09 离心技术

碟片式离心机
Ｂ、喷嘴排渣碟片离心机
操作：连续式 操作： 应用： 应用： 多用于悬浮液的浓缩。 主要技术参数： 主要技术参数： A、固体浓度＜25％ ； 、固体浓度＜25％ B、颗粒d为0.1-100um； 、颗粒d 0.1-100um； C、转鼓直径达900mm； 、转鼓直径达900mm； D、喷嘴2-24个，直径0.5-3.2mm； 、喷嘴2 24个，直径0.5-3.2mm； E、浓缩比达5-20。 、浓缩比达5 20。 常用于抗生素、酶、氨基酸、酵母、淀粉、微生物 或单细胞蛋白质等
若采用具有密度梯度的液体介质，则可更精密地分离组分。 ☆粒子形状不同，沉降速度不同→研究大分子构象
二、超速离心技术分类
1.分析超速离心技术 1.分析超速离心技术 ——相对分子质量的测定← ——相对分子质量的测定←S 蛋白质 核糖核酸酶 血红蛋白 脲酶 Mr 13683 68000 480000 1.64 4.54 18.60 S
概述
离心技术：利用转鼓高速转动所产生的离心力来实 现悬浮液、乳浊液的分离或浓缩的分离技术。
离心分离原理：相对密度差；沉降系数、 离心分离原理：相对密度差；沉降系数、质量及浮力等因子的不同
主要用于固液、液液分离过程
离心沉降 离心过滤 离心分离 和超离心
利用固液两相的 无孔转鼓 悬浮液 相对密度差 或管子 利用离心力并通 有孔转鼓 悬浮液 过过滤介质 利用不同溶质颗 无孔转鼓 不同相对 粒在溶液各部分 或管子 密度液体 分布的差异
——用于线粒体 、 微粒体、 溶酶体 、 病毒、 DNA、 RNA、 —— 用于线粒体、 微粒体 、 溶酶体、 病毒 、 DNA 、 RNA 、 蛋白质等的分离纯化、纯度的检测、 蛋白质等的分离纯化、纯度的检测、沉降系数和相对分子 质量的测定等。 质量的测定等。 ——超离心法是现代生物技术领域研究中不可缺少的实验室 ——超离心法是现代生物技术领域研究中不可缺少的实验室 分析和制备手段。 分析和制备手段。 超离心技术中由于使用的离心机类型是无孔转鼓，所以也属 离心沉降。
管式离心机 Tubular bowl
离心分离设备
3.多室离心机 3.多室离心机
操作：间歇式，粒度筛分，澄清的分 操作： 离液经溢流口或由向心泵排出 应用： 应用： A、液-液分离； 、液B、固相浓度小于５％的固—液分离。 、固相浓度小于５％的固— 主要技术参数： 主要技术参数： A、3-7个分离室（若干同心圆分隔成）； B、分离因子2000-8000g； 、分离因子2000-8000g； C、处理能力2.5-10 m3/h； 、处理能力2.5/h； D、颗粒d >0.1µm，固体浓度<５％。 、颗粒d >0.1µ ，固体浓度< 常用于抗菌素液-液萃取分离，果汁和酒类饮料的澄清等。
碟片式离心机
Ｃ、活门（活塞）排渣碟片离心机
操作：断续式 操作： 应用： 应用： A、可用于难分离的物料； B、悬浮液分离。 主要技术参数： 主要技术参数： A、固体浓度＜5％ ； 、固体浓度＜5 B、颗粒d为0.1-500um； 、颗粒d 0.1-500um； C、固液密度差＞0.01g/cm3 ； 、固液密度差＞0.01g/cm D、处理能力达40m3/h； 、处理能力达40m /h； E、离心力强度5000-9000g。 、离心力强度5000-9000g。 可用于难分离的物料，如大肠杆菌。
碟片式离心机
D、活门（活塞）排渣喷嘴 碟片离心机
操作：断续式 操作： 应用： 应用： A、澄清作业； B、细胞收集。 主要技术参数： 主要技术参数： A、离心速度比相同直径的活塞机大23-30%； 、离心速度比相同直径的活塞机大23-30%； B、离心力强度可达15000g。 、离心力强度可达15000g。 可用于酶制剂、疫苗、胰岛素等生产中的澄清；酶生 产中细菌的收集；DNA的收集与澄清。 产中细菌的收集；DNA的收集与澄清。
离心分离原理 二、离心过滤原理
离心过滤是将 料液送入有孔 的转鼓并利用 离心力场进行 过滤的过程， 以离心力为推 动力完成过滤 作业，兼有离 心和过滤的双 重作用。
第二节
离心机分类： 离心机分类： ——离心力 ——离心力 （或转速） 或转速） ——使用温度 ——使用温度 ——容量与用途 ——容量与用途 ——放置方式 ——放置方式 ——排渣方式 ——排渣方式
第九章
概述
固液分离：第一选择为过滤 第二选择为离心分离 固液分离：第一选择为过滤，第二选择为离心分离。 过滤， 离心分离。 应用： 应用： A 、 难过滤的发酵液（ d小、η大 、 过滤 v慢）、 甚至不能过 难过滤的发酵液（ 过滤v 滤的悬浮液，及忌用助滤剂、 滤的悬浮液，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、互不相溶的液—液分离，如液液萃取； 互不相溶的液—液分离， D、不同密度固体或乳浊液的密度梯度分离，如超离心分离 不同密度固体或乳浊液的密度梯度分离， 缺点： 缺点： 分离得到的不是滤饼一样的半干物， 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。 设备复杂，价格贵，分离成本高。
离心分离设备
一、离心分离设备概述
——生化分离常用高速冷冻离心机 ——生化分离常用高速冷冻离心机
（一）离心机分类
（二）离心机转子及附件
离心分离设备 二、离心沉降设备
沉降式离心机 ——实验室用 ——实验室用 瓶式离心机 ——工业用 ——工业用 无孔转鼓离心机 -管式 -多室式 -碟片式 -卧螺式 (decanter)
离心沉降系数（ 离心沉降系数（S） 沉降系数 单位离心力作用下粒子的沉降速率
（单位s ，1S=10-13s） 单位s —常用20℃纯水中的沉降系数SW,20为标准表示 常用20℃纯水中的沉降系数S
离心时间
—已知转速时
K因子（澄清因子） 因子（澄清因子）
估计粒子从离心杯上最近转轴处到最远处所需的时间 —与转子大小和速率有关，是转子的效率因子 转子说明书
三、离心机的选择
基本参数
颗粒d,固液ρ差,η 固体物浓度 产物热稳定性 流量Q, 规模 气溶胶,活cell
选择
基本型号 亚型 低温离心 规格、台数 密封灭菌设计
离 心 机 的 选 择
四、离心技术的应用
包涵体产物分离工艺（牛生长激素分离提取）
离心分离设备 三、离心过滤设备
离心过滤机 设有一个开孔转鼓， 可以分离固体密度大 于或小于液体密度的 悬浮液。可分连续式 和间歇式 a——分批立式轴 ——分批立式轴 b——分批卧式轴 ——分批卧式轴 c——连续锥形滤网 ——连续锥形滤网 d——连续推送式 ——连续推送式 离心过滤设备类型
离心分离设备 活 塞 推 料 离 心 机
超速离心技术分类 超速离心技术分类
三、超速离心设备
分析型超速离心机 制备型超速离心机
真空系统+冷却系统；光学系统
第四节
离心技术的应用
一、离心技术应用注意事项 严格按说明书操作
—配平、管数、装量、保养、预冷、转速、限时、陪护 配平、管数、装量、保养、预冷、转速、限时、
二、离心分离的优缺点
优点—缩短停留时间、无须预处理、可连续操作、易自动化、 优点—缩短停留时间、无须预处理、可连续操作、易自动化、 更适用于除去有害物质、 更适用于除去有害物质、操作费用低 缺点—产热、流水线易淤塞、气溶胶（需防止产生） 缺点—产热、流水线易淤塞、气溶胶（需防止产生）、价格 与维修费用高
——大分子纯度的估计 ——大分子纯度的估计 ——检测大分子中构象的变化 ——检测大分子中构象的变化
超速离心技术分类 2.制备用超速离心技术 2.制备用超速离心技术 ——差速离心-粒子差速离心
变换离心速度t 变换离心速度t ——差速-区带离心：密度梯度离心法、沉降速 差速度法、动态法 控制离心时间 介质：蔗糖、甘油 ——等密度梯度离心：平衡区带离心法 足够离心时间t 足够离心时间t 介质：铯盐
离心分离设备 振 动 卸 料 离 心 机
离心分离设备 螺 旋 卸 料 式 离 心 机
离心分离设备 篮 式 离 心 机
离心分离设备 卧 式 刮 刀 离 心 机
第三节
超离心技术
超速离心技术： 超速离心技术： 根据物质的沉降系数、质量和形状不同， 根据物质的沉降系数、质量和形状不同，应用 强大的离心力（ 强大的离心力 （ 105g 以上 ） ， 将混合物中各组分 以上） 分离、浓缩、提纯的方法称为超离心法。 分离、浓缩、提纯的方法称为超离心法。
离心分离因子 ，离心分离因数Fr， 离心分离因子Fr，离心分离因数Fr，离心力强度 分离因子Fr ——离心力/重力；离心加速度/ ——离心力/重力；离心加速度/重力加速度
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 Dole Cotzias转换列线图t Cotzias转换列线图t
离心分离原理
第一节
离心力：
离心分离原理
一、离心沉降原理
离心沉降速度： 离心沉降速度：
球形颗粒沉降的受力情况
离心沉降速率：在强大离心力的作用下，单位时
间内物质运动的距离。 。
离心分离原理
相对离心力（RCF） 相对离心力（RCF） 在离心力场的作用下，颗粒所受的离心力相 当于地球重力的倍数，单位是重力加速度g。
离心分离设备
5、螺旋卸料沉降离心机
操作：连续式 操作： ——立式 ——立式、卧式 立式、 应用： 应用： A、固液分离； B、高浓度的大颗粒。 主要技术参数： 主要技术参数： A、分离因子＜6000g；转鼓直径--900mm； 、分离因子＜6000g；转鼓直径--900mm； B、适应的颗粒直径2um-5mm，固体含量1-50%； 适应的颗粒直径2um- mm，固体含量1 50% C、固液密度差＞0.05g/cm3； 固液密度差＞0 05g/cm D、处理量可达60t/h； 处理量可达60t/h； E、操作温度高，可＞300°C；操作压力一般为常压。 操作温度高，可＞300° ；操作压力一般为常压。 常用于胰岛素及胰酶分离、淀粉精制、污水处理