ch2 发酵液的预处理和固液分离方法.ppt

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1、第二章发酵液的预处理和固液分离方法一、发酵液的预处理的原因及其目的①改变发酵液的物理性质和降低溶液的粘度，增加固体粒子的粒度等，促进从悬浮液中分离固形物的速度，实现工业规模的过滤。第一节发酵液的预处理理由：预处理的目的：③去除发酵液中部分杂质，以利于后续各步操作。②尽可能使产物转入便于以后处理的相中。1、加热法：二、发酵液预处理的方法2、调节悬浮液的pH值控制pH和去除高价无机离子：控制pH一般采用草酸酸化，从而改变发酵液的胶体状态或使产物转入到液相中。①Ca++去除：一般用草酸的钠盐生成草酸钙↓→促进蛋白质凝固，提高滤液的质量。②

2、Mg++去除：加入三聚磷酸钠，从而形成可溶性络合物，同时磷酸盐也能大大降低Ca++、Mg++的浓度。③Fe3+去除：黄血盐(亚铁氰化钠)→↓3、杂蛋白的去除方法①改变pH值的大小；②使杂蛋白变性；③利用吸附作用沉淀蛋白质。4、凝聚和絮凝技术：①概念：凝聚作用是在某些电解质作用下，如中性盐作用下，使扩散双电层的排斥电位降低，破坏胶体系统的分散状态，而使胶体粒子聚集的过程。(1)凝聚技术(coagulation)：②胶粒能保持分散状态的原因：主要是带有相同电荷和扩散双电层结构，一旦由于布朗(Brown)运动使粒子间距离缩小到它们的扩散层

3、部分重叠时，即产生电排斥作用，使两个粒子分开，从而阻止了粒子的聚集。ζ电位越大，电排斥作用就越强，胶粒的分散程度也越大，此外由于胶粒表面的水化作用，形成了包括于粒子周围的水化层，也能阻碍胶粒间的直接聚集。但是水化膜主要是伴随胶粒带电而引起的，一旦ζ电位降低或消除，水化层也随之减弱消失。③凝聚价或凝聚值：单位为（mmol/L）阳离子对带负电荷的胶粒凝聚能力的次序为：常用的凝聚剂电解质有：(中性盐)Al3+＞Fe3+＞H+＞Ca2+＞Mg2+＞K+＞Na+＞Li+Al2(SO4)3·18H2O,AlCl3·6H2O，FeCl3，ZnSO

4、4，MgCO3等。④实验得出：(2)絮凝作用(flocculation)：①概念：指在某些高分子絮凝剂存在下，在悬浮粒子之间产生架桥作用，而使粒胶形成粗大的絮凝团的过程，它是一种以物理的集合为主的过程。③絮凝剂按其来源分：第一种：天然的高分子絮凝剂如多糖物质、壳聚糖及其衍生物、海藻酸钠、明胶等。特点：使用安全、无毒、适用于食品、医药第二种：人工的絮凝剂，聚丙烯酰胺类衍生物阳离子絮凝剂、阴离子絮凝剂、非离子型的絮凝剂。凝聚和絮凝机理的过程，常称为混凝。②絮凝剂按带电状况分：④影响絮凝效果的因素：絮凝剂加量、分子量、类型、溶液的pH、搅

5、拌速度和时间等一、发酵液的过滤特性和滤饼的质量比阻过滤操作一般以压力差为透过推动力，只靠重力是不能达到足够大的透过速度。第二节发酵液的固液分离常用的机械分离法：过滤和离心分离等。对于常规过滤通常适用于过滤直径为10～100μm的悬颗粒。过滤时固体颗粒被过滤介质截留，在介质表面形成滤饼。因此，料液必须穿过滤和过滤介质的微孔。衡量过滤特性的主要指标是滤饼的重量比阻rB(或α).它表示单位滤饼厚度的阻力系数，与滤饼的结构特性有关。rB(或α)越小，则发酵液越易过滤。单位：(m/kg)发酵液经预处理后，其比阻一般大大降低，例如各种抗生素发酵

6、液经不同的预处理方法后，其滤饼的比阻见下表：由表可知，放线菌发酵液经预处理后，比阻仍大于真菌发酵液，黄豆粉代替玉米浆，则rB增大等。对于不可压缩滤饼，rB(或α)为一常数，而对于可压缩滤饼rB(或α)是操作压力差的函数。经验方式：rB=r(△p)m或α=R(△p)m（1）r—△p=1时的α值。对一定料液，其值为一常数，它主要取决于悬浮固体粒子的大小和形状。△p—操作压力差，m—压缩性指数，0≤m＜1，不可压缩滤饼m=0，一般在(0.3～1.0)可压缩滤饼的质量比阻rB(或α)随△P↑而↑，∴过滤开始时，一定不能太快提高压差，一般在相

7、当长时间内△P≤0.05MPa,最后的压力差(不包括榨滤)也不超过0.3～0.4MPa。否则过早导致rB(或α)↑，使过滤速度很快↓，以至于达不到继续过滤的目的。结论：二、可压缩滤饼的过滤方程式：以t/q为纵轴，q为横轴所得直线的斜率为M。M为直线的斜率：则rB(或α)可按下式计算；rB=2M△P/μXB根据滤饼的rB(或α)值，可衡量各不同发酵液过滤的难易程度。如霉菌的菌丝比较粗大，青霉素的比阻为(0.15-0.2)×10１2m/kg，发酵液容易过滤，常不需特殊处理；而放线菌菌丝细而分枝交织成网络状，如链霉素的比阻为(2000-

8、4000)×1012m/kg左右,过滤较困难，一般需经有效的方法预处理。意义：例：在从庆大霉素发酵液过滤分离链霉菌的过滤实验中，使用硅藻土作助滤剂。小型过滤机的过滤面积A=0.01m2，滤液粘度μ=1.1×10-3Pa·s,过滤压差△