《发酵液的分离》课件.ppt

1、14.发酵液的预处理和固液分离,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,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。,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。 s d 电位：可测,电位： 电位与扩散层厚度和电

2、动电荷密度q成正比。扩散成厚度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。,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)318H2O、AlCl36H2O、FeCl3、ZnSO4、MgSO4,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。,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

3、，核酸,聚丙烯酰胺絮凝剂,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,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,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,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（Na5P3

4、O10），生成可溶性络合物 Fe3+：加入黄血盐，生成普鲁士兰沉淀,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。,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。,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

5、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,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。,板框过滤机,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

6、液的过滤，且过滤所得固相的干度不如加压过滤。,真空转鼓过滤机,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。,离心力（单位质量）,分离因数,粒子的重力沉降速度 Stokes 定律： 粒子的离心沉降速度,离心分离方法,差速离心工业上最常用的离心分离方法,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,实验室常用的转子,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30

7、0m3/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,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104-6105。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。,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。,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,