16 第十四章 发酵液的预处理和固液分离方法.ppt

第1页：14.发酵液的预处理和固液分离

14.发酵液的预处理和固液分离

第2页：

第3页：影响发酵液后处理的主要因素粘度

影响发酵液后处理的主要因素粘度

• 影响发酵液后处理的主要因素粘度,杂蛋白
• 影响树脂对产物的吸附能力；
• 在萃取操作中，易产生乳化，不利于两相的分离；
• 污染滤膜，降低滤速高价无机离子当采用离子交换法提取产物时，影响树脂对生化物质的交换容量14.1发酵液的预处理降低发酵液粘度去除杂蛋白

第4页：14.1.1 凝聚和絮凝技术这两项技术

14.1.1 凝聚和絮凝技术这两项技术：能有效地改变细胞、菌体和蛋白质等胶体粒子的分散状态、使之聚集，增大体积，利于过滤，常用于菌体细小且粘度大的发酵液预处理中。

第5页：

第6页：凝聚定义：在中性盐作用下

凝聚定义：在中性盐作用下：由于双电层排斥电位的降低，而使胶体体系不稳定的现象，称凝聚。φsφdζ电位：可测

第7页：ζ电位： ζ电位与扩散层厚度δ

ζ电位： ζ电位与扩散层厚度δ

• ζ电位与扩散层厚度δ和电动电荷密度q成正比。扩散成厚度δ又与溶液的离子强度I有关。高价阳离子的存在，可压缩扩散层厚度，使电位迅速降低。

第8页：常用凝聚剂——高价阳离子凝聚能力的次序

常用凝聚剂——高价阳离子凝聚能力的次序：为：Al3+>Fe3+>H+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>Li+常用电解质：Al2(SO4)3·18H2O、AlCl3·6H2O、FeCl3、ZnSO4、MgSO4

第9页：絮凝定义：是指在某些高分子絮凝剂存在下

絮凝定义：是指在某些高分子絮凝剂存在下：基于架桥作用，使细胞聚集形成粗大的絮凝团的过程。

第10页：常用絮凝剂

常用絮凝剂：人工高分子聚合物：聚丙烯酰胺、聚苯乙烯，聚乙稀亚胺的衍生物无机高分子聚合物：聚合铝盐、聚合铁盐天然有机高分子絮凝剂：壳聚糖、葡聚糖、明胶、骨胶微生物絮凝剂：糖蛋白，粘多糖，纤维素，核酸

第11页：聚丙烯酰胺絮凝剂

聚丙烯酰胺絮凝剂

第12页：影响絮凝的因素 絮凝剂的加量

影响絮凝的因素 絮凝剂的加量

• 影响絮凝的因素
• 絮凝剂的加量
• 絮凝剂的分子量
• 溶液的pH
• 搅拌速度
• 搅拌时间

第13页：14.1.2 杂蛋白的其他去除方法变性沉

14.1.2 杂蛋白的其他去除方法变性沉：淀热变性：适于热稳定物质大幅度调整pH：根据产物特性反向调节，加有机溶剂等电点沉淀

第14页：化合法沉淀在酸性溶液中

化合法沉淀在酸性溶液中：蛋白质与阴离子形成沉淀，如：三氯乙酸，水杨酸盐，钨酸盐，苦味酸盐，鞣酸盐，过氯酸盐等在碱性溶液中，与阳离子形成沉淀，如：Ag+，Cu2+，Zn2+，Fe3+，Pb2+等

第15页：14.1.3 高价无机离子的去除 Ga

14.1.3 高价无机离子的去除 Ga

• 14.1.3 高价无机离子的去除
• Ga2+：加入草酸和草酸盐，生成草酸钙；加入磷酸盐，生成磷酸钙
• Mg2+：加入草酸；加入磷酸盐，生成磷酸镁；三聚磷酸钠(Na5P3O10)，生成可溶性络合物
• Fe3+：加入黄血盐，生成普鲁士兰沉淀

第16页：14.2 发酵液的固液分离

14.2 发酵液的固液分离：14.2.1 影响固液分离的因素14.2.2 过滤定义：在一定的压力差下，利用多孔性介质截留固液悬浮液中的固体粒子，进行固液分离的方法称为过滤。

第17页：

第18页：

第19页：

第20页：过滤介质无定形颗粒

过滤介质无定形颗粒：无烟煤、砂、颗粒活性炭、铁矿砂等成形颗粒：烧结金属、烧结塑料以及用合成树脂粘结的硅砂、塑料颗粒等，做成圆筒形或板状。非金属织补棉：化学纤维、玻璃纤维织品、长纤维滤布、短纤维滤布。金属织布：不锈钢丝或铁丝等的织布。无纺品：纸、毡、石棉板、合成纤维无纺布等。

第21页：过滤设备选择的依据被过滤液体的特性固形物

过滤设备选择的依据被过滤液体的特性固形物：含量1-10%是采用连续式过滤机的极限。生产规模：大规模——连续式小规模——间歇式操作条件操作要求过滤机的材料：食品和药品工业—聚丙烯或聚酯

第22页：过滤设备板框过滤机优点

过滤设备板框过滤机优点：结构简单、装配紧凑、过滤面积大、允许采用较大的操作压力，辅助设备少，动力消耗小，过滤和洗涤质量好，对固形物含量要求低，材料选择范围广。缺点：设备笨重、占地面积多、辅助时间长生产效率低。

第23页：

第24页：板框过滤机

板框过滤机

第25页：真空转鼓过滤机优点

真空转鼓过滤机优点：真空转鼓过滤机具有自动化程度高、操作连续、处理量大。特别适合固体含量大(>10%)的悬浮液的分离，在发酵工业中广泛用于霉菌、放线菌和酵母发酵液或细胞悬浮液的过滤分离。缺点：由于受真空度的限制，不适于菌体较小和粘度较大的细菌发酵液的过滤，且过滤所得固相的干度不如加压过滤。

第26页：

第27页：真空转鼓过滤机

真空转鼓过滤机

第28页：14.2.3 离心

14.2.3 离心：定义：借助离心机旋转所产生的离心力的作用，促使不同大小，不同密度的粒子分离的技术。

第29页：离心力(单位质量)分离因数

离心力(单位质量)分离因数

第30页：粒子的重力沉降速度 Stokes 定律

粒子的重力沉降速度 Stokes 定律

• 粒子的重力沉降速度
• Stokes 定律：
• 粒子的离心沉降速度

第31页：离心分离方法差速离心——工业上最常

离心分离方法差速离心——工业上最常：用的离心分离方法菌体、细胞大小/μm离心力/g实验室工业规模大肠杆菌2-4150013000酵母2-715008000血小板2-45000－红细胞6-91200－淋巴球7-12500－肝细胞20-30800－

第32页：

第33页：区带离心——多用于生化研究事先

区带离心——多用于生化研究事先：在离心管中用某种低分子溶质调配好密度梯度，在密度梯度之上加待处理的料液后进行离心。常用密度梯度物质：蔗糖、CsCl、NaBr

第34页：

第35页：实验室常用的转子

实验室常用的转子

第36页：碟片式离心机是传统

碟片式离心机是传统：离心机，为目前工业上应用最广泛的离心机。分离因数可达1000-20000，最大处理量达到300m3/h，常用于大规模的分离过程。适用范围细菌、酵母菌、放线菌、细胞碎片离心分离设备

第37页：

第38页：

第39页：管式离心机

管式离心机：是一种分离效率很高的离心分离设备，其转鼓细长，可在15000-50000的高转速下工作，分离因数可达104-6×105。它设备简单、操作稳定。适用范围细胞、细胞碎片、细胞器、病毒、蛋白质、核酸等。特别适合一般分离机难以分离的固形物含量<1%发酵液的分离。

第40页：

第41页：

第42页：倾析式分离机

倾析式分离机：是一种靠离心力和螺旋的推动力作用自动连续排渣的离心机。具操作连续、适应性强、结构紧凑和维修方便的优点。分离因数为1500-3000。适用范围特别适合固形物含量较多的悬浮液的分离。

第43页：14.3 全发酵液提取全发酵液的提取

14.3 全发酵液提取全发酵液的提取

• 14.3 全发酵液提取全发酵液的提取:从悬浮液中直接提取生化物质
• 膜技术
• 双水相萃取
• 扩张床(膨胀床):expended bed adsorption

第44页：

第45页：膨胀床操作过程

膨胀床操作过程

第46页：全发酵液萃取装置

全发酵液萃取装置

第47页：思考题

思考题

• 思考题:
• 1.为什么要进行发酵液预处理？
• 2.絮凝和凝聚的定义和区别。常用的絮凝剂
• 3.发酵液分离的主要方法.
• 4.分离和过滤的主要设备有哪些?

第48页：5滤饼的比阻

5滤饼的比阻：8.23X1014cm/g