酶制劑是指酶經過提純、加工后的具有特殊催化功能的生物制品。在化學反應過程中，能夠顯著加快反應過程，具有催化效率高、專一性強、作用條件溫和、降低能耗、減少化學污染等特點。其應用領域遍布食品、紡織、飼料、洗滌劑、造紙、皮革、醫藥、能源開發、環境保護等方面。近年來，隨著酶制劑技術不斷深入的研究開發和持續創新，酶制劑生產技術水平快速提高，行業迅速發展，已成為 戰略性新興產業生物產業的重要發展方向。

傳統酶制劑提取后處理工藝過程中，主要提取設備為板框壓濾機，但使用板框壓濾機存在自動化程度低、人員勞動強度大、衛生條件差、產品容易受到環境細菌污染等缺點。使用板框壓濾機過濾過程中，普遍需要向發酵液中添加硅藻土、珍珠巖等助濾劑，導致濾餅中含有的大量菌體被污染，無法深入開發利用。針對傳統酶制劑提取后處理工藝中存在的缺點，本文采用連續排渣高速碟片離心機處理工藝替代原有的板框壓濾機過濾提取工藝，可以實現酶制劑的自動化和連續生產，有效降低勞動人員數量和勞動強度，整個生產過程中酶液處于密閉管道及設備中，能夠顯著降低產品受到外界污染的風險，實現食品級酶制劑產品的清潔衛生生產。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

本實驗選用的連續排渣高速碟片離心機設備為GEA公司生產的HFC-15-01-177型設備，該設備轉速為11500rpm，設計處理能力為2t/h，分離因數13000G，在工作過程中可以實現物料的連續分離和排渣，自動化程度高。

試驗發酵液為脂肪酶發酵液，發酵液菌體濕重為470g/L，酶活為10000u/mL，pH為5.8左右。

1.2 試驗目的

驗證在一定溫度、壓力條件下，不同轉速、進料量對高速碟片離心機分離效果的影響，并驗證較優工作條件下連續排渣高速碟片離心機對脂肪酶發酵液的分離效果。

1.3 試驗原理

連續排渣高速碟片離心機工作原理為：發酵液通過物料進口進入碟片離心機內，由于發酵液中不同組分密度不同，在離心機轉鼓高速旋轉條件下，由于離心力作用，密度較大的菌體等物質迅速向外側富集，在濃液向心泵作用下通過中間的濃液排出口連續排出離心機外，而密度較小的清液向外側運動慢，在清液向心泵的作用下，由清液排出口連續排出離心機外。清液和濃液在排出離心機時由于向心泵的作用，均帶有0.3MPa以上的背壓，有利于下一步對清液和濃液的收集。

該離心機由于結構 ，能夠實現發酵液的連續分離，清液和濃液均為連續帶壓排出。

1.4 試驗方法

脂肪酶發酵液通過物料泵進入碟片離心機中，進料溫度20～25℃，進料壓力0.05～0.1MPa，控制一定的進料量、轉速，調整清液和濃液出口背壓，使清液澄清排出，濃液連續排出。取樣檢測清液、濃液濕重情況。

碟片離心機分離的清液和濃液中菌體濕重測量采用臺式離心機測定，酶活測定采用GB/T 23535-2009中規定的方法測定。

2 試驗結果及分析

2.1 轉速對碟片離心機分離效果的影響

轉速是影響離心機分離效果的重要因素，不同轉速條件下碟片離心機的分離效果見下表：

由上表可知，轉速對碟片離心機分離效果影響明顯，隨轉速提高，離心力增大，碟片離心機對脂肪酶發酵液的分離效果明顯提升，雖然酶活有所降低，但分離的清液濕重更低，更加清澈，分離的濃液濕重更高，殘留液體更少，大大提高了分離效率，能夠有效減少濃液中酶液洗滌的用水量。綜合考慮分離效果和工作效率，碟片離心機分離該脂肪酶發酵液較適轉速為11500r/min。

2.2 進料量對碟片離心機分離效果的影響

在實際生產過程中，進料量越小，物料在離心機轉鼓中停留時間越長，分離效果越好，但過小的進料量會影響生產效率，不同進料量對碟片離心機分離效果的影響見下表：

由上表可知，進料量對碟片離心機也有一定影響，隨著進料量增大，物料在離心機轉鼓中停留時間縮短，物料中濃相菌體不能夠完全沉降，分離效果降低，造成清液濕重增高，濃相濕重下降。綜合考慮碟片離心機的分離效果和分離效率，較佳進料量取2m3/h。

2.3 較優條件下碟片離心機對脂肪酶發酵液的分離效果評價

根據2.1與2.2中試驗數據，較優工作條件為碟片離心機轉速11500r/min、進料量2m3/h，以該工藝參數進行多批次試驗，驗證碟片離心機對脂肪酶發酵液的分離效果。試驗結果如下表所示：

由上表可知，在較優工作條件下，碟片離心機對脂肪酶發酵液的分離效果良好，并且穩定可靠，能夠滿足批量連續的工業化生產要求。

3 結語

本試驗表明，連續排渣高速碟片離心機在脂肪酶發酵液分離提取工藝中的應用效果良好，能夠實現脂肪酶發酵液清液、濃液的有效分離。連續排渣高速碟片離心機的結構特性，決定其具有密閉衛生、連續、穩定、可靠、自動化程度高等優勢，解決了傳統的板框壓濾機設備耗費人力、工作環境差、容易造成產品交叉污染的痛點，是酶制劑、生物醫藥中間體等高附加值發酵產品分離提取設備的應用方向。