03第三章 固液分离技术(第一节 过滤技术)-调整se

(3) 对发酵液进行预处理，改善滤液 性质。


二、过滤的分类
◆1、根据推动力的产生条件不同，过滤有 （1）常压过滤(重力过滤) （2）加压过滤 （3）减压过滤(真空过滤) （4）离心过滤 ◆ 2 、依据过滤过程中固体颗粒截留机理不同分为： 深层介质过滤，绝对过滤； ◆ 3 、据过滤操作方式不同分为：间歇过滤，连续 过滤。 ※

过滤阻力：
介质阻力： 滤饼阻力: 滤饼厚度：随过滤进行而增加 滤饼特性：颗粒形状、大小。

(1)降低料液黏度

3、过滤速度的强化
黏度愈低，过滤阻力愈小。加热、去杂蛋白、 絮凝、调PH。 过滤速度与获得滤饼体积成反比。因此应尽可 能降低培养基配料浓度（如玉米粉、豆饼粉的 浓度）。
(2)降低悬浮液中悬浮固体的浓度
合理选择过滤介质：



又称滤布，应用最广泛，包括由棉、麻等天然纤维滤布 和合成纤维滤布。 其过滤性能受许多因素的影响，其中最重要的是纤维的 特性、编织纹法和线型。
密度 最高温度℃ (kg ／ m3 )
棉 尼纶 涤纶 92 105—120 145 滤 液 澄清度 阻力 依 依 次 次 降 降 155 114 138 滤饼中 含 水 依 次 减
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第一节 过滤技术
一、概述(概念与原理) 二、过滤的分类 三、过滤介质 四、过滤设备 五、影响过滤速度的主要因素

一、过 滤( filtration)概述(概念与原理)
1、过滤(概念)：是借助于过滤介质，在一定的外力作用下， 使悬浮液中的液体通过介质的孔道，而固体颗粒被截留在介 质上，从而实现固液分离的技术过程。 2、原理——筛分
2）原料液(发酵液)的黏度viscosity ：
固液分离速度通常与粘度成反比，粘度越大，固液分离越困 难。影响粘度的因素： 菌体的种类和浓度（重要因素），通常丝状菌、动物或植 物细胞悬浮液粘度较大，浓度增大，粘度也提高。 培养液中蛋白质、核酸大量存在：通常细胞破碎或细胞自 溶后粘度增大。因此细胞破碎的程度应控制，发酵放罐时 间要适宜。 培养基成分：如用黄豆粉、花生粉作氮源，淀粉作碳源， 粘度都会升高。
1、过滤介质-织物介质
吸水率％
16-22 6.5-8.3 0.04-0.08 滤饼 寿命 脱落 依 中 次 长 易 短
Fra Baidu bibliotek
耐磨
良 优 优 堵孔 倾向 依 次 易
平纹 斜纹 缎纹
2、过滤介质-粒状介质





有硅藻土、珍珠岩粉、细砂、活性炭、白土等。 最常用的是硅藻土，是优良的过滤介质： ①一般不与酸碱反应，化学性能稳定； ②形状不规则，空隙大且多孔，具有很大的吸附表面； ③无毒且不可压缩，形成的过滤层阻力不随操作压力变化。 硅藻土过滤介质通常有三种用法： （1）作为深层过滤介质。硅藻土过滤层具有曲折的毛细孔道， 借筛分、吸附和深层效应作用除去悬浮液中的固体粒子，截 留效果可达到1μ m。 （2）作为预涂层。在支持介质的表面上预先形成一层较薄的 硅藻土预涂层，用以保护支持介质的毛细孔道不被滤饼层中 的固体粒子堵塞。 （3）用作助滤剂。

发酵过程的不正常处理，如大量过剩的培养基和消沫油加 入，都会使粘度增大。
固液分离的目的包括两方面：
收集胞内产物的细胞或菌体，分离除去 液相， 收集含生化物质的液相，分离除去固体 悬浮物（细胞、菌体、细胞碎片、蛋白 质的沉淀物和它们的絮凝体等）。

固液分离方法
第一节 第二节

过滤技术 离心技术

加压过滤 用压力泵或 压缩空气 作过滤动力。★
(3)减压过滤(真空过滤) : 又称为真空过滤或抽滤，是通过在过滤介质 的下方抽真空的方法，以增加过滤介质上下 方之间的压力差，推动液体通过过滤介质， 而把大颗粒截留的过滤方法 ◆实验室常用的抽滤瓶和生产中使用的各种 真空抽滤机均属于此类。 ◆减压过滤需要配备有抽真空系统。由于压 力差最高不超过0.1 MPa，多用于粘性不大 的物料的过滤。 ※
过滤介质filter medium : 过滤采用的多孔物质；
滤浆filter pulp : 所处理的悬浮液；
滤液filtrate : 通过多孔通道的液体； 滤饼或滤渣 filter cake:
被截留的固体物质。
◆过滤介质常用的有滤纸、滤布、纤维、
多孔陶瓷、烧结金属和各种高分子膜等。 ※
滤饼
传统的过滤
滤饼过滤：
• 当悬浮液通过滤布时，固体颗粒被滤布阻拦而逐 渐形成滤饼（滤渣）。 • 在滤饼过滤中，当滤饼至一定厚度时即起主要的 过滤作用
• 适合于固体含量大于0.1%的悬浮液的过滤分离。
过滤推动力：
悬浮液自身压强差、重力 悬浮液的—外加压力 过滤介质的—抽真空 离心力




(1)常压过滤(重力过滤) : 以液位差为推动力的过滤。 ◆实验室常用的滤纸过滤以及生产中使用的 吊篮或吊袋过滤都属于常压过滤。 ※

(2)加压过滤: 以压力泵或压缩空气产生的压力为推动力。 ◆生产中常用各式压滤机进行加压过滤。 ◆添加助滤剂、降低悬浮液粘度、适当提高 温度等措施，均有利于加快过滤速度和提高 分离效果。※

减 压 过 滤 示 意 图

（4）离心过滤 由离心机所产生的离心力作为料液的推动力。



三、过滤介质
过滤介质起过滤作用，还是滤饼的支撑物。应 具有足够的机械强度和尽可能小的流动阻力。 过滤介质所能截留的固体粒子大小：通常以过 滤介质的孔径表示。常用的过滤介质中，纤维 滤布所能截留的最小粒子约10μ m，硅藻土为 lμ m，超滤膜可小于0.5μ m。 过滤介质的透过性：是指在一定的压力差下， 单位时间单位过滤面积上通过滤液的体积量， 它取决于过滤介质上毛细孔径的大小及数目。
生物分离技术
第三章 固液分离技术
提取生化物质的第一步，分两部分： 发酵液或 其他细胞悬浮液
胞外 上清液/滤液
预处理
固液分离
胞内 富集细胞
固液分离：
是将固液多相混合体系中固体
（细胞、菌体、细胞碎片及沉淀 或结晶等）与液体分离开来的技 术。

1）原料液(发酵液)中悬浮粒子的大小
影响原料液固液分离的因素