第二章发酵液预处理与固液分离.ppt

《生物分离工程》BioseparationEngineering第二章发酵液预处理与固液分离生物分离过程的一般流程2.发酵液预处理与固液分离预处理和固液分离内容生物产品的分类（根据分离特点）：精制产品分离纯化一般流程：胞内产品：2.1发酵液预处理2.1.1引言预处理的方法2.1.2发酵液过滤性能的改变2.1.2.1加水稀释2.1.2.2加热2.1.2.3调整pH
通过调整pH值改变膜过滤中易吸附分子的电荷性质，可减少膜堵塞和污染。
调整pH→改变某些物质的电荷性质与强度→发生絮凝→便于分离。
细胞(碎片)及某些胶体物质在某个pH值下也可能趋于絮凝而成为较大颗粒，有利于过滤的进行。2.1.2.4凝聚与絮凝电解质的凝聚能力可用凝聚值来表示，使胶粒发生凝聚作用的最小电解质浓度（mmol/L)称为凝聚值。
阳离子对带负电荷的发酵液胶体粒子凝聚能力的次序为：
Al3+>Fe3+>H+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>Li+
常用的凝聚电解质有硫酸铝Al2(SO4)3·18H2O(明矾)、氯化铝AlCl3·6H2O、三氯化铁FeCl3·6H2O、硫酸亚铁FeSO4·7H2O、石灰、ZnSO4、MgCO3等。（2）絮凝：指在某些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，使胶粒形成较大絮凝团的过程。絮凝剂是一种能溶于水的高分子聚合物，具长链状结构，其链上含有许多活性功能团，包括带电荷的离子基团和不带电荷的非离子型基团。
根据其来源的不同，常用絮凝剂分为如下三类：
①有机高分子聚合物，如聚丙烯酰胺类衍生物、聚苯乙烯类衍生物；
②无机高分子聚合物，如聚合铝盐、聚合铁盐等；
③天然有机高分子絮凝剂，如聚糖类胶粘物、海藻酸钠、明胶、骨胶、壳多糖、脱乙酰壳多糖等。（3）混凝
凝聚的特点是速度快，但颗粒小；
絮凝的特点是速度慢，而颗粒较大。
它们单独使用时效果较差，所以絮凝剂常与无机电解质凝聚剂搭配使用。
首先加入电解质，使悬浮粒子间的双电层电位降低、脱稳、凝聚成微粒，然后再加入絮凝剂絮凝成较大的颗粒。
无机电解质的凝聚作用为高分子絮凝剂的架桥创造了良好的条件，从而大大提高了絮凝的效果。这种包括凝聚和絮凝机理的过程，称为混凝。2.1.2.5加入助滤剂助滤剂使用要点：助滤剂使用要点：2.1.2.6加入反应剂2.1.3发酵液的相对纯化2.1.3.1高价无机离子的去除2.1.3.2杂蛋白质的去除2.2固液分离过滤操作是借助于过滤介质，在一定的压力差ΔP作用下，使悬浮液中的液体通过介质的孔道，而固体颗粒被截留在介质上，从而实现固液分离的单元操作。
过滤介质filtermedium:过滤采用的多孔物质；
滤浆filterpulp:所处理的悬浮液；
滤液filtrate:通过多孔通道的液体；
滤饼或滤渣filtercake:被截留的
固体物质。板框过滤机是一种传统的过滤设备，可用于霉菌、放线菌、酵母等多种发酵液的固液分离。
优点：固相含水份低，动力消耗低，适应不同过滤特性的发酵液的过滤。
缺点：间歇操作、劳动强度大、生产效率较低。
适合于固形物含量1~10%的悬浮液的分离。板框压滤机板框式压滤机在过滤时，悬浮液由离心泵或齿轮泵经滤浆通道打人框内，，滤液穿过滤框两侧滤布，沿相邻滤板沟槽流至滤液出口，固体则被截留于框内形成滤饼。滤饼充满滤框后停止过滤。第三十三页，编辑于星期五：十七点四十三分。第三十四页，编辑于星期五：十七点四十三分。（2）真空转鼓过滤机转筒真空过滤机结构：转筒下部浸入滤浆槽中，浸没角约900-1300，圆筒缓慢旋转时(转速约0.5-2r／min)，筒内每一空间相继与分配头中的3个室相通，可顺序进行过滤、洗涤、吸干、吹松、卸饼等项操作。即整个圆筒分为过滤区、洗涤及脱水区，卸渣及再生区3个区域。第三十八页，编辑于星期五：十七点四十三分。（3）错流过滤（Cross-FlowFiltration）错流过滤广泛用于细菌和细胞碎片的分离，缺点是固相（浓缩相）含液量较高，仅起浓缩作用。（4）澄清过滤2.2.2离心斜角式离心机平抛式离心机第四十五页，编辑于星期五：十七点四十三分。

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