分子目的产物的失活、减少由于高破碎率产生的细胞小碎片分子目的产物的失活、减少由于高破碎率产生的细胞小碎片不易分离而给后续操作带来的困难。不易分离而给后续操作带来的困难。生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 大规模破碎细胞的常用方法。大规模破碎细胞的常用方法。生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 三缸的曲柄互成三缸的曲柄互成120度，既可连续输液体，流量又较均匀。度，既可连续输液体，流量又较均匀。高压均质机柱塞泵提供均质过程所需的压力，一般可达60-100MPa。生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离设

3、备 来自柱塞泵来自柱塞泵结构组成：结构组成：均质头、均均质头、均质环、阀座、质环、阀座、调节装置等。调节装置等。生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离设备 在二级均质中，第一级：150300kg/cm2，主要使脂肪球破碎；第二级：3040kg/cm2，主要使脂肪球均匀分散。 生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离设备 生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离设备 第一级结果第一级结果第二级结果第二级结果p不宜采用高压均质机不宜采用高压均质机p易造成堵塞的团状或丝状真菌，易造成堵塞的团状或丝状真菌，p较小的革兰氏阳性菌，较小的革兰氏阳性菌，p含有包含体的基因工程菌（因包含体坚硬，易损伤含有包含体的

4、基因工程菌（因包含体坚硬，易损伤均质阀）均质阀）生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 常压过滤常压过滤加压过滤加压过滤真空过滤真空过滤离心过滤离心过滤过滤原理：过滤原理： 在以重力、压力或离心力为推动力作用下，利在以重力、压力或离心力为推动力作用下，利用液用液-固的密度或颗粒尺度的差异使悬浮液通过多孔性固的密度或颗粒尺度的差异使悬浮液通过多孔性过滤介质，固体颗粒被截留，滤液则穿过过滤介质流过滤介质，固体颗粒被截留，滤液则穿过过滤介质流出，从而实现液出，从而实现液-固分离的目的。固分离的目的。生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备

5、 温度对发酵液粘度的影响温度对发酵液粘度的影响2. 凝聚和絮凝凝聚和絮凝絮凝剂用量对过滤速度絮凝剂用量对过滤速度的影响的影响生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 图图 滤框和滤板滤框和滤板1-1-滤框滤框 2-2-滤板滤板 3-3-滤板外框架滤板外框架 4-4-滤板栅滤板栅 5-5-支撑格筛支撑格筛 6-6-压盖框压盖框生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 滤布一般采用棉织或合成纤维工业滤布，尺寸应大于板框外围尺寸，密度及层数视料液而定。滤板一般采用高分子聚合物(如增强聚丙烯等)制造。生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程

6、设备 生产用板框压滤机生产用板框压滤机明流：滤液从每一滤板下方直接引出。适用于一般场合，如发明流：滤液从每一滤板下方直接引出。适用于一般场合，如发酵液的过滤。酵液的过滤。 暗流：滤液集中在尾板的出口流出。适用于滤液需保持无菌等暗流：滤液集中在尾板的出口流出。适用于滤液需保持无菌等要求的场合。要求的场合。 见演示见演示生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 717EL2GOAH861834FB1091M115121314DQC1516NP过滤机结构图生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设

7、备 717EL2GOAH861834FB1091M115121314DQC1516NP生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 717EL2GOAH861834FB1091M115121314DQC1516NP生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 原料液原料液717EL2GOAH861834FB1091M115121314DQC1516NP生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 717EL2GOAH861834FB1091M115121314DQC1516NP生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 自动排渣的硅藻土过滤机 真空转鼓式过滤设备是一种可以连续操作的过

8、真空转鼓式过滤设备是一种可以连续操作的过滤设备，主要包括过滤转鼓、真空系统、压缩空气滤设备，主要包括过滤转鼓、真空系统、压缩空气系统、传动系统、待处理液贮槽等组成。系统、传动系统、待处理液贮槽等组成。 （一）（一） 转筒真空过滤机的结构转筒真空过滤机的结构 它具有一水平旋转的滤鼓，转鼓的外表面镶有若干块矩它具有一水平旋转的滤鼓，转鼓的外表面镶有若干块矩形筛板，在筛上再依次铺设金属丝网和滤布，在筛板内的转鼓形筛板，在筛上再依次铺设金属丝网和滤布，在筛板内的转鼓空间，被径向筋片分隔成若干过滤室，每一过滤室都以其单独空间，被径向筋片分隔成若干过滤室，每一过滤室都以其单独孔道连通至转鼓轴颈的端面。孔道

9、连通至转鼓轴颈的端面。12346751-滤布；滤布；2-金属丝网；金属丝网；3-筛板；筛板；4-筋板；筋板；5-空心转轴；空心转轴；6-过滤槽。过滤槽。分配头被径向的隔离块分分配头被径向的隔离块分成三个室成三个室(区），它们分别区），它们分别与真空和压缩空气管路相与真空和压缩空气管路相连通。连通。真空转鼓过滤机的工作原理真空转鼓过滤机的工作原理 真空过滤设备采用大气与真空之间的压强差作为过滤操作的真空过滤设备采用大气与真空之间的压强差作为过滤操作的推动力。推动力。 （见演示见演示）生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 离心过滤机离心过滤机1. 三足式离心过滤机三足式离心过滤机2. 卧

10、式刮刀卸料离心机卧式刮刀卸料离心机生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 三足式离心过滤机外形图三足式离心过滤机外形图卧式刮刀卸料离心机卧式刮刀卸料离心机 图 8-17 卧式刮刀卸料离心机的结构1滤液出口 2-外壳 3-转鼓 4-主轴 5-耙齿 6-刮刀 7-拦液板 8-游缸 9-导向柱 10-刀架 11-刀杆 12-进料杆 13-卸料斗 14-前盖2314131211984567生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离设备 9325642311139101487786159542（a）（b）图8-19 滤布外翻过程示意图输入管 2-出口

11、3-转鼓内腔 4-传动轴 5-壳体 6-转鼓盖内盘 7-转鼓盖外盘 8-连杆 9-滤布 生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 滤液滤液滤渣排出滤渣排出9325642311139101487786159542（a）（b）图8-19 滤布外翻过程示意图输入管 2-出口 3-转鼓内腔 4-传动轴 5-壳体 6-转鼓盖内盘 7-转鼓盖外盘 8-连杆 9-滤布 过滤过程过滤过程：转鼓内外轴分别带动转鼓盖内外盘、多孔壳体同速转鼓内外轴分别带动转鼓盖内外盘、多孔壳体同速转动，物料由输入管（内轴）转动，物料由输入管（内轴）1进入，在离心力作用下，滤液通进入，在离心力作用下，滤液通过滤布和转鼓壁，渣截

12、留在转鼓内壁上。过滤布和转鼓壁，渣截留在转鼓内壁上。生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 卸渣过程：卸渣过程：转鼓盖内外盘在液转鼓盖内外盘在液压作用下，左移，压作用下，左移，离开壳体，滤布上离开壳体，滤布上的滤渣在离心力作的滤渣在离心力作用下，被甩出滤布。用下，被甩出滤布。生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 90018001800)602(222222dnrngrngrngrf生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 管式离心分离机管式离心分离机（GF)管式离心澄清机管式离心澄清机（GQ)生物工程设备第三章 细胞破碎与

13、固液分离过程设备 生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 碟式离心机的结构：碟式离心机的结构：碟式离心机一般具有坚固的外壳，碟式离心机一般具有坚固的外壳，底部凸出，转鼓与外壳铸在一起，底部凸出，转鼓与外壳铸在一起，壳上有圆锥形盖，由螺帽紧固在外壳上有圆锥形盖，由螺帽紧固在外壳上。壳上。生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 n转鼓由高速旋转的轴带动，其内设有数十片乃至上百片锥角为转鼓由高速旋转的轴带动，其内设有数十片乃至上百片锥角为60到到120的锥形碟片。碟片一般用的锥形碟片。碟片一般用0.8mm的不锈钢或铝制的不锈钢或铝制成形成形,碟片与碟片间的距离用附于碟片背面的具有一定

14、厚度的碟片与碟片间的距离用附于碟片背面的具有一定厚度的狭条来控制。一般碟片之间的间隙为狭条来控制。一般碟片之间的间隙为0.52.5mm。生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 连续式离心机，转鼓周连续式离心机，转鼓周边有若干喷嘴边有若干喷嘴( (活门活门) )，一般为一般为2 22424个，喷嘴孔个，喷嘴孔径为径为0.50.53.2mm3.2mm，由于排，由于排渣的含液量较高，具有渣的含液量较高，具有流动性，故喷嘴排渣碟流动性，故喷嘴排渣碟片式离心机多用于浓缩片式离心机多用于浓缩过程，浓缩比可达过程，浓缩比可达5-205-20。生物工程设

15、备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 1-浓缩液出口浓缩液出口 2-轻液出口轻液出口 3-再再循环进口循环进口 4-料液进口料液进口生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 主要结构：主要结构：转鼓、变直径螺旋、传动系统、进排料口、卸渣口等。转鼓、变直径螺旋、传动系统、进排料口、卸渣口等。生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 料液由中心管加入，进料位置约在螺旋的中部，其前面部分为沉降区，后面部分为甩干区。在离心力作用下，固形物被沉降在转鼓壁上，液体由左侧溢流孔排出，固体则由螺旋从大端推向小端，同时被甩干，落入外壳的排渣口排出。生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 第四

16、节第四节 膜分离设备膜分离设备一、一、 膜分离方法与原理膜分离方法与原理二、二、 膜材料膜材料三、三、 膜分离工艺流程膜分离工艺流程四、四、 膜分离设备（组件）膜分离设备（组件）生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 n用天然或人工合成的高分子薄膜或金属、非金属烧结膜，用天然或人工合成的高分子薄膜或金属、非金属烧结膜，以外界能量（包括压力差、浓度差、电位差等）或化学位以外界能量（包括压力差、浓度差、电位差等）或化学位差为推动力，对双组分或多组分的差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂溶质和溶剂进行选择性进行选择性分离、分级、提纯和富集的方法。分离、分级、提纯和富集的方法。生物工程设备

17、第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 （反渗透原理反渗透原理）压力差膜滤的应用压力差膜滤的应用生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 （截留物）（截留物）生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 图10 直径为0.5m醋酸纤维膜的电子显微镜照片图9 纳滤膜的电子扫描剖面图烧结材料烧结材料n烧结金属烧结金属(钛、镍、钛锰合金、青铜等钛、镍、钛锰合金、青铜等)、烧结非金属（聚、烧结非金属（聚四氟乙烯、聚乙烯醇、陶瓷、玻璃等）。四氟乙烯、聚乙烯醇、陶瓷、玻璃等）。属于微孔过滤，即可以直接用作过滤介质进行微孔过滤，又可以做为膜过滤的支撑材料，

18、将膜（超滤膜、反渗透膜材料）附着在其内表面或外表面，或者直接将膜浇铸在其内表面或外表面。 图11 钛滤芯图15 非金属材料烧结滤芯生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离设备 （见演示（见演示1、2）（见演示见演示）生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离设备 反渗透过滤海水装置反渗透过滤海水装置膜分流流程需要辅助设备：如高压泵、粗过滤器、加热器等。膜分流流程需要辅助设备：如高压泵、粗过滤器、加热器等。 膜片是膜分离设备的核心，良好的膜分离设备应膜片是膜分离设备的核心，良好的膜分离设备应具备以下条件：具备以下条件： 膜面切向速度快，以减少浓差极化。膜面切向速度快，以减少浓差极化。 单位体积中所含膜面积比较大。单位体积中所含膜面积比较大。 容易拆洗和更换新膜。容易拆洗和更换新膜。 保留体积小，且无死角。保留体积小，且无死角。 具有可靠的膜支撑装置。具有可靠的膜支撑装置。 目前膜分离设备主要有许多种形式：其中最常用目前膜分离设备主要有许多种形式：其中最常用的有：板式、管式、中空纤维式和螺旋卷式。的有：板式、管式、中空纤维式和螺旋卷式。 生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 生物工程设备第三章 细胞破碎与固液分离过程设备 滤板滤板生物工程