Questions

1. Questions 1 过滤技术难处理的发酵液如何处理 • 液液分离，并含少量固体颗粒 • 细胞器的分离 • 大分子物质分子量的测定 • DNA半保留复制

2. 第四章 离心分离 1 4.1 概论 4.2 离心分离原理 4.3 离心技术分类 4.4 管式离心机 4.5 多室离心机（管式离心机的变形） 4.6 碟式离心机 4.7 螺旋卸料沉降离心机 4.8 离心过滤 4.9 离心设备的选择 4.10 超速离心技术

3. 4.1 概论

4. 4.2 离心分离原理 离心力： Stock’s Force(粘滞吃力)： 离心沉降速度： 分离因子定义Fr：离心力/重力加速度(g)的比值 意义：衡量离心设备的离心程度的重要技术参数，用于离心机的分类

5. 4.3 离心技术分类 按分离因子Fr分类 1)、常速离心机Fr < 3,000g 三足沉降式: 500-1000g 螺旋卸料式：1200-3000g 2)、中速离心机，Fr = 3,000 — 5,000g 多室离心机：2000-8000g 碟片式离心机：3000-10000g 3)、高速离心机，Fr = 5,000 — 20,000g 多室离心机：2000-8000g 碟片式离心机：3000-10000g 管式离心机：>8000-15000g 4)、超速离心机，Fr = 20,000 — 1,000,000g

6. 4.3 离心技术分类 用途分类 1)、分析性：超速离心机 2)、制备性：A、实验室用；B、工业用 工业应用分类 1)、管式离心机 2)、多室离心机（管式离心机的变形） 3)、碟式离心机：Ａ、人工排渣式, Ｂ、喷嘴排渣式, Ｃ、活塞排渣式 4)、螺旋卸料沉降离心机 5)、离心过滤 6)、三足式离心机

7. 4.4 管式离心机 操作： 应用：A、液-液分离(连续式)，B、低固体含量(<1%)的固-液分离(间歇式)。 主要技术指标：A、离心管直径40-150mm，长径比4-8；B、离心强度8000—15000g；C、处理能力100-400 L/h；D、适应的颗粒直径0.01-100m，固液密度差大于0.01g/cm3，固体含量小于1% 优点：A、结构简单，价廉，B、分离效果好，分离因子高8000—15000g 缺点：A、处理能力有限; B、低固体含量的悬浮液(<1%)

8. 4.4 管式离心机 沉降计算 粒子在Z-axis 上的移动速度： 粒子在r-axis 上的移动速度: 粒子的运动轨迹：

9. 4.4 管式离心机 清除条件：最难分离的粒子在入口：Z=0，r=R1; 在出口：Z=H, r =R0。按进入和离开的边界条件，将上式积分得： 在大多数条件下，由于液层很薄，R0  Rl，上式可简化为： 意义：A、最大流量Qmax与离心机特征(H, R0, Rl, )的关系，超过最大流量，粒子不能被清除；B、离心机设计、放大和操作的基础。

10. 4.5 多室离心机(管式离心机的变形) 操作： 应用：A、抗生素的液-液萃取分离，B、固相浓度小于５％的固—液分离，如酒类和果汁的澄清。 主要技术参数：A、3-7个分离室，B、分离因子2000-8000g，C、处理能力2.5-10 m3/h，D、颗粒d >0.1m，E、固体浓度<５％。 优点(与管式比较)：A、加强功能：分离液流程、沉降面积、流层减薄、沉降距离减小；B、颗粒的筛分作用：粗颗粒沉降到内层分离室，细颗粒沉降到外层分离室. 缺点：沉淀清理困难。

11. 4.6 碟式离心机 化学、制药和生化工业应用最广泛 特点： A、10-100个锥顶角为60-100Ｃ的锥形碟片； B、碟片距很短0.5-2.5mm，沉降距离极短，分离效果高； C、碟片多，沉降面积大，增加分离效果； D、抗对流效果高。 分类： Ａ、人工排渣式; Ｂ、喷嘴排渣式; C、活塞排渣式。

12. Ａ、人工排渣碟片离心机 操作： 应用：A、液-液分离，并含少量固体，B、固-液分离，固相含量小于２%，C、澄清操作。 主要技术指标：A、分离因子10000g以上；B、适应的颗粒直径0.02—20m，固体含量小于２%，C、< 100t/h。 优点：A、分离因子达10000g以上，B、特别适合于含少量细颗粒的液液分离。 缺点：A、转鼓与碟片之间空隙大，不易发挥离心机的高效分离性能；B、停车清洗，生产效率低，劳动强度大。

13. Ｂ、喷嘴排渣碟片离心机 操作： 应用：多用于cell浓缩，浓缩比在5-20。 主要技术指标：A、分离因子5000g左右；B、适应的颗粒直径0.1-100m，固体含量<25%，C、喷嘴2-24个，D、转鼓d< 900mm 优点：A、颗粒富积好，B、处理量大，可达300t/h。 缺点：A、分离因子5000g，低，不适合于小颗粒的分离；B、富积的颗粒含水量大。

14. Ｃ、活塞排渣碟片离心机 操作： 应用：多种颗粒的分离(0.1--500m颗粒)，固体含量<10%, 应用范围最广 主要技术指标：A、分离因子5000-9000g；B、适应的颗粒直径0.1—500m，固体含量<10%，C、处理量达40t/h，D、固液密度差0.01g/cm3。 优点：A、颗粒富积好，B、处理量较大40t/h。 缺点：A、富积的颗粒含水量大；B、不适合于高固体含量的发酵液(>10%)。

15. 4.6 碟式离心机 最大流量计算

16. 4.7 螺旋卸料沉降离心 操作：立式，卧式 应用：A、高浓度的大颗粒的固液分离(达50%, 2um-5mm)，如淀粉精制和污水处理。 主要技术指标：A、分离因子小于6000g；B、适应的颗粒直径2um-5mm，固体含量1-50%，C、固液密度差0.05g/cm3，D、转鼓直径--900mm。 优点：A、操作温度高300C大；B、处理量大，可达60t/h。 缺点：分离因子小于6000g，不适合于小颗粒的分离。

17. 4.7 螺旋卸料沉降离心机 沉降计算：

18. 4.8 离心过滤 原理:

19. 4.8 离心过滤 计算 流量方程： 注：流量为非常数，时间增加， 滤饼厚度增加，而流量减小。 滤饼形成时间方程： 意义：得到滤饼厚度(R0-RC)所需时间，用于工艺放大 Q

20. 4.9 离心设备的选择 基本参数 选择 颗粒d,固液差,基本型号 固体物浓度 亚型 产物热稳定性 低温离心 流量Q, 规模 规格、台数 气溶胶,活cell 密封灭菌设计

23. 4.1 概论 固液分离：第一选择为过滤，第二选择离心分离。 应用： A、难过滤的发酵液：d小、大、过滤U慢、甚至不能过滤的悬浮液，以及忌用助滤剂、或助滤剂无效的悬浮液； B、其他难分离的固液分离； C、互不相溶液—液分离，如液液萃取； D、不同密度固体或乳浊液的密度梯度分离，如超离心分离 缺点： A、分离得到的不是滤饼一样的半干物，而是浆状物； B、处理量小； C、设备复杂，价格贵，分离成本高。 操作形式： A、离心沉降；B、离心过滤；C、密度梯度(超离心)。

24. 4.10 超速离心技术 超速离心机：分离因子在100,000g以上的离心设备 沉降系数(sedimentation coefficient, S = Svedbergs = 10-13 s)： S计算： 颗粒在20C 水中的Sw,20为 v为溶质(颗粒)的单位质量的体积,  w,20和 L,T分别为20 C 的水和TC 溶剂的黏度，w,20和L,T分别为20 C 的水和TC 溶剂的密度。 Sw,20与溶质（颗粒）浓度有关： 为c0时的沉降系数(20 C 的水), k为常数

25. 4.10 超速离心技术1 操 作 模 式

26. 4.10 超速离心技术-应用 A. 测定分子量: B. 大分子的纯度鉴定 C. 大分子的构相变化 D. DNA半保留复制

27. 4.10 超速离心-DNA半保留复制

28. Thank you for your join