细胞破碎机

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米/秒，最高可达1500米/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。

随着重组DNA技术得到广泛应用以来，生物技术发生了质的飞跃。很多基因工程产物都是胞内物质，必须将细胞破壁，使产物得以释放，才能进一步提取，因此细胞破碎是提取胞内产物的关键步骤，破碎方法的得当与否，直接影响到所提取产品的产量、质量和生产成本。现将近年来常用的几种细胞破碎方法介绍一下。 　　1. 高压匀浆法 　　设备是高压匀浆器，它由高压泵和匀浆间组成，美国Microfluidics公司和ATS公司均有产品出售。其破碎机理：细胞在一系列过程中经历了高速造成的剪刀，碰撞以及由高压到常压的变化从而造成细胞的破碎。 　　存在的问题；较易造成堵塞的团状或丝状真菌，较小的革兰氏阳性首以及有些亚细胞器，质地坚硬，易损伤匀浆阀，也不适合用该法处理。 　　2. 高速珠磨法 　　设备是珠后机，瑞士WBC公司和德国西门子机械公司均制造各种型号的珠磨机，其破碎机下：微生物细胞悬浮液与极细的研磨剂在搅拌浆作用下充分混合，珠子之间以及珠子和细胞之间和互相剪切、碰撞，促使细胞壁破碎，释出内含物，在珠波分离器的协助下，珠子被滞留在破碎室内，浆液流出，从而实现连续操作，破碎中，生的热量由夹套中的冷却液带走。 　　存在的问题：操作参数多，一般赁经验估计并且珠子之间的液体损失30％左右。 　　3. 超声破碎 　　频高于15-20KHz的超声波在高强度声能输入下可以进行细胞破碎。其破碎机理：可能与空化现象引起的冲击波和剪切力有关。超声破碎的效率与声频、声能、处理时间、细胞浓度及首种类型等因素有关。 　　存在问题；超声波破碎在实验室规模应用较普遍，处理少量样品时操作简便，液量损失少，但是超声波产生的化学自由基团能使某些敏感性活性物质变性失活。而且大容量装置声能传递，散热均有困难。 　　4. 酶溶法 　　就是用生物酶将细胞壁和细胞腊消化溶解的方法。常用的溶酶有溶菌酶β-1．3-葡聚糖酶、蛋白酶等。 　　存在的问题；易造成产物抑制作用，这可能是导致胞内物质释放率低的一个重要因素。而且溶酶价格高，限制了大规模利用。若回收溶酶，则又增加百分离纯化溶酶的操作。另外酶港法通用性差，不同菌种需选择不同的酶。 　　5. 化学渗透法 　　某些有机溶剂（如苯、甲苯）、抗生素、表面活性剂、金属螯合剂、变性剂等化学药品都可以改变细胞壁或膜的通透性从而使内合物有选择地渗透出来。其作用机理；化学渗透取决于化学试剂的类型以及细胞壁和膜的结构与组成。 　　存在的问题；时间长，效率低；化学试剂毒性较强，同时对产物也有毒害作用，进一步分离时需要用透析等方法除去这些试剂；通用性差：某种试剂只能作用于某些特定类型的微生物细胞。 　　本文介绍了几种细胞破碎的方法，可谓各有千秋，在实际应用中，应尽量考虑全面，选择最科学、有效的方法。

破碎机研究的目的和意义跟着我国国民经济的疾速开展，矿产资源的综合使用技能与其工业迅猛行进，到1999年我国已建成10 879座国有大中型矿山和227854个城镇集体企业，全国矿石采掘总量超越50亿吨，矿业总产值为4000亿元。物料的破碎是许多职业为了节能和进步出产功率,所以提出了“多碎少磨”的技能准则。这使破碎机向细碎、破坏和高效节能方向开展。 别的跟着工业自动化的开展,破碎机也向自动化方向跨进跟着挖掘规划的扩展,破碎机也在向大型化开展,如粗碎旋回破碎机的处置才能已达6000th。至于新原理和新方法的破碎尚在研讨实验中,暂时还不能用于出产。对粗碎而言,当前还没有研制出更新的设备以替代传统的颚式破碎机和旋回式破碎机，主要是使用现代技能,予以改善、完善和进步耐磨性,到达节能、高效、长命的意图。细碎方面新机型更多些。总的来看,值得提出的有:颚式破碎机、圆锥破碎机、冲击式破碎机和辊压机。而使用最广泛的就是鄂式破碎机。器功用，完成了产品的更新换代。 复摆颚式破碎机的组织归于四杆组织中曲柄摇杆组织的使用,曲柄为自动件。颚式破碎机以布局简略、功能牢靠、修理方便在物料破坏职业广泛使用。复摆鄂式破碎机的动鄂，是直接悬挂在偏疼轴上的饿，是曲柄连杆组织，没有独自的连杆。由于动鄂是由偏疼轴的偏疼直接股动，所以活动鄂板可还做笔直和水平的杂乱摇摆，鄂板上各点的摇摆轨道是由顶部的挨近圆形接连改变到下部的椭圆形，越到下部的椭圆形越扁，动鄂的水平行程则由下往上越来越大的改变着，因而对石块不但能起压碎、劈碎，还能起辗碎效果。由于偏疼轴的转向是逆时针方向，动鄂上各点的运动方向都有利于促进排料，因而破碎效果好，破碎率较高、产物粒度均匀且多。 复摆鄂式破碎机和简摆鄂式破碎机相比较，复摆鄂式破碎机的机器分量较轻，布局简略，出产功率较高级长处。但复摆鄂式破碎机的鄂板笔直行程大，石料对鄂板的磨削效果严峻，磨削较快，且能量消耗也大，任务时易发生较多的粉尘。在工程上使用较为广泛的是复摆鄂式破碎机。国产的鄂式破碎机数量最多的也是复摆鄂式破碎机。复摆鄂式破碎机主要由机架、鄂板、侧护板、主轴、飞轮、肘板和调整组织等组成。