《发酵液预处理》PPT课件

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1、第三章发酵液预处理第一节发酵液过滤特性的改变第三章发酵液预处理发酵液成分复杂：菌体，残存的固体培养基，未被微生物完全利用的糖类、无机盐、蛋白质，以及微生物的各种代谢产物。第一节发酵液过滤特性的改变第一节发酵液过滤特性的改变第三章发酵液预处理①发酵产物浓度较低，大多为1%—10%，悬浮液中大部分是水；②悬浮物颗粒小，相对密度与液相相差不大；③固体粒子可压缩性大（细胞在很大程度上属于可压缩的粘稠物料）；发酵液特性第一节发酵液过滤特性的改变第三章发酵液预处理以上使固液分离变得相当困难，应进行适当预处理才行，降低滤饼

2、比阻，提高过滤与分离速度。④液相粘度大，大多为非牛顿型流体；⑤性质不稳定，随时间变化，如易受空气氧化、微生物污染、蛋白质酶水解等作用的影响。第一节发酵液过滤特性的改变第三章发酵液预处理一般情况下发酵醪的过滤属于滤饼过滤，其过滤器的过滤速度可表示为：式中：S是过滤面积；rm是介质阻力系数；rc是滤饼的阻力系数；μ是发酵醪的粘度；从以上式子可以看出，过滤速度主要取决于发酵醪的性质，即粘度和杂质含量（μ、rc）。第一节发酵液过滤特性的改变第三章发酵液预处理一、降低液体粘度（加水、加热）1、加水稀释法：（1）加大后继

3、过程的处理任务；（2）实际效果：即若加水一倍，则稀释后液体的粘度下降50%以上才能有效提高过滤速度。第一节发酵液过滤特性的改变第三章发酵液预处理2、加热：加热可降低粘度：如12°Be麦芽汁40℃加热到75℃粘下降一半，速可加倍。如链霉素pH3.0时，加热70℃，半小时，过滤速度可增大10-100倍。（有蛋白质凝聚）（1）加热温度控制：不影响目标产物的活性；（2）时间控制：不造成细胞溶解，胞内物外溢，使后续分离纯化复杂化。第一节发酵液过滤特性的改变第三章发酵液预处理二、调整pH（1）对于两性物质（氨基酸、蛋白质

4、），调pH至等电点，所带净电荷为零，溶解度最小，发生等电点沉淀。（2）膜过滤中，调整pH改变易吸附分子的电荷性质，减少堵塞和污染；（3）细胞、细胞碎片及某些胶体物质等在某个pH值下有可能凝聚成较大颗粒，有利过滤。第一节发酵液过滤特性的改变第三章发酵液预处理三、凝聚与絮凝1、凝聚（1）双电层：发酵液中胶体粒子的表面带电荷,如菌体或蛋白体（生理pH值下）带负荷静电引力，吸附阳离子,在界面形成双电层,使胶粒之间不易凝聚，稳定分散。双电层电位越高，电排反越强，胶粒稳定，分散越好，过滤越难。第一节发酵液过滤特性的改变第

5、三章发酵液预处理（2）电解质的凝聚：加入电解质，在异电离子作用下，双电层电位降低，胶体稳定下降，相互碰撞而凝聚。第一节发酵液过滤特性的改变第三章发酵液预处理（3）凝聚值凝聚值：使胶粒发生凝集作用的最小电解质浓度（mmol/L）。反离子的价数越高，凝聚值就越小。A13+＞Fe3+＞H+……常用的有明矾（硫酸铝）、石灰、硫酸亚铁、三氯化铁等。第一节发酵液过滤特性的改变第三章发酵液预处理2、絮凝①相对凝聚颗粒粗大；②相对凝聚更为昂贵；第一节发酵液过滤特性的改变第三章发酵液预处理（1）絮凝剂的絮凝作用：絮凝剂（能溶于

6、水的高分子聚合物，相对分子质量数万-1千万，长链结构）其链节上含有许多活性官能团，阴离子或阳离子、不带电的非离子型基团，能通过静电引力、范德华力、氢键等吸收在胶粒表面；当许多链节分别吸附在不同胶粒表面上，产生桥架联接，形成较大絮团。第一节发酵液过滤特性的改变第三章发酵液预处理（2）絮凝剂化学结构①含有相当多的活性官能团，能与胶粒表面结合。②长链线性结构，与较多的胶粘液表面结合。③相对分子质量不能超过限度，保证其有良好的水溶性。第一节发酵液过滤特性的改变第三章发酵液预处理（3）絮凝剂的分类：①有机高分子聚合物：

7、如聚丙稀类（絮团粗大、用量少、絮凝快、效好，但有毒）、聚丙烯酸类（无毒，可用于医药、食品）、聚乙烯等。②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，如明胶、骨胶、壳多糖、海藻酸钠、聚糖类胶粘物。第一节发酵液过滤特性的改变第三章发酵液预处理（4）影响絮凝效果的因素（确定了某种絮凝剂）①添加量：试验确定最适添加量少：胶粒吸附不完全多：形成的絮团小②pH值：影响絮凝剂活性官能团的电离度，进一步影响吸附强弱。另外还有：搅拌转速、时间等。第一节发酵液过滤特性的改变第三章发酵液预处理3、混凝混凝是包

8、括凝聚和絮凝机理的过程。（1）单独使用絮凝剂如带负电的菌体、蛋白质+阳离子型高分子絮凝剂→具有降低胶粒双电层电位，产生吸附桥架的双重作用。第一节发酵液过滤特性的改变第三章发酵液预处理（2）电解质+絮凝剂在无机电解质的凝聚作用基础上，高分子絮凝剂架桥絮凝→效果更好第一节发酵液过滤特性的改变第三章发酵液预处理四、加入助滤剂1、助滤剂：是一种不可压缩的多孔微粒，使滤饼疏松，过滤阻力下降，滤速加快。2、使用