发酵液的预处理和固液分离方法讲稿.ppt

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1、关于发酵液的预处理和固液分离方法第一页，讲稿共六十五页哦 预处理和固液分离的目的：预处理和固液分离的目的：1、分离细胞、菌体和其它悬浮颗粒、分离细胞、菌体和其它悬浮颗粒(细胞碎片、核酸和细胞碎片、核酸和蛋白质的沉淀物蛋白质的沉淀物)。2、除去部分可溶性杂质。、除去部分可溶性杂质。3、改变滤液的性质（降低粘度等），以利于后继操作。、改变滤液的性质（降低粘度等），以利于后继操作。第二页，讲稿共六十五页哦总策略：总策略：1、胞外产物：胞外产物：应尽可能转移到液相中，常用调应尽可能转移到液相中，常用调pH至酸性或碱性的方法来达到。至酸性或碱性的方法来达到。2、胞内产物：、胞内产物：首先收集细胞、破壁，

2、生化物质释放首先收集细胞、破壁，生化物质释放到液相，再分离细胞碎片。到液相，再分离细胞碎片。3、通常，以含生化物质的、通常，以含生化物质的液相液相为出发点，进行为出发点，进行后继操作。后继操作。第三页，讲稿共六十五页哦一、发酵液的预处理 1、改变液体物理性质，促进固液分离。、改变液体物理性质，促进固液分离。细菌及某些放线菌菌体细小，发酵液粘度大，不能直接细菌及某些放线菌菌体细小，发酵液粘度大，不能直接过滤，由于菌体自溶，核酸、蛋白质及其它有机粘性物质的存过滤，由于菌体自溶，核酸、蛋白质及其它有机粘性物质的存在会造成滤液浑浊，滤速极慢，因此，在预处理中应采用在会造成滤液浑浊，滤速极慢，因此，在预

3、处理中应采用絮凝絮凝或凝聚或凝聚的方法，设法增大悬浮报中固体粒子的大小，提高其沉降速度，的方法，设法增大悬浮报中固体粒子的大小，提高其沉降速度，或采用或采用稀释、加热稀释、加热等方法降低粘度，以利于过滤。等方法降低粘度，以利于过滤。必要性：必要性：第四页，讲稿共六十五页哦 2、发酵液杂质很多，其中影响最大的是高价无机离子、发酵液杂质很多，其中影响最大的是高价无机离子和杂蛋白，预处理时，应尽量除去。和杂蛋白，预处理时，应尽量除去。高价无机离子危害：高价无机离子危害：在采用离子交换法提炼时，影响树脂的交换容量。在采用离子交换法提炼时，影响树脂的交换容量。第五页，讲稿共六十五页哦杂蛋白质的危害：杂蛋

4、白质的危害：a)a)离子交换法和大网格树脂吸附法提炼时，会降低吸附离子交换法和大网格树脂吸附法提炼时，会降低吸附能力，能力，b)b)萃取时，易产生乳化。萃取时，易产生乳化。c)c)过滤或膜过滤时，使滤速下降，膜受到污染。过滤或膜过滤时，使滤速下降，膜受到污染。第六页，讲稿共六十五页哦(一)、高价无机离子的去除方法 宜加入宜加入草酸草酸。草酸溶解度小，用量大时，可用其盐，如。草酸溶解度小，用量大时，可用其盐，如草酸草酸钠钠。草酸钙草酸钙能促使蛋白质凝固，提高滤液质量。能促使蛋白质凝固，提高滤液质量。草酸的回收：草酸的回收：四环类抗生素废液中，加入硫酸铅，在四环类抗生素废液中，加入硫酸铅，在60下

5、下生成生成草酸铅草酸铅。后者在。后者在90-95下用硫酸分解经过滤、冷却、结晶下用硫酸分解经过滤、冷却、结晶后可回收草酸。后可回收草酸。1、去除钙离子：、去除钙离子：第七页，讲稿共六十五页哦 2、除去镁离子：、除去镁离子：加入加入三聚磷酸钠三聚磷酸钠，它和镁离子形成可溶性络合它和镁离子形成可溶性络合物：物：用用磷酸盐磷酸盐处理，也能大大降低钙离子和镁离子的浓度。处理，也能大大降低钙离子和镁离子的浓度。此法可用于环丝氨酸的提炼。此法可用于环丝氨酸的提炼。第八页，讲稿共六十五页哦3、除去铁离子：、除去铁离子：可加入可加入黄血盐黄血盐，使形成普鲁士蓝沉淀。，使形成普鲁士蓝沉淀。第九页，讲稿共六十五页

6、哦（二）、杂蛋白的去除方法 蛋白质等电点多在蛋白质等电点多在pH 4.0一一5.5，此时溶解度最小。但单靠等电点法，此时溶解度最小。但单靠等电点法不能将大部分蛋白质除去。不能将大部分蛋白质除去。在酸性溶液中，蛋白质能与一些阴离子如在酸性溶液中，蛋白质能与一些阴离子如三氯乙酸盐、水杨三氯乙酸盐、水杨酸盐、钨酸盐、苦味酸盐、蹂酸盐、过氯酸盐酸盐、钨酸盐、苦味酸盐、蹂酸盐、过氯酸盐等形成沉淀。等形成沉淀。在碱性溶液，蛋白质能与一些阳离子，如在碱性溶液，蛋白质能与一些阳离子，如Ag1+，Cu2+，Zn2+，Fe3+和和Pb2+等形成沉淀。等形成沉淀。等电点法：等电点法：第十页，讲稿共六十五页哦 变性蛋

7、白质溶解度较小。最常用方法是变性蛋白质溶解度较小。最常用方法是加热加热。加热还能使液体加热还能使液体粘度降低粘度降低，加快过滤速度。，加快过滤速度。但热处理常对原液质量有影响，特别是会使但热处理常对原液质量有影响，特别是会使色素增多色素增多。只适于热稳定的物质。只适于热稳定的物质。热变性法：热变性法：第十一页，讲稿共六十五页哦应用举例：应用举例：1、链霉素、链霉素发酵液，调至酸性发酵液，调至酸性(pH 3.0)，加热至，加热至70，维持，维持l2h，能去除蛋白质，使过滤速度增大，能去除蛋白质，使过滤速度增大10一一100倍，滤液粘倍，滤液粘度可降低度可降低1/6。2、柠檬酸、柠檬酸发酵液，加热

8、至发酵液，加热至80C以上，使蛋白质变性凝以上，使蛋白质变性凝固，降低发酵液钻度，大大提高过滤速度。固，降低发酵液钻度，大大提高过滤速度。第十二页，讲稿共六十五页哦 大幅度改变大幅度改变pH，加酒精、丙酮等有机溶剂或表，加酒精、丙酮等有机溶剂或表面活性剂等。面活性剂等。在抗生素生产中，常将发酵液pH调至偏酸性范围(pH23)或较碱性范围(pH 89）使蛋白质凝固，一般以酸性下除去的蛋白质较多。加有机溶剂法通常只适用于所处理的液体数量较少的场合。使蛋白质变性的其它办法：使蛋白质变性的其它办法：第十三页，讲稿共六十五页哦 举例：举例：1、四环类抗生素生产中，采用、四环类抗生素生产中，采用黄血盐和硫

9、酸锌黄血盐和硫酸锌的协同作用生的协同作用生成成亚铁氰化锌钾亚铁氰化锌钾的胶状沉淀来吸附蛋白质，取得很好的效果。的胶状沉淀来吸附蛋白质，取得很好的效果。2、枯草杆菌发酵液，常加入、枯草杆菌发酵液，常加入氯化钙和磷酸氢二钠氯化钙和磷酸氢二钠，生成，生成庞大的凝胶，把蛋白质、菌体及不溶性粒子吸附并包裹在其中庞大的凝胶，把蛋白质、菌体及不溶性粒子吸附并包裹在其中而除去，从而加快了过滤速度。而除去，从而加快了过滤速度。利用吸附作用除去蛋白质：利用吸附作用除去蛋白质：第十四页，讲稿共六十五页哦（三）、凝聚和絮凝技术 凝聚凝聚：在中性盐作用下，由于双电层排斥电位的降低，而：在中性盐作用下，由于双电层排斥电位

10、的降低，而使胶体体系不稳定的现象。使胶体体系不稳定的现象。絮凝絮凝：指在某些高分子絮凝剂存在下，基于：指在某些高分子絮凝剂存在下，基于架桥架桥作用，使胶粒作用，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。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。基本概念：基本概念：第十五页，讲稿共六十五页哦 凝聚和絮凝技术能有效地改变细胞、菌体和蛋白质等凝聚和絮凝技术能有效地改变细胞、菌体和蛋白质等胶体粒子的分散状态，使聚集起来，增大体积，以便于过胶体粒子的分散状态，使聚集起来，增大体积，以便于过滤。滤。常用于菌体细小而且粘度大的发酵液的预处理常用于菌体细小而且粘度大的发酵液的预处

11、理。第十六页，讲稿共六十五页哦 菌体或蛋白质等胶体粒子表面一般都带有电荷，带电原因主要是吸附溶液菌体或蛋白质等胶体粒子表面一般都带有电荷，带电原因主要是吸附溶液中的离子或自身基团的电离。中的离子或自身基团的电离。通常菌体带负电荷，由于静电作用使带正电荷的粒子被吸附在周围，在界面通常菌体带负电荷，由于静电作用使带正电荷的粒子被吸附在周围，在界面上形成了双电层。上形成了双电层。但这些正离子还受到热运动的影响，具有离开胶粒表面的趋势，在相距胶但这些正离子还受到热运动的影响，具有离开胶粒表面的趋势，在相距胶核表面约一个离子半径的核表面约一个离子半径的stern平面以内，正离子被紧密柬缚在胶核表面，称平

12、面以内，正离子被紧密柬缚在胶核表面，称为为吸附层或紧密层吸附层或紧密层，在，在stern平面以外，剩余的正离子则在溶液中扩散开去，距离越远，平面以外，剩余的正离子则在溶液中扩散开去，距离越远，浓度越小，最后达到主体溶液的平均浓度，称为浓度越小，最后达到主体溶液的平均浓度，称为扩散层扩散层。双电层理论：双电层理论：1、凝聚技术第十七页，讲稿共六十五页哦第十八页，讲稿共六十五页哦 当胶粒在溶液中作相对运当胶粒在溶液中作相对运动时，总有一薄层液体，随动时，总有一薄层液体，随着它一起滑移，这一薄层，着它一起滑移，这一薄层，厚度比吸附层稍大，厚度比吸附层稍大，滑移面滑移面(剪切面剪切面)在图在图141中

13、用波纹中用波纹线表示。线表示。第十九页，讲稿共六十五页哦双电层结构的电位：双电层结构的电位：第二十页，讲稿共六十五页哦第二十一页，讲稿共六十五页哦 1、扩散双电层的结构：、扩散双电层的结构：一旦由于布朗一旦由于布朗(Brown)运动使粒子运动使粒子间距离缩小到它们的扩散层部分重叠时，即产生电排斥作用，阻间距离缩小到它们的扩散层部分重叠时，即产生电排斥作用，阻止了粒子的聚集。止了粒子的聚集。电位电位越大，电排斥作用就越强，胶粒的分散越大，电排斥作用就越强，胶粒的分散程度也越大。程度也越大。2、水化层：、水化层：由于胶粒表面的水化作用，形成了由于胶粒表面的水化作用，形成了水化层水化层，也能阻碍直接

14、聚集。水化膜主要是伴随胶粒带电而引起，一旦也能阻碍直接聚集。水化膜主要是伴随胶粒带电而引起，一旦电位降低或消失，水化层也会随之减弱或消失。电位降低或消失，水化层也会随之减弱或消失。胶粒保持分散状态的原因胶粒保持分散状态的原因第二十二页，讲稿共六十五页哦电位数学表达式：电位数学表达式：第二十三页，讲稿共六十五页哦 电位电位与与扩散层厚度扩散层厚度和和电动电荷密度电动电荷密度成正比，而扩散层厚度又成正比，而扩散层厚度又与溶液中离子强度有关，因此，对带负电性菌体的发酵液，与溶液中离子强度有关，因此，对带负电性菌体的发酵液，高价阳离高价阳离子子的存在，可压缩扩散层厚度，促使的存在，可压缩扩散层厚度，促

15、使电位电位迅速降低迅速降低，而且，化合而且，化合价越高这种影响越显著价越高这种影响越显著，当双电层的排斥力不足以抗衡胶粒间的范，当双电层的排斥力不足以抗衡胶粒间的范德华引力时，由于热运动的结果导致胶粒的互相碰撞而聚集起来。德华引力时，由于热运动的结果导致胶粒的互相碰撞而聚集起来。由式由式(141，2)知：知：第二十四页，讲稿共六十五页哦 电解质的凝聚能力可用凝聚价或凝聚值来表示。电解质的凝聚能力可用凝聚价或凝聚值来表示。使胶粒发生凝聚作用的最小电解质浓度使胶粒发生凝聚作用的最小电解质浓度(毫摩尔升毫摩尔升)，称为，称为凝聚价或凝聚值凝聚价或凝聚值。反离子的价数越高，该值就越小，即凝聚能力越强。

16、反离子的价数越高，该值就越小，即凝聚能力越强。阳离子对带负电荷的胶粒凝聚能力的次序：阳离子对带负电荷的胶粒凝聚能力的次序：常用的凝聚剂电解质有：常用的凝聚剂电解质有：凝聚价或凝聚值：凝聚价或凝聚值：第二十五页，讲稿共六十五页哦 有机高分子聚合物絮凝剂有机高分子聚合物絮凝剂具有长链线状结构，是水溶性聚合物，具有长链线状结构，是水溶性聚合物，分子量高达数万至一千万以上，在长的链节上含有相当多的活性功分子量高达数万至一千万以上，在长的链节上含有相当多的活性功能团，可以带有多价电荷，也可以不带电性。能团，可以带有多价电荷，也可以不带电性。它们通过静电引力、范德华分子引力或氢键的作用，强烈地吸它们通过静

17、电引力、范德华分子引力或氢键的作用，强烈地吸附在胶粒的表面，一个高分子聚合物的许多链节分别吸附在不同颗附在胶粒的表面，一个高分子聚合物的许多链节分别吸附在不同颗粒的表面上，产生粒的表面上，产生架桥联接架桥联接，生成粗大的絮团，这就是，生成粗大的絮团，这就是絮凝作用絮凝作用。2、絮凝作用、絮凝作用第二十六页，讲稿共六十五页哦第二十七页，讲稿共六十五页哦A.聚丙烯酰胺类衍生物聚丙烯酰胺类衍生物B.聚苯乙烯类衍生物聚苯乙烯类衍生物C.无机高分子聚合物无机高分子聚合物絮凝剂，如絮凝剂，如聚合铝盐和聚合铁盐聚合铝盐和聚合铁盐等。等。D.天然有机高分子絮凝剂：天然有机高分子絮凝剂：多聚糖类胶粘物，海藻酸钠

18、，明胶、多聚糖类胶粘物，海藻酸钠，明胶、骨胶、壳多糖和脱乙酰壳多糖等。骨胶、壳多糖和脱乙酰壳多糖等。絮凝剂絮凝剂第二十八页，讲稿共六十五页哦 根据活性基团在水中解离情况不同，可分为根据活性基团在水中解离情况不同，可分为非离子型、阴离子非离子型、阴离子型型(含有羧基含有羧基)和阳离子型和阳离子型(含有胺基含有胺基)三类。三类。优点：优点：用量少，用量少，般以般以ppm计，絮凝体粗大，分离效果好，絮凝计，絮凝体粗大，分离效果好，絮凝速度快、种类多，适用范围广。速度快、种类多，适用范围广。缺点：缺点：存在一定的毒性，特别是阳离子型聚丙烯酰胺，因此，当存在一定的毒性，特别是阳离子型聚丙烯酰胺，因此，当

19、用于食品及医药工业时，应谨慎使用，要考虑这些物质最终能否从产用于食品及医药工业时，应谨慎使用，要考虑这些物质最终能否从产品中去除。品中去除。近年来还发展了近年来还发展了聚丙烯酸类阴离子聚凝剂聚丙烯酸类阴离子聚凝剂，它们无毒它们无毒，可，可用于食品和医药工业中。用于食品和医药工业中。聚丙烯酰胺类絮凝剂：聚丙烯酰胺类絮凝剂：第二十九页，讲稿共六十五页哦 阳离子型阳离子型高分子絮凝剂对带负电菌体或蛋白质来说，同时具高分子絮凝剂对带负电菌体或蛋白质来说，同时具有有降低粒子排斥电位降低粒子排斥电位和和产生吸附架桥产生吸附架桥的双重机理，所以可以单独使的双重机理，所以可以单独使用，用，非离子型和阴离子型非

20、离子型和阴离子型高分子絮凝剂，主要通过分子间引力和氢高分子絮凝剂，主要通过分子间引力和氢键产生键产生吸附架桥吸附架桥，常与无机电解质凝聚剂搭配使用。常与无机电解质凝聚剂搭配使用。首先加入无机电解质，使悬浮粒子脱稳而凝聚，然后，再加入首先加入无机电解质，使悬浮粒子脱稳而凝聚，然后，再加入絮凝剂。凝聚作用为絮凝剂的架桥创造了良好的条件，从而，提高絮凝剂。凝聚作用为絮凝剂的架桥创造了良好的条件，从而，提高了絮凝效果。了絮凝效果。这种包括这种包括凝聚凝聚和和絮凝絮凝机理的过程，常称为机理的过程，常称为混凝混凝。混凝：混凝：第三十页，讲稿共六十五页哦1)絮凝剂浓度絮凝剂浓度2)絮凝剂分子量絮凝剂分子量3

21、)絮凝剂类型絮凝剂类型4)溶液的溶液的pH5)搅拌速度和时间搅拌速度和时间6)助凝剂助凝剂影响絮凝效果的因素：影响絮凝效果的因素：第三十一页，讲稿共六十五页哦A.絮凝剂浓度絮凝剂浓度 浓度增加有助于架桥充分，但是过多的加量会引起吸附饱和，在浓度增加有助于架桥充分，但是过多的加量会引起吸附饱和，在胶粒上形成覆盖层而产生再次稳定现象。胶粒上形成覆盖层而产生再次稳定现象。第三十二页，讲稿共六十五页哦 分子量提高、链增长，可使架桥效果明显，但分子量不能超过一分子量提高、链增长，可使架桥效果明显，但分子量不能超过一定的限度，因为随分子量提高，高分子絮凝剂的水溶性降低，因此，定的限度，因为随分子量提高，高

22、分子絮凝剂的水溶性降低，因此，分子量的选择应适当，分子量的选择应适当，B.高分子絮凝剂分子量高分子絮凝剂分子量第三十三页，讲稿共六十五页哦 C.溶液溶液pH的变的变化会影响絮凝剂功能团的化会影响絮凝剂功能团的电离度，从而影响分子链电离度，从而影响分子链的伸展形态。的伸展形态。电离度电离度增大，链节上相增大，链节上相邻离子基团间的电排斥作邻离子基团间的电排斥作用，使分子链从卷曲状态用，使分子链从卷曲状态变为伸展状态，架桥能力变为伸展状态，架桥能力提高。提高。第三十四页，讲稿共六十五页哦二、二、发酵液的过滤发酵液的过滤 发酵液中含有大量菌体、细胞或细胞碎片以及残余的固体培发酵液中含有大量菌体、细胞

23、或细胞碎片以及残余的固体培养基成分，过滤就是将悬浮在发酵液中的固体颗粒与液体进行分养基成分，过滤就是将悬浮在发酵液中的固体颗粒与液体进行分离的过程。离的过程。在过滤操作中，要求滤速快，滤液澄清，并且有高的收率，在过滤操作中，要求滤速快，滤液澄清，并且有高的收率，但发酵液往往很难过滤，目前生产中还是一个薄弱环节。但发酵液往往很难过滤，目前生产中还是一个薄弱环节。第三十五页，讲稿共六十五页哦（一）、发酵液的过滤特性和滤饼的重量比阻（一）、发酵液的过滤特性和滤饼的重量比阻 发酵液大多数属于发酵液大多数属于非牛顿型液体非牛顿型液体，滤渣为可压缩性的。，滤渣为可压缩性的。衡量过滤特性的主要指标是滤饼的衡

24、量过滤特性的主要指标是滤饼的重量比阻重量比阻r B，表示单表示单位滤饼厚度的阻力系数，与滤饼的结构特性有关。位滤饼厚度的阻力系数，与滤饼的结构特性有关。第三十六页，讲稿共六十五页哦 对于不可压缩性滤饼，比阻值为常数，但对于可压缩性滤饼，对于不可压缩性滤饼，比阻值为常数，但对于可压缩性滤饼，r B是操作压力差的函数、一般可用下式表示：是操作压力差的函数、一般可用下式表示：由此可见由此可见滤饼的比阻值是随操作压力差的提高而增大的滤饼的比阻值是随操作压力差的提高而增大的。因。因此开始过滤时应注意不能很快提高压差，通常靠液柱的自然压差此开始过滤时应注意不能很快提高压差，通常靠液柱的自然压差进料，并应缓

25、慢地逐步地升高压力，一般在相当长的时间内，压进料，并应缓慢地逐步地升高压力，一般在相当长的时间内，压力差不要超过力差不要超过0.05MPa，最后的压差，最后的压差(不包括榨滤不包括榨滤)也不超过也不超过0.3一一0.4MPa。第三十七页，讲稿共六十五页哦 恒压下，可压缩性滤饼的比阻值应为常数。如恒压下，可压缩性滤饼的比阻值应为常数。如过滤介质过滤介质的的阻力相对较小可以忽略不计，则恒压下的过滤方程式如下：阻力相对较小可以忽略不计，则恒压下的过滤方程式如下：第三十八页，讲稿共六十五页哦第三十九页，讲稿共六十五页哦（二）、影响过滤速度的因素 菌种菌种 发酵条件发酵条件(培养基的组成，未用完培养基的

26、数量，消沫油，发酵培养基的组成，未用完培养基的数量，消沫油，发酵周期周期)。过滤条件：压力等过滤条件：压力等第四十页，讲稿共六十五页哦 菌种对过滤速度影响很大。菌种对过滤速度影响很大。真菌：真菌：菌丝粗大，容易过滤，不需特殊处理。滤渣呈紧密饼菌丝粗大，容易过滤，不需特殊处理。滤渣呈紧密饼状物，易从滤布上刮下，可采用鼓式真空过滤机过滤。状物，易从滤布上刮下，可采用鼓式真空过滤机过滤。放线菌：放线菌：菌丝细而分枝，交织成网络状，还含有很多多糖类物菌丝细而分枝，交织成网络状，还含有很多多糖类物质，粘性强，重量比阻质，粘性强，重量比阻r B值高，过滤困难，一般需经预处理，以凝固值高，过滤困难，一般需经

27、预处理，以凝固蛋白质等胶体。蛋白质等胶体。细菌：细菌：菌体更细小，过滤十分困难，如不用絮凝等方法预处菌体更细小，过滤十分困难，如不用絮凝等方法预处理发酵液，往往难以采用常规过滤的设备来完成过滤操作理发酵液，往往难以采用常规过滤的设备来完成过滤操作。1、菌种、菌种第四十一页，讲稿共六十五页哦 培养基的组成对过滤速度影响也很大。培养基的组成对过滤速度影响也很大。黄豆粉、花生饼作氮源、淀粉作碳源会使过滤困难。黄豆粉、花生饼作氮源、淀粉作碳源会使过滤困难。举例：举例：a、在链霉素发酵液的培养基中，加以黄豆粉代替玉米浆，在链霉素发酵液的培养基中，加以黄豆粉代替玉米浆，则比阻值增大则比阻值增大0.61.0

28、倍。倍。b、在青霉素发酵的培养基中，加入酵母蛋白，在青霉素发酵的培养基中，加入酵母蛋白，rB值也提高值也提高很多。很多。此外，发酵后期加此外，发酵后期加消沫油消沫油或剩余大量或剩余大量末用完的培养基末用完的培养基都会使过滤都会使过滤困难。困难。2、培养基培养基第四十二页，讲稿共六十五页哦第四十三页，讲稿共六十五页哦第四十四页，讲稿共六十五页哦 正确选择发酵终了时间对过滤影响很大。正确选择发酵终了时间对过滤影响很大。在菌丝自溶前必须放罐，因为细胞自溶后的分解产物很难过滤。在菌丝自溶前必须放罐，因为细胞自溶后的分解产物很难过滤。有时延长发酵周期虽能使发酵单位有所提高，但严重影响发酵液有时延长发酵周

29、期虽能使发酵单位有所提高，但严重影响发酵液质量，使色素和胶状杂质增多、过滤困难，最终造成成品质量降低。质量，使色素和胶状杂质增多、过滤困难，最终造成成品质量降低。3、发酵时间、发酵时间第四十五页，讲稿共六十五页哦（三）、改善过滤性能的方法（三）、改善过滤性能的方法 对于难过滤的发酵液，必须设法改善过滤性能、降低滤饼的比阻值，对于难过滤的发酵液，必须设法改善过滤性能、降低滤饼的比阻值，以提高过滤速度。以提高过滤速度。改善过滤性能的方法：改善过滤性能的方法：1、预处理发酵液。、预处理发酵液。等电点，蛋白质变性、吸附以及凝聚和絮凝等电点，蛋白质变性、吸附以及凝聚和絮凝等方法等方法。2、加入助滤剂，、

30、加入助滤剂，直接在发酵液中形成直接在发酵液中形成填充一凝固剂。填充一凝固剂。3、酶解作用、酶解作用第四十六页，讲稿共六十五页哦 助滤剂是一种不可压缩的多孔微粒，能使滤饼疏松，滤速增大。助滤剂是一种不可压缩的多孔微粒，能使滤饼疏松，滤速增大。常用的助滤剂：常用的助滤剂：硅酸盐粉末硅酸盐粉末(硅藻土）、纸浆、珠光石硅藻土）、纸浆、珠光石(即珍珠岩，成分为二氧化硅）。即珍珠岩，成分为二氧化硅）。要求：要求：助滤剂必须不吸附或很少吸附生化物质。助滤剂必须不吸附或很少吸附生化物质。1、加入助滤剂、加入助滤剂第四十七页，讲稿共六十五页哦 加入方式：加入方式：1、在滤布上预先铺一层助滤剂、在滤布上预先铺一层

31、助滤剂(12mm)，采用此种方法，采用此种方法，会使滤速降低，但滤液透明度很快增加。会使滤速降低，但滤液透明度很快增加。2、直接加入发酵液中。助滤剂用量若等于悬浮液中固体含量时，、直接加入发酵液中。助滤剂用量若等于悬浮液中固体含量时，滤速最快。滤速最快。第四十八页，讲稿共六十五页哦 反应剂相互作用，或和溶解性盐发生反应，生成反应剂相互作用，或和溶解性盐发生反应，生成沉淀沉淀。能防止菌。能防止菌丝体粘结，使菌丝具有块状结构。丝体粘结，使菌丝具有块状结构。沉淀本身即可作为助滤剂，并且还能使胶状物和悬浮物凝沉淀本身即可作为助滤剂，并且还能使胶状物和悬浮物凝固。固。正确选择反应剂和反应条件，能使过滤速

32、度提高正确选择反应剂和反应条件，能使过滤速度提高310倍。倍。2、加入反应剂、加入反应剂第四十九页，讲稿共六十五页哦举例举例：A.新生霉素发酵液中加入新生霉素发酵液中加入氯化钙和磷酸钠氯化钙和磷酸钠，生成的磷酸钙可作，生成的磷酸钙可作为填充为填充凝固剂。一方面作为助滤剂，另一方面还可使某些蛋凝固剂。一方面作为助滤剂，另一方面还可使某些蛋白质凝固。白质凝固。B.环丝氨酸发酵液用环丝氨酸发酵液用氧化钙和磷酸氧化钙和磷酸处理，生成的处理，生成的磷酸钙磷酸钙沉淀，沉淀，熊使悬浮物凝固。多余的磷酸根离子，还能除去钙、镁离子。熊使悬浮物凝固。多余的磷酸根离子，还能除去钙、镁离子。第五十页，讲稿共六十五页哦

33、v 如果发酵液中有不溶解的多糖存在，则最好用酶将它转化为单糖，以如果发酵液中有不溶解的多糖存在，则最好用酶将它转化为单糖，以提高过滤速度。提高过滤速度。v 例如：例如：万古霉素用淀粉作培养基，加入淀粉酶后，能使过滤速万古霉素用淀粉作培养基，加入淀粉酶后，能使过滤速度加快。度加快。3、采用酶制剂分解黏性物质、采用酶制剂分解黏性物质第五十一页，讲稿共六十五页哦v 发酵液染菌后，会含很多细菌菌体，杂质也增多，造成过滤困难。发酵液染菌后，会含很多细菌菌体，杂质也增多，造成过滤困难。v 杂菌的种类不同，对过滤的影响也不同。一般染霉菌尚可，杂菌的种类不同，对过滤的影响也不同。一般染霉菌尚可，染产气杆菌则很

34、难过滤。染产气杆菌则很难过滤。v 处理方法：处理方法：升高温度、增加纯化剂用量、加助滤剂等。升高温度、增加纯化剂用量、加助滤剂等。v 举例：举例：四环素染菌发酵液可以采用加温至四环素染菌发酵液可以采用加温至40一一50，增加黄血盐、，增加黄血盐、硫酸锌用量，以正常批号的滤渣作为助滤剂等办法。硫酸锌用量，以正常批号的滤渣作为助滤剂等办法。4、染菌发酵液的处理方法第五十二页，讲稿共六十五页哦（四）、固液分离设备的选择四）、固液分离设备的选择 不同性状的发酵液应选择不同的固不同性状的发酵液应选择不同的固液分离设备。液分离设备。常用分离设备：常用分离设备：板框压滤机，鼓式真空过滤机和心沉降分离机等。板

35、框压滤机，鼓式真空过滤机和心沉降分离机等。第五十三页，讲稿共六十五页哦第五十四页，讲稿共六十五页哦 优点：优点：过滤面积大，过滤推动力过滤面积大，过滤推动力(压力差压力差)能较大幅度地进行调整，并能较大幅度地进行调整，并能耐受较高的压力差，故对不同过滤特性的发酵液适应性强，同时还具有能耐受较高的压力差，故对不同过滤特性的发酵液适应性强，同时还具有结构简单，价格低，动力消托少等优点。结构简单，价格低，动力消托少等优点。缺点：缺点：不能连续操作，设备笨重，劳动强度大，卫生条件差，非生不能连续操作，设备笨重，劳动强度大，卫生条件差，非生产的辅助时间长产的辅助时间长(包括解框、卸饼、洗滤饼，洗滤布，重

36、新压紧板框等包括解框、卸饼、洗滤饼，洗滤布，重新压紧板框等)，阻碍了过滤效率的提高。，阻碍了过滤效率的提高。第五十五页，讲稿共六十五页哦 自动板框过滤机：自动板框过滤机：是一种较新型的压滤设备，板框的拆装，滤渣的脱落卸出是一种较新型的压滤设备，板框的拆装，滤渣的脱落卸出和滤布的清洗等操作都能自动进行，大大缩短了非生产的辅助时和滤布的清洗等操作都能自动进行，大大缩短了非生产的辅助时间和减轻了劳动强度间和减轻了劳动强度。第五十六页，讲稿共六十五页哦 对于菌体较细小、粘度较大的发酵液，可对于菌体较细小、粘度较大的发酵液，可加入助滤剂或采用絮加入助滤剂或采用絮凝等方法预处理凝等方法预处理后进行压滤。后

37、进行压滤。对于难过滤的枯草杆菌发酵液，可设计一种对于难过滤的枯草杆菌发酵液，可设计一种特别薄的滤框特别薄的滤框以以减小滤饼的阻力。减小滤饼的阻力。另外，也可采用带有另外，也可采用带有橡皮隔膜橡皮隔膜的压滤机，过滤结束时，在滤板的压滤机，过滤结束时，在滤板和橡皮膜之间通入压缩空气来压札滤饼，将液体挤压出来。和橡皮膜之间通入压缩空气来压札滤饼，将液体挤压出来。常用技术措施常用技术措施第五十七页，讲稿共六十五页哦 鼓式真空过滤机能连续鼓式真空过滤机能连续操作，并能实现自动化控制，操作，并能实现自动化控制，但是但是压差较小压差较小，主要适用于，主要适用于霉菌发酵液的过滤。而对菌霉菌发酵液的过滤。而对菌

38、体较细或粘稠的发酵液不太体较细或粘稠的发酵液不太适用。适用。第五十八页，讲稿共六十五页哦 一种较好的解决办法是，一种较好的解决办法是，过滤前在转鼓面上预铺一层过滤前在转鼓面上预铺一层助滤剂，操作时，用一把缓助滤剂，操作时，用一把缓慢向鼓面移动的刮刀将滤饼慢向鼓面移动的刮刀将滤饼连同极薄的一层助滤剂一起连同极薄的一层助滤剂一起刮去，这样使过滤面积不断刮去，这样使过滤面积不断更新，以维持正常的过滤速更新，以维持正常的过滤速度。度。第五十九页，讲稿共六十五页哦 离心分离具有分离速度快，效率高，操作时卫生条件好等优离心分离具有分离速度快，效率高，操作时卫生条件好等优点，适合于大规模的分离过程。但是，离

39、心分离的设备投资费用点，适合于大规模的分离过程。但是，离心分离的设备投资费用高，能耗较大。高，能耗较大。常用的离心沉降分离设备有常用的离心沉降分离设备有管式和碟片式离心机管式和碟片式离心机等。等。出渣方式：出渣方式：除人工间歇出渣外，还可采用自动出渣离心机，除人工间歇出渣外，还可采用自动出渣离心机，它可以连续操作。它可以连续操作。第六十页，讲稿共六十五页哦 含固量较多的发酵液，可采用含固量较多的发酵液，可采用倾析式倾析式(或称螺旋型或称螺旋型)离心机离心机。结构原理：结构原理：该设备由卧式圆柱该设备由卧式圆柱圆锥形圆锥形转鼓转鼓以及以及螺旋输送器螺旋输送器组成，两者以稍有差别组成，两者以稍有差

40、别的转速同向旋转。的转速同向旋转。发酵液由位于转鼓轴线上的进料发酵液由位于转鼓轴线上的进料管输入并被抛到转鼓壁上，固体颗粒管输入并被抛到转鼓壁上，固体颗粒沉积于转鼓内表面，靠螺旋输送器向沉积于转鼓内表面，靠螺旋输送器向转鼓的锥形部分移动，并借助离心力转鼓的锥形部分移动，并借助离心力使其脱水和压实，使其脱水和压实，最后从转鼓末端排出，而液体则沿着鼓径较大的方向移动，从溢流最后从转鼓末端排出，而液体则沿着鼓径较大的方向移动，从溢流口流出。因此在转鼓内固相和液相的运动方向相反。口流出。因此在转鼓内固相和液相的运动方向相反。第六十一页，讲稿共六十五页哦与常规过滤的区别：与常规过滤的区别：固体悬浮物流动

41、方向与过滤介质平行，而常规过滤则是垂固体悬浮物流动方向与过滤介质平行，而常规过滤则是垂的，因此，能连续清除过滤介质表面的滞留物，使滤饼不能形的，因此，能连续清除过滤介质表面的滞留物，使滤饼不能形成，所以整个过滤中能保持较高的滤速。成，所以整个过滤中能保持较高的滤速。错流过滤的过滤介质通常为错流过滤的过滤介质通常为微孔膜或超滤膜微孔膜或超滤膜。第六十二页，讲稿共六十五页哦 当料液中悬浮的固体粒子十分细小，采用常规过滤滤速极慢，而当料液中悬浮的固体粒子十分细小，采用常规过滤滤速极慢，而离心分离费用又太大时，错流过滤能显现出它独特的优点。离心分离费用又太大时，错流过滤能显现出它独特的优点。缺点：缺点：固液相的分离不太完全。目前，还仅适合于规模较固液相的分离不太完全。目前，还仅适合于规模较小的操作过程，在小规模生产中它比离心分离经济。小的操作过程，在小规模生产中它比离心分离经济。第六十三页，讲稿共六十五页哦第六十四页，讲稿共六十五页哦感谢大家观看第六十五页，讲稿共六十五页哦