發(fā)酵液的預(yù)處理和固液分離方法1

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1、第二章發(fā)酵液的預(yù)處理和固液分離①改變發(fā)酵液的物理性質(zhì)，提高固液分離效率；②盡可能使產(chǎn)物轉(zhuǎn)入便于后處理的某一相中(多為液相)；③去除發(fā)酵液中部分雜質(zhì)，以利于提取和精制后續(xù)各工序的順利進(jìn)行。發(fā)酵液預(yù)處理的目的2.1發(fā)酵液的預(yù)處理和固液分離預(yù)處理和固液分離內(nèi)容生物產(chǎn)品的分類(lèi)（根據(jù)分離特點(diǎn)）培養(yǎng)液產(chǎn)品：如飲料酒類(lèi)，沒(méi)有提取與精制，只需考慮除去固相雜志即可。細(xì)胞產(chǎn)品：如活性干酵母，只需固液分離和洗滌可溶性雜志的過(guò)程。粗制產(chǎn)品：如工業(yè)用酶制劑，只需考慮產(chǎn)品提取。精制產(chǎn)品：有純度要求，大多數(shù)生物產(chǎn)品屬此類(lèi)，其分離回收過(guò)程一般包括預(yù)處理和固液分離、提取、精制和成品

2、加工四步。精制產(chǎn)品分離純化一般流程胞外產(chǎn)品胞內(nèi)產(chǎn)品2.1發(fā)酵液預(yù)處理2.1.1引言發(fā)酵液預(yù)處理的目的：改變?yōu)V液的性質(zhì)除去部分可溶性雜質(zhì)盡可能使產(chǎn)物轉(zhuǎn)入便于后處理的一相中（多數(shù)是液相）以利于后續(xù)各工序的順利進(jìn)行預(yù)處理的方法加水稀釋法Dilutionwithwater加熱法Heating調(diào)節(jié)懸浮液的pH值RegulationofpH凝聚和絮凝Coagulationandflocculation助濾劑Filteraids和反應(yīng)劑Reactant高價(jià)無(wú)機(jī)離子的去除Removalofinorganicion雜蛋白的去除RemovalofUSELESSPROT

3、EIN2.1.2發(fā)酵液過(guò)濾性能的改變生物懸浮液的特性：①懸浮物顆粒小，比重與液相相差不大；②固體粒子可壓縮性大；③粘度大，含有蛋白質(zhì)、多糖等膠體物質(zhì)，大多為非牛頓型流體。改性的目的：降低濾餅比阻，提高過(guò)濾與分離的速率。①發(fā)酵產(chǎn)物濃度較低，而且懸浮液中大部分是水；②懸浮物顆粒小，相對(duì)密度與液相相差不大；③固體粒子可壓縮性大；④液相粘度大，大多為非牛頓型流體；⑤性質(zhì)不穩(wěn)定，隨時(shí)間變化。微生物發(fā)酵液的特性一、降低液體粘度根據(jù)流體力學(xué)原理，濾液通過(guò)濾餅的速率與液體的粘度成反比，降低液體粘度就可有效提高過(guò)濾速率。降低液體粘度的常用方法加水稀釋法加熱法加水稀釋

4、法優(yōu)點(diǎn)：降低液體粘度，提高過(guò)濾速率缺點(diǎn)：增加懸浮液的體積，加大后繼過(guò)程的處理任務(wù)。加熱法優(yōu)點(diǎn)：1.升高溫度可有效降低液體粘度，提高過(guò)濾速率；2.在適當(dāng)溫度和受熱時(shí)間下可使蛋白質(zhì)凝聚，形成較大顆粒的凝聚物，進(jìn)一步改善了發(fā)酵液的過(guò)濾特性。實(shí)例：鏈霉素發(fā)酵液，調(diào)酸至pH3.0后，加熱至70℃，維持半小時(shí)，液相粘度下降至原來(lái)的1/6，過(guò)濾速率可增大10～100倍。加熱法注意事項(xiàng)：使用加熱法時(shí)必須嚴(yán)格控制加熱溫度與時(shí)間。加熱的溫度必須控制在不影響目的產(chǎn)物活性變質(zhì)的范圍內(nèi)；溫度過(guò)高或時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)使細(xì)胞溶解，胞內(nèi)物質(zhì)外溢，增加發(fā)酵液的復(fù)雜性，影響其后的產(chǎn)物分離與

5、純化。二、調(diào)整pHpH值直接影響發(fā)酵液中某些物質(zhì)的電離度和電荷性質(zhì)，適當(dāng)調(diào)節(jié)pH值可改善其過(guò)濾特性。是發(fā)酵工業(yè)中發(fā)酵液預(yù)處理中常用的方法之一。氨基酸、蛋白質(zhì)等兩性物質(zhì)，在其等電點(diǎn)處的溶解度最小，此即為等電點(diǎn)沉淀法。應(yīng)用實(shí)例：味精生產(chǎn)中，利用等電點(diǎn)(pH3.22)沉淀法提取谷氨酸；對(duì)于蛋白質(zhì)，由于羧基的電離度比氨基大，故蛋白質(zhì)的酸性性質(zhì)通常強(qiáng)于堿性，因而大多數(shù)蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)都在酸性范圍內(nèi)(pH4.0～5.5)。利用酸性來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)酵液pH值使之達(dá)到等電點(diǎn)，可除去蛋白質(zhì)等酸性兩性物質(zhì)。在膜過(guò)濾中，發(fā)酵液中的大分子物質(zhì)易與膜發(fā)生吸附，通過(guò)調(diào)整pH值改變易吸附

6、分子的電荷性質(zhì)，即可減少堵塞和污染。細(xì)胞、細(xì)胞碎片及某些膠體物質(zhì)等在某個(gè)pH值下也可能趨于絮凝而成為較大顆粒，有利于過(guò)濾的進(jìn)行。應(yīng)用實(shí)例：三、凝聚與絮凝采用凝聚和絮凝技術(shù)能有效改變大分子物質(zhì)的分散狀態(tài)，使其聚結(jié)成較大的顆粒，便于提高過(guò)濾速率；采用凝聚和絮凝技術(shù)能有效地除去雜蛋白質(zhì)和固體雜質(zhì)，提高濾液質(zhì)量。作用：1．凝聚凝聚是指在電解質(zhì)作用下，由于膠粒之間雙電層電排斥作用降低，電位下降，而使膠體體系不穩(wěn)定的現(xiàn)象。在生理pH值下，發(fā)酵液中的菌體或蛋白質(zhì)常常帶有負(fù)電荷，由于靜電引力的作用，使溶液中帶相反電荷的陽(yáng)離子被吸附在其周?chē)?，在界面上形成雙電層。但是

7、，這些正離子還具有因熱運(yùn)動(dòng)而離開(kāi)膠粒表面的趨勢(shì)。在相距膠核表面約一個(gè)離子半徑Stern平面以內(nèi)，正離子被緊密束縛在膠核表面，稱為吸附層；在Stern平面以外，剩余的正離子在溶液中擴(kuò)散開(kāi)去，距離越遠(yuǎn)，濃度越小，最后達(dá)到主體溶液的平均濃度，稱為擴(kuò)散層。雙電層的組成當(dāng)膠粒在溶液中作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，總有一薄層液體，隨著它一起滑移，這一薄層的厚度比吸附層稍大，滑移面在圖中用波紋線表示?；泼嫔系碾娢环Q為ξ電位（或電動(dòng)電位），它是控制膠粒間電排斥作用的電位，用來(lái)表征雙電層的特征，是研究凝聚機(jī)理的重要參數(shù)。?帶有相同電荷和擴(kuò)散雙電層的結(jié)構(gòu)。ξ電位越大，電排斥作用就越

8、強(qiáng)，膠粒的分散程度也越大，發(fā)酵液過(guò)濾就越困難。膠粒保持分散狀態(tài)的原因?膠粒表面的水化作用，形成了包圍于粒子周?chē)乃瘜?，?/p>