文档介绍：第七章细胞破碎与料液分离过程设备
1、细胞破碎设备
2、过滤分离设备
3、离心分离设备
一、细胞破碎设备
1、细胞破碎的原因:
微生物代谢产物大多分泌到胞外,如大多数小分子代谢物、部分酶蛋白等。但有些目标产物如大多数酶蛋白、类脂和部分抗生素等存在于胞内。 
2、细胞破碎方法: 机械法和非机械法。
非机械法包括:溶菌酶法、化学法、物理法和干燥法等。
3、机械破碎设备
(1)高速珠磨机
原理:将进入珠磨机的细胞悬浮液与极细的玻璃珠一起搅拌,由于研磨作用,使细胞破碎,释放出内含物。
珠磨破碎过程要产生热量,易造成某些活性物质的失
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
环流速、细胞悬浮液的浓度、玻璃珠的装置和珠径以及温
度等,珠体的大小应以细胞的大小、浓度以及连续操作时
不使珠体带出作为选择依据。
(2)高压匀浆器
原理:细胞浆液通过止逆阀进入泵内,利用高压使其在
排出阀的小孔冲击,并且高速撞击在撞击环上。细胞在这
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
而造成细胞破裂。
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
式。
影响破碎的主要因素:压力、温度和通过匀浆器的次数
(3)超声波振荡器
超声波具有频率高、波长短、定向传播等特点,频
率为15~25KHz。超声波振荡器常用的为电声型,它是
由发声器和换能器组成,发生器能产生高频电流,换能
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两种
型式,一般破碎效果后者比前者好。
作用原理:空化(空穴)效应,当超声波在液体中传
播时,液体中的某一小区域交替重复地产生巨大的压力
和拉力。由于拉力的作用,使液体拉伸而破裂,从而出
现细小的空穴。这种空穴泡受到超声波的迅速冲击而迅
速闭合,从而产生一个极为强烈的冲击波压力,由它引
起的粘滞性旋涡在悬浮细胞上造成了剪切应力,促使细
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:超声波的声强、频率、
液体的温度、压强和处理时间等,介质的离子强度、pH
值和菌种的性质等。
二、过滤分离设备
(一)过滤速度的强化
提高过滤速度,一方面可通
过改变悬浮液的物理性质(预
处理),另一方面,选择适当
的过滤介质和操作条件。
1、发酵液的预处理
(1)加热
(2)凝聚和絮凝
(3)加入盐类
(4)调节pH值
(5)加入助滤剂
2、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,应具有
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、粒状介质和多孔固体
介质。
过滤操作条件的优化包括:
(1)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(加入助滤剂和絮凝剂)。
(2)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,继续增大将使过滤速度减慢。
(二)过滤设备
1、板框式及板式压滤机
(1)板框式压滤机
过滤洗涤卸渣清洗滤布过滤
滤板和滤框间隔排列,框两
侧覆以滤布,形成空腔供滤板支
撑、压紧。
滤板的作用:支撑滤布,提
供滤液流出的通道。正方形,角
端开有小孔,两面制成沟槽,与
滤出口和洗水孔道连通。
滤框的作用:提供滤浆进入的空间,容纳滤饼,总框数
由其生产能力和悬浮液固体浓度确定。
滤液引出方式:明流和暗流。