第生物工程设备总结_生物工程设备总结

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第二篇 总结

第一章过滤 离心 膜分离设备

一、发酵液预处理的方法

1、加热：最常用，可使蛋白质变性，粘度低

2、凝聚和絮凝：加凝/絮剂破坏胶体稳定性.凝聚用于细小菌体且较高粘度发酵液，在中性盐作用下双电层排斥，电位降低，使胶体不稳定；

絮凝用高分子聚合物，通过静电引力、分子间力或氢键作用，吸附在胶粒表面，形成架桥，常用聚丙烯酰胺，用量由试验确定。聚合铝盐、聚合铁盐或天然有机高分子海藻酸钠、明胶、骨胶、壳聚糖。

3、加入盐类：用某些盐可除去高价无机离子.除Ca2+可用草酸钠；三聚磷酸钠除Mg2+、Ca2+、黄血盐可除Fe3+；

4、调节发酵液的pH值：Pr属两性物质,pH等电点Pr析出。

5、加入助滤剂：活性炭、纤维素改变滤饼结构,有利于过滤

二、固液分离的方法。

过滤：依靠介质进行过滤；

离心：分离心沉降、离心过滤；

重力沉降：在沉降槽中利用重力作用沉降固体颗粒；

浮选：在浮选罐中鼓入气泡，颗粒附于气泡表面而除去；

悬液分离：悬浮液以高速切线进入悬液分离器，因离心力大小不同而离固体颗粒。

三、过滤设备类型及选择

按推动力分：常压～、加压～、真空～。

常压（重力式）：啤酒生产的过滤槽；

加压式~：硅藻土过滤机、板框压滤机等

真空式~：真空带式~、转鼓~、水平翻盘式~、圆盘式~、叶片式的~等。

1、按滤饼形成特性、固形物含量及沉淀特性将过滤液分五类：

A】固形物含量＞20%，数秒内可形成50mm滤饼，且搅拌器也不能使其保持悬浮，可用内部给料式真空转鼓过滤机、带式过滤机、水平翻斗式~；

B】固形物10~20%：能在30s形成50mm滤饼，可用真空转鼓~、水平翻盘式、圆盘式、叶片式过滤机.C】固形物1 ~10%：在5min内形成3mm滤饼，可用转鼓~、叶片机、板框~ D】固形物0.1 ~1%：不能连续排除滤渣，可用预涂助滤剂的间歇过滤设备eg硅藻土过滤机

E】固形物＜0.1%：属于澄清过滤（添加固体作过滤层或截留、吸附固体颗粒）。

2、生产规模：规模大用连续式，规模小用间歇

3、操作条件、要求以及设备材质要求。

四、离心分离设备原理、离心分离因数

离心分离有离心沉降和离心分离两种，沉降原理是在高速旋转的转鼓中，藉惯性离心力的作用，澄清悬浮液；离心过滤是利用滤布作过滤介质截留固体颗粒。

离心分离因数指离心力与重力的比值或离心加速度与重力～的比值。它是反映离心机分离能力的重要指标。

f=Fp/mg=（mrn2/90）/mg=n2r/900

五、膜分离设备特点及类型。

 设备简单、能耗低、效率高、不涉及相变化，易控制等优点，能除去1μ以下的粒子，尤其适于热敏性物质

 膜分离的实质：小分子物质透过膜，大分子物质或固体粒子被阻挡。分离推动力：浓度差、压力差、电位差等多种。

 1．膜分离过程不发生相变化，能耗低。

 2．膜分离过程在常温下进行。

 3．不仅适用于有机物，无机物和病毒、细菌分离，还适用于一些共沸物或近沸物的分离。

 4.能耗低，效率高，设备简单。

类型：微滤、超滤、纳滤、反渗透，其中反渗透膜孔径最小，但能耗也最大。使用最广的形式螺旋卷绕式。

六、浓差极化及消除方法？

 浓差极化现象：料液透过膜后，被截流的溶质在膜一侧积累，呈凝胶层，阻碍溶剂向膜表面扩散。使通量下降到一个恒定数值。

加大压力解决渗透压问题，例反渗透；

搅拌、震动过滤或错流、加大流速、切向流解决浓差极化；升高温度、降低粘度；定期清洗膜表面。

第二章萃取与离交吸附色谱分离设备

根据被萃取的原料，萃取分溶剂萃取法：化学工业广泛用于小分子物质的提取；

双水相萃取法：常用于蛋白质等大分子物质提取

3、萃取有关计算[理论萃取率]

多级错流萃取理论收率： 1－ Ø n =｛ [E＋1]n－1 ｝/[E＋1]n

多级逆流萃取理理论收率：1－ Ø＝[En+1－E]/[En+1－1]

萃取因数E ：在萃取相中的溶质数量与在萃余相中的溶质数量的比值 ； 分配系数K：即萃取相中溶质浓度与萃余相中溶质浓度的比值。

即多级错流萃取比单级优越，同级逆流萃取比错流萃取优越，逆流萃取具有使用萃取剂量少，萃余液浓度高，更经济适用。多级逆流萃取，与相同级数的错流萃取相比，在使用相同的萃取剂条件下，多级逆流萃取可获得更高的收得率。

4、影响萃取操作的因素。

A】温度：降低系统的温度可提高效率，分离度相应提高，但易导致μ大，扩散系数小，多维持在室温或稍低。

B】pH的影响：影响选择性及分配系数。酸性产物在酸性条件下萃取到萃取剂中；反之亦然

C】溶媒比（料液量与萃取量之比）：溶媒比大，整个萃取分离效率提高，对要求达到一定分离程度的料液，其分离级数可减少，而级数不变时，可提高产物收得率。

D】盐析、带溶剂、去乳化作用：

盐析剂：硫酸铵、氯化钠等可使产物在水溶液中溶解度降低，有利于产物萃取到萃取剂中。

带溶剂：水溶性强、在有机萃取剂中溶解度小的产物，可加入带溶剂和产物形成复合物，再提取分离。

去乳化：〔一种液体分散在另一种不相混合的液体中〕

方法：过滤、离心分离、加热、稀释、加电解质、吸附等可破坏乳化。

5、离子树脂交换：同性等当量进行交换。例某产物带正电荷，只能采用阳离子交换树脂提取。

1、下游加工工艺过程以及主要设备；