发酵液的预处理和固液分离方法.pptx

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(细胞碎片、核酸和蛋白质的沉淀物)。
2、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。总策略：
1、胞外产物：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。
2、胞内产物：首先收集细胞、破壁，生化物质释放到液相，再分离细胞碎片。
3、通常，以含生化物质的液相为出发点，进行后继操作。一、发酵液的预处理2、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。杂蛋白质的危害：
离子交换法和大网格树脂吸附法提炼时，会降低吸附能力，
萃取时，易产生乳化。
过滤或膜过滤时，使滤速下降，膜受到污染。
(一)、高价无机离子的去除方法2、除去镁离子：
加入三聚磷酸钠，它和镁离子形成可溶性络合物：3、除去铁离子：
可加入黄血盐，使形成普鲁士蓝沉淀。（二）、杂蛋白的去除方法变性蛋白质溶解度较小。最常用方法是加热。
加热还能使液体粘度降低，加快过滤速度。
但热处理常对原液质量有影响，特别是会使色素增多。
只适于热稳定的物质。应用举例：
1、链霉素发酵液，调至酸性(pH3.0)，加热至70℃，维持l／2h，能去除蛋白质，使过滤速度增大10一100倍，滤液粘度可降低1/6。
2、柠檬酸发酵液，加热至80C℃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。大幅度改变pH，加酒精、丙酮等有机溶剂或表面活性剂等。
在抗生素生产中，常将发酵液pH调至偏酸性范围(pH2—3)或较碱性范围(pH8—9）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。举例：
1、四环类抗生素生产中，采用黄血盐和硫酸锌的协同作用生成亚铁氰化锌钾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，常加入氯化钙和磷酸氢二钠，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而除去，从而加快了过滤速度。（三）、凝聚和絮凝技术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，以便于过滤。
常用于菌体细小而且粘度大的发酵液的预处理。
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。
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。
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stern平面以内，正离子被紧密柬缚在胶核表面，称为吸附层或紧密层，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，浓度越小，最后达到主体溶液的平均浓度，称为扩散层。当胶粒在溶液中作相对运动时，总有一薄层液体，随着它一起滑移，这一薄层，厚度比吸附层稍大，滑移面(剪切面)在图14—1中用波纹线表示。双电层结构的电位：1、扩散双电层的结构：一旦由于布朗(Brown)运动使粒子间距离缩小到它们的扩散层部分重叠时，即产生电排斥作用，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。
2、水化层：由于胶粒表面的水化作用，形成了水化层，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ζ电位降低或消失，水化层也会随之减弱或消失。ζ电位数学表达式：ζ电位与扩散层厚度和电动电荷密度成正比，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，高价阳离子的存在，可压缩扩散层厚度，促使ζ电位迅速降低，而且，化合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。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，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。
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，产生架桥联接，生成粗大的絮团，这就是絮凝作用。聚丙烯酰胺类衍生物
聚苯乙烯类衍生物
无机高分子聚合物絮凝剂，如聚合铝盐和聚合铁盐等。
天然有机高分子絮凝剂：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。根据活性基团在水中解离情况不同，可分为非离子型、阴离子型(含有羧基)和阳离子型(含有胺基)三类。
优点：用量少，—般以ppm计，絮凝体粗大，分离效果好，絮凝速度快、种类多，适用范围广。
缺点：存在一定的毒性，特别是阳离子型聚丙烯酰胺，因此，当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。
近年来还发展了聚丙烯酸类阴离子聚凝剂，它们无毒，可用于食品和医药工业中。阳离子型高分子絮凝剂对带负电菌体或蛋白质来说，同时具有