发酵液预处理及固液分离.ppt

发酵液的预处理和固液分离方法目的第一节发酵液的预处理改善发酵液过滤特性的物理化学方法：

调酸（等电点）、热处理、电解质处理、添加凝聚剂、添加表面活性物质、添加反应剂、冷冻-解冻及添加助滤剂等。1.降低液体粘度

2.调整pH

3.凝聚与絮凝凝聚——指在电解质作用下，由于胶粒之间双电层电排斥作用降低，电位下降，而使胶体体系不稳定的现象；

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。（1）凝聚
采用絮凝法可形成粗大的絮凝体，使发酵液较易分离。
絮凝剂是一种能溶于水的高分子聚合物，其相对分子质量可高达数万至一千万以上，长链状结构，其链节上含有许多活性官能团，包括带电荷的阴离子（如---COOH）或阳离子（如---NH2）基团以及不带电荷的非离子型基团。
它们通过静电引力、范德华引力或氢键的作用，强烈地吸附在胶粒的表面。
当一个高分子聚合物的许多链节分别吸附在不同的胶粒表面上，产生桥架联结时，就形成了较大的絮团，这就是絮凝作用。絮凝机理示意图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。聚丙烯酰胺类絮凝剂的优点对于带负电荷的菌体或蛋白质来说，采用阳离子型高分子絮凝剂同时具有降低胶粒双电层电位和产生吸附桥架的双重机理；

对于非离子型和阴离子型高分子絮凝剂，要采用凝聚和絮凝双重机理才能提高过滤效果，这种包括凝聚和絮凝机理的过程，称为混凝。4.加入助滤剂

5.加入反应剂发酵液中的杂质（一）、高价无机离子的去除方法（二）杂蛋白的去除方法在酸性溶液中，蛋白质与一些阴离子，如三氯乙酸盐、水杨酸盐、钨酸盐、苦味酸盐、鞣酸盐、过氯酸盐等形成沉淀；

在碱性溶液中，蛋白质与一些阳离子，如Ag+、Cu++、Zn++、Fe+++和Pb++等形成沉淀。2.变性法加入某些吸附剂或沉淀剂吸附杂蛋白质而除去。

在四环素类抗生素中，采用黄血盐和硫酸锌的协同作用生成亚铁氰化锌钾的胶状沉淀来吸附蛋白质；
在枯草杆菌发酵液中，加入氯化钙和磷酸氢二钠，两者生成庞大的凝胶，把蛋白质、菌体及其他不溶性粒子吸附并包裹在其中除去。第二节固液分离工程及设备重力沉降
浮选

旋液分离

介质过滤
离心优点：分离速度快，分离效率高、液相澄清度好；
缺点：设备投资高、能耗大。

离心机种类：碟片式离心机、管式离心机、倾析式离心机。微生物发酵液中含有大量菌体、细胞或细胞碎片以及残余的固体培养基成分。A.根据过滤机理，过滤操作可分为澄清过滤和滤饼过滤。B.常用过滤设备单元组成（2）真空转鼓过滤机（3）硅藻土过滤机（3）硅藻土过滤机目前，尽管固液分离技术已经取得很大进展，出现了很多新型的离心分离设备以适应悬浮颗粒细小、粘度大的发酵液体系，但有时固液分离仍然是制约整个分离纯化工艺路线的瓶颈步骤，因此，避开固液分离操作，从悬浮液中直接提取生化物质就成为国内外学者探索的方向。1）应用膜技术进行全发酵液提取
采用膜直接吸附法，经一步分离就可达到过滤、浓缩和初步纯化的效果。该技术的关键在于膜上连接的配基数量要大，同时必须解决膜孔道的污染问题。

2）双水相萃取
向水相中加入溶于水的某些高分子化合物（如葡聚糖、聚乙二醇等）后，形成密度不同的两相，轻相中富含某种高分子化合物，重相中富含盐类或另一种高分子化合物，从而达到分离和提纯某种高分子化合物的目的。

3）吸附法
向细胞碎片悬浮液中加入某种固体吸附剂，或者用细胞碎片悬浮液通过装有吸附剂的固定床，即可达到除去细胞碎片的目的。主要的问题是很难选择合适的吸附剂，以保证目的产物不被吸附而损失。扩张床吸附利用扩张床吸附进行全发酵液提取