生物分离工程技术第三章固-液分离技术-第二讲离心技术

生 物 分 离 (工 程 )技 术生 物 分 离 （ 工 程 ） 技 术主 讲 ： 吴 元 喜E-mail: 联 系 电 话 ： 027-877923042010年 8月 生 物 分 离 (工 程 )技 术 一 般 生 物 工 业 过 程 生 物 分 离 (工 程 )技 术 提 取 精 制 的 优 化 目 标 和 工 艺设 计 总 的 目 标 ： 高 产 率 、 品 质 优 、 低 成 本 、 操 作 简 便 、 无 环 境 污 染 。 常 用 单 元 操 作 出 现 频 率 ： 离 子 交 换 75 ； 亲 和 过 程 60 ； 沉 淀 分 离 57 ； 凝 胶 过 滤 层 析 50 ； 其 他 方 法 33 。 单 元 操 作 的 选 择 要 求 ： 工 艺 前 期 ： 不 要 求 分 辨 能 力 高 ， 但 要 求 负 荷 能 力 大 工 艺 后 期 ： 分 辨 能 力 和 回 收 能 力 尽 可 能 高 ， 生 物 分 离 (工 程 )技 术 生 物 工 业 下 游 技 术 一 般 工 艺 过 程 生 物 分 离 (工 程 )技 术 第 三 章 固 -液 分 离 技 术 第 一 讲 过 滤 技 术 第 二 讲 离 心 技 术 生 物 分 离 (工 程 )技 术 第 二 讲 离 心 分 离 技 术一 、 概 述二 、 离 心 分 离 原 理 三 、 离 心 操 作 注 意 事 项四 、 思 考 题 生 物 分 离 (工 程 )技 术 一 、 概 述1、 前 言2、 离 心 的 形 式 和 目 的 3、 离 心 机 的 分 类 生 物 分 离 (工 程 )技 术 1、 前 言 1924年 Svedberg（ 瑞 典 ） 设 计 并 制 造 出 可 产生 相 当 于 5000倍 地 球 引 力 的 离 心 机 。 1926年 获 得 诺贝 尔 化 学 奖 离 心 技 术 主 要 用 于 各 种 生 物 样 品 的 分 离 和 制 备 ，生 物 样 品 悬 浮 液 在 高 速 旋 转 下 ， 由 于 巨 大 的 离 心 力作 用 ， 使 悬 浮 的 微 小 颗 粒 （ 细 胞 器 、 生 物 大 分 子 的沉 淀 等 ） 以 一 定 的 速 度 沉 降 ， 从 而 与 溶 液 得 以 分 离 。沉 降 速 度 取 决 于 颗 粒 的 质 量 、 大 小 和 密 度 。 生 物 分 离 (工 程 )技 术 颗 粒 的 沉 降 生 物 分 离 (工 程 )技 术 颗 粒 的 沉 降 （ 续 ） 在 稀 溶 液 中 ， 作 用 于 单 个 球 形 微 粒 上 的 阻 力 FD， 可 用Stocks(斯 托 克 斯 )定 律 表 示 ：颗 粒 较 小 时 ， 生 物 分 离 (工 程 )技 术颗 粒 的 沉 降 （ 续 ） 当 Re 1时 ， 阻 力 表 示 为 ： 是 摩 擦 系 数f 当 球 形 粒 子 在 介 质 中 开 始 运 动 时 速 度 较 小 ， 作 用 其 上 的阻 力 亦 较 小 。 当 阻 力 与 浮 力 平 衡 时 ， 微 粒 加 速 度 为 零 。 微 粒运 动 速 度 方 程 为 ：重 力 沉 降 时 ， 微 粒 加 速 度 即 重 力 加 速 度 ， 即g为 重 力 加 速 度 常 数 ， m/s 2离 心 沉 酵 时 ， 微 粒 运 动 速 度 方 程 为 ：转 鼓 回 转 角 速 度 ， r s转 鼓 中 心 轴 线 与 微 粒 间 距 离 ， m 生 物 分 离 (工 程 )技 术 2、 离 心 的 形 式 和 目 的离 心 的 形 式 离 心 过 滤 ： 在 有 孔 转 鼓 的 离 心 机 小 通 过过 滤 介 质 分 离 悬 浮 液 ； 离 心 沉 降 ： 利 用 固 液 两 相 比 重 的 差 异 在离 心 机 无 孔 转 鼓 或 管 子 中 进 行 悬 浮 液 沉 降 分 离 (如 用 于 净 制 含 少 量 固 体 的 液 体 时 也 称 离 心 澄 清 )； 离 心 分 离 ： 利 用 不 同 溶 质 颗 粒 在 液 体 各部 分 分 布 的 差 异 ， 分 离 不 同 比 重 液 体 。离 心 的 目 的 固 -液 分 离 、 液 -液 分 离 生 物 分 离 (工 程 )技 术3、 离 心 机 的 分 类(1)转 速 和 温 度 ： 低 、 高 、 超 速 ； 冷 冻 和 常 温 ；(2)用 途 ： 工 业 或 实 验 用 ， 分 析 或 制 备 ；(3) 形 式 和 操 作 ： 过 滤 、 沉 降 或 分 离 ； 连 续 、 半 连续 、 间 歇 ；(4) 结 构 特 点 ： 转 鼓 、 长 管 式 的 转 筒 、 角 式 和 外 摆式 转 子 、 分 析 型 转 子 和 区 带 转 子 等 。 依 驱 动 方 式有 手 摇 式 、 油 涡 轮 式 、 气 动 式 、 磁 悬 式 和 电 动 式等 。 依 旋 转 轴 位 置 有 直 立 式 、 水 平 式 、 倾 斜 式 等 生 物 分 离 (工 程 )技 术 二 、 离 心 分 离 原 理 1、 离 心 分 离 的 先 决 条 件2、 离 心 机 的 选 择3、 离 心 方 法 的 选 择4、 离 心 力 和 相 对 离 心 力5、 物 质 的 沉 降 系 数 6、 离 心 条 件 的 确 定 生 物 分 离 (工 程 )技 术 1、 离 心 分 离 的 先 决 条 件 不 同 密 度 或 不 同 大 小 及 形 状 的 物 质 在 重 力作 用 下 的 沉 降 速 率 不 同 ， 在 形 成 密 度 梯 度的 液 相 体 系 中 的 平 衡 位 置 不 同 。 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 。 高 速 离 心 机 ： 最 大 转 速 为 (1 2.5) 104r min， 相 对离 心 力 达 到 (104 105) g， 主 要 用 于 各 种 沉 淀 物 、 细 胞 碎 片和 细 胞 器 等 的 分 离 。 超 速 离 心 机 :最 大 转 速 达 (2 5 12) 10 4 r min， 相对 离 心 力 可 以 高 达 106 g。 超 速 离 心 主 要 用 于 DNA、 RNA、 蛋白 质 等 生 物 大 分 子 以 及 细 胞 器 、 病 毒 等 的 分 离 纯 化 ， 样 品 纯度 的 检 测 ， 沉 降 系 数 和 相 对 分 子 质 量 的 测 定 等 。 生 物 分 离 (工 程 )技 术 三 种 不 同 级 别 的 制 备 离 心 机 类 型 普 通 离 心 机 高 速 离 心 机 超 速 离 心 机最 大 转 速 6， 000 25， 000 75， 000以 上最 大 相 对 离 心 （ g） 6， 000 89， 000 510， 000以 上容 量 ml-L ml-1.5L ml-1.5L分 离 形 式 固 液 沉 降 分 离 固 液 沉 降 分 离 密 度 梯 度 区 带 分 离或 差 速 沉 降 分 离 。 离 心 管 平 衡允 许 误 差 0。 25克 0。 1克 0 1克 生 物 分 离 (工 程 )技 术 3、 离 心 方 法 的 选 择I.沉 淀 离 心II.差 速 离 心 ：III.密 度 梯 度 离 心 ： 速 率 区 带 离 心 与 等 密 度 区 带 离 心 生 物 分 离 (工 程 )技 术 I.沉 淀 离 心 沉 淀 离 心 技 术 是 目 前 应 用 最 广 的 一 种 离 心方 法 。 一 般 是 指 介 质 密 度 约 lg ml， 选 用 一 种离 心 速 度 ， 使 悬 浮 溶 液 中 的 悬 浮 颗 粒 在 离 心 的作 用 下 完 全 沉 淀 下 来 ， 这 种 离 心 方 式 称 之 为 沉降 离 心 。 根 据 颗 粒 大 小 来 确 定 沉 降 所 需 要 的 离 心 力 。主 要 适 宜 于 细 菌 等 微 生 物 、 细 胞 和 细 胞 器 等 生物 材 料 ， 密 度 在 1.181.31g ml左 右 的 离 心 分离 。 沉 降 速 度 与 离 心 力 和 颗 粒 大 小 有 关 。 生 物 分 离 (工 程 )技 术 II.差 速 离 心 差 速 离 心 :是 指 采 用 不 同 的 离 心 速 度 和 离 心时 间 ， 使 不 同 沉 降 速 度 的 颗 粒 分 批 分 离 的方 法 。 微 小 颗 粒 与 液 体 分 子 间 的 相 互 影 响 力 被 离心 力 克 服 ， 原 条 件 下 稳 定 悬 浮 的 多 种 微 小粒 子 又 依 自 身 相 对 密 度 大 小 等 条 件 顺 序 沉淀 出 来 。 一 般 用 于 分 离 沉 降 系 数 相 差 较 大 的 颗 粒 。 生 物 分 离 (工 程 )技 术 差 速 离 心 -物 质 的 沉 降 过 程 优 点 是 ： 操 作 简 易 ， 离 心后 用 倾 倒 法 即 可 将 上 清 液与 沉 淀 分 开 ， 并 可 使 用 容量 较 大 的 角 式 转 子 。 缺 点 是 ： 须 多 次 离 心 ， 沉淀 中 有 夹 带 ， 分 离 效 果 差 。 可 用 于 组 织 匀 浆 液 中 分 离细 胞 器 和 病 毒 的 分 级 沉 淀 生 物 分 离 (工 程 )技 术 生 物 分 离 (工 程 )技 术 沉 淀 离 心 和 差 速 离 心 的 过 程 生 物 分 离 (工 程 )技 术 III.密 度 梯 度 离 心 法密 度 梯 度 离 心 法 （ 区 带 离 心 法 ） ： 是 将 样 品 加 在 惰 性 梯 度 介 质 中 进 行 离 心 沉 降 或 沉 降 平衡 ， 在 一 定 的 离 心 力 下 把 颗 粒 分 配 到 梯 度 中 某 些 特 定 位置 上 ， 形 成 不 同 区 带 的 分 离 方 法 。（ 1） 差 速 区 带 离 心 法 ： 在 一 定 的 离 心 力 作 用 下 ， 颗 粒各 自 以 一 定 的 速 度 沉 降 ， 在 密 度 梯 度 介 质 的 不 同 区 域 上形 成 区 带 的 方 法 称 为 差 速 区 带 离 心 法 。（ 2） 等 密 度 区 带 离 心 法 ： 离 心 管 中 预 先 放 置 好 梯 度 介质 ， 样 品 加 在 梯 度 液 面 上 ， 或 样 品 预 先 与 梯 度 介 质 溶 液混 合 后 装 入 离 心 管 ， 通 过 离 心 形 成 梯 度 ， 这 就 是 预 形 成梯 度 和 离 心 形 成 梯 度 的 等 密 度 区 带 离 心 产 生 梯 度 的 二 种方 式 。 生 物 分 离 (工 程 )技 术 密 度 梯 度 离 心 法 的 特 点优 点 ： 分 离 效 果 好 ， 可 一 次 获 得 较 纯 颗 粒 ； 适 应 范 围 广 ， 能 象 差 速 离 心 法 一 样 分 离 具 有沉 降 系 数 差 的 颗 粒 ， 又 能 分 离 有 一 定 浮 力 密 度差 的 颗 粒 ； 颗 粒 不 会 挤 压 变 形 ， 能 保 持 颗 粒 活 性 ， 并 防止 已 形 成 的 区 带 由 于 对 流 而 引 起 混 合 。缺 点 ： 离 心 时 间 较 长 ； 需 要 制 备 惰 性 梯 度 介 质 溶液 ； 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 。 离 心 必 须 在 沉 降 最 快 的 大 颗 粒 到达 管 底 前 结 束 ， 样 品 颗 粒 的 密 度要 大 于 梯 度 介 质 的 密 度 。 梯 度 介 质 通 常 用 蔗 糖 溶 液 ， 其 最 大 密 度 和 浓 度 可 达 1.28 kg/cm3和 60 。 生 物 分 离 (工 程 )技 术 (2)等 密 度 离 心 法 的 特 点 离 心 时 ， 样 品 的 不 同 颗 粒 向 上浮 起 ， 一 直 移 动 到 与 它 们 的 密度 相 等 的 等 密 度 点 的 特 定 梯 度位 置 上 ， 这 就 是 等 密 度 离 心 法 。 处 于 等 密 度 点 上 的 样 品 颗 粒 的区 带 形 状 和 位 置 均 不 再 受 离 心时 间 所 影 响 。 提 高 转 速 可 以 缩 短 达 到 平 衡 的时 间 ， 离 心 所 需 时 间 以 最 小 颗粒 到 达 等 密 度 点 （ 即 平 衡 点 ）的 时 间 为 基 准 ， 有 时 长 达 数 日 。 梯 度 介 质 通 常 为 氯 化 绝 C SCl，其 密 度 可 达 1.7 g/cm3。 生 物 分 离 (工 程 )技 术 4、 离 心 力 “ F ” 和 相 对 离 心 力“ RCF ” 离 心 力 “ F ” 相 对 离 心 力 “ RCF ” 离 心 机 转 速 与 离 心 力 列 线 计 算 图 生 物 分 离 (工 程 )技 术 离 心 力“ F ” 当 一 个 粒 子 （ 生 物大 分 子 或 细 胞 器 ） 在高 速 旋 转 下 受 到 离 心力 作 用 时 ， 此 离 心 力“ F” 由 下 式 定 义 ， 即 ：rmamF 2 生 物 分 离 (工 程 )技 术 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 = 1.119 10 5 (rpm)2 r9802rRCF 602 rpm ( rpm revolutions per minute每 分 钟 转 数 ， r/min ) 生 物 分 离 (工 程 )技 术 离 心 机 转 速 与 离 心 力 列 线计 算 图 一 般 情 况 下 ， 低 速 离 心时 常 以 转 速 “ rpm” 来 表示 ， 高 速 离 心 时 则 以 “ g” 表 示 。 在 报 告 超 离 心 条 件 时 ，通 常 总 是 用 地 心 引 力 的倍 数 “ g” 代 替 每 分 钟转 数 “ rpm” . 转 速 与 离 心 力 的 换 算 :先 在 r标 尺 上 取 已 知 的 半 径 和在 rpm标 尺 上 取 已 知 的 离心 机 转 数 ， 然 后 将 这 两点 间 划 一 条 直 线 ， 与 图 中 RCF标 尺 上 的 交 叉 点 即为 相 应 的 相 对 离 心 力 数值 。 生 物 分 离 (工 程 )技 术 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 ： 根 据 Stokes定 律 ， 离 心 时 沉 降 颗 粒 遇 到 的 阻 力 是 ：d-沉 降 颗 粒 直 径 ， cm； -沉 降 颗 粒 密 度 ， g cm 3； -溶 剂 液 体 密 度 ， g cm; -溶 剂 液 体 黏 度 ， g (cms)。 231 61 df 相 对 离 心 力颗 粒 液 体 相 对 密 度颗 粒 体 积 df 32 生 物 分 离 (工 程 )技 术 物 质 的 沉 降 系 数 (续 )在 离 心 力 作 用 下 ， 如 果 沉 降 物 质 沉 降 的 速 度 是 不变 的 ， 离 心 力 就 等 于 阻 力 ， f1 f2 -物 质 沉 降 速 率 ， cm s； d-沉 降 颗 粒 直 径 ， cm； -沉 降 颗 粒 密 度 ， g cm 3； -溶 剂 液 体 密 度 ， g cm -溶 剂 液 体 黏 度 ， g (cms)。 dd 361 23 22 18 d Sssd 132 1018 表 示 。用为 常 数 ， 称 沉 降 系 数 ， S 称 为 斯 维 德 伯 格 (Svedberg)单 位 生 物 分 离 (工 程 )技 术 物 质 的 沉 降 系 数 (续 ) 18 10132 dS 生 物 分 离 (工 程 )技 术 6、 离 心 条 件 的 确 定 离 心 力 离 心 时 间 及 计 算 温 度 和 pH值 生 物 分 离 (工 程 )技 术 离 心 力 离 心 力 的 大 小 与 转 速 的 平 方 (rpm2)及 旋 转 半 径 (r)成 正 比 。 在 转 速 一 定 的 条 件 下 ， 颗 粒 距 离 心 轴 越 远 ，其 所 受 的 离 心 力 越 大 。 在 离 心 过 程 中 ， 随 着 颗 粒 在离 心 管 中 移 动 ， 其 所 受 到 的 离 心 力 也 在 变 化 。 一 般离 心 力 的 数 据 是 指 其 平 均 值 ， 即 是 指 在 离 心 溶 液 中点 处 颗 粒 所 受 的 离 心 力 。 RCF = 1.119 10 5 (rpm)2 r9802rRCF 602 rpm 生 物 分 离 (工 程 )技 术 离 心 时 间 及 其 计 算 离 心 时 间 沉 降 时 间 的 计 算 转 子 的 效 率 因 子 (K) 生 物 分 离 (工 程 )技 术 离 心 时 间 对 于 常 速 离 心 、 高 速 离 心 和 差 速 离 心 来 说 ， 离 心时 间 是 指 颗 粒 从 离 心 管 中 样 品 液 的 液 面 完 全 沉 降到 离 心 管 底 的 时 间 ， 称 为 沉 降 时 间 或 澄 清 时 间 ； 对 于 密 度 梯 度 离 心 而 言 ， 离 心 时 间 是 指 形 成 界 限分 明 的 区 带 的 时 间 ， 称 为 区 带 形 成 时 间 ； 而 等 密度 梯 度 离 心 所 需 的 离 心 时 间 是 指 颗 粒 完 全 达 到 等密 度 点 的 平 衡 时 间 ， 称 为 平 衡 时 间 。 沉 降 时 间 是 指 颗 粒 从 样 品 液 面 完 全 沉 降 到 离 心 管底 所 需 的 时 间 。 沉 降 时 间 决 定 于 颗 粒 的 沉 降 速 度和 沉 降 距 离 。 生 物 分 离 (工 程 )技 术 沉 降 时 间 的 计 算t沉 降 时 间 (s)； S颗 粒 的 沉 降 系 数 (s)； 转 子 角 速 度 (rad s)； 1， 2 分 别 为 旋 转 轴 中 心 到 样 品 液 面 和 离 心 管 底的 距 离 (cm)。 2 12 lnln1 rrSt 生 物 分 离 (工 程 )技 术 转 子 的 效 率 因 子 (K) 转 子 的 效 率 因 子 K与 转 子 的 半 径 和 转 速 有 关 。 生 产 厂家 已 经 在 转 子 出 厂 时 标 示 出 了 最 大 转 速 时 的 K值 。 根据 公 式 计 算 出 其 他 转 速 时 的 K值 。 在 选 定 了 所 使 用 的 离 心 机 和 转 子 以 后 ， r1， r2已 确 定 ，对 于 某 一 具 体 的 颗 粒 来 说 ， 沉 降 系 数 S为 定 值 ， 2 t为 一 常 数 ,所 以 离 心 时 对 颗 粒 的 沉 降 起 决 定 作 用 的 是转 子 的 转 速 和 沉 降 时 间 t。 所 以 K值 越 小 ， 其 沉 降 时间 就 越 短 ， 转 子 的 使 用 效 率 就 越 高 。StrrK 2 12 lnln KK 2221 生 物 分 离 (工 程 )技 术 2 t为 一 常 数 离 心 时 对 颗 粒 的 沉 降 起 决 定 作 用 的 是 转 子的 转 速 和 沉 降 时 间 t时 ,操 作 时 可 以 采 用 较 高的 转 速 离 心 较 短 的 时 间 ， 或 采 用 较 低 的 转 速 离心 较 长 的 时 间 ， 只 要 2t不 变 ， 就 可 以 得 到 相同 的 离 心 效 果 。例 如 :例 如 采 用 10 000r min离 心 10min， 2t=（ 2 rpm/60） 2t=6.5785 108(s-1) 如 果 改 用 5000r min离 心 40min， 2t=6.576608(s-1) 两 者 基 本 相 同 ， 离 心 效 果 相 近 。 生 物 分 离 (工 程 )技 术 温 度 和 pH值 离 心 温 度 一 般 控 制 在 4 右 ， 对 于 某 些 耐 热 性 较 好 的生 化 物 质 ， 也 可 以 在 室 温 条 件 下 进 行 离 心 分 离 。 但 是在 超 速 离 心 和 高 速 离 心 时 ， 由 于 转 子 高 速 旋 转 会 发 热而 引 起 温 度 升 高 ， 必 须 采 用 冷 冻 系 统 ， 使 温 度 维 持 在一 定 范 围 内 。 温 度 的 控 制 是 由 离 心 机 本 身 设 置 的 温 度调 节 系 统 进 行 ， 在 离 心 前 转 子 和 待 离 心 分 离 的 液 体 都必 须 置 于 冷 室 或 者 冰 箱 中 预 冷 。 离 心 介 质 的 pH值 必 须 是 处 于 待 分 离 物 质 稳 定 的 pH值 范围 内 ， 必 要 时 可 以 采 用 缓 冲 溶 液 。 过 高 或 过 低 的 pH值可 能 引 起 酶 等 生 物 活 性 物 质 的 变 性 失 活 ， 还 可 能 引 起转 子 和 离 心 机 其 他 部 件 的 腐 蚀 ， 应 当 加 以 注 意 。 生 物 分 离 (工 程 )技 术 三 、 离 心 操 作 的 注 意 事 项 1. 使 用 各 种 离 心 机 时 ， 必 须 事 先 在 天 平 上精 密 地 平 衡 离 心 管 和 其 内 容 物 ， 离 心 管必 须 对 称 地 放 在 转 头 中 。2. 装 载 溶 液 时 ， 要 选 用 适 合 的 离 心 管 ， 无盖 离 心 管 内 的 液 体 不 得 装 过 2/3.3.每 次 使 用 后 ， 必 须 仔 细 检 查 转 头 ， 及 时清 洗 、 擦 干 ， 转 头 是 离 心 机 中 须 重 点 保护 的 部 件 ， 搬 动 时 要 小 心 ， 不 能 碰 撞 ，避 免 造 成 伤 痕 ， 严 禁 使 用 显 著 变 形 、 损伤 或 老 化 的 离 心 管 。 生 物 分 离 (工 程 )技 术 离 心 操 作 的 注 意 事 项 (续 ) 4. 离 心 过 程 中 不 得 随 意 离 开 ， 应 随 时观 察 离 心 机 上 的 仪 表 是 否 正 常 工 作 ， 如有 异 常 的 声 音 应 立 即 停 机 检 查 ， 及 时 排除 故 障 。 5. 每 个 转 头 各 有 其 最 高 允 许 转 速 和 使用 累 积 限 时 ， 使 用 转 头 时 要 查 阅 说 明 书 ，不 得 过 速 使 用 。 每 一 转 头 都 要 有 一 份 使用 档 案 ， 记 录 累 积 的 使 用 时 间 ， 若 超 过了 该 转 头 的 最 高 使 用 限 时 ， 则 须 按 规 定降 速 使 用 。 生 物 分 离 (工 程 )技 术 四 、 工 业 离 心 机 碟 片 式 离 心 机 结 构 生 物 分 离 (工 程 )技 术 牛 乳 的 特 点 与 分 离 牛 乳 中 含 有 脂 肪 、 脱 脂 乳 以 及 各 种 固 体 杂 质 ， 三 者 之 间 脂肪 相 对 密 度 最 小 ， 脱 脂 乳 次 之 ， 固 体 杂 质 相 对 密 度 最 大 。 将其 静 止 数 小 时 后 ， 将 分 成 三 层 。 如 图 所 示 。 生 物 分 离 (工 程 )技 术 碟 片 式 离 心 机 与 牛 乳 的 分 离 在 转 鼓 中 加 入 一 组 圆锥 形 碟 片 ， 由 于 颗 粒 所走 的 距 离 减 小 ， 所 以 相应 的 分 离 能 力 就 增 加 。 借 离 心 力 的 作 用 使混 合 液 达 到 转 鼓 中 心 ，重 颗 粒 （ 杂 质 ） 向 下 移动 ， 最 后 沉 降 在 转 鼓 四周 ， 重 液 体 （ 脱 脂 乳 ）向 下 通 过 圆 盘 空 间 的 中心 ， 经 最 高 圆 盘 上 面 的通 道 从 圆 盘 排 出 。 生 物 分 离 (工 程 )技 术 生 物 分 离 (工 程 )技 术 生 物 分 离 (工 程 )技 术 （ 2） 分 离 钵 的 主 要 结 构为 整 个 分 离 钵 的 支 持部 分 ， 中 心 管 是 牛 乳进 入 的 通 道 ， 放 在 底 座 上 面 的 一 、 槽 沟内 ， 当 分 离 钵 旋 紧 时 ， 可使 顶 罩 与 底 座 之 间 封 闭 。用 于 支 承 杯 盘 ， 其 内 部 有 三个 沟 槽 与 底 座 的 三 个 孔 眼 配合 中 ， 形 成 牛 乳 的 通 道 由 此进 入 分 离 杯 盘 中在 盘 的 内 外 表 面 焊 有 突 起 物 ，并 有 三 个 孔 与 中 杯 盘 配 合 形成 牛 乳 上 行 的 通 道 眼 焊 接 突起 物 ， 使 杯盘 间 形 成 一定 的 距 离 ，不 同 类 形 分离 机 ， 杯 盘数 目 不 同 ，越 多 离 效 果越 好 ， 能 力越 大 ， 耗 能也 在上 无 孔 眼 ， 将 杯 盘 分 离 出 来 的 稀 奶 油汇 集 ， 并 将 稀 奶 油 从 其 中 伸 长 的 出 口（ 有 一 小 孔 ） 甩 出 钵 体 。 整 个 杯 盘 的 锥 形 外 罩 ，其 作 用 是 当 乳 中 密 度较 大 的 脱 脂 乳 被 压 到杯 盘 边 沿 后 ， 即 顺 着顶 罩 的 内 侧 向 上 流 动 ，最 后 通 过 顶 罩 上 的 脱乳 出 品 乳 出 钵 外 。 生 物 分 离 (工 程 )技 术 生 物 分 离 (工 程 )技 术 碟 片 式 离 心 机 1-生 物 悬 浮 液 2-离 心 后 清 液 3-固 相 出 口 4-循 环 液 生 物 分 离 (工 程 )技 术 管 式 高 速 离 心 机 管 式 高 速 离 心 机 具 有 很 高 的 分 离因 数 （ 1.5万 6万 ） ， 转 鼓 的 转速 可 达 8000 5万 。 为 尽 量 减 小 转 鼓 所 受 的 应 力 ， 采用 较 小 的 鼓 径 ， 因 而 在 一 定 的 进料 量 下 ， 悬 浮 液 沿 转 鼓 轴 向 运 动的 速 度 较 大 。 为 此 ， 应 增 大 转 鼓的 长 度 ， 以 保 证 物 料 在 鼓 内 有 足够 的 沉 降 时 间 ， 于 是 导 致 转 鼓 成为 直 径 小 而 高 度 相 对 很 大 的 管 式构 形 。 生 物 分 离 (工 程 )技 术 管 式 离 心 机 悬 浮 液 在 加 压 情 况 下 由 下 部 送 入 ，经 挡 板 作 用 分 散 于 转 鼓 底 部 ， 受 到高 速 离 心 力 作 用 而 旋 转 向 上 ， 轻 液(或 清 液 )位 于 转 鼓 中 央 ， 呈 螺 旋 形运 转 向 上 移 动 ， 重 液 (或 固 体 )靠 近鼓 壁 。 分 离 盘 靠 近 中 心 处 为 轻 液 出口 孔 ， 靠 近 转 鼓 壁 处 为 重 液 出 口 孔 。用 于 固 液 分 离 时 ， 将 重 液 出 口 孔 用石 棉 垫 堵 塞 ， 固 体 则 附 于 转 鼓 周 壁 ，待 停 机 后 取 出 。 生 物 分 离 (工 程 )技 术 倾 析 式 离 心 机 生 物 分 离 (工 程 )技 术 过 滤 离 心 机 生 物 分 离 (工 程 )技 术 过 滤 离 心 机 生 物 分 离 (工 程 )技 术 四 、 思 考 题 1、 深 床 过 滤 和 滤 饼 过 滤 的 特 点2、 何 谓 凝 聚 和 絮 凝 ？3、 常 用 的 工 业 过 滤 设 备 有 哪 些 ？ 沉 淀 离 心 和 差 速 离心 有 何 区 别 ？4、 何 为 离 心 力 和 相 对 离 心 力 ？ 记 住 表 达 式 。5、 一 台 离 心 机 的 离 心 转 头 ， 最 大 半 径 为 9cm， 转 速为 18000r/min， 求 离 心 转 头 最 大 离 心 力 和 最 大 相对 离 心 力 ？6、 工 业 离 心 机 有 哪 几 种 类 型 ， 在 应 用 上 有 什 么 不 同 ？