《發(fā)酵液的預(yù)處理》課件上課講義

《發(fā)酵液的預(yù)處理》課件上課講義匯報(bào)人：AA2024-01-25發(fā)酵液預(yù)處理概述發(fā)酵液固液分離技術(shù)發(fā)酵液澄清處理技術(shù)發(fā)酵液濃縮技術(shù)發(fā)酵液預(yù)處理效果評價(jià)發(fā)酵液預(yù)處理應(yīng)用實(shí)例目錄01發(fā)酵液預(yù)處理概述水分有機(jī)物無機(jī)鹽其他成分發(fā)酵液成分與特性01020304發(fā)酵液中含有大量水分，是微生物生長和代謝的必要條件。包括微生物菌體、代謝產(chǎn)物、殘留培養(yǎng)基等，成分復(fù)雜，濃度差異大。發(fā)酵過程中添加的或微生物代謝產(chǎn)生的無機(jī)鹽，如磷酸鹽、硫酸鹽等。如氣體、微量元素、生長因子等。去除雜質(zhì)濃縮目標(biāo)產(chǎn)物改變發(fā)酵液性質(zhì)保護(hù)目標(biāo)產(chǎn)物活性預(yù)處理目的和意義提高后續(xù)分離純化的效率和質(zhì)量。有利于后續(xù)分離純化操作的進(jìn)行。減少后續(xù)處理體積，降低成本。避免預(yù)處理過程中目標(biāo)產(chǎn)物的失活或降解。萃取利用相似相溶原理，將目標(biāo)產(chǎn)物從發(fā)酵液中萃取到另一相中。常用萃取劑包括有機(jī)溶劑、離子液體等。細(xì)胞破碎通過物理或化學(xué)方法破碎細(xì)胞，釋放胞內(nèi)物質(zhì)。常用方法包括高壓均質(zhì)、超聲波破碎、酶解等。沉淀通過加入沉淀劑使目標(biāo)產(chǎn)物從發(fā)酵液中沉淀出來。常用沉淀劑包括有機(jī)溶劑、鹽析劑等。膜分離利用膜的選擇性透過作用，將目標(biāo)產(chǎn)物從發(fā)酵液中分離出來。常用膜分離技術(shù)包括超濾、納濾、反滲透等。吸附利用吸附劑對目標(biāo)產(chǎn)物的特異性吸附作用，將目標(biāo)產(chǎn)物從發(fā)酵液中分離出來。常用吸附劑包括活性炭、硅膠、大孔樹脂等。預(yù)處理方法及原理02發(fā)酵液固液分離技術(shù)利用濾材的孔隙或?yàn)V層對發(fā)酵液中的固體顆粒進(jìn)行截留，實(shí)現(xiàn)固液分離。過濾原理過濾類型過濾設(shè)備包括表面過濾、深層過濾和濾餅過濾等。板框壓濾機(jī)、真空轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)、帶式壓榨過濾機(jī)等。030201過濾法利用重力作用使發(fā)酵液中的固體顆粒自然沉降，實(shí)現(xiàn)固液分離。沉降原理包括自由沉降和絮凝沉降等。沉降類型沉降槽、濃縮罐、連續(xù)式沉降器等。沉降設(shè)備沉降法離心原理利用離心力使發(fā)酵液中的固體顆粒與液體分離。離心類型包括過濾離心和沉降離心等。離心設(shè)備三足式離心機(jī)、臥式刮刀卸料離心機(jī)、碟片式離心機(jī)等。離心分離法

其他固液分離技術(shù)膜分離技術(shù)利用膜的選擇透過性對發(fā)酵液中的組分進(jìn)行分離，包括超濾、納濾和反滲透等。電滲析技術(shù)利用電場作用使發(fā)酵液中的離子通過離子交換膜進(jìn)行遷移，實(shí)現(xiàn)固液分離。萃取技術(shù)利用溶劑對發(fā)酵液中的目標(biāo)組分進(jìn)行萃取，實(shí)現(xiàn)固液分離。03發(fā)酵液澄清處理技術(shù)利用活性炭的強(qiáng)吸附性，去除發(fā)酵液中的色素、雜質(zhì)等，提高發(fā)酵液的澄清度?；钚蕴课焦枘z具有多孔結(jié)構(gòu)，對極性物質(zhì)有較強(qiáng)的吸附能力，可用于去除發(fā)酵液中的極性雜質(zhì)。硅膠吸附樹脂是一類具有特定官能團(tuán)的高分子化合物，可選擇性地吸附發(fā)酵液中的目標(biāo)物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)發(fā)酵液的澄清。樹脂吸附吸附澄清法淀粉酶酶解淀粉酶可將發(fā)酵液中的淀粉分解為葡萄糖等單糖，減少發(fā)酵液的固形物含量，有助于澄清。蛋白酶酶解利用蛋白酶將發(fā)酵液中的蛋白質(zhì)降解為小分子肽和氨基酸，降低發(fā)酵液的粘度，提高澄清效果。其他酶類酶解根據(jù)發(fā)酵液成分的不同，還可選擇脂肪酶、纖維素酶等酶類進(jìn)行酶解處理，以進(jìn)一步提高澄清效果。酶解法123利用超濾膜的選擇性透過性，將發(fā)酵液中的大分子物質(zhì)和雜質(zhì)截留，實(shí)現(xiàn)發(fā)酵液的澄清和濃縮。超濾法納濾膜具有更小的孔徑和更高的截留能力，可去除發(fā)酵液中的微小顆粒和溶解性有機(jī)物，提高澄清度。納濾法反滲透膜具有極高的脫鹽率和截留能力，可將發(fā)酵液中的無機(jī)鹽、有機(jī)物等雜質(zhì)幾乎完全去除，得到高純度的澄清液。反滲透法其他澄清處理技術(shù)04發(fā)酵液濃縮技術(shù)利用加熱使發(fā)酵液中的水分蒸發(fā)，從而提高溶質(zhì)的濃度。原理常壓蒸發(fā)、減壓蒸發(fā)和薄膜蒸發(fā)。分類簡單易行，適用于熱穩(wěn)定性好的物質(zhì)；但能耗較高，且可能破壞熱敏性物質(zhì)。特點(diǎn)蒸發(fā)濃縮法03特點(diǎn)無需加熱，適用于熱敏性物質(zhì)；分離效率高，但膜的價(jià)格和更換成本較高。01原理利用半透膜的選擇透過性，使發(fā)酵液中的某些成分通過膜而達(dá)到分離和濃縮的目的。02分類超濾、反滲透、納濾和電滲析等。膜分離濃縮法通過降低發(fā)酵液的溫度，使水分結(jié)冰，然后分離冰和濃縮液。適用于熱敏性物質(zhì)和需要保持生物活性的物質(zhì)。冷凍濃縮法利用吸附劑對發(fā)酵液中的某些成分進(jìn)行選擇性吸附，然后用洗脫劑將吸附的成分洗脫下來，達(dá)到濃縮的目的。適用于低濃度物質(zhì)的濃縮和分離。吸附濃縮法利用離子交換樹脂對發(fā)酵液中的離子進(jìn)行交換，然后用洗脫劑將交換的離子洗脫下來，達(dá)到濃縮的目的。適用于含離子較多的發(fā)酵液的濃縮和分離。離子交換濃縮法其他濃縮技術(shù)05發(fā)酵液預(yù)處理效果評價(jià)通常采用烘干法、比重法等方法測定固形物含量。固形物含量是評價(jià)發(fā)酵液預(yù)處理效果的重要指標(biāo)之一，可以反映出發(fā)酵液中菌體、殘?zhí)?、蛋白質(zhì)等固形物的含量，為后續(xù)工藝提供參考。固形物含量測定測定意義測定方法通過觀察發(fā)酵液的外觀、透光率等指標(biāo)來評價(jià)其澄清度。評價(jià)方法澄清度是反映發(fā)酵液預(yù)處理效果的重要指標(biāo)之一，可以判斷預(yù)處理過程中去除雜質(zhì)和顆粒的效果，為后續(xù)工藝提供保證。評價(jià)意義澄清度評價(jià)通過測量預(yù)處理前后發(fā)酵液的體積和固形物含量來計(jì)算濃縮倍數(shù)。計(jì)算方法濃縮倍數(shù)是評價(jià)發(fā)酵液預(yù)處理效果的重要指標(biāo)之一，可以反映出發(fā)酵液被濃縮的程度，為后續(xù)工藝提供參考。計(jì)算意義濃縮倍數(shù)計(jì)算發(fā)酵液的pH值對后續(xù)工藝有很大影響，因此需要對預(yù)處理前后的pH值進(jìn)行測定和比較。pH值如果發(fā)酵液中含有酶類物質(zhì)，需要對其活性進(jìn)行測定，以判斷預(yù)處理過程對酶活性的影響。酶活性需要對預(yù)處理前后的發(fā)酵液進(jìn)行微生物檢測，以確保預(yù)處理過程沒有引入新的污染源。微生物污染情況其他評價(jià)指標(biāo)06發(fā)酵液預(yù)處理應(yīng)用實(shí)例調(diào)整pH值根據(jù)后續(xù)工藝要求，使用酸堿調(diào)整酒精發(fā)酵液的pH值。濃縮采用蒸發(fā)或膜分離等技術(shù)，提高酒精發(fā)酵液的濃度，降低后續(xù)處理成本。去除雜質(zhì)通過過濾或離心等方法去除酒精發(fā)酵液中的固體顆粒和懸浮物。酒精發(fā)酵液預(yù)處理去除蛋白質(zhì)利用等電點(diǎn)沉淀、有機(jī)溶劑萃取或膜分離等方法去除抗生素發(fā)酵液中的蛋白質(zhì)。脫色采用活性炭吸附、離子交換樹脂或膜分離等技術(shù)，去除抗生素發(fā)酵液中的色素。滅活生物活性通過加熱、酸堿處理或添加滅活劑等方法，使抗生素發(fā)酵液中的生物活性物質(zhì)失活?？股匕l(fā)酵液預(yù)處理中和通過螯合樹脂吸附、離子交換或膜分離等方法去除有機(jī)酸發(fā)酵液中的重金屬離子。去除重金屬脫鹽采用電滲析、反滲透或納濾等膜分離技術(shù)，降低有機(jī)酸發(fā)酵液中的鹽分含量。使用酸堿中和有機(jī)酸發(fā)酵液中的過量酸或堿，使其達(dá)到中性或接近中性。有機(jī)酸發(fā)酵液預(yù)處理酶制劑發(fā)酵液01通過超濾、納濾等膜分離技術(shù)去除酶制劑發(fā)酵液中的大分子雜質(zhì)和低分子量物質(zhì)，提高酶制劑的純度和活性。氨基酸發(fā)酵液02利用離子交換樹