发酵液预处理和过滤PPT学习教案

1、会计学1发酵液预处理和过滤发酵液预处理和过滤发酵液成分发酵液成分目的目的 分离菌体分离菌体和其他和其他悬浮颗粒悬浮颗粒，除去除去部分部分可溶性可溶性杂质杂质和和改变滤液的性质改变滤液的性质，以利于提取和精制后，以利于提取和精制后继各工序的顺利进行。继各工序的顺利进行。第1页/共53页方方 法法 选选 择择第2页/共53页1 、发酵液过滤特性的改变、发酵液过滤特性的改变2、 发酵液的相对纯化发酵液的相对纯化3、 固液分离工程及设备固液分离工程及设备主要内容主要内容第3页/共53页1.1 1.1 微生物发酵液的特性微生物发酵液的特性第4页/共53页第5页/共53页 2. 调整调整pH第6页/共53

2、页 3. 凝聚与絮凝凝聚与絮凝第7页/共53页 助滤剂是一种不可压缩的多孔微粒，它能助滤剂是一种不可压缩的多孔微粒，它能使滤饼疏松，滤速增大。悬浮液中大量的细微使滤饼疏松，滤速增大。悬浮液中大量的细微胶体粒子被吸附到助滤剂的表面上，改变了滤胶体粒子被吸附到助滤剂的表面上，改变了滤饼结构，降低了过滤阻力。饼结构，降低了过滤阻力。4. 加入助滤剂加入助滤剂 常用的助滤剂常用的助滤剂 硅藻土、纤维素、石棉粉、白土、炭粒、淀硅藻土、纤维素、石棉粉、白土、炭粒、淀粉等。粉等。 最常用的是硅藻土，使用时，通常细粒用量最常用的是硅藻土，使用时，通常细粒用量为为500 g/m500 g/m3 3；中等粒度用量

3、为；中等粒度用量为700 g/m700 g/m3 3；粗粒用；粗粒用量为量为700-1000 g/m700-1000 g/m3 3。 第8页/共53页 5. 5. 加入反应剂：加入反应剂：第9页/共53页 采用凝聚和絮凝技术能有效改变细胞、细胞碎采用凝聚和絮凝技术能有效改变细胞、细胞碎片及溶解大分子物质的分散状态，使其聚结成较片及溶解大分子物质的分散状态，使其聚结成较大的颗粒，便于提高过滤速率。另外，还能有效大的颗粒，便于提高过滤速率。另外，还能有效地除去杂蛋白和固体杂质，提高滤液质量。地除去杂蛋白和固体杂质，提高滤液质量。第10页/共53页凝凝 聚聚第11页/共53页阳离子对带负电荷的胶粒凝

4、聚能力的次序为：阳离子对带负电荷的胶粒凝聚能力的次序为：Al3+ Fe3+ H+ Ca2+ Mg2+ K+ Na+ Li+常用的凝聚剂电解质有：常用的凝聚剂电解质有：硫酸铝硫酸铝 Al2(SO4)318H2O（明矾）；（明矾）；氯化铝氯化铝 AlCl36H2O;三氯化铁三氯化铁 FeCl3;硫酸亚铁硫酸亚铁 FeSO47H2O ；石灰；石灰；ZnSO4；MgCO3 发酵液中的细胞、菌体或蛋白质等胶体粒子双发酵液中的细胞、菌体或蛋白质等胶体粒子双电层的结构使胶粒之间不易聚集而保持稳定的分电层的结构使胶粒之间不易聚集而保持稳定的分散状态，因此常加入阳离子对发酵液进行凝聚。散状态，因此常加入阳离子对

5、发酵液进行凝聚。 第12页/共53页第13页/共53页絮凝剂是一种能溶于水的高分子聚合物，絮凝剂是一种能溶于水的高分子聚合物，其相对分其相对分子质量可高达数万至一千万以上，长链状结构，其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链节上含有许多活性官能团，包括带电荷的阴离子（如（如-COOH-COOH）或阳离子（如）或阳离子（如-NH-NH2 2）基团以及不）基团以及不带电荷的非离子型基团。带电荷的非离子型基团。l它们通过静电引力、范德华引力或氢键的作用，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。强烈地吸附在胶粒的表面。l当一

6、个高分子聚合物的许多链节分别吸附在不同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。絮团，这就是絮凝作用。 第14页/共53页高分子絮凝剂的吸附和絮凝作用示意图高分子絮凝剂的吸附和絮凝作用示意图第15页/共53页第16页/共53页1）有机高分子聚合物，如聚丙烯酰胺类衍生物、聚苯乙）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；烯类衍生物；2）无机高分子聚合物，如聚合铝盐、聚合铁盐等；）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、

7、）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。明胶、骨胶、壳多糖、脱乙酰壳多糖等。目前最常见的高分子聚合物絮凝剂目前最常见的高分子聚合物絮凝剂有机合成的聚丙烯酰胺（有机合成的聚丙烯酰胺（polyacrylamide）类衍生物）类衍生物根据活性基团在水中解离情况不同，可分为三类：根据活性基团在水中解离情况不同，可分为三类： 非离子型、非离子型、 阴离子型（含有羧基）阴离子型（含有羧基） 阳离子型（含有胺基）阳离子型（含有胺基）工业上使用的絮凝剂可分为三类：工业上使用的絮凝剂可分为三类：第17页/共53页聚丙烯酰胺絮凝剂聚丙烯酰胺絮凝剂第18页/共53页聚丙

8、烯酰胺类絮凝剂的聚丙烯酰胺类絮凝剂的优点优点l 用量少，一般以用量少，一般以mg/Lmg/L计量；计量；l 絮凝体粗大，分离效果好；絮凝体粗大，分离效果好；l 絮凝速度快；絮凝速度快；l 种类多，适用范围广。种类多，适用范围广。聚丙烯酰胺类絮凝剂的聚丙烯酰胺类絮凝剂的缺点缺点u 存在一定的毒性，特别是阳离子型聚丙烯酰胺，存在一定的毒性，特别是阳离子型聚丙烯酰胺，用于食品和医药工业时应谨慎。用于食品和医药工业时应谨慎。第19页/共53页医药和食品工业其它医药和食品工业其它絮凝剂絮凝剂n 聚丙烯酸类阴离子絮凝剂（无毒），聚丙烯酸类阴离子絮凝剂（无毒），n 聚苯乙烯类衍生物，聚苯乙烯类衍生物，n 无

9、机高分子聚合物絮凝剂（聚合铝盐、聚合铁无机高分子聚合物絮凝剂（聚合铝盐、聚合铁盐等），盐等），n 天然有机高分子絮凝剂（多聚糖类胶粘物、海天然有机高分子絮凝剂（多聚糖类胶粘物、海藻酸钠、明胶、骨胶、壳多糖、脱乙酰壳多糖藻酸钠、明胶、骨胶、壳多糖、脱乙酰壳多糖等）。等）。第20页/共53页影响絮凝的因素影响絮凝的因素 絮凝剂的加量絮凝剂的加量 絮凝剂的分子量絮凝剂的分子量 溶液的溶液的pHpH 搅拌速度搅拌速度 搅拌时间搅拌时间第21页/共53页n对于非离子型和阴离子型高分子絮凝剂，要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，采用凝聚和絮凝双重机理才能提高过滤

10、效果，这种包括凝聚和絮凝机理的过程，称为混凝。这种包括凝聚和絮凝机理的过程，称为混凝。n对于带负电荷的菌体或蛋白质来说，采用阳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。电位和产生吸附桥架的双重机理。第22页/共53页发酵液中的杂质发酵液中的杂质（1 1）高价无机离子（）高价无机离子（CaCa2+2+、MgMg2+2+、FeFe2+2+） 在采用离子交换提炼时，会影响树脂对生在采用离子交换提炼时，会影响树脂对生化物质的交换容量。化物质的交换容量。第23页/共53页（2）可溶性杂蛋白）可溶性杂

11、蛋白第24页/共53页2.1 2.1 高价无机离子的去除方法高价无机离子的去除方法第25页/共53页高价无机离子的去除方法（续）高价无机离子的去除方法（续）第26页/共53页2.2 2.2 杂蛋白的去除方法杂蛋白的去除方法第27页/共53页（1 1）. . 酸碱调节，使蛋白质与盐或离子形成沉淀酸碱调节，使蛋白质与盐或离子形成沉淀第28页/共53页（2 2）. . 变性法变性法 第29页/共53页（3 3）. . 吸附法吸附法第30页/共53页第31页/共53页3.1 3.1 离心分离离心分离第32页/共53页a. a. 碟片式离心机碟片式离心机第33页/共53页第34页/共53页第35页/共5

12、3页第36页/共53页1.1.原理原理：悬浮液通过过滤介质时，固态颗粒与：悬浮液通过过滤介质时，固态颗粒与溶液分离。溶液分离。第37页/共53页第38页/共53页第39页/共53页第40页/共53页 对于可压缩滤饼，如果过滤介质的阻力相对对于可压缩滤饼，如果过滤介质的阻力相对较小，可以忽略不计，则恒压下的过滤方程式为：较小，可以忽略不计，则恒压下的过滤方程式为： q2=2（p/rBXB)式中：式中：q q到瞬间到瞬间时，通过单位过滤面积的滤液量；时，通过单位过滤面积的滤液量；p-p-压力差（压力差（PaPa）；）；滤液黏度（滤液黏度（Pa SPa S）；）；r rB B滤饼的质量比阻（滤饼的质量比阻（m/kgm/kg）X XB B通过单位体积滤液所形成的滤渣质量（通过单位体积滤液所形成的滤渣质量（kg/m3kg/m3）过滤时间（过滤时间（s s） 第41页/