过滤离心膜分离

1、过滤、离心与膜分离设备v 过滤速率的强化 发酵液的预处理 过滤介质选择v 过滤设备 板框式及板式压滤机 真空过滤机v 离心分离设备 分离原理与分离因数 常用离心机结构及选型v 膜分离设备 膜分离方法 膜分离设备过滤速率的强化过滤、离心与膜分离设备 发酵液的预处理发酵液的预处理目的：目的：增大悬浮液中固体粒子的尺寸，除去高价无机离子和杂蛋白质，降低液体黏度，实现有效分离。方法：方法：1.加热2.凝聚和絮凝3.加入盐类4.调节pH5.加入助滤剂过滤速率的强化过滤、离心与膜分离设备 过滤介质选择过滤介质选择过滤介质特性：过滤介质特性：所能截留的固体粒子的大小和对滤液的透过性。常用过滤介质：常用过滤介

2、质：1.织物介质(滤布)：由棉、毛、麻等织成的天然纤维滤布和合成纤维滤布；2.粒状介质：硅藻土、珍珠岩石、细砂、活性碳、白土；3.多孔固体介质：多孔陶瓷、多孔玻璃、多孔塑料等。过滤、离心与膜分离设备过滤设备 板框式压滤机板框式压滤机板框压滤机结构图板框压滤机结构图过滤、离心与膜分离设备过滤设备 板框式压滤机板框式压滤机滤板和滤框滤板和滤框过滤、离心与膜分离设备过滤设备 板框式压滤机操作过程板框式压滤机操作过程过滤阶段过滤阶段洗涤阶段洗涤阶段过滤、离心与膜分离设备过滤设备 常用板框式压滤机类型常用板框式压滤机类型通常有BMS、BAS、BMY、BAY类型。BMS 40/635-25板框压滤机板框压

3、滤机明流明流手动压紧手动压紧过滤面积过滤面积滤框规格滤框规格框厚度框厚度过滤、离心与膜分离设备过滤设备 板式压滤机板式压滤机凹腔板式压滤机过滤设备 自动板框压滤机自动板框压滤机过滤、离心与膜分离设备过滤设备 自动板框压滤机自动板框压滤机过滤、离心与膜分离设备IFP自动板框压滤机工作原理图自动板框压滤机工作原理图降框、卸饼及洗刷滤布过滤设备 真空过滤机真空过滤机过滤、离心与膜分离设备动画演示动画演示过滤设备 真空过滤机真空过滤机过滤、离心与膜分离设备转筒真空过滤机转筒真空过滤机过滤设备 真空过滤机真空过滤机过滤、离心与膜分离设备转筒结构及工作原理转筒结构及工作原理动画演示动画演示水平回转翻盘式真

4、空过滤器水平回转翻盘式真空过滤器过滤设备过滤、离心与膜分离设备 真空过滤机真空过滤机动画演示动画演示过滤设备过滤、离心与膜分离设备 小型过滤实验装置及过滤的放大小型过滤实验装置及过滤的放大过滤设备过滤、离心与膜分离设备 小型过滤实验装置及过滤的放大小型过滤实验装置及过滤的放大离心分离设备过滤、离心与膜分离设备离心分离设备离心分离设备过滤离心分离设备过滤离心分离设备沉降式离心分离设备沉降式离心分离设备过滤设备过滤、离心与膜分离设备 离心分离原理与分离因数离心分离原理与分离因数常用的离心机有常用的离心机有管式离心机管式离心机和和碟式离心机碟式离心机。 管式离心机管式离心机r2r1rglrgddlr

5、ssss22122221218)(18)(2V悬浮液中微粒在轴向的运动速度：过滤设备过滤、离心与膜分离设备 离心分离原理与分离因数离心分离原理与分离因数 碟式离心机的分离原理分离因数碟式离心机的分离原理分离因数900900602222PT2TPmrngrnmFrnvgrmvF物料在离心机中所受离心力为：离心分离因数：grvrnmFf2T2P900过滤设备过滤、离心与膜分离设备 离心分离原理与分离因数离心分离原理与分离因数 碟式离心机的分离原理分离因数碟式离心机的分离原理分离因数工业上根据离心分离因数大小将离心机分为三类：普通离心机，f3000，一般为6001200，可用于分离0.01 1.0m

6、m固体颗粒；高速离心机，f300050000，可用于乳浊液的分离；超速离心机，f50000，适用于分散度较高的乳浊液的分离。过滤设备过滤、离心与膜分离设备 常用离心机结构及选型常用离心机结构及选型 管式离心机的结构及操作管式离心机的结构及操作过滤设备过滤、离心与膜分离设备 常用离心机结构及选型常用离心机结构及选型 碟式离心机的结构及操作碟式离心机的结构及操作动画演示动画演示过滤设备过滤、离心与膜分离设备 常用离心机结构及选型常用离心机结构及选型 螺旋卸料离心机的结构及操作螺旋卸料离心机的结构及操作动画演示动画演示过滤设备过滤、离心与膜分离设备 离心分离设备的放大离心分离设备的放大 以等效时间放

7、大以等效时间放大 等效时间：依据离心力和离心时间的乘积来估计离心分离的难易程度。tgrte02 以几何特征参数放大以几何特征参数放大 对于管式离心机，其几何特征参数 对于碟片式离心机，其几何特征参数glrC222ctg3231322rrgZC过滤设备过滤、离心与膜分离设备 膜离心设备膜离心设备 膜分离方法膜分离方法 常见的膜分离过程有渗透、透析、电渗析、反渗透、常见的膜分离过程有渗透、透析、电渗析、反渗透、微过滤、超滤、气体透过等。微过滤、超滤、气体透过等。膜进料浓缩液稀释液浓缩液渗透膜进料纯化液杂质渗析液进料透析过滤设备过滤、离心与膜分离设备 膜分离方法膜分离方法膜盐水进料浓缩液水反渗透膜进

8、料水微过滤膜进料浓缩液水超滤膜进料贫气富气气体透过半透膜半透膜半透膜(a) 渗透(b) 平衡点和渗透压(c) 反渗透渗透压压力 反渗透原理反渗透原理过滤设备过滤、离心与膜分离设备 超滤工作原理超滤工作原理过滤设备过滤、离心与膜分离设备 超滤技术的优点是操作简便，成本低廉，不需增加任何化学试剂，尤其是超滤技术的实验条件温和，与蒸发、冰冻干燥相比没有相的变化，而且不引起温度、pH的变化，因而可以防止生物大分子的变性、失活和自溶。 在生物大分子的制备技术中，超滤主要用于生物大分子的脱盐、脱水和浓缩等。 超滤法也有一定的局限性，它不能直接得到干粉制剂。对于蛋白质溶液，一般只能得到1050的浓度。 超超

9、 滤滤过滤设备过滤、离心与膜分离设备过滤设备过滤、离心与膜分离设备 膜膜 工业应用膜应具有的条件：工业应用膜应具有的条件： 1. 较大的透过性； 2. 较高的选择性； 3. 机械强度好、耐热、化学性能稳定；4. 不被细菌污染膜材料膜材料pH范围范围使用的上限温度使用的上限温度适用膜类型适用膜类型醋酸纤维醋酸纤维384045反渗透膜反渗透膜聚丙烯聚丙烯2104550超滤膜超滤膜聚烯烃聚烯烃1134550超滤膜超滤膜聚聚 砜砜11380超滤膜超滤膜聚醚砜聚醚砜11390超滤膜超滤膜几种常用膜的适用范围几种常用膜的适用范围几种常用膜几种常用膜过滤设备过滤、离心与膜分离设备 膜分离过程膜分离过程过滤设

10、备过滤、离心与膜分离设备 膜分离设备膜分离设备 板式膜过滤器板式膜过滤器过滤设备过滤、离心与膜分离设备 膜分离设备膜分离设备 管式膜过滤器管式膜过滤器过滤设备过滤、离心与膜分离设备 膜分离设备膜分离设备 中空纤维式膜分离器中空纤维式膜分离器动画演示动画演示过滤设备过滤、离心与膜分离设备 膜分离设备膜分离设备 螺旋卷式膜分离器螺旋卷式膜分离器过滤设备过滤、离心与膜分离设备型式型式优点优点缺点缺点管式管式易清洗、无死角，适宜于处理含固体易清洗、无死角，适宜于处理含固体较多的料液，单根管子可以调换较多的料液，单根管子可以调换保留体积大，单位体积保留体积大，单位体积中所含过滤面积较小，中所含过滤面积较

11、小，压力较大压力较大中空纤维中空纤维式式保留体积小，单位体积中所含过滤面保留体积小，单位体积中所含过滤面积大，可以逆洗，操作压力较低（小积大，可以逆洗，操作压力较低（小于于0.25MPa）动力消耗较低）动力消耗较低料液需要预处理，单根料液需要预处理，单根纤维损坏时，需调换整纤维损坏时，需调换整个模件个模件螺旋卷绕螺旋卷绕式式单位体积中所含有过滤面积大，换新单位体积中所含有过滤面积大，换新膜容易膜容易料液需要预处理，压力料液需要预处理，压力降大，易污染，清洗困降大，易污染，清洗困难难平板式平板式保留体积小，能量消耗介于管式和螺保留体积小，能量消耗介于管式和螺旋卷绕式之间旋卷绕式之间死体积大死体积

12、大 各种膜装置性能的比较各种膜装置性能的比较过滤设备过滤、离心与膜分离设备 膜技术在生物工程中的应用膜技术在生物工程中的应用 收集细胞、滤除固体物质 产物的分离、浓缩和精制 小分子产品的生产 大分子产品的生产小 结过滤、离心与膜分离设备v 过滤速率的强化 发酵液的预处理 过滤介质选择v 过滤设备 板框式及板式压滤机 真空过滤机v 离心分离设备 分离原理与分离因数 常用离心机结构及选型v 膜分离设备 膜分离方法 膜分离设备萃取与色谱分离设备 萃取分离原理及设备萃取分离原理及设备 溶剂萃取溶剂萃取 双水相萃取双水相萃取 萃取操作过程及设备萃取操作过程及设备 离子交换分离原理及设备离子交换分离原理及

13、设备 离子交换树脂及其分离原理离子交换树脂及其分离原理 离子交换设备及计算离子交换设备及计算 吸附分离原理及设备吸附分离原理及设备 吸附分离原理吸附分离原理 吸附操作及设备吸附操作及设备 色谱分离原理及设备色谱分离原理及设备 色谱分离原理色谱分离原理 色谱分离操作条件及设备色谱分离操作条件及设备 色谱分离过程的放大色谱分离过程的放大萃取分离原理及设备萃取分离原理及设备 溶剂萃取溶剂萃取 溶剂萃取方法和理论收率的计算溶剂萃取方法和理论收率的计算单级萃取单级萃取混合器分离器SLFR分配系数K和萃取因数E：mKKccEccK1VVVV;FSF2S12111VVVS1F2F2Eccc溶质总量溶质在萃余

14、液中的量未被萃取的分率mKKEE11所以单级萃取的理论收率单级萃取的理论收率：动画演示萃取分离原理及设备 溶剂萃取溶剂萃取 溶剂萃取方法和理论收率的计算溶剂萃取方法和理论收率的计算多级错流萃取多级错流萃取混合器分离器S1L1FR1混合器分离器S2L2混合器分离器R2R3L3S3第一级第二级第三级多级错流萃取的理论收率：多级错流萃取的理论收率：nnnEE)1(1)1(1或)1()1)(1(11121nnEEE萃取分离原理及设备 溶剂萃取溶剂萃取 溶剂萃取方法溶剂萃取方法多级逆流萃取多级逆流萃取多级逆流萃取的理论收率多级逆流萃取的理论收率:1)1(11nnnEEE萃取分离原理及设备 溶剂萃取溶剂萃

15、取 影响萃取操作的因素影响萃取操作的因素 1. 萃取剂的选择萃取剂的选择 2. pH的范围的范围 3. 温度的确定温度的确定 4. 盐析、带溶剂、去乳化的作用盐析、带溶剂、去乳化的作用萃取分离原理及设备 双水相萃取双水相萃取(aqueous two-phase partitioning，ATPP) 双水相萃取原理双水相萃取原理 双水相萃取原理：双水相萃取原理：基于物质在双水相体系中的选择性分配。 双水相体系：双水相体系：某些有机物之间或有机物与无机盐之间，在水中以适当的浓度溶解后形成互不相溶的两相或多相水相体系。 常用生物分离的双水相体系：常用生物分离的双水相体系：PEGDextran系列和P

16、EG无机盐系列。 双水相体系在生物分离的应用：双水相体系在生物分离的应用：用于蛋白质、酶、核酸、菌体、细胞、细胞器以及氨基酸、抗生素等生物小分子物质的分离、纯化。 双水相萃取双水相萃取(ATPP) 双水相萃取方法双水相萃取方法萃取分离原理及设备两级双水相萃取酶的流程两级双水相萃取酶的流程 萃取操作过程及设备萃取操作过程及设备萃取分离原理及设备 液液-液萃取设备应包括三部分：混合部分、分离部分和溶剂液萃取设备应包括三部分：混合部分、分离部分和溶剂回收设备回收设备 混合设备混合设备 混合罐混合罐 喷射式混合器喷射式混合器 萃取操作过程及设备萃取操作过程及设备萃取分离原理及设备 分离设备分离设备 管

17、式离心机管式离心机 碟式离心机碟式离心机 萃取操作过程及设备萃取操作过程及设备萃取分离原理及设备 离心萃取机离心萃取机 萃取操作过程及设备萃取操作过程及设备萃取分离原理及设备 离心萃取机离心萃取机 多级离心萃取机多级离心萃取机Luwesta三级离心萃取机三级离心萃取机 立式连续逆流离心萃取机立式连续逆流离心萃取机-Laval ABE-216离心萃取机离心萃取机 萃取操作过程及设备萃取操作过程及设备萃取分离原理及设备 离心萃取机离心萃取机ABE-216离心萃取机轻重液走向示意图离心萃取机轻重液走向示意图三相倾析式离心机结构三相倾析式离心机结构 倾析式离心萃取机倾析式离心萃取机 萃取操作过程及设备

18、萃取操作过程及设备萃取分离原理及设备 离心萃取机离心萃取机 萃取分离原理及设备萃取分离原理及设备 溶剂萃取溶剂萃取 双水相萃取双水相萃取 萃取操作过程及设备萃取操作过程及设备小 结离子交换分离原理及设备 离子交换树脂及其分离原理离子交换树脂及其分离原理 离子交换树脂的分类及合成 离子交换树脂的理化性能 离子交换机理及选择性 离子交换装置及再生离子交换装置及再生 离子交换设备及计算离子交换设备及计算 离子交换设备的结构 离子交换设备的计算离子交换树脂的分类 按树脂骨架的主要成分分为聚苯乙烯型树脂、聚丙按树脂骨架的主要成分分为聚苯乙烯型树脂、聚丙烯酸型树脂、酚烯酸型树脂、酚- -醛型树脂等；醛型树

19、脂等； 按聚合的化学反应分为共聚型树脂和缩聚型树脂；按聚合的化学反应分为共聚型树脂和缩聚型树脂； 按树脂骨架的物理结构分为凝胶型树脂按树脂骨架的物理结构分为凝胶型树脂( (微孔树脂微孔树脂) )、大网络树脂大网络树脂( (大孔树脂大孔树脂) )及均孔树脂；及均孔树脂； 按树脂的酸碱性分为强酸性、弱酸性阳离子交换树按树脂的酸碱性分为强酸性、弱酸性阳离子交换树脂和强碱性、弱碱性阴离子交换树脂。脂和强碱性、弱碱性阴离子交换树脂。几类树脂性能的比较 类型类型性能性能阳离子交换树脂阳离子交换树脂阴离子交换树脂阴离子交换树脂强酸性强酸性弱酸性弱酸性强酸性强酸性弱酸性弱酸性活性基团活性基团磺酸磺酸羧酸羧酸季

20、胺季胺伯胺、仲胺伯胺、仲胺pH的影响的影响无无酸性交换力小酸性交换力小无无碱性交换力小碱性交换力小盐的稳定性盐的稳定性稳定稳定洗涤时水解洗涤时水解稳定稳定洗涤时水解洗涤时水解再生剂用量再生剂用量35倍倍1.52倍倍35倍倍1.22倍倍交换速率交换速率快快慢慢快快慢慢离子交换树脂的理化性能 颗粒度：大多数为球形，直径：大多数为球形，直径0.20.21.2mm； 交换容量：表示方法有质量交换容量：表示方法有质量交换容量( (mmol/g树树脂脂) )和体积交换容量和体积交换容量( (mmol/mL树脂树脂) )；此外还有工作；此外还有工作交换容量和再生交换容量；交换容量和再生交换容量； 机械强度

21、膨胀度 含水量及密度：含水量一般是：含水量一般是0.30.7g/g干树脂干树脂) )；湿堆积密度和湿真密度一般为湿堆积密度和湿真密度一般为600850kg/m2和和11001400kg/m2； 孔结构离子交换机理及选择性 离子交换机理B+A+BRARBA薄膜离子交换过程包括离子交换过程包括5步：步：1. A+自溶液扩散到树脂表面；自溶液扩散到树脂表面；2. A+从树脂表面扩散到树脂从树脂表面扩散到树脂内部的活性中心；内部的活性中心；3. A+在活性中心发生交换反在活性中心发生交换反应；应；4. 解吸离子解吸离子B+自树脂内部的自树脂内部的活性中心扩散到树脂表面；活性中心扩散到树脂表面；5. B

22、+从树脂表面扩散到溶液；从树脂表面扩散到溶液；Sampleapplicationand washElutionEquilibrationRegeneration-+anionexchangerbead-离子交换机理及选择性 离子交换机理离子交换机理及选择性 离子交换过程的选择性 离子的水化半径离子的水化半径 离子的化合价离子的化合价 溶液的酸碱度溶液的酸碱度 交联度、膨胀度和分子筛交联度、膨胀度和分子筛 树脂与交换离子之间的辅助力树脂与交换离子之间的辅助力 有机溶剂的影响有机溶剂的影响离子交换装置及再生料液料液处理液处理液 单床式单床式料液料液处理液处理液 多床式多床式料液料液处理液处理液 复

23、床式复床式料液料液处理液处理液 混合床式混合床式离子交换装置离子交换装置及再生再生方式料液再生液处理液废液顺流再生顺流再生料液再生液处理液废液逆流再生逆流再生离子交换装置及再生再生方式废液再生液料液再生液处理液对流逆流再生对流逆流再生废液再生液料液再生液处理液对流再生对流再生离子交换装置及再生再生操作交换交换反洗反洗再生再生水洗水洗交换交换料液处理液废水反洗水再生水再生废液正洗水废水料液处理液动画演示动画演示离子交换装置及再生再生操作混合床再生的操作过程混合床再生的操作过程具有多孔支持板的离子交换罐 圆筒体的高径比一般为圆筒体的高径比一般为23，树脂层高度约为圆，树脂层高度约为圆筒高度的筒高度

24、的50 70。1-视镜 2-进料口 3-手口4-液体分布器 5-树脂层6-多孔板 7-尼龙层 8-出液口具有块石支持层的离子交换罐1-进料口 2-视镜 3-液位计4-树脂层 5-卵石层 6-出液口被交换溶液进口淋洗水、解吸液及再生剂进口废液出口分布器分布器淋洗水、解吸液及再生剂出口，反洗水进口反吸附离子交换罐扩口式离子交换器混合床交换罐制备无机盐的流程筛板式连续离子交换设备漩涡式连续离子交换设备离子交换设备的计算 罐体积yVVt罐体积罐体积Vt：罐高径比一般取罐高径比一般取Hi/D=23。 交换设备的放大1.根据交换罐负荷相同的原则放大；根据交换罐负荷相同的原则放大；2.根据交换罐中溶液空塔流

25、速相同的原则放大；根据交换罐中溶液空塔流速相同的原则放大；3.溶液通过床层的压力降溶液通过床层的压力降离子交换的应用及特点 应用应用 1.氨基酸氨基酸 2.有机酸有机酸 3.抗生素抗生素 4.生物酶生物酶 特点特点 1.树脂无毒且可反复使用树脂无毒且可反复使用 2.少用或不用有机溶剂少用或不用有机溶剂 3.成本低成本低 4.设备简单设备简单 5.操作方便操作方便吸附分离原理及设备 吸附分离机理 吸附法吸附法是利用合适的吸附剂，在一定的操作条件是利用合适的吸附剂，在一定的操作条件下，使发酵液中的产物被吸附在固定吸附剂的内外表下，使发酵液中的产物被吸附在固定吸附剂的内外表面上，再以适当的解吸剂将产

26、物从吸附剂上解吸下来，面上，再以适当的解吸剂将产物从吸附剂上解吸下来，从而达到分离浓缩的目的。从而达到分离浓缩的目的。吸附分离原理及设备 吸附剂的选择 吸附剂吸附剂按其化学结构可分为两大类：一类是有机按其化学结构可分为两大类：一类是有机吸附剂，如活性炭、球形炭化树脂、聚酰胺、纤维素、吸附剂，如活性炭、球形炭化树脂、聚酰胺、纤维素、大孔树脂等；另一类是无机吸附剂，如白土、氧化铝、大孔树脂等；另一类是无机吸附剂，如白土、氧化铝、硅胶、硅藻土等。硅胶、硅藻土等。 吸附操作及设备1.搅拌罐内的吸附操作搅拌罐内的吸附操作2.固定床吸附固定床吸附色谱分离原理及设备 色谱分离原理 色谱分离操作条件 色谱分离

27、设备Column Chromatography实验室规模空柱装柱示范录像实验室规模空柱装柱示范录像 Gel Filtration -size Resin has fixed size pores which allow molecules smaller than a given size to enter Small molecules will take longer to pass down the column than large ones because they travel further Can estimate molecular weight by comparison

28、with a standardIon Exchange - charge Mixture of proteins is applied to the negatively charged column resin balanced by Na+ ions (red) -ve and neutral proteins pass in the void volume, +ve proteins stick Excess of Na+ ions is added +ve proteins are elutedCould have used change in pH to elute the prot

29、einsAffinity ChromatographyUses specific binding property to attach protein to columnIncrease concentration of ligand to elute the proteinExamples:nantibody columns - monoclonal antibody attached to columnn glutathione column binds glutathione-S-transferase on target工业规模的色谱分离流程色谱分离设备玻璃色谱分离柱玻璃色谱分离柱色谱

30、分离设备带热夹套分离柱反转式分离柱KTAexplorerKTApurifierKTAFPLC色谱分离设备色谱分离设备实验室层析和大规模层析的分别分辨率分辨率越多峰越好越多峰越好 要求纯度要求纯度种类种类 提高分辨率提高分辨率纯度纯度定性定性 增加增加 增加增加 样品量样品量 产量产量 (生产力生产力) (峰越少越好峰越少越好) 上样速度上样速度不注重不注重 最大样品处理速度最大样品处理速度次次/h 生产力生产力=g/ml 胶胶/h线性放大固定以下条件：固定以下条件：1. 相同线行流速相同线行流速2. 相同缓冲液相同缓冲液3. 相同填料相同填料4. 相同柱高相同柱高5. 相同样品浓度和相同样品浓

31、度和pH6. 相同样品体积和柱床体积比例相同样品体积和柱床体积比例7. 相同梯度体积和柱床体积比例相同梯度体积和柱床体积比例放大：放大：1. 柱直径柱直径2. 体积流速体积流速3. 上样体积上样体积2.01.000123456(column volumes)A280 nm2.01.000123456(column volumes)A280 nmColumn: SOURCE 30RPC, a) 10 x300 mm (23.6 ml)b) FineLINE 200L, 100 x300 mm (9.4 l)Sample: Mixture of Angiotensin II, ribonuclea

32、se and insulinSample load: 0.064 mg/ml mediumEluent A: 0.1% TFA/0.05 M NaClEluent B: 0.1% TFA/60% n-propanolFlow rate: 150 cm/h a) 2 ml/minb) 785 ml/minGradient: 20-70% B, 5 column volumes切实可行的可放大性切实可行的可放大性KTA explorer10BioProcess23.6-ml column9.4-litre column切实可行的可放大性切实可行的可放大性大型层析柱大型层析柱多种大小多种大小, ,材

33、料可供材料可供选择选择, ,柱床体积高达柱床体积高达千多升千多升也可以订做也可以订做经济型经济型 INdEX INdEX 和和 层叠柱层叠柱制药用制药用BPG BPG 和和CHROMAFLOW CHROMAFLOW 柱柱极高标准的极高标准的 BPSS BPSS 柱柱专为专为 SOURCE SOURCE 填料填料设计的设计的 FineLINE FineLINE 柱柱CHROMAFLOW 自动装卸层析柱自动装卸层析柱装卸柱到清洗都无需装卸柱到清洗都无需打开柱头打开柱头安全安全, ,重复性高重复性高节省人力节省人力Chromaflow 自动装卸填料生产柱示范录像自动装卸填料生产柱示范录像STREAM

34、LINE 扩张柱床吸附技术扩张柱床吸附技术配合STREAMLINE填料和层析柱使用粗样无需离心，过滤，直接上柱层析法回收率高，选择性多，可自动化取代离心和超滤设备 离子交换分离原理及设备 吸附分离原理及设备 色谱分离原理及设备小 结蒸发与结晶设备蒸发与结晶设备v常压与真空蒸发设备常压与真空蒸发设备常压蒸发设备常压蒸发设备真空蒸发设备真空蒸发设备蒸发浓缩的节能蒸发浓缩的节能v结晶设备结晶设备结晶原理与起晶方法结晶原理与起晶方法结晶设备结晶设备蒸发设备蒸发设备蒸发设备必须满足的基本要求：蒸发设备必须满足的基本要求：1.充分的加热热源，以维持溶液的沸腾和补充充分的加热热源，以维持溶液的沸腾和补充溶剂

35、汽化所带走的热量；溶剂汽化所带走的热量；2.保证溶剂蒸汽，即二次蒸汽的迅速排除；保证溶剂蒸汽，即二次蒸汽的迅速排除；3.一定的热交换面积，以保证传热量。一定的热交换面积，以保证传热量。蒸发设备一般由蒸发设备一般由热交换器（汽鼓）热交换器（汽鼓）、蒸发室蒸发室、冷凝器和抽气泵冷凝器和抽气泵等组成。等组成。常压蒸发设备常压蒸发设备麦芽汁煮沸锅麦芽汁煮沸锅夹套加热式夹套加热式常压蒸发设备常压蒸发设备内置加热式内置加热式列管式内加热器的煮沸锅列管式内加热器的煮沸锅具两段内加热器的煮沸锅具两段内加热器的煮沸锅真空蒸发设备真空蒸发设备 真空蒸发的优点：真空蒸发的优点：1.物料沸腾温度降低，避免或减少物料受

36、高温物料沸腾温度降低，避免或减少物料受高温所产生的质变；所产生的质变；2. 提高了热交换的温度差，增加了传热强度；提高了热交换的温度差，增加了传热强度；3.为二次蒸汽的利用创造了条件，可采用双效为二次蒸汽的利用创造了条件，可采用双效或多效蒸发，提高热能利用率；或多效蒸发，提高热能利用率；4.蒸发器热损失减少。蒸发器热损失减少。真空蒸发设备真空蒸发设备管式薄膜蒸发器管式薄膜蒸发器 特点：特点：液体沿加热管壁成膜而进行蒸发；液体沿加热管壁成膜而进行蒸发； 类型：类型：升膜式升膜式、降膜式降膜式和和升降膜式升降膜式。液膜形成过程液膜形成过程真空蒸发设备真空蒸发设备升膜式蒸发器升膜式蒸发器 工作原理：

37、工作原理：物料从加物料从加热器下部进入，在加热热器下部进入，在加热管内被加热蒸发拉成液管内被加热蒸发拉成液膜，浓度液在二次蒸汽膜，浓度液在二次蒸汽带动下一起上升，从加带动下一起上升，从加热器上端沿汽液分离器热器上端沿汽液分离器筒体的切线方向进入分筒体的切线方向进入分离器，浓缩液从分离器离器，浓缩液从分离器底部排出，二次蒸汽进底部排出，二次蒸汽进入冷凝器。入冷凝器。升膜式蒸发器升膜式蒸发器真空蒸发设备真空蒸发设备管式升膜蒸发器管式升膜蒸发器BM系列薄膜蒸发器系列薄膜蒸发器 ：蒸发器为升膜式列管换热器。设备与物料接触部分均采用不锈钢制造，具有良好的耐腐蚀性能。 对于加热管子直径、长度选择要适当，管

38、径对于加热管子直径、长度选择要适当，管径不宜过大，一般在不宜过大，一般在2528毫米之间，管长与管毫米之间，管长与管径之比径之比一般为一般为 100150 ，这样才能使加热面供，这样才能使加热面供应足够成膜的汽速。应足够成膜的汽速。 套管式升膜蒸发器套管式升膜蒸发器套筒式升膜蒸发器套筒式升膜蒸发器降膜式蒸发器降膜式蒸发器 工作原理：工作原理：物料从加物料从加热管上部进入，经分配热管上部进入，经分配器导流管进入加热管，器导流管进入加热管，沿管壁成膜状向下流。沿管壁成膜状向下流。降膜式蒸发器的分配器降膜式蒸发器的分配器齿形溢流口齿形溢流口导流棒导流棒螺纹导流管螺纹导流管切线进料旋流器切线进料旋流器

39、升降膜式蒸发器升降膜式蒸发器 工作原理：工作原理：物料先进入升膜加物料先进入升膜加热管，沸腾蒸发后，汽液混合物上升热管，沸腾蒸发后，汽液混合物上升至顶部，然后转入另一半加热管，再至顶部，然后转入另一半加热管，再进行降膜蒸发，浓缩液从下部进入汽进行降膜蒸发，浓缩液从下部进入汽液分离器，分离后，二次蒸汽从分离液分离器，分离后，二次蒸汽从分离器上部排入冷凝器，浓缩液从分离器器上部排入冷凝器，浓缩液从分离器下部出料。下部出料。有利于液膜体有利于液膜体 均匀分布。均匀分布。易达到升膜易达到升膜有利于操作。有利于操作。两个浓缩过程串联，可提高产品的浓缩比，两个浓缩过程串联，可提高产品的浓缩比，减低设备高度

40、。减低设备高度。升降膜式蒸发器的特点升降膜式蒸发器的特点刮板式蒸发器刮板式蒸发器 刮板式蒸发器刮板式蒸发器是通过旋转的刮板使液料形是通过旋转的刮板使液料形成液膜的蒸发设备。成液膜的蒸发设备。 由转动轴、物料分配盘、刮板、轴承、蒸由转动轴、物料分配盘、刮板、轴承、蒸发室和夹套加热室等部分构成。发室和夹套加热室等部分构成。刮板式蒸发器工作原理刮板式蒸发器工作原理液料从进料管以稳定液料从进料管以稳定的流量进入随轴旋转的流量进入随轴旋转的分配盘中，在离心的分配盘中，在离心力的作用下，通过盘力的作用下，通过盘壁小孔被抛向器壁，壁小孔被抛向器壁，受重力作用沿器壁下受重力作用沿器壁下流，同时被旋转的刮流，同

41、时被旋转的刮板刮成薄膜，薄膜溶板刮成薄膜，薄膜溶液在加热区受热，蒸液在加热区受热，蒸发浓缩，同时受重力发浓缩，同时受重力作用下流。作用下流。 这种蒸发器传热系数较高。这种蒸发器传热系数较高。结构简单。设备加工精度高。结构简单。设备加工精度高。圆筒的直径一般不大。一般选择在圆筒的直径一般不大。一般选择在300300500500毫米为宜。毫米为宜。蒸发器加热室的圆筒内表面必须经过精蒸发器加热室的圆筒内表面必须经过精加工。加工。轴要有足够的机械强度。轴要有足够的机械强度。蒸发器在离心力场的作用下具有很高传蒸发器在离心力场的作用下具有很高传热系数。热系数。 刮板式蒸发器特点刮板式蒸发器特点 离心式薄膜

42、蒸发器离心式薄膜蒸发器 离心式蒸发器离心式蒸发器是利用旋转的离心盘所产生的离心力是利用旋转的离心盘所产生的离心力对溶液的周边分布作用而形成薄膜。对溶液的周边分布作用而形成薄膜。离心式薄膜蒸发设备流程离心式薄膜蒸发设备流程 由物料平衡槽、进料螺杆泵、离心薄膜蒸发器、水由物料平衡槽、进料螺杆泵、离心薄膜蒸发器、水力喷射泵、冷却水循环泵、浓缩液贮罐和出料螺杆泵。力喷射泵、冷却水循环泵、浓缩液贮罐和出料螺杆泵。1.平衡槽 2.进料螺杆泵 3.蒸发器 4.喷射泵 5.水池 6.水泵 7.浓缩液贮罐 8.出料螺杆泵蒸发浓缩过程的节能蒸发浓缩过程的节能 采用多效蒸发，循环利用热能采用多效蒸发，循环利用热能：

43、将高能二次蒸汽用：将高能二次蒸汽用作加热介质去蒸发另外的物料而本身也被冷凝。作加热介质去蒸发另外的物料而本身也被冷凝。 热泵蒸发热泵蒸发：用机械泵或用蒸汽喷射泵将低压蒸汽：用机械泵或用蒸汽喷射泵将低压蒸汽压缩成较高压力的蒸汽，重新利用加热蒸汽的办法。压缩成较高压力的蒸汽，重新利用加热蒸汽的办法。 研制更理想的蒸发设备和效率更高的热泵。研制更理想的蒸发设备和效率更高的热泵。结晶设备结晶设备结晶原理结晶原理 溶液中的溶质含量超过它饱和溶液中溶质含量时，溶液中的溶质含量超过它饱和溶液中溶质含量时，溶质质点间的引力起主要作用，溶质间彼此靠近、碰溶质质点间的引力起主要作用，溶质间彼此靠近、碰撞、聚集放出

44、能量，并按一定规律排列而析出。撞、聚集放出能量，并按一定规律排列而析出。起晶方法起晶方法 自然起晶法自然起晶法 刺激起晶法刺激起晶法 晶种起晶法晶种起晶法结晶设备结晶设备结晶设备的类型和特点结晶设备的类型和特点 结晶设备结晶设备可分为可分为浓缩结晶设备、冷却结晶设备和等浓缩结晶设备、冷却结晶设备和等电点结晶设备和真空结晶设备电点结晶设备和真空结晶设备等。等。设计结晶设备应注意的条件设计结晶设备应注意的条件 应考虑溶液的性质、黏度、杂质的影响，结晶温应考虑溶液的性质、黏度、杂质的影响，结晶温度，结晶体的大小、形状及结晶长大速率特性等条件，度，结晶体的大小、形状及结晶长大速率特性等条件，以保证结晶

45、良好，结晶速率快。以保证结晶良好，结晶速率快。结晶设备结晶设备立式搅拌结晶箱立式搅拌结晶箱立式搅拌结晶箱、蛇管式立式搅拌结晶箱、蛇管式锚式搅拌器、夹套式锚式搅拌器、夹套式结晶设备结晶设备卧式搅拌结晶箱卧式搅拌结晶箱卧式搅拌结晶箱卧式搅拌结晶箱结晶设备结晶设备连续式循环分级结晶器连续式循环分级结晶器(Krystal结晶器结晶器)动画演示动画演示结晶设备结晶设备循环蒸发结晶器循环蒸发结晶器结晶设备结晶设备真空煮晶锅真空煮晶锅 煮晶锅的结构比较简单，煮晶锅的结构比较简单，是一个带搅拌的夹套加热是一个带搅拌的夹套加热真空蒸发罐，整个设备由真空蒸发罐，整个设备由加热蒸发室、加热夹套、加热蒸发室、加热夹套

46、、汽液分离器、搅拌器等汽液分离器、搅拌器等4部分组成。部分组成。结晶设备结晶设备结晶设备的新动向结晶设备的新动向结晶设备的新动向就是实现结晶的连续化。结晶设备的新动向就是实现结晶的连续化。连续结晶的要求：连续结晶的要求：1. 不形成结垢。不形成结垢。2. 设备内各部位溶液浓度均匀。设备内各部位溶液浓度均匀。3. 避免促使晶核形成的刺激。避免促使晶核形成的刺激。4. 连续结晶过程中同时具有各种大小粒子的晶体。连续结晶过程中同时具有各种大小粒子的晶体。5. 及时清除影响结晶的杂质。及时清除影响结晶的杂质。6. 设备内溶液的循环速度要恰当。设备内溶液的循环速度要恰当。 湿物料的干燥操作有2个基本过程

47、同时进行：1.1.热量由气体传递给湿物料，使其温度升高；热量由气体传递给湿物料，使其温度升高；2.2.物料内部的水分向表面扩散，并在表面汽物料内部的水分向表面扩散，并在表面汽化被气流带走。化被气流带走。1.快速高效，加热温度不宜过高；2.产品与干燥介质的接触时间不能太长；3.干燥产品应保持一定的纯度，在干燥过程中不得有杂质混入。 生物工业产品干燥通常采用喷雾干燥、气流干燥、沸腾干燥和冷冻干燥。产品的质量要求产品的质量要求产品的纯度产品的纯度物料的特性物料的特性产量及劳动条件产量及劳动条件瞬时快速干燥设备：滚筒干燥设备、喷雾干燥设瞬时快速干燥设备：滚筒干燥设备、喷雾干燥设备、气流干燥设备、沸腾干

48、燥设备备、气流干燥设备、沸腾干燥设备低温干燥设备：真空干燥设备、冷冻干燥设备低温干燥设备：真空干燥设备、冷冻干燥设备设备类型干燥物料固定床干燥固定床干燥啤酒酿造用绿麦芽啤酒酿造用绿麦芽卧式沸腾干燥卧式沸腾干燥柠檬酸晶体、酵母、抗生素柠檬酸晶体、酵母、抗生素沸腾造粒干燥沸腾造粒干燥葡萄糖、味精、酶制剂葡萄糖、味精、酶制剂气流干燥气流干燥味精、抗生素、葡萄糖味精、抗生素、葡萄糖旋风式气流干燥旋风式气流干燥四环素类四环素类气流式喷雾干燥气流式喷雾干燥蛋白酶、核酸、抗生素蛋白酶、核酸、抗生素压力式喷雾干燥压力式喷雾干燥酵母酵母离心式喷雾干燥离心式喷雾干燥酶制剂、酵母酶制剂、酵母喷雾干燥与振动流化干燥喷

49、雾干燥与振动流化干燥酶制剂酶制剂滚筒干燥滚筒干燥酵母、单细胞蛋白酵母、单细胞蛋白真空干燥真空干燥青霉素钾盐、土霉素等青霉素钾盐、土霉素等冷冻干燥冷冻干燥抗肿瘤抗生素、乙肝疫苗抗肿瘤抗生素、乙肝疫苗生物工业常用的干燥设备 真空干燥设备一般由密闭干燥室、冷凝器真空干燥设备一般由密闭干燥室、冷凝器和真空泵和真空泵3 3部分组成。部分组成。 常用的真空干燥设备有真空箱式干燥器、常用的真空干燥设备有真空箱式干燥器、带式真空干燥器、耙式真空干燥器。带式真空干燥器、耙式真空干燥器。 生物工程中常用于维生素、热敏性的产品生物工程中常用于维生素、热敏性的产品等生产中。等生产中。动画演示动画演示 利用热空气与粉状

50、或颗粒状湿物料利用热空气与粉状或颗粒状湿物料在流动过程中充分接触，气体与固体物料之间进在流动过程中充分接触，气体与固体物料之间进行传热与传质，从而使湿物料达到干燥的目的。行传热与传质，从而使湿物料达到干燥的目的。1.1.干燥强度大；干燥强度大； 2.2.干燥时间短，对热敏性物料可选较高温介质；干燥时间短，对热敏性物料可选较高温介质； 3.3.可把干燥、粉碎、输送、包装等组成一道工序可把干燥、粉碎、输送、包装等组成一道工序; ;4.4.设备结构简单，占地面积小，生产能力小，能设备结构简单，占地面积小，生产能力小，能连续操作，可实现自动化控制；连续操作，可实现自动化控制；5.5.适用性广，可使用于

51、各种粉粒状、碎块状物料；适用性广，可使用于各种粉粒状、碎块状物料；6.6.对晶形磨损厉害；对晶形磨损厉害；7.7.热能利用率低。热能利用率低。 目前使用的气流干燥器形式：目前使用的气流干燥器形式：长管气流干燥器长管气流干燥器、短管气流干燥器和短管气流干燥器和旋风气流干燥器旋风气流干燥器等。等。 应用应用： 生物工业中味精、柠檬酸、四环类抗生生物工业中味精、柠檬酸、四环类抗生素等的干燥。素等的干燥。长管气流干燥味精流程长管气流干燥味精流程脉冲式干燥管脉冲式干燥管旋风式气流干燥管旋风式气流干燥管旋风式干燥器流程图旋风式干燥器流程图 ：喷雾干燥是利用不同的喷喷雾干燥是利用不同的喷雾器，将悬浮液和粘滞

52、的液体喷成雾状，形成具雾器，将悬浮液和粘滞的液体喷成雾状，形成具有较大表面积的分散微粒同热空气发生强烈的热有较大表面积的分散微粒同热空气发生强烈的热质交换，迅速排除本身的水分，在几秒至几十秒质交换，迅速排除本身的水分，在几秒至几十秒内获得干燥。内获得干燥。 1.干燥速率快、时间短；干燥速率快、时间短； 2.干燥温度低；干燥温度低； 3.制品具有良好的分散性和溶解性，成品纯度高。制品具有良好的分散性和溶解性，成品纯度高。 特别适用于不能借结晶方法得到固体产品的生物特别适用于不能借结晶方法得到固体产品的生物制品生产中，如酵母、核苷酸和某些抗生素药物的制品生产中，如酵母、核苷酸和某些抗生素药物的干燥

53、。干燥。连续喷雾干燥流程连续喷雾干燥流程 采用压力式喷嘴借助高压泵的压力将溶液、悬采用压力式喷嘴借助高压泵的压力将溶液、悬浮液、乳浊液、膏糊状物料雾化成细小液滴，然浮液、乳浊液、膏糊状物料雾化成细小液滴，然后与高温热空气进行快速热交换，在极短时间内后与高温热空气进行快速热交换，在极短时间内以简单的工艺迅速连续干燥成细颗粒状物料的设以简单的工艺迅速连续干燥成细颗粒状物料的设备。备。：压力式喷雾器、气流式喷雾器和离心式压力式喷雾器、气流式喷雾器和离心式喷雾器。喷雾器。 洁净空气加热后进入干燥塔，在塔内热风中用洁净空气加热后进入干燥塔，在塔内热风中用二流体（或三流体）喷嘴将各种料液雾化成微小二流体（

54、或三流体）喷嘴将各种料液雾化成微小液滴，与热风进行快速热交换，蒸发掉液料的水液滴，与热风进行快速热交换，蒸发掉液料的水份（或溶剂），并随热风排出，得到粉状产品。份（或溶剂），并随热风排出，得到粉状产品。1.适用于一般溶液的高、低温干燥，特别对粘性、膏状、适用于一般溶液的高、低温干燥，特别对粘性、膏状、稀浆状物料的干燥效果更佳。稀浆状物料的干燥效果更佳。2.喷雾设备结构合理，维修方便，运行费用低，适用于喷雾设备结构合理，维修方便，运行费用低，适用于自动化流水作业。自动化流水作业。3.产品为粉状、粒状，可根据需要自行调节粒产品为粉状、粒状，可根据需要自行调节粒4.所得产品粉状流动性好、颗粒产品真密度高，基本为所得产品粉状流动性好、颗粒产品真密度高，