第2章 发酵液的预处理ppt课件.ppt

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1、第2章发酵液的预处理及固液分离本章学习要点：熟悉生物材料的预处理过程、预处理的目的和常见方法；熟悉改善发酵液物理性质的方法，掌握发酵液的相对纯化方法；熟悉凝聚的原理，掌握絮凝的基本原理和影响因素；了解常见的过滤设备，掌握改善过滤的方法；一.生化分离工程的工艺流程：第一节发酵液的预处理二.发酵液的预处理技术：①物理性质的改善:流变性质、颗粒粒度②杂质的去除:杂蛋白、多糖、高价无机离子预处理的方法加热（降低黏度、去除杂蛋白）凝聚与絮凝（增大粒度）调节pH去杂蛋白（等电点、变性剂、吸附）去多糖（酶解）去离子（沉淀）凝聚和絮凝技术能有效地改变细胞、菌体和蛋白

2、质等胶体粒子的分散状态，使聚集起来，增大体积，以便于过滤，常用于菌体细小而且粘度大的发酵液的预处理中。三.凝聚和絮凝技术凝聚是在高价无机盐作用下，由于双电层排斥电位的降低，而使胶体体系不稳定的现象。絮凝是指在某些高分子絮凝剂存在下，基于架桥作用，使胶粒形成粗大的絮凝团的过程，是一种以物理的集合为主的过程。凝聚和絮凝的概念扩散双电层的结构模型图胶粒能保持分散状态的原因凝聚技术扩散双电层的结构模型图常用的凝聚剂Al2(SO4)3.18H2O，AlCl3.6H2O，FeCl3，ZnSO4，MgCl2阳离子对负电荷的胶粒凝聚能力次序为：Al3+>Fe3+>H

3、+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>Li+絮凝剂是一种能溶于水的高分子聚合物，其相对分子质量可高达数万至一千万以上，长链状结构，其链节上含有许多活性官能团，包括带电荷的阴离子（如---COOH）或阳离子（如---NH2）基团以及不带电荷的非离子型基团。它们通过静电引力、范德华引力或氢键的作用，强烈地吸附在胶粒的表面。当一个高分子聚合物的许多链节分别吸附在不同的胶粒表面上，产生桥架连接时，就形成了较大的絮团，这就是絮凝作用。絮凝絮凝原理絮凝剂用量:絮凝效果呈钟形变化。溶液的pH：pH主要影响离子型絮凝剂中功能团的电离度，从而影响了分子链的伸展状态，改

4、变了架桥能力。搅拌速度和时间：助滤剂：添加助滤剂能增加絮凝效果。絮凝作用的影响因素：1.聚丙烯酰胺衍生物：非离子型、阴离子型（含-COOH）、阳离子型（含-NH2）由于聚丙烯酰胺类絮凝剂具有用量少，一般以ppm计量，絮凝体粗大，分离效果好，絮凝速度快以及种类多等优点，所以适用范围广。2.苯乙烯类衍生物及其无机高分子聚合物絮凝剂聚合铝盐、聚合铁盐3.天然有机高分子絮凝剂明胶、海藻酸钠在食品工业上应用较多壳聚糖在生物产品分离中用得最多常用絮凝剂的种类：四杂蛋白的去除等电点沉淀蛋白质一般以胶体状态存在于发酵液中。胶体粒子的稳定性和其所带电荷有关。蛋白质在某

5、一pH下，净电荷为零，溶解度最小，称为等电点。因为羧基的电离度比氨基大，故蛋白质的酸性性质通常强于碱性，因而很多蛋白质的等电点都在酸性范围内（pH4.0－5.5）。四杂蛋白的去除变性沉淀蛋白质从有规则排列变为不规则结构的过程称为变性。①加热：在链霉素生产中，在pH3.0时，加热至70～75℃，维持30min，黏度降为1/6，过滤速度提高3倍。②加有机溶剂、表面活性剂、酸碱等。四杂蛋白的去除在酸性溶液中，蛋白质能与一些阴离子如三氯乙酸盐、水杨酸盐、钨酸盐、苦味酸盐、鞣酸盐、过氯酸盐等形成沉淀；在碱性溶液中，能与一些阳离子，如Ag＋，Cu2＋，Zn2＋，

6、Fe2＋和Pb2＋等形成沉淀。变性蛋白质溶解度较小。最常用的使蛋白质变性的方法是加热。加热还能使液体粘度降低，加快过滤速度。该法只适用于对热较稳定的生化物质。四杂蛋白的去除吸附在发酵液中加入一些反应剂，相互反应后生成的沉淀物可吸附蛋白质而使其沉淀。如在四环素发酵液中加入黄血盐和硫酸锌，两者反应生成K2Zn3[Fe(CN)6]2在枯草杆菌的碱性蛋白酶发酵液中加入氯化钙和磷酸盐等五不溶性多糖的去除当发酵液中含有较多不溶性多糖时，黏度增大，固液分离困难，可用酶将其转化为单糖。六高价无机离子的去除除去Ca2＋——草酸钠Mg2＋——草酸根（草酸镁溶解度稍大）或

7、磷酸盐Fe2＋——黄血盐（生成普鲁士兰沉淀）第二节.发酵液的过滤发酵液过滤的目的：收集胞内产物的细胞或菌体，分离除去液相，或者是收集含生化物质的液相，分离除去固体悬浮物，如细胞、菌体、细胞碎片、蛋白质的沉淀物和它们的絮凝体等。过滤影响过滤的因素：发酵液的性质：黏度、粒度、颗粒含量、滤饼的性质过滤装置：过滤面积、料液分布效果过滤操作条件：压力、过滤方式过滤改善过滤的方法(一）预处理：改善发酵液性质（二）助滤剂：能改善过滤操作的质地坚硬不可压缩性固体机理：表面吸附胶体及不可压缩型格子结构助滤剂选择：粒度与悬浮颗粒适当使用方法：a预先制成滤饼：滤液澄清度高

8、b助滤剂混入悬浮液中一起过滤：容易达到滤速最大c两种方法混用常用助滤剂：硅藻土，珍珠岩，活性炭（三）优化过滤