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10 第十章 发酵产物的提取与精制方法.ppt

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本课件全面介绍发酵产物提取与精制的多种方法,包括溶媒萃取、吸附法、离子交换法、膜分离法、凝胶层析法、浓缩、沉淀法、结晶、干燥和蒸馏等,详细阐述各方法的原理、操作工艺及在发酵工业中的应用,为产物分离纯化提供技术选择。

第十章发酵产物的提取与精制方法封面,列出十种主要方法
萃取原理与分配定律,以及多次萃取后残留物质量的计算公式
常用溶媒萃取工艺,包括单级、多次、多极对流和分馏萃取的流程图
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第1页:第十章发酵产物的提取与精制方法封面

第十章 发酵产物的提取与精制方法
第一节萃取 第二节吸附 第三节离子交换法 第四节膜分离法 第五节层析法 第六节浓缩 第七节沉淀法 第八节结晶 第九节干燥 第十节蒸馏

第2页:萃取原理

以分配定律为基础:物质因溶解度不同从一种溶剂转入另一溶剂。多次萃取公式:Wn = W0 * (K*V/(K*V+S))^n。

第3页:溶媒萃取工艺

  • 单级提炼法
  • 多次提炼法
  • 多极对流萃取
  • 分馏萃取
  • 微分萃取(塔式萃取)

第4页:萃取塔类型

喷淋塔、填料萃取塔、筛板萃取塔、脉冲筛板塔、往复筛板萃取塔、转盘萃取塔。各有优缺点和适用场合。

第5页:影响溶媒萃取的因素

  • 乳化:破坏方法包括过滤、加热、加电解质等
  • pH:影响溶解度和选择性
  • 温度:影响传质速率
  • 盐析作用:降低水溶性
  • 带溶剂:提高选择性

第6页:萃取技术

双水相萃取:高分子水溶液分两相。反微团萃取:带电蛋白质与反微团极性头静电作用。超临界萃取:超临界CO2流体。

第7页:吸附法

吸附过程:物理、化学、交换吸附。吸附剂:疏水(活性炭)、亲水(硅胶、氧化铝)、离子交换树脂。

第8页:离子交换法原理

原理:物理吸附、晶格理论、双电子层理论、膜理论。离子交换过程:A离子扩散到表面→扩散到内部→交换→B离子扩散出。

第9页:离子交换树脂

结构:不溶性高分子基团+可移动离子。类型:强酸、弱酸、强碱、弱碱、两性、选择性、吸附、电子交换树脂。性能:交换容量、膨胀性、耐热性。

第10页:离子交换操作与影响因素

操作:分批法、固定床法。影响因素:树脂颗粒大小、交联度、溶液离子浓度、温度、离子大小、离子价、酸碱强弱。

第11页:膜分离法

原理:利用可解离基团,在外电场作用下,经过选择透过性高分子膜分离带电物质。包括超滤、微滤、反渗透、电渗析等。

第12页:膜分离设备

板框式膜器、管式膜器、螺旋卷式膜器、中空纤维膜器。操作特性:浓度极化、分子截留、膜电位。

第13页:凝胶层析法原理

排阻层析:大分子分布于间隙先流出,小分子进入颗粒内后流出。洗脱体积Ve=Vo+Kd·Vi。

第14页:常用凝胶

  • 琼脂糖凝胶:Sepharose
  • 聚丙烯酰胺凝胶:Bio-Gel P
  • 交联葡聚糖凝胶:Sephadex G类

第15页:凝胶层析基本操作

层析柱选择:长度/直径比。凝胶处理:溶胀。装柱:均匀。加样:粘度小于0.01Pa·s。洗脱:恒定流速。

第16页:浓缩方法

蒸发浓缩:常压、真空、薄膜。冰冻浓缩:水分子结冰。吸收浓缩:吸收剂直接吸收溶剂。超滤浓缩:选择性透过。

第17页:沉淀法

等电点沉淀:调节pH至pI。盐析沉淀:加入盐破坏水化膜和电荷。影响因素:盐种类、用量、温度、pH、杂质。

第18页:其他沉淀法

有机溶剂沉淀:降低介电常数。加热沉淀:热变性。非离子型聚合物、聚电解质、金属离子沉淀。

第19页:结晶

结晶条件:过饱和率、粘度、温度、搅拌、冷却速度、pH与等电点、晶种等。晶体性质:连续均一、各向异性、对称性。

第20页:干燥

干燥原理:去除表面水分、毛细管水分、膜包围水分。方法:气流干燥、沸腾干燥、喷雾干燥、冷冻升华干燥、真空干燥。

第21页:蒸馏

蒸馏原理:挥发性差异+部分汽化与冷凝。酒精蒸馏:注意杂醇油、甲醇。白酒蒸馏:提取酸酯。丙酮丁醇:多塔式蒸馏。

第22页:第十章思考题

思考题:1. 影响溶媒萃取的主要因素?2. 离子交换原理?3. 凝胶层析基本原理?4. 常见浓缩方法?等等。

第23页:工艺设计案例

青霉素提取:发酵液过滤→萃取(醋酸丁酯)→反萃取(缓冲液)→结晶→干燥。关键控制点:pH、温度、时间。

第24页:第十章结束

End Thanks!

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