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1、發(fā)酵液預(yù)處理發(fā)酵液預(yù)處理 與固液分離與固液分離第三章第三章3.1 發(fā)酵液預(yù)處理的方法l為什么要對發(fā)酵液進(jìn)行預(yù)處理?為什么要對發(fā)酵液進(jìn)行預(yù)處理?l預(yù)處理的目的是什么?預(yù)處理的目的是什么?l預(yù)處理有哪些方法?預(yù)處理有哪些方法?一、發(fā)酵液的基本特性 產(chǎn)物濃度低,水含量高達(dá)產(chǎn)物濃度低,水含量高達(dá)90%; 具有極性,抗生素發(fā)酵液中產(chǎn)物僅具有極性,抗生素發(fā)酵液中產(chǎn)物僅1%; 黏度大,含有菌體和蛋白的膠狀物;黏度大,含有菌體和蛋白的膠狀物; 含有培養(yǎng)基殘留,如無機(jī)鹽等;含有培養(yǎng)基殘留,如無機(jī)鹽等; 含有代謝副產(chǎn)物,理化特性與發(fā)酵產(chǎn)物相含有代謝副產(chǎn)物,理化特性與發(fā)酵產(chǎn)物相似,給后續(xù)操作帶來困難。似,給后續(xù)操作
2、帶來困難。二、預(yù)處理的目的改變發(fā)酵液的物理性質(zhì),促進(jìn)從懸浮液中分離改變發(fā)酵液的物理性質(zhì),促進(jìn)從懸浮液中分離固形物的速度,提高固液分離器的效率;固形物的速度,提高固液分離器的效率;盡可能使產(chǎn)物轉(zhuǎn)入便于后處理的一相中(多數(shù)盡可能使產(chǎn)物轉(zhuǎn)入便于后處理的一相中(多數(shù)是液相);是液相);去除發(fā)酵液中的部分雜質(zhì),以利于后續(xù)操作。去除發(fā)酵液中的部分雜質(zhì),以利于后續(xù)操作。 1.加熱加熱 2.調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)pH 3.凝聚和絮凝凝聚和絮凝 4.加入助濾劑加入助濾劑 5.加入吸附劑加入吸附劑 6.加水稀釋法加水稀釋法三、發(fā)酵液預(yù)處理的方法 加熱加熱最簡單和廉價(jià)的處理方法。最簡單和廉價(jià)的處理方法。 可降低發(fā)酵液的黏度;可降
3、低發(fā)酵液的黏度; 除去熱變性雜蛋白;除去熱變性雜蛋白; 降低發(fā)酵液的體積,加速固液分離;降低發(fā)酵液的體積,加速固液分離; 破壞凝膠狀膠體結(jié)構(gòu)。破壞凝膠狀膠體結(jié)構(gòu)。 注意:產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性。注意:產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性。1. 加熱加熱 全細(xì)胞的聚集作用高度依賴于全細(xì)胞的聚集作用高度依賴于pH值的大小,恰當(dāng)?shù)闹档拇笮?,恰?dāng)?shù)膒H值能夠促進(jìn)聚集作用。此外,調(diào)節(jié)值能夠促進(jìn)聚集作用。此外,調(diào)節(jié)pH可以使存在于可以使存在于胞內(nèi)的發(fā)酵產(chǎn)物轉(zhuǎn)入液相。胞內(nèi)的發(fā)酵產(chǎn)物轉(zhuǎn)入液相。 一般用草酸或無機(jī)酸或堿來調(diào)節(jié)。防止過酸、過堿。一般用草酸或無機(jī)酸或堿來調(diào)節(jié)。防止過酸、過堿。 eg. 1 味精生產(chǎn);味精生產(chǎn); 2 青霉素的提取。
4、青霉素的提取。2.調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)pH 凝聚和絮凝都是發(fā)酵液預(yù)處理的重要方法,其凝聚和絮凝都是發(fā)酵液預(yù)處理的重要方法,其處理過程是將化學(xué)藥劑預(yù)先投加到懸浮液中,改變處理過程是將化學(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)等粒子的分散狀態(tài),破壞其穩(wěn)細(xì)胞、菌體和蛋白質(zhì)等粒子的分散狀態(tài),破壞其穩(wěn)定性,使它們聚集成可分離的絮凝體,再進(jìn)行分離。定性,使它們聚集成可分離的絮凝體,再進(jìn)行分離。 這兩種方法不僅能使顆粒尺寸有效增加,并且這兩種方法不僅能使顆粒尺寸有效增加,并且會增大顆粒的沉降或浮選速率,提高濾餅的滲透性會增大顆粒的沉降或浮選速率,提高濾餅的滲透性或者在深床過濾時(shí)產(chǎn)生較好的顆粒保留作用?;蛘咴谏畲?/p>
5、過濾時(shí)產(chǎn)生較好的顆粒保留作用。3.凝聚和絮凝凝聚和絮凝 的機(jī)理:由壓縮雙電層機(jī)理作用,的機(jī)理:由壓縮雙電層機(jī)理作用,膠體脫穩(wěn)膠體脫穩(wěn)引起的膠引起的膠體顆?;ハ嗑奂?。形成了體顆粒互相聚集。形成了1mm大小的塊狀凝聚體。大小的塊狀凝聚體。 的機(jī)理:天然高分子物質(zhì)的機(jī)理:天然高分子物質(zhì)作用使脫穩(wěn)膠體相作用使脫穩(wěn)膠體相互聚結(jié)成大顆粒的網(wǎng)狀的絮凝體,如:互聚結(jié)成大顆粒的網(wǎng)狀的絮凝體,如:聚丙烯酰胺類衍生物、聚丙烯酰胺類衍生物、聚合鋁鹽、海藻酸鈉、殼聚糖聚合鋁鹽、海藻酸鈉、殼聚糖,形成,形成10mm大小的絮凝團(tuán)。大小的絮凝團(tuán)。 注意,凝聚和絮凝是兩種方法,注意,凝聚和絮凝是兩種方法,兩個(gè)概念,其具體處理過
6、程有差別。兩個(gè)概念,其具體處理過程有差別。 惰性助濾劑顆粒均勻、質(zhì)地堅(jiān)硬、不可壓惰性助濾劑顆粒均勻、質(zhì)地堅(jiān)硬、不可壓縮,它可以避免膠態(tài)雜質(zhì)堵塞過濾介質(zhì)是細(xì)孔,縮,它可以避免膠態(tài)雜質(zhì)堵塞過濾介質(zhì)是細(xì)孔,保證過濾操作的順利進(jìn)行。常用的助濾劑有:保證過濾操作的順利進(jìn)行。常用的助濾劑有:紙漿、活性炭、硅藻土等。紙漿、活性炭、硅藻土等。 4.加入助濾劑加入助濾劑 該方法就是將吸附劑加入到發(fā)酵液中,該方法就是將吸附劑加入到發(fā)酵液中,使雜質(zhì)吸附在吸附劑上。使雜質(zhì)吸附在吸附劑上。 常用的吸附劑:磷酸氫二鈉和氯化鈣形常用的吸附劑:磷酸氫二鈉和氯化鈣形成的磷酸氫鈣凝膠、氧化鋁凝膠、聚丙烯酰成的磷酸氫鈣凝膠、氧化鋁凝膠、聚丙烯酰胺凝膠等。胺凝膠等。5.加入吸附劑6.加水稀釋法 該方法適應(yīng)于離心沉降分離的發(fā)酵液預(yù)處理。加水稀釋適當(dāng)倍數(shù),對提高后
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