臥螺離心機(jī)在分離蛋白中的應(yīng)用
行業(yè)動(dòng)態(tài)
一、離心的受力分析
臥螺離心機(jī)在分離蛋白工藝中的作用是實(shí)現(xiàn)固液兩相的分離。在離心機(jī)中，懸浮在溶液中的固體顆粒受到離心力以及與此相反的浮力和流動(dòng)阻力的作用而沉降，物料得以分離正是其上述各個(gè)力的綜合結(jié)果。
其中，離心力是一個(gè)機(jī)械參數(shù)，浮力取決于液體密度，流動(dòng)阻力取決于顆粒的尺寸、形狀以及液體的黏度。在分離蛋白生產(chǎn)中，液體的黏度主要受溫度影響。液體與沉降的固體所產(chǎn)生的摩擦力以及螺旋旋轉(zhuǎn)的旋流和轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的攪動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)綜合性的動(dòng)力效應(yīng)，對(duì)離心機(jī)內(nèi)的半靜態(tài)沉降產(chǎn)生強(qiáng)烈的效果。
二、離心機(jī)的構(gòu)造
主構(gòu)件是一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓，提供離心力。液料由一根長管引入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，由于機(jī)件的轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦接觸而被加速旋轉(zhuǎn)。在離心力作用下，固相沉積在轉(zhuǎn)鼓壁上，而液相由溢流孔溢出，另一端，轉(zhuǎn)鼓直徑逐漸縮小到小于溢流孔那端，并設(shè)置徑向卸料口。為使固相順利排出，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)安置了一個(gè)螺旋推進(jìn)器。我們可先假設(shè)螺旋和轉(zhuǎn)鼓同速運(yùn)轉(zhuǎn)。螺旋把進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的液料的軸向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為螺旋運(yùn)動(dòng)。當(dāng)流量不變，螺旋運(yùn)動(dòng)引起液料運(yùn)動(dòng)路線變長，同時(shí)增加了流速。當(dāng)一個(gè)相對(duì)于轉(zhuǎn)鼓較小的轉(zhuǎn)速加到螺旋時(shí)，就產(chǎn)生了一個(gè)將固相推到轉(zhuǎn)鼓錐端的推動(dòng)力。
三、堿提、酸沉中針對(duì)離心機(jī)的調(diào)整思路
在分離蛋白的生產(chǎn)工藝中，離心機(jī)的作用是不可估量的，它直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。因此有必要探索在不同工段離心機(jī)的調(diào)整思路，以便更好的服務(wù)于生產(chǎn)。
堿提工段離心的目的在于將提取的蛋白與不溶性物質(zhì)分離。依照前人實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，堿提后的蛋白尺寸可以分為兩個(gè)范圍，一類是類似于糖溶液，尺寸范圍小于1nm，屬于真溶液。而另外一部分，尺寸范圍在1nm-10nm之間，屬于膠體，當(dāng)堿提時(shí)長時(shí)間較高溫度和PH下降，蛋白就有可能聚集而引起尺寸變大，在離心分離時(shí)第二部分是不易得到的。若離心機(jī)參數(shù)不合適，第二部分的蛋白將被離心沉降而隨沉渣進(jìn)入固相。因此在堿提階段，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速不應(yīng)一味的升高，同時(shí)我們可以適度增大溢流半徑，或者提高差轉(zhuǎn)速來增加離心機(jī)內(nèi)部的湍流效應(yīng)，而使處于離心機(jī)接近固相的蛋白重新攪起而進(jìn)入液相。
在堿提階段，離心機(jī)的目標(biāo)參數(shù)為豆渣中的蛋白含量，另外還有豆渣含水量，液相含固量。在順利排渣的情況下，豆渣的含水率降低是有利于降低豆渣的蛋白點(diǎn)的。根據(jù)固液萃取理論，存在于沉渣中的蛋白濃度是大于液相中的蛋白濃度的。隨著豆渣中的水?dāng)D出，溶解于水的蛋白也隨著流走，導(dǎo)致豆渣的蛋白含量減少。液相中的含固量（我們可以認(rèn)同為離心含雜），可以作為調(diào)節(jié)成品的蛋白含量的參數(shù)之一。
在酸沉階段，蛋白經(jīng)過等電沉淀，以顆粒的形態(tài)存在于溶液中，等電沉淀的好壞直接影響顆粒的大小和緊密程度，它們的尺寸范圍在1-10μm。酸沉分離的目的在于將蛋白顆粒與溶于水的可溶成分分離，蛋白從離心機(jī)的固相被分離。轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)數(shù)的提高，液池深度的增大，差轉(zhuǎn)速的降低均可減少液相的含固率，而提高固相的回收率，從而提高得率。在酸沉階段，離心機(jī)的目標(biāo)參數(shù)為液相的含固率。固相的含水率可以作為調(diào)節(jié)成品的蛋白含量的手段之一，隨著含水率的降低，成品的蛋白點(diǎn)將會(huì)提高。
