4液固分离设备
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• 重力沉降；离心沉降
• 沉降速度 • wt=dp2(ρp-ρ)g/(18μ)
1.3 液固分离设备的分类
• 过滤设备 • 常压过滤 • 加压过滤 • 真空过滤 • 离心过滤 • 膜过滤
• 沉降设备 • 重力沉降 • 离心沉降
2. 过滤设备
• 板框压滤机 • 真空转鼓过滤机 • 三足式过滤离心机
• 机架
• 过滤面积选择范围广，在3-1250m2之间 • 滤饼含湿量较低 • 固相回收率高、滤液澄清度好 • 滤布的检查、洗涤、更换方便 • 操作压力大，可达1MPa，操作稳定 • 造价低，投资小 • 间歇操作，辅助时间长，劳动强度大
• 型号：
B M Y 70/800-30U
• 板框过滤机选型 • 考察处理的悬浮液特性（处理量、粘度、固体含量、滤
速）、处理要求、采用何种材质的板框过滤机、明流还 是暗流、压紧方式等，也就确定了大致的型号范围
• 原则 • 无菌过滤采用不锈钢 • 滤液不能暴露、易挥发的用暗流 • 固体含量高的用厚框 • 考虑劳动强度尽量不选用手动压紧方式
• 所需板框过滤机的台数（滤饼估算法）
• 过滤时间
• VF 悬浮液体积 i 悬浮液固含量 VP 最大容渣体积 • K 容渣填充系数 n 框数 a b c框内侧高、宽、厚 • A 板框总过滤面积 V 过滤速度
• 原料预处理 • 抗生素发酵液中菌丝体去除 • 基因工程药物生产中菌体收集及处理 • 结晶体与母液分离 • 脱色后活性炭去除
1.1 过滤原理
• 过滤是在推动力（重力、压强、离心力）作用下， 利用液固微粒的重度或者颗粒尺度的差异使悬浮 液通过某种多孔性过滤介质，固体颗粒被截留， 液体穿过过滤介质流出，从而实现固液分离的过 程。
路线二 清液－胞外产物
路线一B 包含体
细胞破碎 碎碎片片分分离离
路线一A
溶解(加加盐盐酸酸胍胍、、脲脲)
粗分离(盐盐析析、、萃萃取取、、超超过过滤滤等等)
复性
纯化( 层层析析、、电电泳泳)
4个阶段： （1）培养液的预处理和固液分离
脱盐(凝凝胶胶过过滤滤、、超超过过滤滤)
（2）初步纯化 （3）高度纯化
• 三足式离心机选型原则
• 生产规模大，滤饼含湿量较低或对滤饼洗 涤有一定要求时，采用下部卸料或自动刮 刀下部卸料三足式离心机，劳动强度低
• 小规模生产或中试时，采用较小转鼓直径 的下部卸料离心机，生产批量较小时，可 选用上部卸料离心机，结构简单，价格便 宜
生物产品生产过程示意图
压缩空气预处理及除菌设备
生物催化剂
灭菌
培养基准备与灭菌设备
原材料
空气 除菌
检测 控制系统
生物反应器
分离纯化设备
副产品
提取纯化
产品
生物反应器
废弃物
机械能、热能
4
生物分离过程的一般流程
原原料料液液
细细胞胞分分离离(( 离离心心，，过过滤滤))
细细胞胞－－胞胞内内产产物物 路线一
浓缩(超超过过滤滤)
（4）成品加工
精制( 结结晶晶、、干干燥燥)
5
下游加工过程相关设备
• 从发酵液、反应液或细胞培养液中分离、 纯化目的产品的过程——生物工程下游加工 过程
• 液固分离、萃取、离子交换、蒸发浓缩、 结晶、干燥、层析、膜分离、超临界萃取 等
1. 液固分离设备概述
• 液固分离使用对象
第四章 液固分离设备
生物反应器内容回顾
• 生物反应器主要有哪些类型？ • 通用式机械搅拌反应器内部结构及功能 • 生物反应器搅拌功率计算、转速、桨径关
系 • 生物反应器放大的原则 • 生物反应器哪些重要参数检测及其控制 • 动植物细胞反应器有哪些特殊要求
本章主要内容
• 过滤、沉降原理及相关设备 • 离心设备及其相关计算、各种离心机结构 • 膜的结构及膜分离设备
• 周期性循环过程。
• 过滤、甩干、洗涤、卸料
• 1 出液管 2 支柱 3 底盘 4 轴承座 5 樱杆 6 弹 簧 7 转鼓 8 外壳 9 主轴 10 轴承 11 压紧螺栓 12 三角带 13 电机 14 离合器 15 机座
• 特点： • 对物料适应性强，可通过调整分离操作时间来适应不同物料 • 人工卸料的三足式离心机结构简单、制造安装、维护方便，成本低，
2.2 真空转鼓过滤机
• 又称Hale Waihona Puke Baidu空鼓式过滤机，可连续操作
• 原理
• 分配头
• 过滤流程 1 转鼓过滤机 2 洗涤液储罐 3 滤液储罐 4 混合冷凝器 5 水池
• 真空鼓式过滤机特点 • 吸滤、洗涤、卸料及再生等作业可实现连
续化操作 • 可实现自动控制
• 辅助设备较多，耗电量大 • 过滤推动力小（小于0.1MPa），对较细或
• 过滤和沉降区别在于有无过滤介质
• 滤饼过滤 • 板框过滤
• 深层过滤
• 含固体量较 少的悬浮液
• 绝对过滤
• 织物 • 多孔固体 • 堆积介质 •膜
1.2 沉降原理
• 沉降是利用液固间密度差异，在重力场或离心场中的速 度差而实现液固分离的过程。
• 密度差越大，越有利于分离 • 重力场或离心力场越大，越有利于分离
操作方便，低速或停机时卸料，易于保持产品的晶型 • 弹性悬挂支撑结构、能减小由于不均匀引负载引起的振动，机器运转
平稳 • 高速回转机构在一个封闭的壳体中，易于密封防爆
• 缺点： • 间歇或周期循环操作 • 进料阶段需启动、增速，卸料阶段需减速或停机，生产能力低 • 人工卸料劳动强度大，操作条件差，用于中小规模生产
较稠物料不太适用
• 微孔精密过滤
管 式 薄 膜 过 滤 器
2.3 三足式离心机
• 最早出现的液固过滤离心机 • 固体粒径10μm-毫米级 • 固含量5%-50%
• 最简单的三足式过滤离心机， 仅由一个底部封闭的圆筒形 转鼓、垂直的主轴及驱动装 置等组成。操作时，料液从 机器顶部加入，经布料器在 转鼓内均匀分布，滤液受离 心力作用穿过过滤介质，从 鼓壁外收集，而固体颗粒则 截留在过滤介质上，逐渐形 成一定厚度的滤饼层。
2.1 板框压滤机
• 压紧机构
• 过滤机构
123
4
5 6
7
9 8
板框压滤机 1.悬浮液入口 2.左支座 3.滤板 4.滤框 5.活动压板 6.
手柄 7.压紧螺杆 8.右支架 9.板框导轨
板框
• 板框过滤机的特点
• 结构简单、操作容易、故障少、保养方便，使用寿命长，辅助 设备少
• 对物料适应性强，既能分离难以过滤的低浓度悬浮液和胶体悬 浮液，又能分离料液粘度高和接近饱和状态的悬浮液
• 沉降速度 • wt=dp2(ρp-ρ)g/(18μ)
1.3 液固分离设备的分类
• 过滤设备 • 常压过滤 • 加压过滤 • 真空过滤 • 离心过滤 • 膜过滤
• 沉降设备 • 重力沉降 • 离心沉降
2. 过滤设备
• 板框压滤机 • 真空转鼓过滤机 • 三足式过滤离心机
• 机架
• 过滤面积选择范围广，在3-1250m2之间 • 滤饼含湿量较低 • 固相回收率高、滤液澄清度好 • 滤布的检查、洗涤、更换方便 • 操作压力大，可达1MPa，操作稳定 • 造价低，投资小 • 间歇操作，辅助时间长，劳动强度大
• 型号：
B M Y 70/800-30U
• 板框过滤机选型 • 考察处理的悬浮液特性（处理量、粘度、固体含量、滤
速）、处理要求、采用何种材质的板框过滤机、明流还 是暗流、压紧方式等，也就确定了大致的型号范围
• 原则 • 无菌过滤采用不锈钢 • 滤液不能暴露、易挥发的用暗流 • 固体含量高的用厚框 • 考虑劳动强度尽量不选用手动压紧方式
• 所需板框过滤机的台数（滤饼估算法）
• 过滤时间
• VF 悬浮液体积 i 悬浮液固含量 VP 最大容渣体积 • K 容渣填充系数 n 框数 a b c框内侧高、宽、厚 • A 板框总过滤面积 V 过滤速度
• 原料预处理 • 抗生素发酵液中菌丝体去除 • 基因工程药物生产中菌体收集及处理 • 结晶体与母液分离 • 脱色后活性炭去除
1.1 过滤原理
• 过滤是在推动力（重力、压强、离心力）作用下， 利用液固微粒的重度或者颗粒尺度的差异使悬浮 液通过某种多孔性过滤介质，固体颗粒被截留， 液体穿过过滤介质流出，从而实现固液分离的过 程。
路线二 清液－胞外产物
路线一B 包含体
细胞破碎 碎碎片片分分离离
路线一A
溶解(加加盐盐酸酸胍胍、、脲脲)
粗分离(盐盐析析、、萃萃取取、、超超过过滤滤等等)
复性
纯化( 层层析析、、电电泳泳)
4个阶段： （1）培养液的预处理和固液分离
脱盐(凝凝胶胶过过滤滤、、超超过过滤滤)
（2）初步纯化 （3）高度纯化
• 三足式离心机选型原则
• 生产规模大，滤饼含湿量较低或对滤饼洗 涤有一定要求时，采用下部卸料或自动刮 刀下部卸料三足式离心机，劳动强度低
• 小规模生产或中试时，采用较小转鼓直径 的下部卸料离心机，生产批量较小时，可 选用上部卸料离心机，结构简单，价格便 宜
生物产品生产过程示意图
压缩空气预处理及除菌设备
生物催化剂
灭菌
培养基准备与灭菌设备
原材料
空气 除菌
检测 控制系统
生物反应器
分离纯化设备
副产品
提取纯化
产品
生物反应器
废弃物
机械能、热能
4
生物分离过程的一般流程
原原料料液液
细细胞胞分分离离(( 离离心心，，过过滤滤))
细细胞胞－－胞胞内内产产物物 路线一
浓缩(超超过过滤滤)
（4）成品加工
精制( 结结晶晶、、干干燥燥)
5
下游加工过程相关设备
• 从发酵液、反应液或细胞培养液中分离、 纯化目的产品的过程——生物工程下游加工 过程
• 液固分离、萃取、离子交换、蒸发浓缩、 结晶、干燥、层析、膜分离、超临界萃取 等
1. 液固分离设备概述
• 液固分离使用对象
第四章 液固分离设备
生物反应器内容回顾
• 生物反应器主要有哪些类型？ • 通用式机械搅拌反应器内部结构及功能 • 生物反应器搅拌功率计算、转速、桨径关
系 • 生物反应器放大的原则 • 生物反应器哪些重要参数检测及其控制 • 动植物细胞反应器有哪些特殊要求
本章主要内容
• 过滤、沉降原理及相关设备 • 离心设备及其相关计算、各种离心机结构 • 膜的结构及膜分离设备
• 周期性循环过程。
• 过滤、甩干、洗涤、卸料
• 1 出液管 2 支柱 3 底盘 4 轴承座 5 樱杆 6 弹 簧 7 转鼓 8 外壳 9 主轴 10 轴承 11 压紧螺栓 12 三角带 13 电机 14 离合器 15 机座
• 特点： • 对物料适应性强，可通过调整分离操作时间来适应不同物料 • 人工卸料的三足式离心机结构简单、制造安装、维护方便，成本低，
2.2 真空转鼓过滤机
• 又称Hale Waihona Puke Baidu空鼓式过滤机，可连续操作
• 原理
• 分配头
• 过滤流程 1 转鼓过滤机 2 洗涤液储罐 3 滤液储罐 4 混合冷凝器 5 水池
• 真空鼓式过滤机特点 • 吸滤、洗涤、卸料及再生等作业可实现连
续化操作 • 可实现自动控制
• 辅助设备较多，耗电量大 • 过滤推动力小（小于0.1MPa），对较细或
• 过滤和沉降区别在于有无过滤介质
• 滤饼过滤 • 板框过滤
• 深层过滤
• 含固体量较 少的悬浮液
• 绝对过滤
• 织物 • 多孔固体 • 堆积介质 •膜
1.2 沉降原理
• 沉降是利用液固间密度差异，在重力场或离心场中的速 度差而实现液固分离的过程。
• 密度差越大，越有利于分离 • 重力场或离心力场越大，越有利于分离
操作方便，低速或停机时卸料，易于保持产品的晶型 • 弹性悬挂支撑结构、能减小由于不均匀引负载引起的振动，机器运转
平稳 • 高速回转机构在一个封闭的壳体中，易于密封防爆
• 缺点： • 间歇或周期循环操作 • 进料阶段需启动、增速，卸料阶段需减速或停机，生产能力低 • 人工卸料劳动强度大，操作条件差，用于中小规模生产
较稠物料不太适用
• 微孔精密过滤
管 式 薄 膜 过 滤 器
2.3 三足式离心机
• 最早出现的液固过滤离心机 • 固体粒径10μm-毫米级 • 固含量5%-50%
• 最简单的三足式过滤离心机， 仅由一个底部封闭的圆筒形 转鼓、垂直的主轴及驱动装 置等组成。操作时，料液从 机器顶部加入，经布料器在 转鼓内均匀分布，滤液受离 心力作用穿过过滤介质，从 鼓壁外收集，而固体颗粒则 截留在过滤介质上，逐渐形 成一定厚度的滤饼层。
2.1 板框压滤机
• 压紧机构
• 过滤机构
123
4
5 6
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9 8
板框压滤机 1.悬浮液入口 2.左支座 3.滤板 4.滤框 5.活动压板 6.
手柄 7.压紧螺杆 8.右支架 9.板框导轨
板框
• 板框过滤机的特点
• 结构简单、操作容易、故障少、保养方便，使用寿命长，辅助 设备少
• 对物料适应性强，既能分离难以过滤的低浓度悬浮液和胶体悬 浮液，又能分离料液粘度高和接近饱和状态的悬浮液