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高压细胞破碎机应用

  • 省部重点实验室
    2012/05/17
  • 私聊

常用设备综合讨论

  • 目前国内对细胞破碎机的研究局限于实验研究,仅对某种结构均质阀的均质效果进行验证与分析,或是选择结构参数。实验研究的局限性使这种分析不够全面。高压细胞破碎机是目前生物工程领域广泛使用的一种细胞破碎机。作者结合近期国外对高压细胞破碎机的理论研究工作,应用半经验半理论的方法,分析探讨了高压细胞破碎机的均质理论。

    高压细胞破碎机的结构及工作原理:

    高压细胞破碎机由高压泵和破碎阀两部分组成,高压泵通常采用柱塞往复泵,其结构与一般柱塞泵相同。破碎阀安装在柱塞泵的排出管路上,一般由阀芯和阀座构成,阀芯和阀座的结构形式对破碎效果、能耗以及阀的磨损影响极大。国外对破碎阀的结构进行了大量研究,设计出许多不同结构的破碎阀,研究主要围绕下列问题进行:1,在较低操作压力下提高破碎效果2,提高阀的使用寿命。意大利Niro Soavi公司为此,开发出R型细胞破碎阀,经过多年的实际使用,获得用户的认可。

    高压细胞破碎机工作原理:

    高压细胞破碎机有一个或数个往复运动的柱塞,物料在柱塞作用下进入可调节压力大小的阀组中,经过特定宽度的限流缝隙(工作区)后,瞬间失压的物料以极高的流速(1000/秒,最高可达1500/秒)喷出,碰撞在阀组件之一的碰撞环上,产生三种效应:

    空穴效应:被柱塞压缩的物料内积聚了极高的能量,通过限流缝隙时瞬间失压,造成高能释放引起空穴爆炸,致使物料强烈粉碎细化。(主要应用于均质)

    撞击效应:物料通过可调节限流缝隙的以上述极高的线速度,喷射到用特殊材料制成的碰撞环上,造成物料粉碎。(主要应用于细胞破碎)

    剪切效应:高速物料通过泵腔内通道和阀口狭缝时会产生剪切效应。(主要应用于乳化)经过这三种效应处理过的物料可均匀细化到0.1μm-2μm粒径。
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  • 省部重点实验室

    第1楼2012/05/17

    细胞破碎(大肠杆菌,酵母菌等)
    利用大肠杆菌、酵母菌的菌种进行细胞培养,然后提取细胞内酶、蛋白质等活性的产物是生物工程中的重要技术。而其中很重要的一步工艺就是细胞破碎。
    保持细胞活性
    保持细胞活性的最重要参数是温度和时间,物料在高压均质阀内部的约0.01秒的瞬间,在高压泵的作用下,能力释放根据柏努利方程,温度会上升到大约30~40℃。通过均质阀后在循环冷却机的作用下,温度在2~3秒作用会下降到10℃以下,所以物料在30~40℃的条件下仅仅维持最多3秒钟,不会对生物活性物质有任何影响。

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