预处置和固液分离生物分离工程.pptx

发酵液预处理和固液分离

第一讲预处理和固液分离内容为何要对发酵液进行预处理？为何要对发酵液进行预处理？预处理目的预处理办法一凝聚和絮凝在发酵液预处理中应用凝聚和絮凝是两种办法，两个概念。
凝聚：指在投加化学物质（铝、铁盐类）作用下，胶体脱稳并使粒子互相汇集成１mm大小块状凝聚体过程。
絮凝：指使用絮凝剂（天然和合成大分子量聚电解质）将胶体粒子交联成网，形成10mm大小絮凝团过程。其中絮凝剂主要起架桥作用。发酵液中菌体表面带有负电荷，由于静电引力使溶液中反离子被吸附在其周围，在界面上形成了双电层。
正离子同时受到使它们均匀分布热运动影响，含有离开胶粒表面趋势。胶体双电层结构ζ电位计算：δ—扩散层有效厚度双电层与凝聚凝聚价或凝聚值Schulze－Hardy法则：反离子价数越高，凝聚价越小，即凝聚能力越强。
阳离子对带负电荷胶粒凝聚能力受化合价、水化半径、离子运动能力影响，顺序为
惯用凝聚剂电解质有：
絮凝：大分子聚电解质将胶体粒子交联成网状，形成絮凝团过程机理：架桥作用
采用絮凝法可形成粗大絮凝体，使发酵液较易分离。絮凝剂是一个能溶于水高分子聚合物，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，包含离子基团以及非离子型基团。
它们经过静电引力、范德华引力或氢键作用，强烈地吸附在胶粒表面。
当一个高分子聚合物许多链节分别吸附在不同胶粒表面上，产生架桥联结时，就形成较大絮团，产生絮凝作用。高分子絮凝剂吸附架桥作用可分为三类：人工合成有机高分子聚合物、天然有机高分子聚合物、无机高分子聚合物

1）当前惯用是人工合成有机高分子聚合物，如聚丙烯酰胺类衍生物、聚乙烯亚胺衍生物；聚丙烯酸类和聚苯乙烯类衍生物。高分子聚合物絮凝剂依据活性基团在水中解离情况不同，可分为三类：阴离子型（含有羧基)、阳离子型（含有胺基）、非离子型聚丙烯酰胺类絮凝剂长处
用量少，普通以mg/L计量；
絮凝体粗大，分离效果好；
絮凝速度快；
种类多，合用范围广。2）天然有机高分子絮凝剂3）无机高分子聚合物微生物絮凝剂微生物絮凝剂絮凝影响原因对于带负电荷菌体或蛋白质来说，采用阳离子型高分子絮凝剂同时含有减少胶粒双电层电位和产生吸附桥架双重机理，单独使用可达到较好絮凝效果；
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干提升过滤效果。
这种包括凝聚和絮凝机理过程，称为混凝。二预处理-加热二预处理-加热三预处理-调整pH四加入助滤剂（filteraids）助滤剂选择五.加入反应剂发酵液中杂质（一）高价无机离子清除办法（二）杂蛋白清除办法2.杂蛋白清除-变性Denaturation2变性3.杂蛋白清除-吸附法adsorption思考题第十四章发酵液预处理和固液分离第二讲上节课主要内容14.2发酵液固液分离一影响发酵液固液分离原因2）发酵液黏度viscosity：
固液分离速度通常与粘度成反比，粘度越大，固液分离越困难。影响粘度原因：
菌体种类和浓度（主要原因），通常丝状菌、动物或植物细胞悬浮液粘度较大，浓度增大，粘度也提升。
培养液中蛋白质、核酸大量存在：通常细胞破碎或细胞自溶后粘度增大。因此细胞破碎程度应控制，发酵放罐时间要适宜。
培养基成份：如用黄豆粉、花生粉作氮源，淀粉作碳源，粘度都会升高。
另外，一些染菌发酵液，如染细菌，则粘度会增大。
发酵过程不正常处理，如大量过剩培养基和消沫油加入，都会使粘度增大。搜集胞内产物细胞或菌体，分离除去液相，
搜集含生化物质液相，分离除去固体悬浮物（细胞、菌体、细胞碎片、蛋白质沉淀物和它们絮凝体等）。二常见固液分离办法（一）过滤filtration滤饼过滤：过滤推动力：
悬浮液本身压强差、重力
悬浮液—外加压力
过滤介质—抽真空
离心力
过滤阻力：
介质阻力：可视为平变，且普通过滤初较明显
滤饼阻力:
滤饼厚度：随过滤进行而增长
滤饼特性：颗粒形状、大小。
大多情况下，过滤阻力主要取决于滤饼阻力。滤饼质量比阻滤饼质量比阻与过滤关系恒压下过滤方程过滤速度强化2过滤介质选择过滤介质-织物介质过滤介质-粒状介质过滤介质-多孔固体介质1）试验室用抽滤装置2）板框压滤机plateandframefilter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。滤饼充斥滤框后停止过滤。板框压滤机自动板框式压滤机3）真空转鼓过滤机（rotary-drumvacuumfilter）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派头中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