chapter+14+發(fā)酵液的預(yù)處理和固液分離方法(重點(diǎn))課件

114發(fā)酵液的預(yù)處理和固液分離方法214發(fā)酵液預(yù)處理和固液分離技術(shù)手段沉降離心凝聚絮凝過濾固液分離其它手段3凝聚：在中性鹽作用下，由于雙電層排斥電位的降低，而使膠體體系不穩(wěn)定的現(xiàn)象。絮凝：在高分子絮凝劑存在下，基于架橋作用，使膠粒形成粗大絮凝團(tuán)的過程，以物理集合為主。5幾個名詞：stern層：相距膠核表面約一個離子半徑的平面?；疲▌樱┟妫寒?dāng)膠粒在溶液中作相對運(yùn)動時，總有一薄層液體，隨著它一起滑移，這一薄層，厚度比吸附層稍大。φs：膠核表面的電位

φd：stern平面上的電位ξ：滑移面上的電位，可測定，控制膠粒間電排斥作用的電位，表征雙電層的特征6擴(kuò)散層的有效厚度，即stern面上的電位降低到其值為1/e處的距離，不能直接測定。水的介電常數(shù)膠體的電動電荷密度即滑移面電荷密度7若溶液中存在i離子：結(jié)論：對帶負(fù)電荷的發(fā)酵液，zi↑→δ↓→ξ↓，當(dāng)雙電層的排斥力不足以抗衡膠粒間的范德華引力時，由于熱運(yùn)動的結(jié)果導(dǎo)致膠粒的互相碰撞而聚集。D/k/N/T都為常數(shù)8凝聚價(jià)（凝聚值）①定義：膠粒發(fā)生凝聚作用的最小電解質(zhì)濃度（毫摩爾/升）。②規(guī)律性：陽離子對帶負(fù)電荷的膠粒凝聚能力的次序?yàn)椋篈l3+

＞Fe３+＞H+＞Ca2+＞Mg2+＞K+＞Na+＞Li+凝聚的缺點(diǎn)：凝聚體顆粒較細(xì)小1012聚丙烯酰胺優(yōu)點(diǎn)：

用量少10－6g/L絮凝體粗大，分離效果好絮凝速度快種類多主要用于雜質(zhì)為蛋白質(zhì)或菌絲體的發(fā)酵液缺點(diǎn)：存在毒性（尤其陽離子）。14⑸混凝包括凝聚和絮凝機(jī)理的過程，稱為混凝。對帶負(fù)電性菌體或蛋白質(zhì)：①加入無機(jī)電解質(zhì)，凝聚起作用成微粒：②再加入非離子型和陰離子型高分子絮凝劑，架橋作用（絮凝）：，15影響絮凝的因素：發(fā)酵液性狀有關(guān)，對不同發(fā)酵液選擇不同種類的絮凝劑；對同一種發(fā)酵液，還與絮凝劑加量分子量和類型溶液的pH攪拌速度時間16最新的發(fā)展趨勢親和絮凝絮凝劑與細(xì)胞膜表面的某種組分間具有的專一性親和連接作用而產(chǎn)生架橋。17雜蛋白的其它去除方法：(1)酸化，調(diào)pH值至等電點(diǎn)。（CO2、H2SO4、HCl、H3PO4）(2)加鹽，形成沉淀。酸性溶液：Protein+陰離子→↓堿性溶液：Protein+陽離子→↓

18高價(jià)無機(jī)離子的去除方法：(1)去Ca2+，加草酸。作用：⑴生成草酸鈣沉淀，同時也生成MgC2O4↓⑵草酸鈣沉淀，能促使蛋白質(zhì)凝固。(2)去Mg2+，加三聚磷酸鈉Na5P3O10，同時也可去除Ca2+Na5P3O10+Mg2+→MgNa3PO10+2Na+

（絡(luò)合物）(3)去Fe3+，加黃血鹽，形成普魯士蘭沉淀。Fe3++[Fe2+(CN)6]4-+K+=K[Fe2+(CN)6Fe3+]20色素的去除主要是吸附法，如活性炭吸附、樹脂吸附等，可以不用或少用有機(jī)溶劑；樹脂常稱為“脫色樹脂”，具有多孔性、表面積大、吸附能力強(qiáng)特點(diǎn)。離子交換樹脂也可以進(jìn)行脫色；第二話題發(fā)酵液的固液分離2123影響過濾速度的因素。

菌種真菌：過濾容易，濾渣呈緊密餅狀，易刮下。放線菌：菌絲細(xì)而分枝，交織成網(wǎng)狀，過濾較難，須經(jīng)預(yù)處理。細(xì)菌：菌體很細(xì)小，過濾十分困難，須絮凝處理，并用特殊的過濾設(shè)備。24

培養(yǎng)基組成

影響很大。用黃豆餅粉，花生粉作氮源，淀粉作碳源會使過濾困難。后期加用消沫油或大量未用完的培養(yǎng)基，使過濾困難。續(xù)2627改善過濾性能的方法若難過濾的發(fā)酵液，設(shè)法改善過濾性能，降低γB，提高過濾速度。方法：等電點(diǎn)法；蛋白質(zhì)變性法；吸附法；凝聚及絮凝法；加入助濾劑；酶解作用。28加入助濾劑：助濾劑：不可壓縮的多孔微粒，不吸附或很少吸附生化物質(zhì)，使濾餅疏松，有利于過濾。種類：硅酸鹽粉末，紙漿，珠光巖，珍珠巖（SiO2）助濾劑的加入有兩種方法：在濾布上預(yù)先鋪一層助濾劑(1~2mm)，該方法會使濾速降低，但濾液透明度加大。直接加入發(fā)酵液中。30固—液分離設(shè)備的選擇常用于發(fā)酵液的分離設(shè)備有：板框壓濾機(jī)鼓式真空過濾機(jī)離心沉降分離機(jī)31板框壓濾機(jī)優(yōu)點(diǎn)：板框壓濾機(jī)的過濾面積大；過濾推動力(壓力差)能較大幅度地進(jìn)行調(diào)整，并能耐受較高的壓力差；結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低，動力消耗少等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)不能連續(xù)操作，設(shè)備笨重，勞動強(qiáng)度大，衛(wèi)生條件差，非生產(chǎn)的輔助時間長，阻礙了過濾效率的提高。32鼓式真空過濾機(jī)優(yōu)點(diǎn)能連續(xù)操作，能實(shí)現(xiàn)自動化控制缺點(diǎn)壓差較小，主要適用于霉菌發(fā)酵液的過濾。33離心分離

優(yōu)點(diǎn)分離速度快，效率高，操作時衛(wèi)生條件好等優(yōu)點(diǎn)，適合于大規(guī)模的分離過程。缺點(diǎn)投資費(fèi)用高，能耗較大。34離心，與過濾比較優(yōu)點(diǎn)：分離速度快、效率高、液相澄清度好，操作時衛(wèi)生條件好優(yōu)點(diǎn)，適于大規(guī)模分離過程缺點(diǎn)：投資設(shè)備高，能耗大，固相干燥程度不如壓濾操作。有哪些形式離心呢？重力沉降（自己離心自己）離心過濾離心沉降離心分離3536

重力沉降以液固沉降為例，重力沉降過程中固體顆粒受到重力，浮力和摩擦力的作用對球形的固體顆粒，當(dāng)10-4<Re<1時(滯流區(qū)),當(dāng)重力，浮力和摩擦力達(dá)到平衡時，球形固體顆粒沉降，沉降速度為37相對離心力（離心分離因數(shù)，離心力強(qiáng)度）懸浮粒子受到離心力的作用，將向離心管底部移動，沉降，這個粒子所受到的離心力與它受到的地球重力相比較，稱為相對離心力（RCF），也稱為分離因子。

從以上公式可看出RCF是與沉降的粒子質(zhì)量無關(guān)的值。38s為單位離心場力作用下的粒子的沉降速度。從以上得知：s是溶劑物性的函數(shù)，與溫度及溶劑有關(guān)。S=10-13秒39一些蛋白質(zhì)的沉降系數(shù)40

沉降時間積分：圓形顆粒完全沉降需要的時間41K是轉(zhuǎn)子的效率因子（通常K值為10—1,000或更大）。與轉(zhuǎn)子大小和速度有關(guān)。根據(jù)廠家提供的最大K值就可估計(jì)在一定的轉(zhuǎn)速時具有一定沉降系數(shù)的某種顆粒的沉降時間。BACK42按離心的轉(zhuǎn)速分離心方法差速離心區(qū)帶離心4344差速離心法：

采用逐漸增加離心速度或低速和高速交替進(jìn)行離心，使沉降速度不同的顆粒，在不同離心速度及不同離心時間下分批離心的方法。它是利用各種粒子密度的不同，因而在離心力場中其沉降速度亦不同，從而達(dá)到分離的目的。45缺點(diǎn)：每次沉降的沉淀粒子不是均一的，在某離心力下除了大粒子都沉淀外，部分中粒子和少部分小粒子也可能沉淀下來，且數(shù)目隨著離心時間的延長而增加。故不容易得到粒度均勻的粒子，需要將沉淀重新懸浮、洗滌，再次離心，反復(fù)數(shù)次，才有較好效果。一般用于分離沉降系數(shù)相差較大的粒子。46472、區(qū)帶離心法樣品在一惰性密度梯度介質(zhì)中進(jìn)行離心沉降或沉降平衡，在一定離心力把顆粒分配到密度梯度某些特定位置上，形成不同區(qū)帶的沉降方法。根據(jù)離心操作條件的不同，分差速區(qū)帶離心和平衡區(qū)帶離心2種。

優(yōu)點(diǎn)；分離效果好，適用范圍廣，顆粒不易失活變形。缺點(diǎn)；離心時間長，需要制備梯度，操作復(fù)雜。BACK48原理是沉降系數(shù)不同的組分在密度梯度中會形成各自不同的區(qū)帶。離心操作時，密度梯度中的最大密度小于待分離的目標(biāo)產(chǎn)物的密度。密度梯度中，料液中的各個組分就會由于沉降系數(shù)的差異而以不同的速率沉降，產(chǎn)生與組分對應(yīng)的區(qū)帶。平衡區(qū)帶離心是其密度梯度比差速區(qū)帶離心的密度梯度大，離心后，料液中的高分子溶質(zhì)在與其自身密度相等的溶劑密度處形成穩(wěn)定的區(qū)帶，區(qū)帶中的溶質(zhì)濃度以該處密度為中心，呈高斯分布。49差速區(qū)帶離心法（密度梯度區(qū)帶離心法）A：原理把樣品鋪放在一個事先制備的連續(xù)的密度梯度上，在垂直于軸方