发酵液预处理1.ppt

1、青霉素发酵液预处理与固液分离,第三组：宫鹏利 孙晓盼 段玉兰 侯喆 孟佳 赵秀青 苗树峰,发酵液的基本特性,产物浓度低 具有极性 黏度大 表面张力大 性质不稳定,预处理的目的,改变发酵液的物理性质，促进从悬浮液中分离固形物的速度，提高固液分离器的效率； 尽可能使产物转入便于后处理的一相中（多数是液相）； 去除发酵液中的部分杂质，以利于后续各步操作。,青霉素提纯工艺流程简图：,青霉素不稳定，发酵液预处理、提取和精制过程要条件温和、快速，防止降解。,发酵液预处理 发酵液中的杂质如高价无机离子（Fe2+、Ca2+、Mg2+）和蛋白质在离子交换的过程中对提炼影响甚大，不利于树脂对抗生素的吸收。如用溶媒

2、萃取法提炼时，蛋白质的存在会产生乳化，使溶媒合水相分离困难。对高价离子的去除，可采用草酸或磷酸。如加草酸则它与钙离子生成的草酸钙还能促使蛋白质凝固以提高发酵滤液的质量。如加磷酸（或磷酸盐），既能降低钙离子浓度，也利于去除镁离子。 Na5P3O10 + Mg2+=MgNa3P3O1 0+ 2Na+,固液分离,过滤 发酵液在萃取之前需预处理，发酵液加少量絮凝剂沉淀蛋白，然后经真空转鼓过滤或板框过滤，除掉菌丝体及部分蛋白。青霉素易降解，发酵液及滤液应冷至10 以下，过滤收率一般90%左右。,（1）菌丝体粗长10m，采用鼓式真空过滤机过滤，滤渣形成紧密饼状，容易从滤布上刮下。滤液pH6.27-7.2，

3、蛋白质含量0.05-0.2%。需要进一步除去蛋白质。 （2）改善过滤和除去蛋白质的措施：硫酸调节pH4.5-5.0，加入0.07%溴代十五烷吡啶PPB，0.7%硅藻土为助滤剂。再通过板框式过滤机。滤液澄清透明，进行萃取。,图5 转鼓真空过滤机,过滤机外涂有厚厚的一层硅藻土，水和酶可以渗透过去，而培养基和微生物却被黏着在硅藻土表面上。转鼓过滤机旋转的过程中，发酵液喷散开来。水和酶被吸进过滤机的中央，培养基和微生物则留在硅藻土表面，稍后用巨型刀片将硅藻土及附着其上的培养基及微生物一同去除。,用于各种悬浮液的固液分离，适用范围广。应用于食品、环保、轻工、医药、化工、冶金、石油等工业。特别适用于大批量

4、啤酒、白酒、葡萄酒、食用油等液体饮料的精滤或除菌过滤。,图7 板框过滤机,滤饼,传统的过滤,cake,Conventional filtration,青霉素的提取采用溶媒萃取法。青霉素游离酸易溶于有机溶剂，而青霉素盐易溶于水。利用这一性质，在酸性条件下青霉素转入有机溶媒中，调节pH，再转入中性水相，反复几次萃取，即可提纯浓缩。选择对青霉素分配系数高的有机溶剂。工业上通常用醋酸丁酯和戊酯。萃取23次。,从发酵液萃取到乙酸丁酯时，pH选择1.8-2.0，从乙酸丁酯反萃到水相时，pH选择6.8-7.4。发酵滤液与乙酸丁酯的体积比为1.5-2.1，即一次浓缩倍数为1.5-2.1。为了避免pH波动，采用

5、硫酸盐、碳酸盐缓冲液进行反萃。发酵液与溶剂比例为34。几次萃取后，浓缩10倍，浓度几乎达到结晶要求。萃取总收率在85左右。,所得滤液多采用二次萃取，用10%硫酸调pH2.03.0，加入醋酸丁酯，用量为滤液体积的三分之一，反萃取时常用碳酸氢钠溶液调pH7.08.0。在一次丁酯萃取时，由于滤液含有大量蛋白，通常加入破乳剂防止乳化。第一次萃取，存在蛋白质，加0.05-0.1%乳化剂PPB。,萃取条件：为减少青霉素降解，整个萃取过程应在低温下进行（10 以下）。萃取罐冷冻盐水冷却。,脱色 萃取液中添加活性炭，除去色素、热源，过滤，除去活性炭。,.结晶 萃取液一般通过结晶提纯。青霉素钾盐在醋酸丁酯中溶解度很小，在二次丁酯萃取液中加入醋酸钾-乙醇溶液，青霉素钾盐就结晶析出。然后采用重结晶方法，进一步提高纯度，将钾盐溶于KOH溶液，调pH至中性，加无水丁醇，在真空条件下，共沸蒸馏结晶得纯品。,直接结晶：在2次乙酸丁酯萃取液中加醋酸钠乙醇溶液反应，得到结晶钠盐。加醋酸钾乙醇溶液，得到青霉素钾盐。共沸蒸馏结晶：萃取液，再用0.5 M NaOH萃取，p