5 生物分离工程 离心分离解析
3生物分离工程技术第三章固-液分离技术-第二讲离心技术-文档资料
5、物质的沉降系数
• 假定液体浓度稀薄其黏度为O，颗粒物质为正圆 形，则混溶于液体的颗粒性物质在引力场作用下 的沉降过程仅受重力和液体浮力双重影响。离心 时作用于沉降颗粒的离心力是：
f1颗粒 颗 体 粒 积 液 体 相相 对 对 离 1 6d3密 心 度 力 2
• 根据Stokes定律，离心时沉降颗粒遇到的阻力是：
②相对离心力“ RCF ”
相对离心力是指在离 心场中，作用于颗粒的离 心力相当于地球重力的倍 数，单位是重力加速度“g” （ 980cm/sec2） ,“RCF” 相对离心力可用下式计算：
RCF＝ω2r ω＝2πrpm
980
60
RCF = 1.119×10－5×(rpm)2 r
( rpm — revolutions per minute生每物分分钟离转(数工，程r)/技mi术n )
• 离心分离过程就是以离心力加速不同物质 沉降分离的过程。被分离物质之间必须存 在或经人为处理产生的密度或沉降速率差 异才能以离心方法进行分离。
生物分离(工程)技术
2、离心机的选择
• 常速离心机：最大转速在8000r／min以内，相对离心
力(RCF)在l×l04×g以下。主要用于细胞、细胞碎片和培养基 残渣等固形物的分离，也用于酶的结晶等较大颗粒的分离。
缺点：
①离心时间较长；②需要制备惰性梯度介质溶液； ③操作严格，不易掌握。
生物分离(工程)技术
(1)差速区带离心法的特点
• 离心管先装好密度梯度介质溶液， 样品液加在梯度介质的液面上， 离心时，由于离心力的作用，颗 粒按不同沉降速度向管底沉降， 离心一定时间后，沉降的颗粒逐 渐分开，最后形成一系列界面清 楚的不连续区带，沉降系数越大， 往下沉降越快。
生物分离工程1.2.3提取-固液分离
（2）工作原理
（3）操作规程
助滤剂预涂层的敷设 过滤 残液过滤 排渣 清洗
（四）提高过滤速度的主要措施
4.增加过滤推动力
增加液位差 加压 减压
（五）工业上常用的过滤设备
1.板框过滤或压滤机
(1)基本结构
组成方式
•如果将非洗涤板编号为1、 框为2、洗涤板为3，则板 框的组合方式服从1—2— 3—2……1—2—3之规律。
（3）操作规程
压滤机设备检查 压滤机操作准备 压滤机操作
Fr越大，离心分离的推动力就越大，离心分 离机的分离性能也越好。
4.K因子与离心时间的预测 （1）K因子 表示离心机转头特性的一种参数 K＝2.53×1011㏑［R/r]/（rpm）2
（2）则颗粒沉降所需的时间 T＝K／S（hr）
K实际＝Kmax ×（Rpmmax /Rpmmin ）
(三)影响离心效果的因素 1.固相颗粒与液相密度差
圆形、方形、圆灯笼
形。
粒状介质 珍珠岩粉、硅藻土、活性炭、白陶土 其他过滤介质
金属过滤介质、多孔陶瓷、多孔玻璃、塑料
（四）提高过滤速度的主要措施
2.改善悬浮液的物理性质 （1）降低液体粘度：加热 （2）增大滤饼层毛细管直径，减少弯曲因子 （3）先自然沉降再过滤 3.添加助滤剂
使用助滤剂的条件
c.活塞排渣碟片式离心机
5.螺旋卸料沉降离
心机
卧式和立式螺旋卸料沉降离心机结构示 意图：(a)卧式；(b)立式 1－进料管；2－三角皮带轮；3－右轴承； 4－螺旋输送器；5－进料空；6－机壳；7－转 鼓；8－左轴承；9－行星差速器；10－过载保 护装置；11－溢流孔；12－排渣孔
WL型卧式螺旋卸料 过滤离心机
力强度可达15000～65000， 处理能力为0.1～0.4m3/h ，
生物分离工程管式离心机最大处理量公式
生物分离工程管式离心机最大处理量公式摘要：1.生物分离工程简介2.管式离心机概述3.最大处理量公式推导与解释4.影响最大处理量的因素5.提高最大处理量的方法6.结论正文：一、生物分离工程简介生物分离工程是一门研究如何从混合物中分离出目标生物物质的科学技术。
在生物分离工程中，管式离心机是一种常用的设备，具有分离效率高、操作简便等优点。
二、管式离心机概述管式离心机是一种利用离心力实现物质分离的设备，其主要结构包括转鼓、螺旋叶片、轴承等。
在生物分离工程中，管式离心机可以用于分离细胞、蛋白质、核酸等生物物质。
三、最大处理量公式推导与解释最大处理量是指管式离心机在单位时间内能够处理的生物物质的质量。
其公式为：最大处理量= （离心机转速× 离心机转速× 离心机容积）/ 单位时间其中，离心机转速单位为转/分钟（rpm），离心机容积单位为升（L），单位时间单位为分钟（min）。
四、影响最大处理量的因素1.离心机转速：离心机转速越高，最大处理量越大。
2.离心机容积：离心机容积越大，最大处理量越大。
3.操作时间：操作时间越长，最大处理量越大。
五、提高最大处理量的方法1.提高离心机转速：在保证设备稳定运行的前提下，适当提高离心机转速可以提高最大处理量。
2.增大离心机容积：合理扩大离心机容积，有助于提高最大处理量。
3.优化操作流程：通过改进操作方法，提高离心机的分离效率，从而提高最大处理量。
六、结论生物分离工程中的管式离心机在生物物质分离中具有重要作用。
了解最大处理量公式及影响因素，有助于优化离心机操作，提高生物分离效率。
生物分离
一、名词解释：生物分离工程：是从微生物、动植物细胞及其生物化学产物中提取有用物质的技术。
过滤：是指在某一种支撑物上放置过滤介质，注入含固体颗粒的溶液，是液体通过固体颗粒留下，是固液分离的常用方法之一。
凝集：是指在某些电解质作用下，使扩散双电层的排斥电位降低，破坏胶体系统的分散状态，而使胶体粒子聚集的过程。
絮凝：是指在某些高分子絮凝剂存在下，在悬浮粒子之间产生架桥作用而使胶粒形成粗大的絮凝团的过程。
离心分离：离心分离是基于固体颗粒和周围液体密度存在差异，在离心场中使不同密度的固体颗粒加速沉降的分离过程，当静置悬浮液时，密度较大的固体颗粒在重力作用下逐渐下沉，这一过程也称为沉降。
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。
萃取：利用溶质在互不相溶的两相之间分配系数的不同而使溶质得到纯化或浓缩的方法。
至少有一相为液相。
吸附：一种物质从一相移动到另外一相的现象称为吸附。
如果吸附仅仅发生在表面上，就称为表面吸附；如果被吸附的物质遍及整个相中，则称为吸收。
吸附等温线：固体吸附剂从溶液中吸附溶质达到平衡时，其吸附量与溶质浓度和温度有关。
当温度一定时，吸附量与浓度之间的函数关系。
膜：在一种流体相间有一层薄的凝聚相物质，把流体相分隔开来成为两部分，这一薄层物质称为膜。
膜本身是均一的一相或由两相以上凝聚物构成的复合体。
膜污染：原料液中的微粒或大分子与膜有理、化或机械作用而引起的在膜表面或孔内吸附、沉积造成膜孔径变小甚至堵塞的不可逆现象。
浓差极化：膜表面的浓度高于主体浓度的现象。
（是可逆的）蒸发：使含有不挥发性溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸气，从而使溶液中溶质浓度提高的单元操作称为蒸发。
结晶：是从液相或气相生成形状一定、分子（或原子、离子）有规则排列的晶体的现象。
是新相生成的过程；是利用溶质之间溶解度的差别进行的一种分离操作。
重结晶：利用杂质和结晶物质在不同溶剂和不同温度下的溶解度不同，将晶体用合适得溶剂溶解再次结晶，从而使其纯度提高。
生物分离工程的原理是什么
生物分离工程的原理是什么生物分离工程是一种利用生物学和工程学的原理和方法，对混合物中的生物分子或细胞进行分离和纯化的过程。
其原理主要包括物理分离原理、化学分离原理和生物分离原理。
物理分离原理是基于生物分子或细胞在不同物理环境中的特性差异进行分离的方法。
常用的物理分离方法有离心、过滤、凝胶电泳和超滤等。
离心是通过界面张力和离心力的作用下，在不同密度的溶液中将生物分子或细胞分离出来。
过滤是根据物质的大小选择性通过滤膜的原理进行分离，通常用于分离细胞或大分子。
凝胶电泳则是利用电场作用，通过电泳迁移速度的差异将带电的生物分子在凝胶中逐渐分离开来。
超滤则是利用压差将分子或细胞通过半导膜分离出来。
化学分离原理是通过不同化学特性将生物分子或细胞分离和纯化的方法。
其中常用的方法包括溶剂萃取、凝胶过滤、层析和电解等。
溶剂萃取是利用溶解性差异将目标物质从溶液中分离出来，通常是用有机溶剂与水溶液相互萃取。
凝胶过滤则是利用粒径差别将生物分子或细胞分离出来，通过选择性选择不同尺寸的过滤膜或纤维经过过滤操作，大分子或细胞可以被留在膜的一侧。
层析是一种利用不同成分在固定相上的迁移速度差异进行分离的技术，常用的层析方法包括凝胶层析、离子交换层析和亲和层析等。
电解是将分子或细胞通过正负电荷的相互作用来分离的方法。
生物分离原理则是利用生物学上的特性对生物分子或细胞进行分离的过程。
常用的生物分离方法包括细胞离心、免疫分离和蛋白质结合等。
细胞离心是一种通过多次离心来分离细胞的方法，通常需要根据目标细胞的密度来选择不同的离心速度和时间。
免疫分离是利用抗体与特定抗原结合的特异性来分离目标细胞或生物分子的方法。
蛋白质结合则是利用蛋白质与配体的亲和性来进行分离和纯化，常用的方法有亲和层析、亲和吸附和免疫沉淀等。
总之，生物分离工程是利用物理分离原理、化学分离原理和生物分离原理，通过不同的方法对混合物中的生物分子或细胞进行分离和纯化的过程。
这些原理和方法的选择取决于需要分离的目标物质的特性和要求，通过灵活应用这些原理和方法，可以实现对复杂混合物中生物分子或细胞的高效纯化和分离。
生物工程设备过滤离心膜分离
膜的分类与选择
膜的分类
根据孔径大小和制备方法的不同，滤膜可分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗 透膜等。
膜的选择
选择合适的滤膜需要根据实际需求，如分离粒径、通量、截留率、耐温性、化 学稳定性等指标进行综合考虑。
过滤离心膜分离过程
01
02
03
预处理
对原水或物料进行预处理， 去除大颗粒物和杂质，以 保证后续过滤和分离效果。
优化操作参数
根据不同过滤离心膜分离的需求，优 化操作参数，如温度、压力、流量等， 以提高膜分离的效率和效果。
控制离心速度
根据不同过滤离心膜分离的需求，控 制离心机的速度，以保证膜分离的稳 定性和效果。
后处理
清洗和再生
对过滤离心膜进行清洗和 再生，以延长膜的使用寿 命和提高膜分离的效率。
检测和监控
对过滤离心膜分离过程进 行检测和监控，以保证膜 分离的稳定性和效果。
优化工艺参数
根据实际运行情况，不断 优化工艺参数，以提高膜 分离的效率和效果。
04
过滤离心膜分离技术在生物 工程中的应用案例
在细胞培养中的应用
细胞悬浮生长
过滤离心膜分离技术可用于细胞悬浮培养，通过膜孔径大小控制细胞生长环境， 促进细胞增殖和产物表达。
细胞贴壁培养
在细胞贴壁培养过程中，过滤离心膜分离技术能够提供适当的细胞生长表面积和 气体交换，保持细胞活性。
生物工程设备过滤离心膜分 离
目录
• 生物工程设备过滤离心膜分离概 述
• 过滤离心膜分离技术原理 • 生物工程设备过滤离心膜分离流
程
目录
• 过滤离心膜分离技术在生物工程 中的应用案例
• 过滤离心膜分离技术的发展趋势 与挑战
01
生物怎么分离的实验原理
生物怎么分离的实验原理
生物分离实验的原理取决于所分离的生物体或生物分子的特性和分离方法。
以下是几种常见的生物分离实验原理：
1. 超速离心：利用差异的离心速度和离心力将混合物中的生物体分离。
离心过程中，重质量的物质沉淀在离心管底部，而轻质量的物质则悬浮在上部。
2. 过滤：利用物质的不同尺寸和孔隙大小，通过过滤膜或过滤纸，将混合物中的生物体或颗粒分离出来。
较大的生物体会被截留，而较小的物质会穿过过滤介质。
3. 电泳：利用生物体或生物分子在电场中的移动性差异来分离它们。
通过施加电场，离子或分子根据其电荷、大小和电荷密度的不同，在电泳过程中以不同的速率移动而分离。
4. 层析：利用不同的化学性质和亲和性来分离混合物中的生物体或分子。
通过将混合物通过各种固定相和流动相的相互作用，使其根据性质差异在固定相上进行吸附和解吸附而分离。
5. 细胞培养和筛选：利用细胞在培养基上的增殖能力和特定的生理反应来分离和筛选生物体。
通过培养基的成分和条件的调控，使目标生物体能够生长和繁殖，而其他非目标生物体被排除或抑制。
这些原理只是几个常见的生物分离实验原理，实际上还有很多其他的分离方法和技术，根据具体的实验目的和对象，可以选择适合的方法进行生物分离。
生物分离工程第5章-初级分离
选用盐析用盐的几点考虑
盐析作用要强 盐析用盐需有较大的溶解度，能配制高浓度 盐析用盐必须是惰性的 来源丰富、经济
常用于蛋白质沉淀的盐为硫酸铵、硫酸钠和 氯化钠。
硫酸铵在水中的溶解度很高但具腐蚀性，偏 酸性，溶解后溶液pH下降，高pH会释放氨。后处 理困难，残留在食品中影响风味，在临床医疗上 有毒性，必须完全去除。
阳离子：Th4+>Al3+>H+>Ba2+>Sr2+>Ca2+>Cs+>
Rb+>NH4+>K+>Na+>Li+。
图5 碳血红蛋白在不同盐溶液中的盐溶和盐析
清蛋白
６
COHb-碳氧血红蛋白
OA
５
４
３
COHb 3 4 5 67８
以磷酸盐沉淀COHb和以硫酸铵 沉淀OA时，β随 pH的变化
例如：万古霉素用淀粉作培养基，发酵完成后， 发酵液中多余的淀粉使混合液粘度较大，当加入 0.025％的淀粉酶后，搅拌30min，再加2.5％助滤剂 （硅藻土），可使过滤速率提高5倍。
（四）有色物质的去除
发酵液中有色物质可能是由于微生物生长代谢过程分泌的， 也可能是培养基（如糖蜜、玉米浆等）带来的，色素物质化学 性质的多样性增加了脱色的难度。
其中，Ks盐析法（改变盐浓度）由于 蛋白质对离子强度的变化非常敏感，易 产生共沉淀现象，因此常用于提取液的 前处理。
而β 盐析法（改变pH及温度）由于溶 质溶解度变化缓慢，且变化幅度小，因 此分辨率更高，常用于初步的纯化。
生物分离工程
生物分离工程名词解释1、错流过流：料液流动方向与过滤介质平行的过滤属于错流过滤。
其常用的过滤介质为微孔滤膜或超滤膜。
2生物分离工程：指从发酵液、动植物细胞培养液、酶反应液中分离、纯化生物产品的过程。
3. 盐析：蛋白质在高离子强度的溶液中溶解度降低、发生沉淀的现象4、沉淀：是指在溶液中加入沉淀剂使溶质溶解度降低，生成无定形固体从溶液中析出的过程。
5、等电点沉淀：指利用蛋白质在PH等于其等电点的溶液中溶解度下降的原理进行沉淀分离的方法。
6、萃取：萃取是利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同，用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液（原料）中提取出来的方法。
7、带溶剂：是指易溶于溶剂中并能够和溶质形成复合物且此复合物在一定条件下又容易分解的物质，也称为化学萃取剂。
8、细胞破碎：是指利用各种方法去破坏细胞壁和细胞膜，使胞内产物有效的释放出来。
9、包含体：包含体是聚集蛋白形成的浓密颗粒，呈无定形或类晶体。
10、乳化现象：是一种液体分散在另一种不相混合的液体中的现象。
11、超临界流体：是温度和压力同时高于临界值的流体，亦即压缩到具有接近液体密度的气体。
12、超临界流体萃取：是指利用超临界流体作为萃取剂，从固体或液体中萃取出某种高沸点或热敏性成分，以达到分离和纯化的目的。
13、蒸发浓缩：是利用加热的方法使溶液中的一部分溶剂（通常为水）汽化后除去，得到含较高浓度溶质的一种操作过程。
14、结晶：是溶液中的溶质在一定条件下因分子有规则的排列而结合成晶体的过程。
15、双水相萃取：利用物质在互不相溶的两水相间分配系数的差异来进行萃取的方法。
16、分离：是利用混合物中各组分在物理性质或化学性质上的差异，通过适当的装置和方法，使各组分分配至不同的空间区域或者在不同的时间依次分配至同一区域的过程。
17、亲和沉淀：亲和沉淀是利用蛋白质与特定分子（配基、基质、辅酶）之间高度专一作用而设计的一种特殊选择性的分离技术。
18、重结晶：第一章1、生物分离工程主要目标产品类型：直接产物，即由发酵直接生产，分离过程从发酵罐流出物开始间接产物：即由发酵过程得到细胞或酶，再经转化和修饰得到产品。
生物分离工程期末试题及答案
生物分离工程期末试题及答案一、选择题1. 以下不属于生物分离工程中常用的分离方法是：a) 超滤分离b) 离心分离c) 色谱分离d) 干燥分离答案：d) 干燥分离2. 生物分离工程中常用的离心机是依据下列哪种原理工作的：a) 重力沉降b) 渗透压差c) 离心力d) 磁性分离答案：c) 离心力3. 下列哪种分离方法常用于酵母细胞的分离：a) 色谱分离b) 超滤分离c) 离心分离d) 蒸馏分离答案：c) 离心分离4. 生物分离工程中使用的常见层析柱包括：a) 凝胶过滤柱b) 脱盐柱c) 亲和层析柱d) 隔离柱答案：c) 亲和层析柱5. 毛细管电泳是一种基于什么原理的分离方法？a) 电动力b) 电荷性c) 分子大小d) pH值答案：b) 电荷性二、简答题1. 请简要概述生物分离工程的基本原理。
生物分离工程是一种将生物材料中的目标物或产物与其他物质分离的工艺。
其基本原理是根据目标物与其他物质的分子大小、电荷性、亲和性等差异，利用不同的分离方法实现分离纯化。
常用的分离方法包括离心分离、超滤分离、层析分离、电泳分离等。
2. 生物分离工程中的超滤分离是如何实现的？超滤分离是利用滤膜的孔径大小将溶液分离为不同的分子量区域。
通过对溶液进行压力驱动，将大分子物质、悬浮物和杂质滤除，只保留小分子物质或溶质。
超滤膜的孔径可以根据需要选择，一般在10纳米至0.1微米之间。
3. 请解释离心分离的原理及其在生物分离工程中的应用。
离心分离是利用离心力将样品中的悬浮物或颗粒分离出来的方法。
离心分离的原理是根据离心力的作用使样品中的重质颗粒或固体沉降到离心管底部，而轻质物质则稳定地悬浮在上层。
离心分离在生物分离工程中广泛应用于细胞分离、蛋白质纯化等方面。
4. 请简述层析分离的工作原理及其在生物分离工程中的应用。
层析分离是一种基于溶质在固定相和流动相之间的相互作用力差异进行分离纯化的方法。
其工作原理是将样品溶液通过固定相填充的柱子，利用流动相将不同性质的溶质进行选择性分离。
生物分离工程
第一章生物分离的一般步骤1、不溶物的去除（固液分离）——预处理包括过滤、离心、细胞破碎等，产物浓度和质量得到了提高。
2、产物提取（浓缩）产物初步纯化的过程。
将目标产物与性质差异较大的杂质分开，可大幅提高产物浓度。
往往多单元协同操作，如吸附、萃取、沉淀、超滤等。
以上分离过程不具备特异性，只是进行初分，除去主要杂质3、产品的纯化产物被高度纯化，除去与目标物性质接近的杂质。
采用的技术具有产物的高选择性和杂质的去除性，即可以除去微量的杂质。
如色谱、电泳、层析等。
4、产品精制将纯化的产品按要求制成商用成品。
按商品要求的用途、纯度、剂型等进行最后加工。
如结晶、喷雾干燥、冷冻干燥等。
生物分离基本原理生物分离的基本原理是指根据混合物（包括原子、离子、分子、分子复合物、分子聚合体、和细胞、细胞碎片和颗粒等）中各种溶质间具有物理、化学和生物学性质的差别，利用能够识别这些差别的分离介质和能够扩大这些差别的分离设备，实现各种物质的分离，或使被分离的目的产物得以纯化。
第二章发酵液预处理的目的预处理的目的：促进从悬浮液中分离固形物的速度，提高固液分离的效率：（1）改变发酵液的物理性质，包括增大悬浮液中固体粒子的尺寸，降低液体黏度。
（2）相对纯化，去除发酵液中的部分杂质（高价无机离子和杂蛋白质），以利于后续各步操作。
（3）尽可能使产物转入便于后处理的一相中（多数是液相）。
发酵液预处理的方法1.加热法（Heating）2.调节悬浮液的pH值（Regulation of pH）3.助滤剂和反应剂（Filter aids and Reactant)4.杂蛋白的去除（Removal of useless protein）5.高价无机离子的去除（Removal of inorganicion）6.凝聚和絮凝（Coagulation and flocculation）凝聚：凝聚是指在电解质作用下，由于胶粒之间扩散双电层电位下降，电排斥作用降低，破坏胶体体系的分散状态，使之不稳定相互凝集成1mm左右块状凝聚体的现象。
(完整版)生物分离工程部分习题和答案
第一章导论一解释名词生物下游加工过程（生物分离工程），生物加工过程1 、生物下游加工过程（生物分离工程）：从发酵液、酶反应液或动/植物细胞培养液中将目标产物提取、浓缩、分离、纯化和成品化的过程。
（ppt 第一章、课本page 1）2、生物加工过程：一般将生物产品的生产过程叫生物加工过程，包括优良生物物种的选育、基因工程、细胞工程、生物反应工程及目标产物的分离纯化过程。
（课本page 1）二简答题1 生物产品与普通化工产品分离过程有何不同？（生物下游加工过程特点是什么？）答：生物下游加工过程特点：<1>：发酵液组成复杂，固液分离困难——这是生物分离过程中的薄弱环节<2>：原料中目标产物含量低，有时甚至是极微量——从酒精的1/10到抗菌素1/100，酶1/100万左右，成本高。
<3>：原料液中常伴有降解目标产物的杂质——各种蛋白酶降解基因工程蛋白产物，应快速分离。
<4>：原料液中常伴有与目标产物性质非常相近的杂质——高效纯化技术进行分离。
<5>：生物产品稳定性差——严格限制操作条件，保证产物活性。
<6>：分离过程常需要多步骤操作，收率低，分离成本高——提高每一步的产物收得率，尽可能减少操作步骤。
<7>：各批次反应液性质有所差异——分离技术具有一定的弹性。
2 生物分离工程在生物技术中的地位？答：生物技术的主要目标产物是生物物质的高效生产，而分离纯化是生物产品工程的重要环节，而且分离工程的质量往往决定整个生物加工过程的成败，因此，生物分离纯化过程在生物技术中极为重要。
3 分离效率评价的主要标准有哪些？各有什么意义？（ppt）答：根据分离目的的不同，评价分离效率主要有3个标准：以浓缩为目的：目标产物浓缩程度（浓缩率m）以纯度为目的：目标产物最终纯度（分离因子a）以收率为目的：产品收得率（%）4 生物分离工程可分为几大部分，分别包括哪些单元操作？（简述或图示分离工程一般流程及基本操作单元）答：生物分离工程分四大部分：<1>、发酵液预处理与液固分离。
(完整word版)离心分离基本原理和离心分离分类
离心分离基本原理和离心分离分类离心分离基本原理当非均相体系围绕一中心轴做旋转运动时，运动物体会受到离心力的作用，旋转速率越高，运动物体所受到的离心力越大。
在相同的转速下，容器中不同大小密度的物质会以不同的速率沉降。
如果颗粒密度大于液体密度,则颗粒将沿离心力的方向而逐渐远离中心轴。
经过一段时间的离心操作，就可以实现密度不同物质的有效分离。
根据离心方式的不同，可分为差速离心法和密度梯度离心法等。
（1）差速离心：又叫分级离心法；是生化分离中最为常用的离心分离方法。
它指采用低速和高速两种离心方式交替使用，用不同强度的离心力使具有不同密度的物质分级分离的方法。
离心后把上清液与沉淀分开，然后再将上清液加高转速离心，分离出第二部分沉淀，如此往复加高转速，逐级分离出所需要的物质.（2）密度梯度离心:也叫区带离心;即离心是在具有连续密度梯度的介质中进行.将试样铺放在一个密度变化范围较小、梯度斜度变化比较平缓的密度梯度介质表面，在离心力场作用下试样中的颗粒按照各自的沉降速率移动到梯度介质中的不同位置，而形成一系列试样组分区带,使不同沉降速率的颗粒得以分离。
赫西HR/T16MM微量实验室高速冷冻离心机离心分离分类固一固分离使固体之间相互分离的离心分离法称离心分级,设备为离心分离机。
用控制离心时间的办法，使得溶液中只沉淀大颗粒,而不是所有颗粒，这样就可逐次将颗粒按大小分开。
液一液分离不互溶的液体在离心机中因密度不同而很快分离.这种方法比重力分离时间要短得多。
常用一种称为离心萃取机的装置来分离液体溶液组分。
该装置由放置在圆筒转鼓中的一系列多孔同心环组成，转鼓环绕着一个筒形轴以每分钟2 0005 000转的速度旋转，液体通过筒形轴进出，以径向顺流方式在转筒中流动而达到液体溶液组分的分离.气一气分离同位素研究中常用的手段。
在高速旋转下，气体状态的同位素混合物得以相互分离.用离心分离浓缩235U是有前景的方法之一。
固一液分离常量分析中常用过滤法,半微量分析中则用离心分离法.常用的旋转装置有手摇离心机和电动离心机（通常转速为1}4千周/分),分离速度远比过滤为快。
生物分离工程的原理是什么
生物分离工程的原理是什么生物分离工程是一种利用生物化学和生物技术原理，通过物理、化学和生物学方法对生物体进行分离、提纯和纯化的过程。
它是一门综合性学科，涵盖了许多领域的知识和技术，如生物物理学、生物化学、分子生物学、生物工程等。
其核心原理是基于不同生物体的差异性，通过合适的实验设计和操作步骤，将目标物质从混合物中有效地分离出来。
生物分离工程的主要原理包括：1. 物理分离原理：物理分离是通过物料的物理性质进行分离，常用的方法包括离心、超滤、膜分离等。
离心是利用物料的不同密度和体积进行离心分离，如离心机可以分离细胞沉淀和液体上清。
超滤是利用滤膜的分子筛效应，根据分子尺寸的不同分离物质，常用于分离大分子如蛋白质和脱盐。
膜分离是利用逆渗透、微滤膜等，通过膜孔的大小和物料的压力差分离目标物质。
2. 化学分离原理：化学分离是利用物料的化学性质进行分离，常用的方法包括酸碱沉淀、吸附分离、电泳等。
酸碱沉淀是通过改变溶液pH值，使某些物质在酸或碱条件下形成不溶性沉淀，从而实现分离的目的。
吸附分离是利用物料在吸附介质上的亲和性差异进行分离，如利用离子交换树脂进行蛋白质与离子的吸附分离。
电泳是利用电场对带电物质进行迁移，根据它们的电荷、尺寸和形状的差异进行分离，如凝胶电泳可用于分离核酸。
3. 生物分离原理：生物分离是利用生物体本身的特性进行分离，如利用免疫反应进行分离，常用的方法有免疫吸附分离、免疫磁珠分离等。
免疫吸附分离是利用抗体与特定抗原间的特异性相互作用，将目标物质从混合物中吸附分离出来。
免疫磁珠分离是将磁性微珠与特异性抗体结合，形成抗原-抗体-磁珠复合物，通过外加磁场使复合物在液相中快速沉降，实现目标物质的分离。
此外，生物分离工程还可以应用到各种类型的生物体中，如微生物、植物和动物细胞等。
不同的生物体要素和目标物质的特性决定了最适合使用的分离方法。
生物分离工程在生物工业、医药制造和农业领域具有广泛应用，如制药过程中的药物提取和纯化、农田灌溉水的净化等。
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对于生化溶质来说，可以满足Re＜l的要求，所以：
当粒子以匀速运动沉降时，Fg=Ff，故最终匀速沉降速率为：
从上式可知，最终沉降速率与粒子直径的平方成正比，与粒子 和流体的密度差成正比，而与流体的粘度成反比；也就是说粒 子的沉降速度仅仅是液体性质及粒子本身特性的函数。
如果粒子在离心力场中沉降，则重力加速度g应换成离心加 速度ω2r ，即： 式中 ω 为旋转角速度(rad/s)，r为粒子离转轴中心的距离。 上式是离心沉降的基本公式，从式中可知沉降速度与ω 的二 次方成正比，因此只要根据要求改变或提高ω ，使粒子作快 速旋转，就可获得比重力沉降或过滤时高得多的分离效果。 可用离心分离因数Fr，(又称离心力强度)来定量评价：
碟片式离心机工作原理
特点
•结构稳定， •可装载较多的样品 •使用较高的转速。 •加速或减速时，对样品有搅动。
(2)瓶式离心机
瓶式离心机又称平抛式离心机，是一类结构简 单的实验室常用的低中速离心机，转速一般在 3000-6000rpm。 离心管，静止时垂直挂在转头上，旋转时随着 转子转动，从垂直悬吊上升到水平位置（约 200800rpm）。
管式离心机工作原理
待处理的物料在一定压力（3×104 Pa左右）下 由进料管经底部空心轴进入鼓内， 靠挡板分布于鼓的四周，并使料液迅速达到与 转鼓相同的角速度。 转鼓带动物料高速旋转，在离心力下，悬浮液 沿转鼓内壁向上流动的，料液在离心力场的作 用下因其密度差的存在而分离。 澄清后的液相流动到转鼓上部的排液口排出。 比重大的固体微粒逐渐沉积在转鼓内壁形成 沉渣层，达到一定数量后，停机人工清除。
Tubular bowl
管式离心机特点：
结构简单，可提供较大离心力，转速高，离心力强 度高达15000-65000。 管状离心机可以冷却，有利蛋白质分离 间歇操作，须定时拆卸、清洗 适用于于分离乳浊液及含细颗粒的稀悬浮液，适用 于固含量低于1%，颗粒度小于5微米，黏度大的悬浮 液澄清或固液两相密度差较小的分离。
离心分离是除过滤之外的另一种非常有效的 固-液分离方法。 它是利用惯性离心力和物质的沉降系数或浮 力密度的不同而进行的一项分离、浓缩或提 炼操作。
优点：离心分离对那些固体颗粒很小或液体 粘度很大，过滤速率很慢，甚至难以过滤的 悬浮液的分离十分有效，对那些忌用助滤剂 或助滤剂使用无效的悬浮液的分离也能得到 满意的结果。 缺点：分离得到的是浆状物而不是干的滤饼， 另外，离心设备复杂，价格昂贵。 （沉降分离是不彻底的分离）
（4）多室式离心机multichamber centrifuge
多室式离心机的转鼓内有若干同心 圆筒组成的环状分离室。 加长了被分离液体的流程，使液层 减薄，增加了沉降面积，减少了沉 降距离。 同时还有粒度筛分的作用，悬浮液 中的粗颗粒沉降到靠近内部的分离 室壁上，细颗粒则沉降到靠近外部 的室壁上，澄清的分离液经溢流排 出。 常用于抗菌素液－液萃取分离，果 汁和酒类饮料的澄清等。
离心分离形式
①离心沉降：利用固液两相的相对密度差进 行悬浮液分离的操作。 ②离心过滤：利用离心力并通过过滤介质进 行悬浮液分离的操作。 ③离心分离和超离心：利用不同溶质颗粒在 液体中各部分分布的差异，分离不同相对密 度液体的操作。
5.1 离心沉降
5.1.1 心沉降的原理
离心沉降，指当悬浮液静置时，密度较大的固体颗 粒在重力的作用下逐渐下沉。当固体粒子在无限连 续流体中沉降时，受到两种力的作用，一种是连续 流体对它的浮力，另一种是流体对运动粒子的粘滞 力。当这两种力达到平衡时，固体粒子将保持匀速 运动。
优点：
瓶式离心机颗粒在水平转子中的沉降是沿管子 轴向移动，样品便于收集。 受振动和变速搅乱后对流现象小，
缺点：
但转头结构复杂，最高转速相对要低 容量也小一些。
平抛式离心机转子
（３）管式离心机
（tubular-bowl centrifuge）
管式离心机：分为液-液分离 的连续式管式离心机和液-固 分离的间歇式管式离心机。 管式离心机具有一个细长而高 速旋转的转鼓， 转鼓内装有纵向平板， 其下部有进料口。上部有重液 液相出口。
（1）斜角式离心机
是一类结构最简单的实验室常用离心机， 指离心管腔与转轴成一定倾角的转子； 角度越大，沉降越结实，分离效果越好， 角度越小，颗粒沉降距离短，沉降速度快，但分离效果差。 颗粒在角转子中沉降时，先沿离心 力方向撞向离心管，然后再沿管壁 滑向管底，因此管的一侧会出现颗 粒沉积。
对直径为d的球形粒子(大多数生化分离上处理的对象都可 以看成为球形粒子)，作用在它上面的浮力Fg可以表示为：
d为粒子直径；ρ 0和ρ 分别为粒子和流体的密度；g为重力 加速度,V为粒子体积。
根据Stockes定律，悬浮在介质中的球形粒子所受的粘滞力 Fi可表示为：
式中 μ为连续流体的粘度；u为粒子的运动速度；CD为阻滞 系数；A为粒子在运动方向上的投影面积。其中CD不是常数， 它取决于雷诺数Re的变化,对于球形粒子，根据实验得知：
（5）碟片式离心机disk-bowl centrifuge
是在管式离心机的基础上发展起来的，在转鼓中 加入了许多重迭的碟片，缩短了颗粒的沉降距离， 提高了分离效率。 是生物工业中应用最为广泛的一种离心机 有一个密封的转鼓，内装十至上百 个锥顶角为60~100゜锥形碟片。 碟片间的距离一般为0.5-2.5mm， 与被分离物料的性质有关。
Fr表示了粒子在离心机中产生的离心加速度与自由下降 的加速度之比： Fr 越大，越有利于分离。
5.1.2 离心沉降的设备
根据其离心力大小，可分为低速离心机、 高速离心机和超离心机。生化分离用离心机 一般为冷却式，可在低温下操作，称为冷冻 离心机。
离心机的种类与用途
按离心机的作用方式：
斜角式 平抛式 管式 蝶式 螺旋式 多室