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1、一、细胞破碎设备一、细胞破碎设备1 1、细胞破碎的原因：、细胞破碎的原因：微微生生物物代代谢谢产产物物大大多多分分泌泌到到胞胞外外，如如大大多多数数小小分分子子代代谢谢物物、部部分分酶酶蛋蛋白白等等。但但有有些些目目标标产产物物如如大大多多数酶蛋白、类脂和部分抗生素等存在于胞内。数酶蛋白、类脂和部分抗生素等存在于胞内。2 2、细胞破碎方法、细胞破碎方法:机械法和非机械法。机械法和非机械法。非机械法包括：溶菌酶法、化学法、物理法和干燥法非机械法包括：溶菌酶法、化学法、物理法和干燥法等。等。3 3、机械破碎设备、机械破碎设备 第1页/共23页(1)(1)(1)(1)高速珠磨机高速珠磨机高速珠磨机高
2、速珠磨机 原理：将进入珠磨机的原理：将进入珠磨机的原理：将进入珠磨机的原理：将进入珠磨机的细胞悬浮液与极细的玻璃细胞悬浮液与极细的玻璃细胞悬浮液与极细的玻璃细胞悬浮液与极细的玻璃珠一起搅拌，由于研磨作珠一起搅拌，由于研磨作珠一起搅拌，由于研磨作珠一起搅拌，由于研磨作用，使细胞破碎，释放出用，使细胞破碎，释放出用，使细胞破碎，释放出用，使细胞破碎，释放出内含物。内含物。内含物。内含物。珠磨破碎过程要产生热量，易造成某些活性物质的失珠磨破碎过程要产生热量，易造成某些活性物质的失珠磨破碎过程要产生热量，易造成某些活性物质的失珠磨破碎过程要产生热量，易造成某些活性物质的失活，一般在磨室装有夹套冷却装置
3、。活，一般在磨室装有夹套冷却装置。活，一般在磨室装有夹套冷却装置。活，一般在磨室装有夹套冷却装置。影响珠磨机细胞破碎的因素：搅拌器的转速、料液的循影响珠磨机细胞破碎的因素：搅拌器的转速、料液的循影响珠磨机细胞破碎的因素：搅拌器的转速、料液的循影响珠磨机细胞破碎的因素：搅拌器的转速、料液的循第2页/共23页环流速、细胞悬浮液的浓度、玻璃珠的装置和珠径以环流速、细胞悬浮液的浓度、玻璃珠的装置和珠径以及温及温度等，珠体的大小应以细胞的大小、浓度以及连续操度等，珠体的大小应以细胞的大小、浓度以及连续操作时作时不使珠体带出作为选择依据。不使珠体带出作为选择依据。(2)(2)高压匀浆器高压匀浆器 原理：细
4、胞浆液通过止逆阀进入泵内，利用高压使原理：细胞浆液通过止逆阀进入泵内，利用高压使其在其在排出阀的小孔冲击，并且高速撞击在撞击环上。细胞排出阀的小孔冲击，并且高速撞击在撞击环上。细胞在这在这一系列的高速运动中经历了剪切、一系列的高速运动中经历了剪切、碰撞以及高压到常压的变化，从碰撞以及高压到常压的变化，从而造成细胞破裂。而造成细胞破裂。在操作方式上，可以采用单次在操作方式上，可以采用单次通过匀浆器或多次循环通过等方通过匀浆器或多次循环通过等方式。式。第3页/共23页影响破碎的主要因素：压力、温度和通过匀浆器的影响破碎的主要因素：压力、温度和通过匀浆器的次数次数(3)(3)超声波振荡器超声波振荡器
5、 超声波具有频率高、波长短、定向传播等特点，超声波具有频率高、波长短、定向传播等特点，频频率为率为15152525KHzKHz。超声波振荡器常用的为电声型，它。超声波振荡器常用的为电声型，它是是由发声器和换能器组成，发生器能产生高频电流，由发声器和换能器组成，发生器能产生高频电流，换能换能器的作用是把电磁振荡转换成机械振动。器的作用是把电磁振荡转换成机械振动。超声波振荡器又可分为槽式和探头直接插入介质超声波振荡器又可分为槽式和探头直接插入介质两种两种型式，一般破碎效果后者比前者好。型式，一般破碎效果后者比前者好。作用原理：空化（空穴）效应，当超声波在液体作用原理：空化（空穴）效应，当超声波在液
6、体中传中传播时，液体中的某一小区域交替重复地产生巨大的播时，液体中的某一小区域交替重复地产生巨大的压力压力第4页/共23页和拉力。由于拉力的作用，使液体拉伸而破裂，从而和拉力。由于拉力的作用，使液体拉伸而破裂，从而出出现细小的空穴。这种空穴泡受到超声波的迅速冲击而现细小的空穴。这种空穴泡受到超声波的迅速冲击而迅迅速闭合，从而产生一个极为强烈的冲击波压力，由它速闭合，从而产生一个极为强烈的冲击波压力，由它引引起的粘滞性旋涡在悬浮细胞上造成了剪切应力，促使起的粘滞性旋涡在悬浮细胞上造成了剪切应力，促使细细胞内部液体发生流动，而使细胞破碎。胞内部液体发生流动，而使细胞破碎。影响超声波破碎效率的因素：
7、超声波的声强、频率、影响超声波破碎效率的因素：超声波的声强、频率、液体的温度、压强和处理时间等液体的温度、压强和处理时间等 ，介质的离子强度、，介质的离子强度、pHpH值和菌种的性质等。值和菌种的性质等。第5页/共23页二、过滤分离设备二、过滤分离设备(一一)过滤速度的强化过滤速度的强化 提高过滤速度，一方面可通提高过滤速度，一方面可通过改变悬浮液的物理性质（预过改变悬浮液的物理性质（预处理），另一方面，选择适当处理），另一方面，选择适当的过滤介质和操作条件。的过滤介质和操作条件。1 1、发酵液的预处理、发酵液的预处理(1)(1)加热加热(2)(2)凝聚和絮凝凝聚和絮凝(3)(3)加入盐类加入
8、盐类(4)(4)调节调节pHpH值值(5)(5)加入助滤剂加入助滤剂 第6页/共23页2 2、过滤介质的选择及操作条件的选择、过滤介质的选择及操作条件的选择 过滤介质除过滤作用外，还是滤饼的支撑物，应过滤介质除过滤作用外，还是滤饼的支撑物，应具有具有足够的机械强度和尽可能小的流动阻力。足够的机械强度和尽可能小的流动阻力。工业上常用的过滤介质：织物、粒状介质和多孔工业上常用的过滤介质：织物、粒状介质和多孔固体固体介质。介质。过滤操作条件的优化包括：过滤操作条件的优化包括：(1)(1)悬浮液物理性质的改变，如降低粘度、减少滤饼悬浮液物理性质的改变，如降低粘度、减少滤饼比阻和滤饼层厚度（加入助滤剂和
9、絮凝剂）。比阻和滤饼层厚度（加入助滤剂和絮凝剂）。(2)(2)改变过滤压力差。在一定压力差范围内，增大压改变过滤压力差。在一定压力差范围内，增大压差队过滤有利，但当压差大于某一值后，继续增大差队过滤有利，但当压差大于某一值后，继续增大将使过滤速度减慢。将使过滤速度减慢。第7页/共23页（二）过滤设备（二）过滤设备1 1、板框式及板式压滤机、板框式及板式压滤机(1)(1)板框式压滤机板框式压滤机过滤过滤 洗涤洗涤 卸渣卸渣 清洗滤布清洗滤布 过滤过滤 滤板和滤框间隔排列，框两滤板和滤框间隔排列，框两侧覆以滤布，形成空腔供滤板支侧覆以滤布，形成空腔供滤板支撑、压紧。撑、压紧。滤板的作用：支撑滤布，
10、提滤板的作用：支撑滤布，提供滤液流出的通道。正方形，角供滤液流出的通道。正方形，角端开有小孔，两面制成沟槽，与端开有小孔，两面制成沟槽，与滤出口和洗水孔道连通。滤出口和洗水孔道连通。第8页/共23页滤滤框框的的作作用用：提提供供滤滤浆浆进进入入的的空空间间，容容纳纳滤滤饼饼，总总框框数数由由其其生生产产能能力力和和悬悬浮浮液液固固体体浓浓度度确确定定。滤滤液液引引出出方方式式：明明流流和和暗暗流流。第9页/共23页(2)(2)凹腔板式压滤机凹腔板式压滤机全由滤板并列而成。全由滤板并列而成。滤板：凹面形圆盘，合并后形成凹腔，板的两侧是滤滤板：凹面形圆盘，合并后形成凹腔，板的两侧是滤布。布。第10
11、页/共23页(3)(3)自动板筐式压滤机自动板筐式压滤机 特点：板框压紧、过滤、洗涤、卸饼和清洗等操作特点：板框压紧、过滤、洗涤、卸饼和清洗等操作可可在在1010minmin内自动完成。内自动完成。板、框各有板、框各有4 4个角孔，滤布是首尾封闭的整体，过个角孔，滤布是首尾封闭的整体，过滤、洗涤。滤、洗涤。卸渣：拉开框，降框。卸渣：拉开框，降框。滤布洗涤：传动装置带动环形滤布围轴旋转。滤布洗涤：传动装置带动环形滤布围轴旋转。第11页/共23页(4 4)板板框框式式压压滤滤机机的的工工艺艺计计算算物物料料衡衡算算、设设备备台台数数选选择择、生生产产能能力力、过过滤滤面面积积。2 2、真真空空过过
12、滤滤机机（转转筒筒式式真真空空过过滤滤机机）连连续续式式操操作作，主主体体是是一一个个由由筛筛板板组组成成能能转转动动的的水水平平圆圆筒筒，表表面面有有一一层层金金属属丝丝网网，网网上上覆覆盖盖滤滤布布，筋筋板板分分隔隔成成若若干干个个空空间间，分分配配头头内内沿沿径径向向隔隔离离成成3 3个个室室。第12页/共23页 当圆筒缓慢旋转时，筒内每一空间相继与分配头当圆筒缓慢旋转时，筒内每一空间相继与分配头中中的的1 1，2 2，3 3室相通，可顺序进行过滤、洗涤、吸干、室相通，可顺序进行过滤、洗涤、吸干、吹吹松、卸饼等项操作。即整个圆筒分为过滤区、洗涤松、卸饼等项操作。即整个圆筒分为过滤区、洗涤
13、及脱及脱水区、卸渣及再生区水区、卸渣及再生区3 3个区域。个区域。过滤区：空间与真空管连通（吸滤）过滤区：空间与真空管连通（吸滤）洗涤及脱水区：空间也与真空管连通，吸入洗涤洗涤及脱水区：空间也与真空管连通，吸入洗涤水，吸干滤饼。水，吸干滤饼。第13页/共23页 卸渣及再生区：与压缩空气管路连通，压缩空气由卸渣及再生区：与压缩空气管路连通，压缩空气由筒筒内向外，穿过滤布而将滤饼吹松，随后由刮刀刮除。内向外，穿过滤布而将滤饼吹松，随后由刮刀刮除。吹吹净残渣，滤布再生。净残渣，滤布再生。生产能力大，劳动强度小，推动力小（压差），滤生产能力大，劳动强度小，推动力小（压差），滤饼饼湿度大，投资大。湿度大
14、，投资大。第14页/共23页三、离心分离设备三、离心分离设备（一）离心分离原理与分离因数（一）离心分离原理与分离因数1 1、管式离心机中微粒的运动方程、管式离心机中微粒的运动方程2 2、碟式离心机的分离原理与分离因数、碟式离心机的分离原理与分离因数f f 具有许多重叠的碟片，缩短了颗粒的具有许多重叠的碟片，缩短了颗粒的沉降距离，提高了分离效率。沉降距离，提高了分离效率。第15页/共23页 f f是反映离心机分离能力的重要指标，它表示在离心是反映离心机分离能力的重要指标，它表示在离心力力场中，微粒可以获得比在重力场中大场中，微粒可以获得比在重力场中大f f倍的作用力。倍的作用力。由由f f可将离
15、心机分为三类：可将离心机分为三类：(1)(1)普通离心机普通离心机 f3000f5000f5000(二二)常用离心机结构及选型常用离心机结构及选型1 1、管式离心机的结构及操作、管式离心机的结构及操作 加长转鼓长度的目的加长转鼓长度的目的:增加物料在转鼓增加物料在转鼓内的停留时间。内的停留时间。第16页/共23页转鼓的三部分组成：顶盖、带空心轴的底盖和管状转转鼓的三部分组成：顶盖、带空心轴的底盖和管状转筒。筒。操作：料液从底部进入，经折转器分布，十字形挡板操作：料液从底部进入，经折转器分布，十字形挡板使料液均匀分布于四周，在离心力场作用下，悬浮液使料液均匀分布于四周，在离心力场作用下，悬浮液沿
16、沿轴向向上流动的过程中，被分层成轻重两液相，从上轴向向上流动的过程中，被分层成轻重两液相，从上方方环状溢流口排出。环状溢流口排出。转速：转速：1500015000rpmrpm，f f5000050000左右左右2 2、管式离心机生产能力计算、管式离心机生产能力计算 悬浮液中的颗粒在离心机中能够被分离并沉降至转悬浮液中的颗粒在离心机中能够被分离并沉降至转鼓鼓壁上的条件：料液在转鼓内的停留时间壁上的条件：料液在转鼓内的停留时间t t1 1应大于等于应大于等于颗颗粒离心沉降所需的时间粒离心沉降所需的时间t t2 2。第17页/共23页3 3、碟片式离心机的结构及操作碟片式离心机的结构及操作 密闭转鼓内设有数十个至上百个锥角为密闭转鼓内设有数十个至上百个锥角为6060120120的锥的锥形碟片。形碟片。简单的碟式离心机没有自动排渣装置。简单的碟式离心机没有自动排渣装置。自动除渣碟式离心机在四壁上开设若干喷嘴（或自动除渣碟式离心机在四壁上开设若干喷嘴（或活活门）。门）。第18页/共23页4 4、碟式离心机生产能力计算、碟式离心机生产能力计算 颗粒在碟式离心机中被分离颗粒在碟式离心机中被分离的条件是颗粒在运动中达到上的条件是颗粒在运动中达到上一层碟片的内腹面。一层碟片的内腹面。第19页/共23页第20页/共23页第21页/共23页第22页/共23页感谢您的观看！第23页/共23页