生物分離工程發(fā)酵液預(yù)處理

關(guān)于生物分離工程發(fā)酵液預(yù)處理兩個(gè)問(wèn)題1、為什么要進(jìn)行發(fā)酵液的預(yù)處理?不僅在于分離菌體和其他懸浮顆粒，還著眼于除去部分可溶性雜質(zhì)和改變?yōu)V液的性質(zhì)，以利于提取和精制后繼各工序的順利進(jìn)行。2、如何選擇合適的預(yù)處理方法?各種發(fā)酵產(chǎn)品，由于菌種不同和發(fā)酵液特性不同，其預(yù)處理方法的選擇也有不同。大多數(shù)發(fā)酵產(chǎn)物存在于發(fā)酵液中，也有少數(shù)產(chǎn)物存在于菌體中，或發(fā)酵液和菌體中都含有。對(duì)于胞內(nèi)產(chǎn)物，經(jīng)預(yù)處理應(yīng)盡可能使目的產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到液相，然后經(jīng)固液分離除去固相；對(duì)于胞內(nèi)產(chǎn)物，則應(yīng)首先收集菌體或細(xì)胞，經(jīng)細(xì)胞破碎后，目的產(chǎn)物進(jìn)入液相，隨后再將細(xì)胞碎片分離。第2頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天第一節(jié)發(fā)酵液過(guò)濾特性的改變第3頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天發(fā)酵液的特性特性：⑴發(fā)酵產(chǎn)物濃度較低，大多為1~10%，懸浮液中大部分是水；⑵懸浮物顆粒小，相對(duì)密度與液相相差不大；⑶固體粒子可壓縮性大；⑷液相粘度大，大多為非牛頓型流體；⑸性質(zhì)不穩(wěn)定，隨時(shí)間變化，如易受空氣氧化、微生物污染、蛋白酶水解等作用的影響。這些特性，使得發(fā)酵液的過(guò)濾與分離相當(dāng)困難。物理化學(xué)方法第4頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天一、降低液體粘度常用方法：（1）加水稀釋法：有效（稀釋后過(guò)濾速率提高的百分比必須大于加水比才能認(rèn)為有效）（2）加熱法：同時(shí)，在適當(dāng)溫度和受熱時(shí)間下使蛋白質(zhì)凝聚，進(jìn)一步改善了過(guò)濾特性。嚴(yán)格控制加熱溫度與時(shí)間第5頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、調(diào)整PH等電點(diǎn)法對(duì)某一具體的單元操作的作用：改變大分子物質(zhì)的電荷特性，減少堵塞和污染，如膜過(guò)濾。一些物質(zhì)（如細(xì)胞、細(xì)胞碎片、膠休物質(zhì)等）在某個(gè)PH下也可能趨于絮凝，有利于過(guò)濾進(jìn)行。第6頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天三、凝聚與絮凝凝聚與絮凝其處理過(guò)程就是將化學(xué)藥劑預(yù)先投加到懸浮液中，改變細(xì)胞、菌體和蛋白質(zhì)等膠體粒子的分散狀態(tài)，破壞其穩(wěn)定性，使它們聚集成可分離的絮凝體，再進(jìn)行分離。1、概念上的差別凝聚是指在電解質(zhì)的作用下，由于膠粒之間雙電層排斥作用降低，電位下降，而使膠體體系不穩(wěn)定的現(xiàn)象。絮凝則是指在某些絮凝劑存在下，基于橋架作用，使膠粒形成較大絮凝團(tuán)的過(guò)程。第7頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、凝聚膠體粒子(10-100nm)中性鹽促進(jìn)下脫穩(wěn)相互聚集成大粒子（1mm）機(jī)理：（1）中和粒子表面電荷（2）消除雙電層結(jié)構(gòu)發(fā)酵液的帶電現(xiàn)象發(fā)酵液中的細(xì)胞、菌體或蛋白質(zhì)等膠體粒子的表面，一般都帶有電荷，帶電的原因很多，主要是吸附溶液中的離子或自身基團(tuán)的電離。第8頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天發(fā)酵液的帶電現(xiàn)象——雙電層結(jié)構(gòu)通常發(fā)酵液中細(xì)胞或菌體帶有負(fù)電荷，由于靜電引力的作用使溶液中帶相反電荷的粒于（即正離子）被吸附在其周圍，在界面上形成了雙電層。但是這些正離子還受到使它們均勻分布開(kāi)去的熱運(yùn)動(dòng)的影響，具有離開(kāi)膠粒表面的趨勢(shì)，在這兩種相反作用的影響下，雙電層就分裂成兩部分，在相距膠核表面約一個(gè)離子半徑的平面以內(nèi)，正離子被緊密束縛在膠核表面，稱為吸附層或stern層；在stern平面以外，剩余的正離子則在溶液中擴(kuò)散開(kāi)去，距離越遠(yuǎn)，濃度越小，最后達(dá)到主體溶液的平均濃度，稱為擴(kuò)散層。這樣就形成了擴(kuò)散雙電層的結(jié)構(gòu)模型。第9頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天膠體雙電層結(jié)構(gòu)第10頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天凝聚值或凝聚價(jià)在發(fā)酵液中加入具有高價(jià)陽(yáng)離子的電解質(zhì)，由于能降低雙電層電位和脫除膠粒表面的水化膜，就能導(dǎo)致膠粒間的凝聚作用。電解質(zhì)的凝聚能力可用凝聚值或凝聚價(jià)來(lái)表示，使膠粒發(fā)生凝聚作用的最小電解質(zhì)濃度（mmol/L），稱為凝聚值或凝聚價(jià)。第11頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天Schulze-Hardy法則——叔米-哈第法則反離子的價(jià)數(shù)越高，該值就越小，即凝聚能力越強(qiáng)。陽(yáng)離子對(duì)帶負(fù)電荷的膠粒凝聚能力的次序?yàn)锳13＋＞Fe3+

＞H＋＞Ca2十＞Mg2+＞K+＞Na+＞Li+，常用的凝聚劑電解質(zhì)有：Al2(SO4)3·18H20（明礬）；AlC13·6H2O；FeC13；ZnSO4；MgCO3等。第12頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天3、絮凝大分子絮凝劑將膠體粒子交聯(lián)成網(wǎng)狀，形成絮凝團(tuán)的過(guò)程。機(jī)理：架橋作用。絮凝劑通過(guò)靜電引力、范德華力或氫鍵的作用，強(qiáng)烈地吸附在膠粒的表面。當(dāng)一個(gè)高分子聚合物的許多鏈節(jié)分別吸附在不同的膠粒表面上，產(chǎn)生橋架聯(lián)接時(shí)，就形成了較大的絮團(tuán)，這就是絮凝作用。第13頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天高分子絮凝劑的吸附架橋作用第14頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天常用的絮凝劑聚丙烯酰胺（po1yacry1amide）類和聚乙烯亞胺（polyethyleneimine）衍生物，根據(jù)活性基團(tuán)在水中解離情況不同，可分為非離子型、陰離子型（含有羧基）和陽(yáng)離子型（含有胺基）三類。由于聚丙烯酰胺類絮凝劑具有用量少，一般以ppm計(jì)量，絮凝體粗大，分離效果好，絮凝速度快以及種類多等優(yōu)點(diǎn)，所以適用范圍廣。聚丙烯酸類陰離子絮凝劑和聚苯乙烯類衍生物。無(wú)機(jī)高分子聚合物也是較好的一類絮凝劑，如聚合鋁鹽和聚合鐵鹽等。第15頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天常用的絮凝劑天然有機(jī)高分子絮凝劑，如殼聚糖和葡聚糖等聚糖類，還有明膠、骨膠、海藻酸鈉等。微生物絮凝劑是近年來(lái)研究和開(kāi)發(fā)的新型絮凝劑，它是一類由微生物產(chǎn)生的具有絮凝細(xì)胞功能的物質(zhì)。主要成分是糖蛋白、粘多糖、纖維素及核酸等高分子物質(zhì)。微生物絮凝劑和天然絮凝劑與化學(xué)合成的絮凝劑相比，最大的優(yōu)點(diǎn)是安全，無(wú)毒和不污染環(huán)境。第16頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天絮凝劑應(yīng)用優(yōu)化用量控制：最佳用量為粒子表面積約有一半被聚合物覆蓋時(shí)所用的絮凝劑量。pH控制固體濃度與粒子尺寸分布電解質(zhì)含量后續(xù)工藝要求第17頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天凝聚和絮凝在發(fā)酵液預(yù)處理中的應(yīng)用凝聚和絮凝技術(shù)能有效的改變細(xì)胞菌體和蛋白質(zhì)等膠體粒子的分散狀態(tài)，使其聚集起來(lái)，增大體積以便固液分離，常用于菌體細(xì)小而且黏度大的發(fā)酵液的預(yù)處理中。第18頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天四、加入助濾劑1、助濾劑及其作用：最常用的——硅藻土2、使用方法：兩種（1）在過(guò)濾介質(zhì)表面預(yù)涂助濾劑（2）直接加入發(fā)酵液也可兩種方法同時(shí)兼用3、選擇及使用要點(diǎn)（1）根據(jù)目的產(chǎn)物選擇助濾劑品種（2）根據(jù)過(guò)濾介質(zhì)和過(guò)濾情況選擇助濾劑品種（3）粒度選擇：必須與懸浮液中固體粒子的尺寸相適應(yīng)（4）使用量的選擇：合適第19頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天五、加入反應(yīng)劑不影響目的產(chǎn)物作用機(jī)理：加入反應(yīng)劑和某些可溶性鹽類發(fā)生反應(yīng)生成不溶性沉淀，生成的沉淀能防止菌絲體粘結(jié)，使菌絲具有塊狀結(jié)構(gòu)，沉淀本身可作為助濾劑，并且能使膠狀物和懸浮物凝固，從而改善過(guò)濾性能。正確選擇反應(yīng)劑和反應(yīng)條件，能使過(guò)濾速率提高3~10倍。第20頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天第二節(jié)發(fā)酵液的相對(duì)純化為什么要純化？對(duì)于不同的雜質(zhì)，要選擇不同的方法。第21頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天一、高價(jià)無(wú)機(jī)離子的除去發(fā)酵液中主要的無(wú)機(jī)離子有Ca2+，Mg2+，F(xiàn)e3+

1、Ca2+

的除去為了去除鈣離子，宜加入草酸。但草酸溶解度較小，故用量大時(shí)，可用其可溶性鹽，如草酸鈉。反應(yīng)生成的草酸鈣還能促使蛋白質(zhì)凝固，提高濾液（也稱為原液）質(zhì)量。但草酸價(jià)格較貴，應(yīng)注意回收。如四環(huán)類抗生素廢液中，加入硫酸鉛，在60℃下反應(yīng)生成草酸鉛。后者在90~95℃下用硫酸分解，經(jīng)過(guò)濾、冷卻、結(jié)晶后可以回收草酸。第22頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、Mg2+，F(xiàn)e3+

的除去草酸鎂的溶解度較大，故加入草酸不能除盡鎂離子。要除去鎂離子，可以加入三聚磷酸鈉Na5P3O10，它和鎂離子形成可溶性絡(luò)合物：Na5P3O10

＋Mg2+→MgNa3P3O10

＋2Na+

用磷酸鹽處理，也能大大降低鈣離子和鎂離子的濃度。要除去鐵離子，可加入黃血鹽，使形成普魯士藍(lán)沉淀:4Fe3++3K4Fe(CN)6→Fe4[Fe(CN)6]3↓+12K+第23頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、雜蛋白質(zhì)的除去前面介紹的方法，在改善發(fā)酵液過(guò)濾特性的同時(shí)，也除去了一部分雜蛋白質(zhì)。下面再介紹幾種常用的方法：（1）沉淀法：等電點(diǎn)沉淀法蛋白質(zhì)一般以膠體狀態(tài)存在于發(fā)酵液中，膠體粒子的穩(wěn)定性和其所帶電荷有關(guān)。和氨基酸等兩性物質(zhì)一樣，蛋白質(zhì)在酸性溶液中帶正電荷，在堿性溶液中帶負(fù)電荷，而在某一pH下，凈電荷為零，溶解度最小，可使其產(chǎn)生沉淀而除去，稱為等電點(diǎn)沉淀法。第24頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）變性法：蛋白質(zhì)從有規(guī)則的排列變成不規(guī)則結(jié)構(gòu)的過(guò)程稱為變性。變性蛋白質(zhì)溶解度較小。最常用的使蛋白質(zhì)變性的方法是加熱。加熱還能使液體粘度降低，加快過(guò)濾速度。檸檬酸發(fā)酵液，采用加熱至80℃以上，使蛋白質(zhì)變性凝固和降低發(fā)酵液粘度，從而大大提高了過(guò)濾速度。變性的其它方法：大幅度調(diào)節(jié)PH，加有機(jī)溶劑鏈霉素生產(chǎn)中，采用調(diào)pH至酸性（pH3.0），加熱至70℃，維持半個(gè)小時(shí)的方法來(lái)去除蛋白質(zhì)，能使過(guò)濾速度增大10-100倍，濾液粘度可降低1/6。注意：加熱法只適合對(duì)熱穩(wěn)定的目的產(chǎn)物；極端PH會(huì)導(dǎo)致某些目的產(chǎn)物失活，且消耗大量酸堿；而有機(jī)溶劑法通常只適用于所處理的液體數(shù)量較少的場(chǎng)合。第25頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天（3）吸附法利用吸附作用也可除去蛋白質(zhì)。四環(huán)類抗生素生產(chǎn)中，采用黃血鹽和硫酸鋅的協(xié)同作用生成亞鐵氰化鋅鉀K2Zn3[Fe(CN)5]2的膠狀沉淀來(lái)吸附蛋白質(zhì)，利用此法除蛋白質(zhì)已取得很好的效果。在枯草桿菌發(fā)酵液中，常加入氯化鈣和磷酸氫二鈉，這兩者本身生成龐大的凝膠，把蛋白質(zhì)、菌體及其它不溶性粒子吸附并包裹在其中而除去，從而加快了過(guò)濾速度。第26頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天第三節(jié)固液分離工程

本節(jié)介紹細(xì)胞分離、目標(biāo)產(chǎn)物釋放以及蛋白質(zhì)復(fù)性的各種主要方法。第27頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天固液分離的目的和方法包括兩方面：收集胞內(nèi)產(chǎn)物的細(xì)胞或菌體，分離除去液相，或者是收集含生化物質(zhì)的液相，分離除去固體懸浮物，如細(xì)胞、菌體、細(xì)胞碎片、蛋白質(zhì)的沉淀物和它們的絮凝體等。常用的方法：過(guò)濾和離心分離等化工單元操作。第28頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天一、重力沉降雖然簡(jiǎn)便易行，但速度很慢?？上扔媚刍蛐跄夹g(shù)使顆粒變大，再使用。使用場(chǎng)合有限第29頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、離心分離借助離心機(jī)旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力，使不同大小和不同密度的物質(zhì)分離的技術(shù)。最廣泛使用的非均相分離手段，細(xì)胞的收集、細(xì)胞碎片和沉淀的分離等常用離心分離。超速離心技術(shù)已成為分離、純化、鑒別和各種生物大分子的重要手段之一第30頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天1、沉降系數(shù)S單位離心力作用下粒子的沉降速度，以Svedberg表示，簡(jiǎn)稱S。1S=1×10-13s離心沉降速度沉降速度是指在強(qiáng)大離心力作用下，單位時(shí)間內(nèi)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的距離。是離心設(shè)備的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)，是其所能達(dá)到的離心力與重力的比值。第31頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、離心力離心力(Centrifugalforce)：離心力作為真實(shí)的力根本就不存在，在非慣性系中為計(jì)算方便假想的一個(gè)力。相對(duì)離心力（Relativecentrifugalforce，RCF）：通常離心力常用地球引力的倍數(shù)來(lái)表示，指在離心場(chǎng)中，作用于顆粒的離心力相當(dāng)于地球重力的倍數(shù)，單位是重力加速度“g”。

注：n(rpm)應(yīng)折換成轉(zhuǎn)/秒一般情況下，低速離心時(shí)常以轉(zhuǎn)速“rpm”來(lái)表示，高速離心時(shí)則以“g”表示。第32頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天3、離心機(jī)的種類與用途按轉(zhuǎn)速分：常速（低速）、高速和超速（1）、常速離心機(jī)<8000r/min，RCF<1×104g用途：分離細(xì)胞、細(xì)胞碎片、培養(yǎng)基殘?jiān)按纸Y(jié)晶等較大顆粒（2）、高速離心機(jī)1×104g～2.5×104r/min，RCF1×104g～105g用途：分離各種沉淀物、細(xì)胞碎片及較大的細(xì)胞器等高速冷凍離心機(jī)第33頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天（3）、超速離心機(jī)2.5×104r/min～8×104r/min，RCF5×105g或更高結(jié)構(gòu)：離心管帽、冷凍裝置和溫控系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、指示儀表等。按用途分：制備用超速離心機(jī)：分離純化生物大分子、細(xì)胞器和病毒等分析用超速離心機(jī)：測(cè)定樣品純度（根據(jù)紫外吸收率或折光率等判斷）、沉降系數(shù)、相對(duì)分子量第34頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天4、離心方法的選擇對(duì)于常速和高速離心機(jī)，由于所分離的顆粒大小和密度相差較大，只要選擇好離心速度和時(shí)間，就能達(dá)到分離效果。超速離心的離心方法：差速離心、密度梯度離心和等密度梯度離心第35頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天（1）差速離心采用不同的離心速度和離心時(shí)間，使沉降速度不同的顆粒分批分離的方法。主要用于分離大小和密度差異較大的顆粒。第36頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）密度梯度離心樣品在密度梯度介質(zhì)中進(jìn)行離心，使沉降系數(shù)比較接近的物質(zhì)得以分離的一種區(qū)帶分離方法。密度梯度系統(tǒng)：梯度介質(zhì)有足夠大的溶解度，不與分離組分反應(yīng)，不會(huì)引起分離組分的凝集、變性或失活。常用介質(zhì)：蔗糖、甘油等。樣品鋪在密度梯度溶液表面，離心后形成若干條界面清楚的不連續(xù)區(qū)帶。第37頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天梯度混合器第38頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天（3）等密度離心當(dāng)欲分離的不同顆粒的密度范圍在離心介質(zhì)的密度梯度范圍內(nèi)時(shí)，不同浮力密度的物質(zhì)顆粒在離心力作用下一直移動(dòng)到與各自浮力密度相等的位置（等密度點(diǎn)），形成區(qū)帶。等密度離心常用的介質(zhì)：銫鹽，如CsCl，Cs2SO4，CsBr第39頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天5、離心條件的確定離心力（轉(zhuǎn)速）離心時(shí)間溫度pH值第40頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天6、離心機(jī)械管式離心機(jī)分為液－液分離的連續(xù)式管式離心機(jī)和液固分離的間歇式管式離心機(jī)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)速很高有利于蛋白質(zhì)的分離間歇操作第41頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天碟片式離心機(jī)是一種應(yīng)用最廣泛的離心機(jī)有一個(gè)密封的轉(zhuǎn)鼓，內(nèi)裝十至上百個(gè)錐頂角為60~100゜錐形碟片。固體的沉降距離極短，分離效果較好。碟片間的距離一般為0.5~2.5mm,與被分離物料的性質(zhì)有關(guān)。第42頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天分類人工排渣的碟片離心機(jī)噴嘴排渣的碟片離心機(jī)活門（活塞）排渣的碟片離心機(jī)活門排渣的噴嘴碟片式離心機(jī)（這是近年來(lái)開(kāi)發(fā)的機(jī)型，它和相同直徑的活塞機(jī)相似，其速度可增加23%~30%,故可使分離因素達(dá)15000左右，該機(jī)型可用于酶制劑，疫苗和胰島素生產(chǎn)中分離物的澄清，醇的生產(chǎn)中細(xì)菌的采集以及r-DNA中采集和澄清。第43頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天三、過(guò)濾（Filtration)過(guò)濾操作是借助于過(guò)濾介質(zhì)，在一定的壓力差ΔP作用下，將懸浮液中的固體粒子截留，而與液體分離的技術(shù)。衡量過(guò)濾特性的主要指標(biāo)是濾餅的重量比阻rB，它表示單位濾餅厚度的阻力系數(shù)，與濾餅的結(jié)構(gòu)特性有關(guān)。對(duì)于不可壓縮性濾餅，比阻值為常數(shù)，但對(duì)于可壓縮性濾餅，比阻rB，是操作壓力差的函數(shù)第44頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天影響過(guò)濾的因素菌種：真菌，放線菌，細(xì)菌培養(yǎng)基：黃豆，花生，淀粉，后期加油，培養(yǎng)基未用完發(fā)酵時(shí)間：菌絲自溶前放罐黏度（發(fā)酵液）第45頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天過(guò)濾的難易程度根據(jù)濾餅的重量比阻值，可衡量各種不同發(fā)酵液過(guò)濾的難易程度。一般，真菌的菌絲比較粗大，如青霉素的重量比阻為（0.15~0.20）×l012m／kg左右，發(fā)酵液容易過(guò)濾，常不需特殊處理。放線菌發(fā)酵液菌絲細(xì)而分枝，交織成網(wǎng)絡(luò)狀，如鏈霉素重量比阻為2000×1012m/kg左右，過(guò)濾較困難，一般需經(jīng)預(yù)處理。第46頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天改善過(guò)濾方法第47頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天分類：（1）澄清過(guò)濾：將硅藻土、砂芯、顆粒活性炭、玻璃珠、塑料顆粒等過(guò)濾介質(zhì)填充于過(guò)濾器內(nèi)構(gòu)成過(guò)濾層（也有燒潔的陶瓷、金屬制成的成型顆粒濾層），當(dāng)懸浮液通過(guò)時(shí)，固體顆粒被阻攔馬吸附在濾層的顆粒上，使濾液得以澄清。特點(diǎn)：過(guò)濾介質(zhì)起主要的過(guò)濾作用，適合于固體含量少于0.1g/100ml，顆粒直徑在5—100um的懸浮液的分離。（2）濾餅過(guò)濾（濾渣過(guò)濾）：以濾布（天然或合成纖維織布、金屬織布，及氈、石棉板、玻動(dòng)纖維紙、合成纖維等天紡布）為過(guò)濾介質(zhì)，當(dāng)懸浮液通過(guò)濾布時(shí)，固體顆粒被濾布所阻攔逐漸形成濾餅（濾渣），當(dāng)濾餅至一定厚度時(shí)即起過(guò)濾作用。特點(diǎn)：濾餅起主要的過(guò)濾作用，適合于固體容量大于0.1g/100ml（懸浮液的過(guò)濾分離）。下面介紹板框過(guò)濾和真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾和錯(cuò)流過(guò)濾。第48頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天板框過(guò)濾在發(fā)酵工業(yè)中廣泛應(yīng)用框的形式第49頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天在板與框的角上均開(kāi)有孔，組合后即構(gòu)成供濾漿和洗滌水流通的孔道。濾框上角的孔有小通道與框內(nèi)的空間相通，為濾漿的進(jìn)入口。濾框的兩側(cè)覆以濾布，圍成容納濾漿和濾餅的空間。濾板有洗滌板和非洗滌板兩種，它們的結(jié)構(gòu)與作用有所不同，圖中圖(a)表示的為非洗滌板，圖(b)為洗板，非洗滌板右下角的孔與板面兩側(cè)相通，可排出洗滌液；洗板左上角的孔與板面的兩側(cè)相通，洗滌液可以由此通入。板和框的結(jié)構(gòu)第50頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天板框過(guò)濾機(jī)第51頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，常用的過(guò)濾設(shè)備之一第52頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天（1）工作過(guò)程①過(guò)濾轉(zhuǎn)鼓下部浸沒(méi)于待過(guò)濾的懸浮區(qū)中（過(guò)濾區(qū)），濾液在大氣壓的作用下透過(guò)濾布進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔（有一定真空度），濾渣留在轉(zhuǎn)鼓表面的過(guò)濾介質(zhì)上形成濾餅。②當(dāng)轉(zhuǎn)鼓繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，生成的濾餅被洗滌吸干（洗滌吸干區(qū)）和卸除（卸渣區(qū)）③為了除去堵塞在濾布孔隙中的細(xì)微顆粒，壓縮空氣閥進(jìn)入再生區(qū)，吹落這些微粒，使濾布再生。轉(zhuǎn)周一個(gè)過(guò)濾循環(huán)。第53頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）特點(diǎn)①自動(dòng)化程度高、操作連續(xù)、處理量大；②適合于固體含量較大（＞10%）的懸浮液的分離；③一般不適合于菌體較小和粘度較大的細(xì)菌發(fā)酵液的過(guò)濾。（可以離心）④所得固相的干度較差。