第二篇 生物工程设备总结

2019-08-30 19:29

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- ? n ={ [E+1]n-1 }/[E+1]n 多级逆流萃取理理论收率:1- ?=[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;


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