生化分離工程_蘇海佳_第三章細(xì)胞破碎(編輯修改稿)
2025-03-04 05:09 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 裝置。 原理：細(xì)胞懸浮液與玻璃珠（或石英砂，或氧化鋁）一起高速攪拌，研磨使細(xì)胞達(dá)到某種程度破碎， 2. 珠磨法（ Bead milling） 作用力：剪切力層之間的碰撞和磨料的滾動(dòng) WSK臥式高效全能珠磨機(jī) ZM系列臥式密閉珠 (砂 )磨機(jī) 兩種情況下，細(xì)胞破碎動(dòng)力學(xué)可近似表示為： tkl Sn ???1 1QVt ?t： 為細(xì)胞懸浮液在破碎室內(nèi)的平均停留時(shí)間 其中 V 為懸浮液體積 m3， Q為懸浮液流量 m3/S， S為破碎率， k為破碎速率常數(shù)，與許多因素有關(guān)。 可采用間歇式與連續(xù)操作。 間歇操作： t為破碎操作時(shí)間 即 連續(xù)操作： 隨細(xì)胞種類(lèi)而異； 同一進(jìn)料速度，細(xì)胞濃度 ?，則破碎率 ?，能耗 ?； 同一懸浮液中，破碎的能耗與破碎率成正比，提高破碎率，導(dǎo)致電能消耗增加； 對(duì)一定細(xì)胞，存在適宜的微球粒徑，通常 D/d=30100， D：微球粒徑； d：目標(biāo)細(xì)胞粒徑。 攪拌轉(zhuǎn)速 懸浮液進(jìn)料速率 微球大小 微球填充密度 細(xì)胞濃度 微球密度 溫度 攪拌槳設(shè)計(jì) 破碎室的幾何形狀 影響 操作簡(jiǎn)便穩(wěn)定，破碎率可控制，易放大 在實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)規(guī)模上已得到應(yīng)用 適用于絕大多數(shù)微生物細(xì)胞破碎， 特別 對(duì)于有大量菌絲體的微生物和一些有亞細(xì)胞器（質(zhì)地堅(jiān)硬）的微生物細(xì)胞。 缺點(diǎn)：破碎過(guò)程產(chǎn)生大量的熱能，有效能量利用率僅為 1%，應(yīng)充分考慮換熱。 優(yōu)點(diǎn)： 撞擊破碎 原理：將細(xì)胞冷凍可使其成為剛性球體，降低破碎的難度。 如圖：細(xì)胞懸浮液以噴霧狀高速凍結(jié)，形成粒徑小于 50? m的微粒子。高 速載氣 (如氮?dú)?，流速約 300m/s)。將凍結(jié)的微粒子送入破碎室，高速撞擊撞擊板，使凍結(jié)的細(xì)胞發(fā)生破碎。 細(xì)胞破碎僅發(fā)生在與撞擊板撞擊的一瞬間，細(xì)胞破碎均勻，可避免細(xì)胞反復(fù)受力發(fā)生過(guò)度破碎的現(xiàn)象。 細(xì)胞破碎程度可通過(guò)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)載氣壓力 (流速 )控制，避免細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞，適用于細(xì)胞器 (如線(xiàn)粒體、葉綠體等 )的回收。 適用于大多數(shù)微生物細(xì)胞和植物細(xì)胞的破碎，通常處理細(xì)胞懸浮液濃度為 10%20%。 實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的撞擊破碎器間歇處理能力約 50500cm3，而工業(yè)規(guī)模的連續(xù)處理在 l0dm3/h以上 . 特點(diǎn)： 超聲波破碎法 (Ultrasonication) 破碎機(jī)理：是與空化現(xiàn)象引起的沖擊波和剪切力有關(guān)，即空穴作用產(chǎn)生的空穴泡由于又受到超聲波的沖擊而閉合，從而產(chǎn)生一個(gè)極為強(qiáng)烈的沖擊
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