《发酵液的预处理》课件上课讲义

《发酵液的预处理》课件上课讲义汇报人：AA2024-01-25发酵液预处理概述发酵液固液分离技术发酵液澄清处理技术发酵液浓缩技术发酵液预处理效果评价发酵液预处理应用实例目录01发酵液预处理概述水分有机物无机盐其他成分发酵液成分与特性01020304发酵液中含有大量水分，是微生物生长和代谢的必要条件。包括微生物菌体、代谢产物、残留培养基等，成分复杂，浓度差异大。发酵过程中添加的或微生物代谢产生的无机盐，如磷酸盐、硫酸盐等。如气体、微量元素、生长因子等。去除杂质浓缩目标产物改变发酵液性质保护目标产物活性预处理目的和意义提高后续分离纯化的效率和质量。有利于后续分离纯化操作的进行。减少后续处理体积，降低成本。避免预处理过程中目标产物的失活或降解。萃取利用相似相溶原理，将目标产物从发酵液中萃取到另一相中。常用萃取剂包括有机溶剂、离子液体等。细胞破碎通过物理或化学方法破碎细胞，释放胞内物质。常用方法包括高压均质、超声波破碎、酶解等。沉淀通过加入沉淀剂使目标产物从发酵液中沉淀出来。常用沉淀剂包括有机溶剂、盐析剂等。膜分离利用膜的选择性透过作用，将目标产物从发酵液中分离出来。常用膜分离技术包括超滤、纳滤、反渗透等。吸附利用吸附剂对目标产物的特异性吸附作用，将目标产物从发酵液中分离出来。常用吸附剂包括活性炭、硅胶、大孔树脂等。预处理方法及原理02发酵液固液分离技术利用滤材的孔隙或滤层对发酵液中的固体颗粒进行截留，实现固液分离。过滤原理过滤类型过滤设备包括表面过滤、深层过滤和滤饼过滤等。板框压滤机、真空转鼓过滤机、带式压榨过滤机等。030201过滤法利用重力作用使发酵液中的固体颗粒自然沉降，实现固液分离。沉降原理包括自由沉降和絮凝沉降等。沉降类型沉降槽、浓缩罐、连续式沉降器等。沉降设备沉降法离心原理利用离心力使发酵液中的固体颗粒与液体分离。离心类型包括过滤离心和沉降离心等。离心设备三足式离心机、卧式刮刀卸料离心机、碟片式离心机等。离心分离法

其他固液分离技术膜分离技术利用膜的选择透过性对发酵液中的组分进行分离，包括超滤、纳滤和反渗透等。电渗析技术利用电场作用使发酵液中的离子通过离子交换膜进行迁移，实现固液分离。萃取技术利用溶剂对发酵液中的目标组分进行萃取，实现固液分离。03发酵液澄清处理技术利用活性炭的强吸附性，去除发酵液中的色素、杂质等，提高发酵液的澄清度。活性炭吸附硅胶具有多孔结构，对极性物质有较强的吸附能力，可用于去除发酵液中的极性杂质。硅胶吸附树脂是一类具有特定官能团的高分子化合物，可选择性地吸附发酵液中的目标物质，实现发酵液的澄清。树脂吸附吸附澄清法淀粉酶酶解淀粉酶可将发酵液中的淀粉分解为葡萄糖等单糖，减少发酵液的固形物含量，有助于澄清。蛋白酶酶解利用蛋白酶将发酵液中的蛋白质降解为小分子肽和氨基酸，降低发酵液的粘度，提高澄清效果。其他酶类酶解根据发酵液成分的不同，还可选择脂肪酶、纤维素酶等酶类进行酶解处理，以进一步提高澄清效果。酶解法123利用超滤膜的选择性透过性，将发酵液中的大分子物质和杂质截留，实现发酵液的澄清和浓缩。超滤法纳滤膜具有更小的孔径和更高的截留能力，可去除发酵液中的微小颗粒和溶解性有机物，提高澄清度。纳滤法反渗透膜具有极高的脱盐率和截留能力，可将发酵液中的无机盐、有机物等杂质几乎完全去除，得到高纯度的澄清液。反渗透法其他澄清处理技术04发酵液浓缩技术利用加热使发酵液中的水分蒸发，从而提高溶质的浓度。原理常压蒸发、减压蒸发和薄膜蒸发。分类简单易行，适用于热稳定性好的物质；但能耗较高，且可能破坏热敏性物质。特点蒸发浓缩法03特点无需加热，适用于热敏性物质；分离效率高，但膜的价格和更换成本较高。01原理利用半透膜的选择透过性，使发酵液中的某些成分通过膜而达到分离和浓缩的目的。02分类超滤、反渗透、纳滤和电渗析等。膜分离浓缩法通过降低发酵液的温度，使水分结冰，然后分离冰和浓缩液。适用于热敏性物质和需要保持生物活性的物质。冷冻浓缩法利用吸附剂对发酵液中的某些成分进行选择性吸附，然后用洗脱剂将吸附的成分洗脱下来，达到浓缩的目的。适用于低浓度物质的浓缩和分离。吸附浓缩法利用离子交换树脂对发酵液中的离子进行交换，然后用洗脱剂将交换的离子洗脱下来，达到浓缩的目的。适用于含离子较多的发酵液的浓缩和分离。离子交换浓缩法其他浓缩技术05发酵液预处理效果评价通常采用烘干法、比重法等方法测定固形物含量。固形物含量是评价发酵液预处理效果的重要指标之一，可以反映出发酵液中菌体、残糖、蛋白质等固形物的含量，为后续工艺提供参考。固形物含量测定测定意义测定方法通过观察发酵液的外观、透光率等指标来评价其澄清度。评价方法澄清度是反映发酵液预处理效果的重要指标之一，可以判断预处理过程中去除杂质和颗粒的效果，为后续工艺提供保证。评价意义澄清度评价通过测量预处理前后发酵液的体积和固形物含量来计算浓缩倍数。计算方法浓缩倍数是评价发酵液预处理效果的重要指标之一，可以反映出发酵液被浓缩的程度，为后续工艺提供参考。计算意义浓缩倍数计算发酵液的pH值对后续工艺有很大影响，因此需要对预处理前后的pH值进行测定和比较。pH值如果发酵液中含有酶类物质，需要对其活性进行测定，以判断预处理过程对酶活性的影响。酶活性需要对预处理前后的发酵液进行微生物检测，以确保预处理过程没有引入新的污染源。微生物污染情况其他评价指标06发酵液预处理应用实例调整pH值根据后续工艺要求，使用酸碱调整酒精发酵液的pH值。浓缩采用蒸发或膜分离等技术，提高酒精发酵液的浓度，降低后续处理成本。去除杂质通过过滤或离心等方法去除酒精发酵液中的固体颗粒和悬浮物。酒精发酵液预处理去除蛋白质利用等电点沉淀、有机溶剂萃取或膜分离等方法去除抗生素发酵液中的蛋白质。脱色采用活性炭吸附、离子交换树脂或膜分离等技术，去除抗生素发酵液中的色素。灭活生物活性通过加热、酸碱处理或添加灭活剂等方法，使抗生素发酵液中的生物活性物质失活。抗生素发酵液预处理中和通过螯合树脂吸附、离子交换或膜分离等方法去除有机酸发酵液中的重金属离子。去除重金属脱盐采用电渗析、反渗透或纳滤等膜分离技术，降低有机酸发酵液中的盐分含量。使用酸碱中和有机酸发酵液中的过量酸或碱，使其达到中性或接近中性。有机酸发酵液预处理酶制剂发酵液01通过超滤、纳滤等膜分离技术去除酶制剂发酵液中的大分子杂质和低分子量物质，提高酶制剂的纯度和活性。氨基酸发酵液02利用离子交换树