第二章發(fā)酵液預(yù)處理

1、1生物產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程示意圖生物產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程示意圖本門(mén)課程解決的問(wèn)題2生物分離過(guò)程的一般流程生物分離過(guò)程的一般流程34預(yù)處理和固液分離內(nèi)容預(yù)處理和固液分離內(nèi)容固液分離固液分離發(fā)酵液發(fā)酵液胞外胞外上清液上清液/濾液濾液預(yù)處理預(yù)處理提取生化物質(zhì)的第一步，分兩部分：提取生化物質(zhì)的第一步，分兩部分：胞內(nèi)胞內(nèi)富集細(xì)胞富集細(xì)胞5n發(fā)酵液成分很復(fù)雜，包含菌（細(xì)胞）體，胞內(nèi)發(fā)酵液成分很復(fù)雜，包含菌（細(xì)胞）體，胞內(nèi)外代謝產(chǎn)物，及剩余的培養(yǎng)基殘分等。外代謝產(chǎn)物，及剩余的培養(yǎng)基殘分等。n不管人們所需要的產(chǎn)物是胞內(nèi)還是胞外，都首不管人們所需要的產(chǎn)物是胞內(nèi)還是胞外，都首先要進(jìn)行培養(yǎng)液的預(yù)處理和固液分離開(kāi)，才能先要進(jìn)行培養(yǎng)液

2、的預(yù)處理和固液分離開(kāi)，才能進(jìn)行后續(xù)操作：進(jìn)行后續(xù)操作：n對(duì)于胞外產(chǎn)物，可先將菌體或其他懸浮雜質(zhì)去對(duì)于胞外產(chǎn)物，可先將菌體或其他懸浮雜質(zhì)去處，才能從澄清的濾液中提取代謝產(chǎn)物。處，才能從澄清的濾液中提取代謝產(chǎn)物。n對(duì)于胞內(nèi)產(chǎn)物，首先富集菌體，再進(jìn)行細(xì)胞破對(duì)于胞內(nèi)產(chǎn)物，首先富集菌體，再進(jìn)行細(xì)胞破碎和碎片分離，然后提取胞內(nèi)產(chǎn)物。碎和碎片分離，然后提取胞內(nèi)產(chǎn)物。62.1 2.1 發(fā)酵液的預(yù)處理發(fā)酵液的預(yù)處理（Pretreatment ）7為何要對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行預(yù)處理？為何要對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行預(yù)處理？發(fā)酵液的基本特性發(fā)酵液的基本特性n發(fā)酵產(chǎn)物濃度較低，大多為發(fā)酵產(chǎn)物濃度較低，大多為1-10%1-10%，n懸浮物顆粒

3、小，懸浮物顆粒小，細(xì)胞的相對(duì)密度與培養(yǎng)液相似。細(xì)胞的相對(duì)密度與培養(yǎng)液相似。n懸浮狀態(tài)穩(wěn)定：雙電層、水化膜、布朗運(yùn)動(dòng)懸浮狀態(tài)穩(wěn)定：雙電層、水化膜、布朗運(yùn)動(dòng)n液相粘度大液相粘度大n可壓縮性可壓縮性8為何要對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行預(yù)處理？為何要對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行預(yù)處理？n固液分離方法主要是過(guò)濾和離心。固液分離方法主要是過(guò)濾和離心。n對(duì)于細(xì)菌及某些放線菌，菌體細(xì)小，液體粘度對(duì)于細(xì)菌及某些放線菌，菌體細(xì)小，液體粘度大，不能直接過(guò)濾，若用高速離心，能耗很大，大，不能直接過(guò)濾，若用高速離心，能耗很大，設(shè)備昂貴。若用膜分離技術(shù)（如微濾）易產(chǎn)生設(shè)備昂貴。若用膜分離技術(shù)（如微濾）易產(chǎn)生膜污染，通量降低。膜污染，通量降低。n發(fā)酵液中

4、由于菌體自溶，核酸、蛋白質(zhì)及其它發(fā)酵液中由于菌體自溶，核酸、蛋白質(zhì)及其它有機(jī)粘性物質(zhì)的存在也會(huì)影響固液分離。有機(jī)粘性物質(zhì)的存在也會(huì)影響固液分離。n因而尋找一種經(jīng)濟(jì)有效的方法來(lái)提高固液分離因而尋找一種經(jīng)濟(jì)有效的方法來(lái)提高固液分離速度顯得十分必要。速度顯得十分必要。9預(yù)處理的目的預(yù)處理的目的 促進(jìn)從懸浮液中分離固形物的速度，提高固液促進(jìn)從懸浮液中分離固形物的速度，提高固液分離的效率分離的效率：n改變發(fā)酵液的物理性質(zhì)，包括增大懸浮液中固體粒改變發(fā)酵液的物理性質(zhì)，包括增大懸浮液中固體粒子的尺寸，降低液體黏度。子的尺寸，降低液體黏度。n 相對(duì)純化，去除發(fā)酵液中的部分雜質(zhì)（高價(jià)無(wú)機(jī)離相對(duì)純化，去除發(fā)酵液中

5、的部分雜質(zhì)（高價(jià)無(wú)機(jī)離子和雜蛋白質(zhì)），以利于后續(xù)各步操作。子和雜蛋白質(zhì)），以利于后續(xù)各步操作。 10預(yù)處理的方法預(yù)處理的方法n凝聚和絮凝凝聚和絮凝 Coagulation and flocculation n加熱法加熱法 Heatingn調(diào)節(jié)懸浮液的調(diào)節(jié)懸浮液的pH值值 Regulation of pHn雜蛋白的去除雜蛋白的去除 Removal of useless proteinn高價(jià)無(wú)機(jī)離子的去除高價(jià)無(wú)機(jī)離子的去除 Removal of inorganic ionn助濾劑助濾劑Filter aids和反應(yīng)劑和反應(yīng)劑 Reactant 11一一 凝聚和絮凝在發(fā)酵液預(yù)處理中的應(yīng)用凝聚和絮凝在發(fā)

6、酵液預(yù)處理中的應(yīng)用n凝聚與絮凝處理過(guò)程就是將化學(xué)藥劑預(yù)先投凝聚與絮凝處理過(guò)程就是將化學(xué)藥劑預(yù)先投加到懸浮液中，改變細(xì)胞、菌體和蛋白質(zhì)等加到懸浮液中，改變細(xì)胞、菌體和蛋白質(zhì)等膠體粒子的分散狀態(tài)，破壞其穩(wěn)定性，膠體粒子的分散狀態(tài)，破壞其穩(wěn)定性，使其使其聚集起來(lái)聚集起來(lái), ,增大體積以便固液分離。增大體積以便固液分離。n凝聚和絮凝技術(shù)常用于菌體細(xì)小而且黏度大凝聚和絮凝技術(shù)常用于菌體細(xì)小而且黏度大的發(fā)酵液的預(yù)處理中。的發(fā)酵液的預(yù)處理中。12凝聚和絮凝是兩種方法，兩個(gè)概念。凝聚和絮凝是兩種方法，兩個(gè)概念。n凝聚：凝聚：指在投加的化學(xué)物質(zhì)（鋁、鐵的鹽類）指在投加的化學(xué)物質(zhì)（鋁、鐵的鹽類）作用下，膠體脫穩(wěn)并

7、使粒子相互聚集成作用下，膠體脫穩(wěn)并使粒子相互聚集成 mm mm 大小塊狀凝聚體的過(guò)程。大小塊狀凝聚體的過(guò)程。n絮凝：絮凝：指使用絮凝劑（天然的和合成的大分子指使用絮凝劑（天然的和合成的大分子量聚電解質(zhì)）將膠體粒子交聯(lián)成網(wǎng)，形成量聚電解質(zhì)）將膠體粒子交聯(lián)成網(wǎng)，形成10mm10mm大小絮凝團(tuán)的過(guò)程。其中絮凝劑主要起大小絮凝團(tuán)的過(guò)程。其中絮凝劑主要起架橋作用。架橋作用。凝聚和絮凝凝聚和絮凝13凝聚：膠體粒子在中性鹽促進(jìn)下脫穩(wěn)相互聚集成凝聚：膠體粒子在中性鹽促進(jìn)下脫穩(wěn)相互聚集成大粒子（大粒子（1mm1mm）機(jī)理：機(jī)理：1）中和粒子表面電荷中和粒子表面電荷 2 2）消除雙電層結(jié)構(gòu)）消除雙電層結(jié)構(gòu)3 3）

8、破壞水化膜）破壞水化膜（一）（一） 凝凝 聚聚 Coagulation14 發(fā)酵液中菌體表面帶有發(fā)酵液中菌體表面帶有負(fù)電荷，由于靜電引力負(fù)電荷，由于靜電引力使溶液中反離子被吸附使溶液中反離子被吸附在其周圍，在界面上形在其周圍，在界面上形成了雙電層。成了雙電層。 正離子同時(shí)受到使它們正離子同時(shí)受到使它們均勻分布的熱運(yùn)動(dòng)影響，均勻分布的熱運(yùn)動(dòng)影響，具有離開(kāi)膠粒表面的趨具有離開(kāi)膠粒表面的趨勢(shì)。勢(shì)。膠體雙電層結(jié)構(gòu)膠體雙電層結(jié)構(gòu)15兩種相反作用力下，雙電層分裂成兩部：兩種相反作用力下，雙電層分裂成兩部：1 1）吸附層或）吸附層或sternstern層；層；2 2）擴(kuò)散層。）擴(kuò)散層。形成了擴(kuò)散雙電層的結(jié)構(gòu)

9、模型形成了擴(kuò)散雙電層的結(jié)構(gòu)模型( (Gouy-Chapman-Stern model) )。膠體雙電層結(jié)構(gòu)膠體雙電層結(jié)構(gòu)16膠體雙電層結(jié)構(gòu)膠體雙電層結(jié)構(gòu)不同界面上形成不同不同界面上形成不同的電位的電位:l膠核表面的電位膠核表面的電位s是整個(gè)雙電層的電位是整個(gè)雙電層的電位;lStern平面上的電位平面上的電位為為d;l滑移面上的電位為滑移面上的電位為,稱稱電位（電動(dòng)電電位（電動(dòng)電位）。位）。17電位的計(jì)算：電位的計(jì)算： D 水的介電常數(shù)； q 膠體的電動(dòng)電荷密度，即滑移面上的電荷密度； 擴(kuò)散層的有效厚度，即為吸附層和擴(kuò)散層界面處電位d降低到其值為1/e處的距離，不能直接測(cè)定. 電位電位是控制膠粒

10、間電排斥作用的電位，用來(lái)表是控制膠粒間電排斥作用的電位，用來(lái)表征雙電層的特征，并作為研究凝聚機(jī)理的重要參征雙電層的特征，并作為研究凝聚機(jī)理的重要參數(shù)。數(shù)。18 擴(kuò)散層的有效厚度擴(kuò)散層的有效厚度 式中式中 NN一一 阿伏伽德羅常數(shù)；阿伏伽德羅常數(shù)； T T一一 熱力學(xué)溫度：熱力學(xué)溫度： k k 波爾茲曼常數(shù)；波爾茲曼常數(shù)； e e 電子電荷；電子電荷； ZiZi i i種反離子的化合價(jià)；種反離子的化合價(jià)； CiCi i i種離子的摩爾濃度。種離子的摩爾濃度。19雙電層與凝聚n由式（由式（14141 1）和式（）和式（1414一一2 2）可知，）可知，電電位與擴(kuò)散層厚度位與擴(kuò)散層厚度和電動(dòng)電荷密度

11、和電動(dòng)電荷密度q q成正比，成正比，而擴(kuò)散層厚度又與溶液中反離子強(qiáng)度和電而擴(kuò)散層厚度又與溶液中反離子強(qiáng)度和電荷成反比。荷成反比。n對(duì)帶負(fù)電性菌體的發(fā)酵液，高價(jià)陽(yáng)離子的對(duì)帶負(fù)電性菌體的發(fā)酵液，高價(jià)陽(yáng)離子的存在，可壓縮擴(kuò)散層的厚度，促使存在，可壓縮擴(kuò)散層的厚度，促使電位電位迅速降低，而且化合價(jià)越高，這種影響越迅速降低，而且化合價(jià)越高，這種影響越顯著。顯著。20凝聚價(jià)或凝聚值 n在發(fā)酵液中加入具有在發(fā)酵液中加入具有高價(jià)陽(yáng)離子高價(jià)陽(yáng)離子的電解質(zhì)，能的電解質(zhì)，能脫除膠粒表面的水化膜，降低脫除膠粒表面的水化膜，降低電位，使電位，使雙電雙電層的排斥力減少，當(dāng)不足以抗衡膠粒間的范德層的排斥力減少，當(dāng)不足以抗衡

12、膠粒間的范德華引力時(shí)，由于熱運(yùn)動(dòng)的結(jié)果導(dǎo)致膠粒的互相華引力時(shí)，由于熱運(yùn)動(dòng)的結(jié)果導(dǎo)致膠粒的互相碰撞而聚集起來(lái)。碰撞而聚集起來(lái)。n電解質(zhì)的凝聚能力可用凝聚價(jià)或凝聚值來(lái)表示，電解質(zhì)的凝聚能力可用凝聚價(jià)或凝聚值來(lái)表示，使膠粒發(fā)生凝聚作用的最小電解質(zhì)濃度（毫摩使膠粒發(fā)生凝聚作用的最小電解質(zhì)濃度（毫摩爾升），稱為凝聚價(jià)或凝聚值。爾升），稱為凝聚價(jià)或凝聚值。21nSchulzeHardy法則：反離子的價(jià)數(shù)越高，法則：反離子的價(jià)數(shù)越高，凝凝聚價(jià)聚價(jià)越小，即凝聚能力越強(qiáng)。越小，即凝聚能力越強(qiáng)。n陽(yáng)離子對(duì)帶負(fù)電荷的膠粒凝聚能力受化合價(jià)、陽(yáng)離子對(duì)帶負(fù)電荷的膠粒凝聚能力受化合價(jià)、水化半徑、離子運(yùn)動(dòng)能力的影響，次序?yàn)樗?/p>

13、化半徑、離子運(yùn)動(dòng)能力的影響，次序?yàn)锳l3+ Fe3+ H+ Ca2+ Mg2+ K+ Na+ Li+22n常用的凝聚劑電解質(zhì)有：常用的凝聚劑電解質(zhì)有：硫酸鋁硫酸鋁 Al2(SO4)318H2O（明礬）；（明礬）；氯化鋁氯化鋁 AlCl36H2O;三氯化鐵三氯化鐵 FeCl3;硫酸亞鐵硫酸亞鐵 FeSO47H2O ；石灰；石灰；ZnSO4；MgCO323n絮凝絮凝：大分子聚電解質(zhì)將膠體粒子交聯(lián)大分子聚電解質(zhì)將膠體粒子交聯(lián)成網(wǎng)狀，形成絮凝團(tuán)的過(guò)程成網(wǎng)狀，形成絮凝團(tuán)的過(guò)程機(jī)理機(jī)理：架橋作用：架橋作用n采用絮凝法可形成粗大的絮凝體，使發(fā)采用絮凝法可形成粗大的絮凝體，使發(fā)酵液較易分離。酵液較易分離。（二

14、）絮（二）絮 凝凝 flocculation24l絮凝劑是一種能溶于水的高分子聚合物，其相對(duì)分絮凝劑是一種能溶于水的高分子聚合物，其相對(duì)分子質(zhì)量可高達(dá)數(shù)萬(wàn)至一千萬(wàn)以上，長(zhǎng)鏈狀結(jié)構(gòu)，其子質(zhì)量可高達(dá)數(shù)萬(wàn)至一千萬(wàn)以上，長(zhǎng)鏈狀結(jié)構(gòu)，其鏈節(jié)上含有許多活性官能團(tuán)，包括離子基團(tuán)以及非鏈節(jié)上含有許多活性官能團(tuán)，包括離子基團(tuán)以及非離子型基團(tuán)。離子型基團(tuán)。l它們通過(guò)靜電引力、范德華引力或氫鍵的作用，強(qiáng)它們通過(guò)靜電引力、范德華引力或氫鍵的作用，強(qiáng)烈地吸附在膠粒的表面。烈地吸附在膠粒的表面。l當(dāng)一個(gè)高分子聚合物的許多鏈節(jié)分別吸附在不同的當(dāng)一個(gè)高分子聚合物的許多鏈節(jié)分別吸附在不同的膠粒表面上，產(chǎn)生架橋聯(lián)結(jié)時(shí)，就形成較大

15、絮團(tuán)，膠粒表面上，產(chǎn)生架橋聯(lián)結(jié)時(shí)，就形成較大絮團(tuán)，產(chǎn)生絮凝作用。產(chǎn)生絮凝作用。 絮絮 凝凝25高分子絮凝劑的吸附架橋作用高分子絮凝劑的吸附架橋作用 26可分為三類：人工合成有機(jī)高分子聚合物、天然有可分為三類：人工合成有機(jī)高分子聚合物、天然有機(jī)高分子聚合物、無(wú)機(jī)高分子聚合物機(jī)高分子聚合物、無(wú)機(jī)高分子聚合物1 1）目前常用的是人工合成有機(jī)高分子聚合物，如聚）目前常用的是人工合成有機(jī)高分子聚合物，如聚丙烯酰胺類衍生物、聚乙烯亞胺衍生物；聚丙烯酸丙烯酰胺類衍生物、聚乙烯亞胺衍生物；聚丙烯酸類和聚苯乙烯類衍生物。類和聚苯乙烯類衍生物。工業(yè)上使用的絮凝劑工業(yè)上使用的絮凝劑27 高分子聚合物絮凝劑高分子聚合

16、物絮凝劑根據(jù)活性基團(tuán)在水中解離情況根據(jù)活性基團(tuán)在水中解離情況不同，可分為三類：陰離子型（含有羧基不同，可分為三類：陰離子型（含有羧基)、陽(yáng)離子、陽(yáng)離子型（含有胺基）型（含有胺基） 、非離子型、非離子型28聚丙烯酰胺類絮凝劑的優(yōu)點(diǎn)聚丙烯酰胺類絮凝劑的優(yōu)點(diǎn)l 用量少，一般以用量少，一般以mg/L計(jì)量；計(jì)量；l 絮凝體粗大，分離效果好；絮凝體粗大，分離效果好；l 絮凝速度快；絮凝速度快；l 種類多，適用范圍廣種類多，適用范圍廣。聚丙烯酰胺類絮凝劑的缺點(diǎn)：聚丙烯酰胺類絮凝劑的缺點(diǎn)：存在一定的毒性，特別是陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺，用存在一定的毒性，特別是陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺，用于食品和醫(yī)藥工業(yè)時(shí)應(yīng)謹(jǐn)慎。于食品和

17、醫(yī)藥工業(yè)時(shí)應(yīng)謹(jǐn)慎。目前最常見(jiàn)：目前最常見(jiàn)：聚丙烯酰胺類聚丙烯酰胺類絮凝劑絮凝劑292 2）天然有機(jī)高分子絮凝劑）天然有機(jī)高分子絮凝劑人工合成有機(jī)高分子絮凝劑雖然發(fā)展很快，但還存在人工合成有機(jī)高分子絮凝劑雖然發(fā)展很快，但還存在著殘留單體有毒，生物降解難等問(wèn)題，所以其應(yīng)用受著殘留單體有毒，生物降解難等問(wèn)題，所以其應(yīng)用受到了限制。天然有機(jī)高分子絮凝劑具有無(wú)毒，易生物到了限制。天然有機(jī)高分子絮凝劑具有無(wú)毒，易生物降解，原料來(lái)源廣等優(yōu)點(diǎn)。降解，原料來(lái)源廣等優(yōu)點(diǎn)。n天然有機(jī)高分子改性絮凝劑根據(jù)其原料來(lái)源不同可天然有機(jī)高分子改性絮凝劑根據(jù)其原料來(lái)源不同可分為淀粉類、纖維素類、植物膠類和聚多糖類。分為淀粉類、

18、纖維素類、植物膠類和聚多糖類。n其中淀粉改性絮凝劑的研究開(kāi)發(fā)最引人注目。其中淀粉改性絮凝劑的研究開(kāi)發(fā)最引人注目。303 3）無(wú)機(jī)高分子聚合物）無(wú)機(jī)高分子聚合物有聚合鐵系和鋁系兩大類有聚合鐵系和鋁系兩大類u鐵系絮凝劑具有操作簡(jiǎn)單、費(fèi)用低，受溫度影鐵系絮凝劑具有操作簡(jiǎn)單、費(fèi)用低，受溫度影響小，親和力強(qiáng)，能有效地去除懸浮物、表面響小，親和力強(qiáng)，能有效地去除懸浮物、表面活性劑、破壞油水乳狀液的能力很強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，活性劑、破壞油水乳狀液的能力很強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)腐蝕性強(qiáng)、穩(wěn)定性差。缺點(diǎn)腐蝕性強(qiáng)、穩(wěn)定性差。u鋁系是目前應(yīng)用廣、工藝較成熟的一類無(wú)機(jī)金鋁系是目前應(yīng)用廣、工藝較成熟的一類無(wú)機(jī)金屬鹽絮凝劑，絮凝效果好，缺

19、點(diǎn)具毒性等。屬鹽絮凝劑，絮凝效果好，缺點(diǎn)具毒性等。31微生物微生物絮凝劑絮凝劑n微生物絮凝劑是近年來(lái)研究和開(kāi)發(fā)的新型絮凝劑，微生物絮凝劑是近年來(lái)研究和開(kāi)發(fā)的新型絮凝劑，n一類由一類由微生物微生物或其分泌物產(chǎn)生的具有絮凝細(xì)胞功能或其分泌物產(chǎn)生的具有絮凝細(xì)胞功能的代謝產(chǎn)物。的代謝產(chǎn)物。n包括直接利用微生物細(xì)胞的絮凝劑、利用微生物細(xì)包括直接利用微生物細(xì)胞的絮凝劑、利用微生物細(xì)胞壁代謝產(chǎn)物的絮凝劑和克隆技術(shù)所獲得的絮凝劑胞壁代謝產(chǎn)物的絮凝劑和克隆技術(shù)所獲得的絮凝劑 n主要成分是糖蛋白、粘多糖、纖維素及核酸等高分主要成分是糖蛋白、粘多糖、纖維素及核酸等高分子物質(zhì)。子物質(zhì)。n微生物絮凝劑和天然絮凝劑與化學(xué)

20、合成的絮凝劑相微生物絮凝劑和天然絮凝劑與化學(xué)合成的絮凝劑相比，最大的優(yōu)點(diǎn)是安全，無(wú)毒和不污染環(huán)境比，最大的優(yōu)點(diǎn)是安全，無(wú)毒和不污染環(huán)境。32微生物絮凝劑微生物絮凝劑1、微生物絮凝劑的商業(yè)化生產(chǎn)始于、微生物絮凝劑的商業(yè)化生產(chǎn)始于20世紀(jì)世紀(jì)90年代，年代，如紅平紅球菌及由此制成的如紅平紅球菌及由此制成的NOC-1NOC-1是目前發(fā)現(xiàn)的最佳微生物是目前發(fā)現(xiàn)的最佳微生物絮凝劑絮凝劑 2、微生物絮凝劑或?qū)⒋蟛糠痔娲胀ㄐ跄齽?、微生物絮凝劑或?qū)⒋蟛糠痔娲胀ㄐ跄齽?、浮游藻類、草分枝桿茵、硅酸鹽芽孢桿菌。、浮游藻類、草分枝桿茵、硅酸鹽芽孢桿菌。33絮凝的影響因素絮凝的影響因素n發(fā)酵液的性質(zhì)（細(xì)胞濃度，表

21、面電荷）；發(fā)酵液的性質(zhì)（細(xì)胞濃度，表面電荷）；n絮凝劑的濃度，最佳用量為粒子表面積約有一絮凝劑的濃度，最佳用量為粒子表面積約有一 半被聚合物覆蓋；半被聚合物覆蓋；n絮凝劑的分子量；絮凝劑的分子量；npH pH 控制；控制；n攪拌速度。攪拌速度。34n對(duì)于帶負(fù)電荷的菌體或蛋白質(zhì)來(lái)說(shuō)，采用陽(yáng)離子對(duì)于帶負(fù)電荷的菌體或蛋白質(zhì)來(lái)說(shuō)，采用陽(yáng)離子型高分子絮凝劑同時(shí)具有降低膠粒雙電層電位和型高分子絮凝劑同時(shí)具有降低膠粒雙電層電位和產(chǎn)生吸附橋架的雙重機(jī)理，單獨(dú)使用可達(dá)到較好產(chǎn)生吸附橋架的雙重機(jī)理，單獨(dú)使用可達(dá)到較好絮凝效果；絮凝效果；n對(duì)于非離子型和陰離子型高分子絮凝劑，要采用對(duì)于非離子型和陰離子型高分子絮凝劑

22、，要采用凝聚和絮凝雙重機(jī)理才能提高過(guò)濾效果。凝聚和絮凝雙重機(jī)理才能提高過(guò)濾效果。n這種包括凝聚和絮凝機(jī)理的過(guò)程，稱為混凝。這種包括凝聚和絮凝機(jī)理的過(guò)程，稱為混凝。（三）（三） 混混 凝凝35二 預(yù)處理-加熱液體黏度是溫度的指數(shù)函數(shù)，液體黏度是溫度的指數(shù)函數(shù)，升溫是降低黏度的有效措施。升溫是降低黏度的有效措施。流體力學(xué)原理過(guò)速率與液體的流體力學(xué)原理過(guò)速率與液體的粘度成反比，降低液體粘度粘度成反比，降低液體粘度（加水稀釋法和加熱法等）可（加水稀釋法和加熱法等）可有效提高過(guò)濾速率。有效提高過(guò)濾速率。加熱是發(fā)酵液預(yù)處理最簡(jiǎn)單最常用的方法。加加熱是發(fā)酵液預(yù)處理最簡(jiǎn)單最常用的方法。加熱能改善發(fā)酵液的操作特

23、性。熱能改善發(fā)酵液的操作特性。麥芽汁的黏度麥芽汁的黏度-溫度曲線。溫度曲線。36二 預(yù)處理-加熱n2 2）加熱使蛋白質(zhì)變性凝固）加熱使蛋白質(zhì)變性凝固 變性蛋白質(zhì)的溶解度小。如檸檬酸發(fā)酵液加熱至變性蛋白質(zhì)的溶解度小。如檸檬酸發(fā)酵液加熱至8080以上，可使蛋白質(zhì)變性凝固，過(guò)濾速度加快。以上，可使蛋白質(zhì)變性凝固，過(guò)濾速度加快。n加熱處理只適用于對(duì)熱較穩(wěn)定的液體。注意加熱溫加熱處理只適用于對(duì)熱較穩(wěn)定的液體。注意加熱溫度與時(shí)間，不影響產(chǎn)物活性和細(xì)胞的完整性。度與時(shí)間，不影響產(chǎn)物活性和細(xì)胞的完整性。n 37三 預(yù)處理-調(diào)節(jié)pHpH pH值直接影響發(fā)酵液中某些物質(zhì)的電離度和電荷性質(zhì)，適當(dāng)調(diào)節(jié)值直接影響發(fā)酵液

24、中某些物質(zhì)的電離度和電荷性質(zhì)，適當(dāng)調(diào)節(jié)pH值可改善其過(guò)濾特性。值可改善其過(guò)濾特性。u細(xì)胞細(xì)胞( (碎片碎片) )及某些膠體物質(zhì)在某個(gè)及某些膠體物質(zhì)在某個(gè)pHpH值下也可能趨于絮值下也可能趨于絮凝而成為較大顆粒，有利于過(guò)濾的進(jìn)行。凝而成為較大顆粒，有利于過(guò)濾的進(jìn)行。u調(diào)節(jié)發(fā)酵液的調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pHpH到蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)是除去蛋白質(zhì)的有效到蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)是除去蛋白質(zhì)的有效方法。大幅度改變方法。大幅度改變pHpH還能使蛋白質(zhì)變性凝固。還能使蛋白質(zhì)變性凝固。380020040060061218pH4.6pH4.2pH3.8pH2.8FiltrateVolume,cm3Time,minutesFigThee

25、ffectonfiltratevolumeofpH39四 filter aids） n一種不可壓縮的多孔微粒，一種不可壓縮的多孔微粒，n在發(fā)酵液中加入固體助濾劑，則在發(fā)酵液中加入固體助濾劑，則菌體菌體 可吸附于助濾劑微粒上，助可吸附于助濾劑微粒上，助濾劑就作為膠體粒子的載體，均濾劑就作為膠體粒子的載體，均勻地分布于濾餅層中，降低了濾勻地分布于濾餅層中，降低了濾餅的可壓縮性，減小了過(guò)濾阻力。餅的可壓縮性，減小了過(guò)濾阻力。n目前生物工業(yè)中常用的助濾劑是目前生物工業(yè)中常用的助濾劑是硅藻土，其次是珍珠巖粉、活性硅藻土，其次是珍珠巖粉、活性炭、石英砂、石棉粉、纖維素、炭、石英砂、石棉粉、纖維素、白土等。

26、白土等。濾餅：濾餅：filter cake液體通過(guò)過(guò)濾器后保留在濾器上的原液所含的固體物質(zhì);如通過(guò)凈化甘蔗汁濾出的可用作肥料的雜質(zhì)殘?jiān)?。40發(fā)酵液中的雜質(zhì)發(fā)酵液中的雜質(zhì)高價(jià)無(wú)機(jī)離子（高價(jià)無(wú)機(jī)離子（CaCa2+2+、MgMg2+2+、FeFe2+2+）雜蛋白雜蛋白u(yù)常規(guī)過(guò)濾或膜過(guò)濾時(shí)，易使過(guò)濾介質(zhì)堵塞，影響過(guò)濾效率。常規(guī)過(guò)濾或膜過(guò)濾時(shí)，易使過(guò)濾介質(zhì)堵塞，影響過(guò)濾效率。u采用離子交換和吸附法提取時(shí)會(huì)降低其交換容量和吸附能力，采用離子交換和吸附法提取時(shí)會(huì)降低其交換容量和吸附能力，u有機(jī)溶劑法或雙水相萃取時(shí)，易產(chǎn)生乳化，使兩相分離不清。有機(jī)溶劑法或雙水相萃取時(shí)，易產(chǎn)生乳化，使兩相分離不清。因此，在預(yù)

27、處理時(shí)，應(yīng)盡量除去這些物質(zhì)。因此，在預(yù)處理時(shí)，應(yīng)盡量除去這些物質(zhì)。五、發(fā)酵液的相對(duì)純化五、發(fā)酵液的相對(duì)純化u 在采用離子交換提煉時(shí)，會(huì)影響樹(shù)脂對(duì)生化物質(zhì)的交換容量在采用離子交換提煉時(shí)，會(huì)影響樹(shù)脂對(duì)生化物質(zhì)的交換容量。41（一）高價(jià)無(wú)機(jī)離子的去除方法（一）高價(jià)無(wú)機(jī)離子的去除方法 Ca2+ 草酸、草酸鈉，草酸、草酸鈉，形成草酸鈣沉淀形成草酸鈣沉淀（注（注意回收草酸）意回收草酸） ； Mg2+三聚磷酸鈉，三聚磷酸鈉，形成三聚磷酸鈉鎂可形成三聚磷酸鈉鎂可溶性絡(luò)合物；溶性絡(luò)合物； Fe2+ 黃血鹽，黃血鹽，普魯士蘭沉淀普魯士蘭沉淀42（二）雜蛋白的去除方法（二）雜蛋白的去除方法沉淀法變性法吸附法431.

28、 雜蛋白去除雜蛋白去除-沉淀法沉淀法 precipitationA A 等電點(diǎn)沉淀法等電點(diǎn)沉淀法 （isoelectric precipitation ）蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)大都在酸性范圍內(nèi)蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)大都在酸性范圍內(nèi)(pH4.0(pH4.05.5)5.5)，調(diào)節(jié)發(fā)，調(diào)節(jié)發(fā)酵液的酵液的pHpH到蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)是除去蛋白質(zhì)的有效方法。到蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)是除去蛋白質(zhì)的有效方法。B. B. 酸堿調(diào)節(jié)，使蛋白質(zhì)與離子形成沉淀酸堿調(diào)節(jié)，使蛋白質(zhì)與離子形成沉淀l在酸性溶液中，蛋白質(zhì)與一些陰離子形成沉淀，如三氯乙在酸性溶液中，蛋白質(zhì)與一些陰離子形成沉淀，如三氯乙酸鹽、水楊酸鹽、苦味酸鹽等；酸鹽、水楊酸鹽、苦味酸鹽

29、等；l在堿性溶液中，蛋白質(zhì)與一些陽(yáng)離子形成沉淀，如在堿性溶液中，蛋白質(zhì)與一些陽(yáng)離子形成沉淀，如Ag+Ag+、CuCu2+2+、ZnZn2+2+、Fe Fe 3+3+等。等。442.2.雜蛋白去除雜蛋白去除-變性變性 Denaturation 蛋白質(zhì)從有規(guī)則的排列變成不規(guī)則結(jié)構(gòu)的過(guò)程稱為變蛋白質(zhì)從有規(guī)則的排列變成不規(guī)則結(jié)構(gòu)的過(guò)程稱為變性。變性蛋白質(zhì)溶解度較小。性。變性蛋白質(zhì)溶解度較小。l 加熱，加熱，l 大幅度調(diào)節(jié)大幅度調(diào)節(jié)pHpH值，值，l 加酒精、丙酮等有機(jī)溶劑或表面活性劑等。加酒精、丙酮等有機(jī)溶劑或表面活性劑等。不足之處：不足之處：加熱法只適合于對(duì)熱較穩(wěn)定的目的產(chǎn)物；加熱法只適合于對(duì)熱較穩(wěn)

30、定的目的產(chǎn)物；極端極端pHpH值也會(huì)導(dǎo)致某些目的產(chǎn)物失活，且要消耗大量酸堿；值也會(huì)導(dǎo)致某些目的產(chǎn)物失活，且要消耗大量酸堿；a.a. 有機(jī)溶劑法通常只適用于所處理的液體數(shù)量較少的場(chǎng)合。有機(jī)溶劑法通常只適用于所處理的液體數(shù)量較少的場(chǎng)合。 452 變性變性n檸檬酸發(fā)酵液，采用加熱至檸檬酸發(fā)酵液，采用加熱至8080以上，以上，使蛋白質(zhì)變性凝固和降低發(fā)酵液粘度，使蛋白質(zhì)變性凝固和降低發(fā)酵液粘度，從而大大提高了過(guò)濾速度。從而大大提高了過(guò)濾速度。463.3.雜蛋白去除雜蛋白去除- 吸附法吸附法 adsorption。n四環(huán)類抗生素生產(chǎn)中，采用黃血鹽和硫酸鋅四環(huán)類抗生素生產(chǎn)中，采用黃血鹽和硫酸鋅的協(xié)同作用生成

31、亞鐵氰化鋅鉀的協(xié)同作用生成亞鐵氰化鋅鉀K K2 2ZnZn3 3Fe(CN)Fe(CN)5 5 2 2的膠狀沉淀來(lái)吸附蛋白質(zhì)，的膠狀沉淀來(lái)吸附蛋白質(zhì)，利用此法除蛋白質(zhì)已取得很好的效果。利用此法除蛋白質(zhì)已取得很好的效果。47思考題思考題1 1 發(fā)酵液為何需要預(yù)處理？處理方法有發(fā)酵液為何需要預(yù)處理？處理方法有 哪些？哪些？2 2 凝集與絮凝過(guò)程有何區(qū)別？如何將兩凝集與絮凝過(guò)程有何區(qū)別？如何將兩 者結(jié)合使用？者結(jié)合使用？48第二章第二章 發(fā)酵液的預(yù)處理和固液分離發(fā)酵液的預(yù)處理和固液分離第二講第二講492.2 2.2 發(fā)酵液的固液分離發(fā)酵液的固液分離50一一 影響發(fā)酵液固液分離的因素影響發(fā)酵液固液分離

32、的因素 1 1）發(fā)酵液中懸浮離子的大?。┌l(fā)酵液中懸浮離子的大小512 2）發(fā)酵液的黏度）發(fā)酵液的黏度viscosity ： 固液分離速度通常與粘度成反比，粘度越大，固液分離速度通常與粘度成反比，粘度越大，固液分離越困難。固液分離越困難。影響發(fā)酵液固液分離的因素52 收集胞內(nèi)產(chǎn)物的細(xì)胞或菌體，分離除去收集胞內(nèi)產(chǎn)物的細(xì)胞或菌體，分離除去液相，液相， 收集含生化物質(zhì)的液相，分離除去固體收集含生化物質(zhì)的液相，分離除去固體懸浮物（細(xì)胞、菌體、細(xì)胞碎片、蛋白懸浮物（細(xì)胞、菌體、細(xì)胞碎片、蛋白質(zhì)的沉淀物和它們的絮凝體等）。質(zhì)的沉淀物和它們的絮凝體等）。固液分離的目的包括兩方面：固液分離的目的包括兩方面：53

33、二二 常見(jiàn)的固液分離方法常見(jiàn)的固液分離方法 過(guò)濾過(guò)濾 filtrationfiltration 離心離心 Centrifugation 膜分離膜分離 membrane separationmembrane separation 雙水相萃取雙水相萃取 ATPSATPS54（一）（一） 過(guò)過(guò) 濾濾 filtrationfiltration過(guò)濾操作是借助于過(guò)濾介質(zhì)，在一定的壓力差過(guò)濾操作是借助于過(guò)濾介質(zhì)，在一定的壓力差PP作用下，使懸浮液中的液體通過(guò)介質(zhì)的孔道，而作用下，使懸浮液中的液體通過(guò)介質(zhì)的孔道，而固體顆粒被截留在介質(zhì)上，從而實(shí)現(xiàn)固液分離的固體顆粒被截留在介質(zhì)上，從而實(shí)現(xiàn)固液分離的單元操作。單

34、元操作。過(guò)濾介質(zhì)過(guò)濾介質(zhì)filter medium : : 過(guò)濾采用的多孔物質(zhì)；過(guò)濾采用的多孔物質(zhì)； 濾漿濾漿filter pulp : : 所處理的懸浮液；所處理的懸浮液； 濾液濾液filtrate : : 通過(guò)多孔通道的液體；通過(guò)多孔通道的液體； 濾餅或?yàn)V渣濾餅或?yàn)V渣 filter cakefilter cake: :被截留的固體物質(zhì)。被截留的固體物質(zhì)。55當(dāng)懸浮液通過(guò)濾布時(shí)，固體顆粒被濾布阻攔而逐當(dāng)懸浮液通過(guò)濾布時(shí)，固體顆粒被濾布阻攔而逐漸形成濾餅（濾渣）。漸形成濾餅（濾渣）。在濾餅過(guò)濾中，當(dāng)濾餅至一定厚度時(shí)即起主要的在濾餅過(guò)濾中，當(dāng)濾餅至一定厚度時(shí)即起主要的過(guò)濾作用過(guò)濾作用適合于固體含

35、量大于適合于固體含量大于0.1%0.1%的懸浮液的過(guò)濾分離。的懸浮液的過(guò)濾分離。56u過(guò)濾推動(dòng)力：過(guò)濾推動(dòng)力： 懸浮液自身壓強(qiáng)差、重力懸浮液自身壓強(qiáng)差、重力 懸浮液的懸浮液的外加壓力外加壓力 過(guò)濾介質(zhì)的過(guò)濾介質(zhì)的抽真空抽真空 離心力離心力u過(guò)濾阻力：過(guò)濾阻力： 介質(zhì)阻力介質(zhì)阻力：可視為平變，且一般過(guò)濾初較明顯：可視為平變，且一般過(guò)濾初較明顯 濾餅阻力濾餅阻力: :濾餅厚度：隨過(guò)濾進(jìn)行而增加濾餅厚度：隨過(guò)濾進(jìn)行而增加濾餅特性：顆粒形狀、大小。濾餅特性：顆粒形狀、大小。 大多情況下，過(guò)濾阻力主要取決于濾餅阻力。大多情況下，過(guò)濾阻力主要取決于濾餅阻力。57過(guò)濾速度的強(qiáng)化過(guò)濾速度的強(qiáng)化1 1降低濾餅比

36、阻力降低濾餅比阻力rBrB 一切能夠降低rB的方法：如添加電解質(zhì)、絮凝劑、凝固劑助濾劑等。2 2降低濾液黏度降低濾液黏度 黏度愈低，過(guò)濾阻力愈小。加熱、去雜蛋白、絮凝、調(diào)PH、選擇合適的放罐時(shí)間。3 3降低懸浮液中懸浮固體的濃度降低懸浮液中懸浮固體的濃度 過(guò)濾速度與獲得濾餅體積成反比。因此應(yīng)盡可能降低培養(yǎng)基配料濃度（如玉米粉、豆餅粉的濃度）。4. 4. 對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行預(yù)處理，改善濾液性質(zhì)。對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行預(yù)處理，改善濾液性質(zhì)。582 過(guò)濾介質(zhì)選擇過(guò)濾介質(zhì)選擇 過(guò)濾介質(zhì)起過(guò)濾作用，還是濾餅的支撐物。應(yīng)過(guò)濾介質(zhì)起過(guò)濾作用，還是濾餅的支撐物。應(yīng)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和盡可能小的流動(dòng)阻力。具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和盡

37、可能小的流動(dòng)阻力。合理選擇過(guò)濾介質(zhì)：合理選擇過(guò)濾介質(zhì)： 過(guò)濾介質(zhì)所能截留的固體粒子大小過(guò)濾介質(zhì)所能截留的固體粒子大?。和ǔＲ赃^(guò)：通常以過(guò)濾介質(zhì)的孔徑表示。常用的過(guò)濾介質(zhì)中，纖維濾介質(zhì)的孔徑表示。常用的過(guò)濾介質(zhì)中，纖維濾布所能截留的最小粒子約濾布所能截留的最小粒子約10m10m，硅藻土為，硅藻土為lmlm，超濾膜可小于，超濾膜可小于0.5m0.5m。 過(guò)濾介質(zhì)的透過(guò)性：過(guò)濾介質(zhì)的透過(guò)性：是指在一定的壓力差下，是指在一定的壓力差下，單位時(shí)間單位過(guò)濾面積上通過(guò)濾液的體積量，單位時(shí)間單位過(guò)濾面積上通過(guò)濾液的體積量，它取決于過(guò)濾介質(zhì)上毛細(xì)孔徑的大小及數(shù)目。它取決于過(guò)濾介質(zhì)上毛細(xì)孔徑的大小及數(shù)目。59過(guò)濾

38、介質(zhì)過(guò)濾介質(zhì)- -織物介質(zhì)織物介質(zhì) 又稱濾布，應(yīng)用最廣泛，包括由棉、麻等天然纖維濾布又稱濾布，應(yīng)用最廣泛，包括由棉、麻等天然纖維濾布和合成纖維濾布。和合成纖維濾布。 其過(guò)濾性能受許多因素的影響，其中最重要的是纖維的其過(guò)濾性能受許多因素的影響，其中最重要的是纖維的特性、編織紋法和線型。特性、編織紋法和線型。 最高溫度最高溫度密度密度 (kg(kgm m3 3) )吸水率吸水率耐磨耐磨棉棉尼綸尼綸滌綸滌綸929210512010512014514515515511411413813816-2216-226.5-8.36.5-8.30.04-0.080.04-0.08良良優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu) 濾濾 液液澄清度澄

39、清度阻力阻力濾餅中濾餅中含含 水水濾餅濾餅脫落脫落壽命壽命堵孔堵孔傾向傾向平紋平紋斜紋斜紋緞紋緞紋依依次次降降依依次次降降依依次次減減依依次次易易中中長(zhǎng)長(zhǎng)短短依依次次易易60過(guò)濾介質(zhì)過(guò)濾介質(zhì)- -粒狀介質(zhì)粒狀介質(zhì) 有硅藻土、珍珠巖粉、細(xì)砂、活性炭、白土等。有硅藻土、珍珠巖粉、細(xì)砂、活性炭、白土等。 最常用的是硅藻土，是優(yōu)良的過(guò)濾介質(zhì)：最常用的是硅藻土，是優(yōu)良的過(guò)濾介質(zhì)： 一般不與酸堿反應(yīng)，化學(xué)性能穩(wěn)定；一般不與酸堿反應(yīng)，化學(xué)性能穩(wěn)定； 形狀不規(guī)則，空隙大且多孔，具有很大的吸附表面；形狀不規(guī)則，空隙大且多孔，具有很大的吸附表面； 無(wú)毒且不可壓縮，形成的過(guò)濾層阻力不隨操作壓力變化。無(wú)毒且不可壓縮，

40、形成的過(guò)濾層阻力不隨操作壓力變化。 硅藻土過(guò)濾介質(zhì)通常有三種用法：硅藻土過(guò)濾介質(zhì)通常有三種用法： （1 1）作為深層過(guò)濾介質(zhì)作為深層過(guò)濾介質(zhì)。硅藻土過(guò)濾層具有曲折的毛細(xì)孔道，。硅藻土過(guò)濾層具有曲折的毛細(xì)孔道，借篩分、吸附和深層效應(yīng)作用除去懸浮液中的固體粒子，截借篩分、吸附和深層效應(yīng)作用除去懸浮液中的固體粒子，截留效果可達(dá)到留效果可達(dá)到1m1m。 （2 2）作為預(yù)涂層。作為預(yù)涂層。在支持介質(zhì)的表面上預(yù)先形成一層較薄的在支持介質(zhì)的表面上預(yù)先形成一層較薄的硅藻土預(yù)涂層，用以保護(hù)支持介質(zhì)的毛細(xì)孔道不被濾餅層中硅藻土預(yù)涂層，用以保護(hù)支持介質(zhì)的毛細(xì)孔道不被濾餅層中的固體粒子堵塞。的固體粒子堵塞。 （3 3

41、）用作助濾劑用作助濾劑。61過(guò)濾介質(zhì)過(guò)濾介質(zhì)- -多孔固體介質(zhì)多孔固體介質(zhì) 如多孔陶瓷、多孔玻璃珠、多孔塑料如多孔陶瓷、多孔玻璃珠、多孔塑料等，可加工成板狀或管狀，孔隙很小且等，可加工成板狀或管狀，孔隙很小且耐腐蝕，常用于過(guò)濾含有少量微粒的懸耐腐蝕，常用于過(guò)濾含有少量微粒的懸浮液。浮液。 62典型過(guò)濾設(shè)備典型過(guò)濾設(shè)備：按操作方式分類：間歇過(guò)濾機(jī)、連續(xù)過(guò)濾機(jī)按操作方式分類：間歇過(guò)濾機(jī)、連續(xù)過(guò)濾機(jī)按操作壓強(qiáng)差分類：壓濾、吸濾和離心過(guò)濾按操作壓強(qiáng)差分類：壓濾、吸濾和離心過(guò)濾實(shí)驗(yàn)室用抽濾裝置實(shí)驗(yàn)室用抽濾裝置板框壓濾機(jī)（間歇操作）板框壓濾機(jī)（間歇操作） 轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)（連續(xù)操作）轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)（連續(xù)操作

42、） 過(guò)濾式離心機(jī)過(guò)濾式離心機(jī)固液分離過(guò)濾設(shè)備固液分離過(guò)濾設(shè)備631 1）實(shí)驗(yàn)室用抽濾裝置）實(shí)驗(yàn)室用抽濾裝置642）板框壓濾機(jī)）板框壓濾機(jī)plate and frame filter 板框壓濾機(jī)的過(guò)濾推動(dòng)力來(lái)自泵產(chǎn)生的板框壓濾機(jī)的過(guò)濾推動(dòng)力來(lái)自泵產(chǎn)生的液壓或進(jìn)料貯槽中的氣壓。液壓或進(jìn)料貯槽中的氣壓。廣泛應(yīng)用于培養(yǎng)基制備的過(guò)濾及霉菌、放線菌、廣泛應(yīng)用于培養(yǎng)基制備的過(guò)濾及霉菌、放線菌、酵母菌和細(xì)菌等多種發(fā)酵液的固液分離。酵母菌和細(xì)菌等多種發(fā)酵液的固液分離。適合于固體含量適合于固體含量1-10%1-10%的懸浮液的分離。的懸浮液的分離。 65板框壓濾機(jī)板框壓濾機(jī) 包括板和框，多做成正方形，角端均開(kāi)有小

43、孔，裝合壓緊后即構(gòu)成供濾漿或洗水流通的孔道。框的兩側(cè)覆以濾布，空框與濾布圍成了容納濾漿及濾餅的空間，濾板用以支撐濾布并提供濾液流出的通道。66自動(dòng)板框式壓濾機(jī)自動(dòng)板框式壓濾機(jī) 自動(dòng)板框壓濾機(jī)在板框壓緊；卸餅、清洗等操自動(dòng)板框壓濾機(jī)在板框壓緊；卸餅、清洗等操作中可自動(dòng)完成，勞動(dòng)強(qiáng)度小，輔助操作時(shí)間作中可自動(dòng)完成，勞動(dòng)強(qiáng)度小，輔助操作時(shí)間短。短。 自動(dòng)壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，在一定程度自動(dòng)壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，在一定程度上限制了它的應(yīng)用和發(fā)展。上限制了它的應(yīng)用和發(fā)展。673 3）真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)）真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)（rotary-drum vacuum filter）真空過(guò)濾設(shè)備以大氣與真空之間的

44、壓力差作為過(guò)濾真空過(guò)濾設(shè)備以大氣與真空之間的壓力差作為過(guò)濾操作的推動(dòng)力。生物工業(yè)中，用得較多的是轉(zhuǎn)筒式操作的推動(dòng)力。生物工業(yè)中，用得較多的是轉(zhuǎn)筒式真空過(guò)濾機(jī)和帶式真空過(guò)濾機(jī)。真空過(guò)濾機(jī)和帶式真空過(guò)濾機(jī)。轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)是一種連續(xù)操作的過(guò)濾設(shè)備，設(shè)備轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)是一種連續(xù)操作的過(guò)濾設(shè)備，設(shè)備的主體是一個(gè)由篩板組成能轉(zhuǎn)動(dòng)的水平圓筒，表面的主體是一個(gè)由篩板組成能轉(zhuǎn)動(dòng)的水平圓筒，表面有一層金屬絲網(wǎng)，網(wǎng)上覆蓋濾布有一層金屬絲網(wǎng)，網(wǎng)上覆蓋濾布,圓筒內(nèi)沿徑向被筋圓筒內(nèi)沿徑向被筋板分隔成若干個(gè)空間。板分隔成若干個(gè)空間。68 轉(zhuǎn)筒下部浸入濾漿槽中，浸沒(méi)角約轉(zhuǎn)筒下部浸入濾漿

45、槽中，浸沒(méi)角約900-1300900-1300，圓筒緩慢旋轉(zhuǎn)時(shí)圓筒緩慢旋轉(zhuǎn)時(shí)( (轉(zhuǎn)速約轉(zhuǎn)速約0.5-2r0.5-2rmin)min)，筒內(nèi)每，筒內(nèi)每一空間相繼與分配頭中的一空間相繼與分配頭中的3 3個(gè)室相通，可順序進(jìn)個(gè)室相通，可順序進(jìn)行過(guò)濾、洗滌、吸干、吹松、卸餅等項(xiàng)操作。行過(guò)濾、洗滌、吸干、吹松、卸餅等項(xiàng)操作。即整個(gè)圓筒分為過(guò)濾區(qū)、洗滌及脫水區(qū)，卸渣即整個(gè)圓筒分為過(guò)濾區(qū)、洗滌及脫水區(qū)，卸渣及再生區(qū)及再生區(qū)3 3個(gè)區(qū)域。個(gè)區(qū)域。 69結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)鼓濾餅濾餅濾布濾布濾網(wǎng)濾網(wǎng)離心過(guò)濾機(jī)工作原理圖離心過(guò)濾機(jī)工作原理圖p轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)鼓( (上有小孔，亦稱懸框上有小孔，亦稱懸框) )； 濾網(wǎng)；濾網(wǎng)； 濾

46、布；濾布； p機(jī)架。機(jī)架。 原理原理： 由于離心力作用，液體產(chǎn)生徑向壓差，通過(guò)濾餅、濾由于離心力作用，液體產(chǎn)生徑向壓差，通過(guò)濾餅、濾網(wǎng)及濾筐而流出。網(wǎng)及濾筐而流出。4）離心過(guò)濾機(jī)）離心過(guò)濾機(jī)（centrifugal filter）705 5）硅藻土過(guò)濾機(jī)）硅藻土過(guò)濾機(jī) diatomite filteru硅藻土中的硅藻有許多不同的形狀，由于硅藻硅藻土中的硅藻有許多不同的形狀，由于硅藻土具有細(xì)膩、松散、質(zhì)輕、多孔、吸水和滲透土具有細(xì)膩、松散、質(zhì)輕、多孔、吸水和滲透性強(qiáng)的特性，所以它是一種性能優(yōu)良的工業(yè)濾性強(qiáng)的特性，所以它是一種性能優(yōu)良的工業(yè)濾劑。劑。u硅藻土過(guò)濾是以硅藻土作為過(guò)濾介質(zhì)，它是一硅藻土

47、過(guò)濾是以硅藻土作為過(guò)濾介質(zhì)，它是一種預(yù)涂型過(guò)濾器，預(yù)涂、過(guò)濾、反沖洗是硅藻種預(yù)涂型過(guò)濾器，預(yù)涂、過(guò)濾、反沖洗是硅藻土過(guò)濾的一般工藝過(guò)程。土過(guò)濾的一般工藝過(guò)程。u在釀造、飲料、酒類和水處理等方面得到廣泛在釀造、飲料、酒類和水處理等方面得到廣泛應(yīng)用。目前，國(guó)內(nèi)主要用于酒類和飲料過(guò)濾應(yīng)用。目前，國(guó)內(nèi)主要用于酒類和飲料過(guò)濾 71硅藻硅藻72（二）離心分離（二）離心分離 離心分離是基于離心分離是基于固體顆粒和周圍液體密度存在固體顆粒和周圍液體密度存在差異，在離心場(chǎng)中使不同密度的固體顆粒加速差異，在離心場(chǎng)中使不同密度的固體顆粒加速沉降沉降的分離過(guò)程。的分離過(guò)程。細(xì)胞的收集、細(xì)胞碎片和沉淀的分離等細(xì)胞的收集、細(xì)胞碎片和沉淀的分離等常用離心分離。常用離心分離。73優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：分離速度快，分離速度快，分離效率高、分離效率高、液相澄清度好；液相澄清度好；缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：設(shè)備投資高、設(shè)備投資高、能耗大、能耗大、離心產(chǎn)生的固體濃縮物和過(guò)濾產(chǎn)生的濃縮不同。離心產(chǎn)生的固體濃縮物和過(guò)濾產(chǎn)生的濃縮不同。 通常情況下離心只能得到一種較為濃縮的懸浮液通常情況下離心只能得到一種較為濃縮的懸浮液或