生物分离工程第2章过滤(发酵液预处理和固液分离)ppt课件.ppt

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1、第二章发酵液的预处理与固液分离第一节发酵液的预处理方法第二节发酵液的过滤第一节发酵液的预处理方法一.目的：**1.分离菌体和其它颗粒2.除去部分可溶性杂质，改变滤液的性质胞内产物和胞外产物处理方法不同二.发酵液的特性**1.发酵产物浓度很低;2.悬浮物颗粒小，相对密度和液相相差不大;3.固体粒子可压缩性大，液相粘度大;4.性质不稳定;5.动植物细胞，不能经受强的剪切力.三.发酵液的预处理方法**㈠降低液体粘度㈡调整pH㈢凝聚与絮凝㈣惰性助滤剂1.加水稀释但增加悬浮液的体积，加大后处理任务2.加热但必须严格控制加热温度

2、和时间⑴热稳定性⑵防止细胞溶解，胞内物质外溢，增加发酵液的复杂性(一)降低液体粘度**恰当pH，能促进细胞聚集，改善过滤特性。氨基酸是两性电解质等电点pH>pI碱性条件负电荷pHFe3+>H+>Ca2+>

3、Mg2+>K+>Na+>Li+**常用电解质：硫酸铝，氧化铝，三氯化铁等。**(三.凝聚与絮凝)**2.絮凝：**在某些高分子物质的作用下，基于架桥作用使胶粒形成较大凝聚团的过程。絮凝成10mm大小块状絮凝物。1)原理：架桥作用另外解释：脱水效应，电中和效应必须有长链的线性结构，以便同时吸附多个胶粒，形成较大的絮团分子质量不能超过一定限度，以便有良好的溶解性其分子中含有相当多的活性官能团，使之与胶粒表面结合2).絮凝剂的化学结构要求3)絮凝剂的分类：**解离情况：阳离子型，阴离子型，非离子型来源不同：有机高分子聚合物

4、：如聚丙烯酰胺等无机高分子聚合物：如聚合铝盐，聚合铁盐等；天然有机高分子聚合物：如壳聚糖和葡聚糖等聚糖类、明胶、骨胶和海藻酸钠等；微生物絮凝剂:是一类由微生物产生的具有絮凝细胞功能的物质，主要成分是糖蛋白、黏多糖、纤维素和核酸等高分子物质。同其它絮凝剂相比，其优点是安全、无毒和不污染环境。4)影响絮凝效果的因素**1、絮凝剂的种类、相对分子质量和类型2、溶液pH：pH变化，影响离子型絮凝剂官能团的电离度，从而影响分子链的伸展形态。电离度增大，由于链节上相连离子基团间的静电排斥作用，使分子链从卷曲状态变为伸展状态，架桥

5、能力提高。3、搅拌速度和时间：搅拌能使絮凝剂迅速分散，但凝团后，搅拌会打碎凝团。图2.1絮凝剂的添加量对过滤速率的影响5)絮凝剂的添加量：由实验确定，一般较多，利于增加架桥的数量；过多，引起吸附饱和，絮凝剂争夺胶粒而使絮凝剂粒径变小，絮凝效果下降。另外还应考虑成本。3.混凝：**对带负电的菌体和蛋白质，采用阳离子高分子絮凝剂，同时具有降低胶粒的双电子层电位和产生吸附架桥双重机理，从而提高絮凝效果，这种包括絮凝和凝聚机理的过程，称为混凝。(四).惰性助滤剂**特性：颗粒均匀，质地坚硬，不可压缩，多孔滤速增大原因：改变滤

6、饼结构，可压缩性下降种类：硅藻土，纤维素，石棉粉，珍珠岩，白土，淀粉等**使用方法：过滤介质表面预涂助滤剂直接加入发酵液**如何选择和使用助滤剂：根据目的产物选择助滤剂种类；根据过滤介质和过滤情况，选择助滤剂品种；粒度选择；使用量。1.无机离子的去除**Ca2＋草酸钠草酸钙Mg2＋三聚磷酸钠Na5P3O10＋Mg2+MgNa3P3O10＋2Na+Fe3＋黄血盐普鲁士兰沉淀3K4Fe(CN)6＋4Fe3+Fe4[Fe(CN)6]3＋12K+沉淀法：酸性条件三氯乙酸盐，苦味酸盐等碱性条件Ag＋Zn2＋Pb2＋Fe3＋等变

7、性法：加热、调pH、有机溶剂、表面活性剂吸附法：加入吸附剂吸附杂蛋白2.杂质蛋白的去除**色素来源：微生物代谢分泌；培养基带脱色方法：离子交换；活性炭吸附；氧化等3.色素的去除**1、改变发酵液过滤特性的方法有哪些？2、试述影响絮凝效果的因素。3、絮凝和凝聚的主要区别是什么？4、发酵液的相对纯化方法有哪些？作业2分类：过滤和有关操作：颗粒受限，液体自由运动饼式过滤；深层过滤；筛分沉降和浮选：液体受限，颗粒自由运动浮选；重力沉降；离心沉降发酵液固液分离主要是离心分离和过滤**第二节过滤(固液分离过程)基本概念:过滤介质

8、：过滤操作中所采用的多孔物质；滤浆或料浆：过滤操作中所处理的悬浮液；滤液：通过介质孔道流出的液体；滤饼：被过滤介质截留的固体物质。一.过滤**1.原理：悬浮液通过过滤介质，固体颗粒与溶液分离2.分类：**滤饼过滤：悬浮液置于介质一侧，固体物沉积于介质表面形成滤饼；深床过滤：分离出的固体颗粒并不形成滤饼，而是沉积于较厚的粒状过滤介质的床层内部；推