16發(fā)酵液的預處理和固液分離方法2ppt課件

1、發(fā)酵液的預處理和固液分離方法發(fā)酵液的預處理和固液分離方法山東農(nóng)業(yè)大學山東農(nóng)業(yè)大學 孫中濤孫中濤 預處理和固液分離的目的： 1、分離細胞、菌體和其它懸浮顆粒(細胞碎片、核酸和蛋白質(zhì)的沉淀物)。 2、除去部分可溶性雜質(zhì)。 3、改變?yōu)V液的性質(zhì)降低粘度等），以利于后繼操作?？偛呗裕嚎偛呗裕?1、胞外產(chǎn)物：應盡可能轉(zhuǎn)移到液相中，常、胞外產(chǎn)物：應盡可能轉(zhuǎn)移到液相中，常用調(diào)用調(diào)pH至酸性或堿性的方法來達到。至酸性或堿性的方法來達到。 2、胞內(nèi)產(chǎn)物：首先收集細胞、破壁，生化物、胞內(nèi)產(chǎn)物：首先收集細胞、破壁，生化物質(zhì)釋放到液相，再分離細胞碎片。質(zhì)釋放到液相，再分離細胞碎片。 3、通常，以含生化物質(zhì)的液相為出發(fā)點

2、，進、通常，以含生化物質(zhì)的液相為出發(fā)點，進行后繼操作。行后繼操作。一、發(fā)酵液的預處理 1、改變液體物理性質(zhì)，促進固液分離。、改變液體物理性質(zhì)，促進固液分離。 細菌及某些放線菌菌體細小，發(fā)酵液粘度大，不能直細菌及某些放線菌菌體細小，發(fā)酵液粘度大，不能直接過濾，由于菌體自溶，核酸、蛋白質(zhì)及其它有機粘性物接過濾，由于菌體自溶，核酸、蛋白質(zhì)及其它有機粘性物質(zhì)的存在會造成濾液渾濁，濾速極慢，因此，在預處理中質(zhì)的存在會造成濾液渾濁，濾速極慢，因此，在預處理中應采用絮凝或凝聚的方法，設法增大懸浮報中固體粒子的應采用絮凝或凝聚的方法，設法增大懸浮報中固體粒子的大小，提高其沉降速度，或采用稀釋、加熱等方法降低粘

3、大小，提高其沉降速度，或采用稀釋、加熱等方法降低粘度，以利于過濾。度，以利于過濾。必要性：必要性： 2、發(fā)酵液雜質(zhì)很多，其中影響最大的是高價無機離子和雜蛋白，預處理時，應盡量除去。 高價無機離子危害：高價無機離子危害： 在采用離子交換法提煉時，影響樹脂的交換在采用離子交換法提煉時，影響樹脂的交換容量。容量。雜蛋白質(zhì)的危害：雜蛋白質(zhì)的危害：離子交換法和大網(wǎng)格樹脂吸附法提煉時，會降低離子交換法和大網(wǎng)格樹脂吸附法提煉時，會降低吸附能力，吸附能力，萃取時，易產(chǎn)生乳化。萃取時，易產(chǎn)生乳化。過濾或膜過濾時，使濾速下降，膜受到污染。過濾或膜過濾時，使濾速下降，膜受到污染。(一)、高價無機離子的去除方法 宜加

4、入草酸。草酸溶解度小，用量大時，可用其鹽，如宜加入草酸。草酸溶解度小，用量大時，可用其鹽，如草酸鈉。草酸鈉。 草酸鈣能促使蛋白質(zhì)凝固，提高濾液質(zhì)量。草酸鈣能促使蛋白質(zhì)凝固，提高濾液質(zhì)量。 草酸的回收：四環(huán)類抗生素廢液中，加入硫酸鉛，在草酸的回收：四環(huán)類抗生素廢液中，加入硫酸鉛，在60下生成草酸鉛。后者在下生成草酸鉛。后者在90-95下用硫酸分解經(jīng)過濾、下用硫酸分解經(jīng)過濾、冷卻、結(jié)晶后可回收草酸。冷卻、結(jié)晶后可回收草酸。1、去除鈣離子：、去除鈣離子： 2、除去鎂離子：、除去鎂離子： 加入三聚磷酸鈉，它和鎂離子形成可溶性絡加入三聚磷酸鈉，它和鎂離子形成可溶性絡合物：合物： 用磷酸鹽處理，也能大大降

5、低鈣離子和鎂離子的濃度。此法用磷酸鹽處理，也能大大降低鈣離子和鎂離子的濃度。此法可用于環(huán)絲氨酸的提煉?？捎糜诃h(huán)絲氨酸的提煉。3、除去鐵離子：、除去鐵離子： 可加入黃血鹽，使形成普魯士藍沉淀?？杉尤朦S血鹽，使形成普魯士藍沉淀。（二）、雜蛋白的去除方法 蛋白質(zhì)等電點多在蛋白質(zhì)等電點多在pH 4.0一一5.5，此時溶解度最小。但，此時溶解度最小。但單靠等電點法不能將大部分蛋白質(zhì)除去。單靠等電點法不能將大部分蛋白質(zhì)除去。 在酸性溶液中，蛋白質(zhì)能與一些陰離子如三氯乙酸鹽、在酸性溶液中，蛋白質(zhì)能與一些陰離子如三氯乙酸鹽、水楊酸鹽、鎢酸鹽、苦味酸鹽、蹂酸鹽、過氯酸鹽等形成沉水楊酸鹽、鎢酸鹽、苦味酸鹽、蹂酸鹽

6、、過氯酸鹽等形成沉淀。淀。 在堿性溶液，蛋白質(zhì)能與一些陽離子，如在堿性溶液，蛋白質(zhì)能與一些陽離子，如Ag1+，Cu2+，Zn2+，F(xiàn)e3+和和Pb2+等形成沉淀。等形成沉淀。等電點法：等電點法： 變性蛋白質(zhì)溶解度較小。最常用方法是加熱。變性蛋白質(zhì)溶解度較小。最常用方法是加熱。 加熱還能使液體粘度降低，加快過濾速度。加熱還能使液體粘度降低，加快過濾速度。 但熱處理常對原液質(zhì)量有影響，特別是會使色素增但熱處理常對原液質(zhì)量有影響，特別是會使色素增多。多。 只適于熱穩(wěn)定的物質(zhì)。只適于熱穩(wěn)定的物質(zhì)。熱變性法：熱變性法：應用舉例：應用舉例：1、鏈霉素發(fā)酵液，調(diào)至酸性、鏈霉素發(fā)酵液，調(diào)至酸性(pH 3.0)

7、，加熱至，加熱至70，維持維持l2h，能去除蛋白質(zhì)，使過濾速度增大，能去除蛋白質(zhì)，使過濾速度增大10一一100倍，濾液粘度可降低倍，濾液粘度可降低1/6。2、檸檬酸發(fā)酵液，加熱至、檸檬酸發(fā)酵液，加熱至80C以上，使蛋白質(zhì)變以上，使蛋白質(zhì)變性凝固，降低發(fā)酵液鉆度，大大提高過濾速度。性凝固，降低發(fā)酵液鉆度，大大提高過濾速度。 大幅度改變pH，加酒精、丙酮等有機溶劑或表面活性劑等。 在抗生素生產(chǎn)中，常將發(fā)酵液pH調(diào)至偏酸性范圍(pH23)或較堿性范圍(pH 89使蛋白質(zhì)凝固，一般以酸性下除去的蛋白質(zhì)較多。 加有機溶劑法通常只適用于所處理的液體數(shù)量較少的場合。使蛋白質(zhì)變性的其它辦法：使蛋白質(zhì)變性的其它

8、辦法： 舉例：舉例： 1、四環(huán)類抗生素生產(chǎn)中，采用黃血鹽和硫酸鋅的協(xié)同作用生成亞、四環(huán)類抗生素生產(chǎn)中，采用黃血鹽和硫酸鋅的協(xié)同作用生成亞鐵氰化鋅鉀的膠狀沉淀來吸附蛋白質(zhì)，取得很好的效果。鐵氰化鋅鉀的膠狀沉淀來吸附蛋白質(zhì)，取得很好的效果。 2、枯草桿菌發(fā)酵液，常加入氯化鈣和磷酸氫二鈉，生成龐大的凝、枯草桿菌發(fā)酵液，常加入氯化鈣和磷酸氫二鈉，生成龐大的凝膠，把蛋白質(zhì)、菌體及不溶性粒子吸附并包裹在其中而除去，從而加快膠，把蛋白質(zhì)、菌體及不溶性粒子吸附并包裹在其中而除去，從而加快了過濾速度。了過濾速度。利用吸附作用除去蛋白質(zhì)：利用吸附作用除去蛋白質(zhì)：（三）、凝聚和絮凝技術 凝聚：在中性鹽作用下，由于雙

9、電層排斥電位的降低，凝聚：在中性鹽作用下，由于雙電層排斥電位的降低，而使膠體體系不穩(wěn)定的現(xiàn)象。而使膠體體系不穩(wěn)定的現(xiàn)象。 絮凝：指在某些高分子絮凝劑存在下，基于架橋作用，絮凝：指在某些高分子絮凝劑存在下，基于架橋作用，使膠粒形成粗大的絮凝團的過程，是一種以物理的集合為主使膠粒形成粗大的絮凝團的過程，是一種以物理的集合為主的過程。的過程。 基本概念：基本概念： 凝聚和絮凝技術能有效地改變細胞、菌體和蛋凝聚和絮凝技術能有效地改變細胞、菌體和蛋白質(zhì)等膠體粒子的分散狀態(tài)，使聚集起來，增大體白質(zhì)等膠體粒子的分散狀態(tài)，使聚集起來，增大體積，以便于過濾。積，以便于過濾。 常用于菌體細小而且粘度大的發(fā)酵液的預

10、處理。常用于菌體細小而且粘度大的發(fā)酵液的預處理。 菌體或蛋白質(zhì)等膠體粒子表面一般都帶有電荷，帶電原因主要是吸附菌體或蛋白質(zhì)等膠體粒子表面一般都帶有電荷，帶電原因主要是吸附溶液中的離子或自身基團的電離。溶液中的離子或自身基團的電離。 通常菌體帶負電荷，由于靜電作用使帶正電荷的粒子被吸附在周圍，通常菌體帶負電荷，由于靜電作用使帶正電荷的粒子被吸附在周圍，在界面上形成了雙電層。在界面上形成了雙電層。 但這些正離子還受到熱運動的影響，具有離開膠粒表面的趨勢，在相但這些正離子還受到熱運動的影響，具有離開膠粒表面的趨勢，在相距膠核表面約一個離子半徑的距膠核表面約一個離子半徑的stern平面以內(nèi)，正離子被緊

11、密柬縛在膠核表平面以內(nèi)，正離子被緊密柬縛在膠核表面，稱為吸附層或緊密層，在面，稱為吸附層或緊密層，在stern平面以外，剩余的正離子則在溶液中擴平面以外，剩余的正離子則在溶液中擴散開去，距離越遠，濃度越小，最后達到主體溶液的平均濃度，稱為擴散散開去，距離越遠，濃度越小，最后達到主體溶液的平均濃度，稱為擴散層。層。雙電層理論：雙電層理論：1、凝聚技術 當膠粒在溶液中作相對運當膠粒在溶液中作相對運動時，總有一薄層液體，隨著動時，總有一薄層液體，隨著它一起滑移，這一薄層，厚度它一起滑移，這一薄層，厚度比吸附層稍大，滑移面比吸附層稍大，滑移面(剪切剪切面面)在圖在圖141中用波紋線表示。中用波紋線表示

12、。雙電層結(jié)構(gòu)的電位：雙電層結(jié)構(gòu)的電位： 1、擴散雙電層的結(jié)構(gòu)：一旦由于布朗、擴散雙電層的結(jié)構(gòu)：一旦由于布朗(Brown)運動運動使粒子間距離縮小到它們的擴散層部分重疊時，即產(chǎn)生電使粒子間距離縮小到它們的擴散層部分重疊時，即產(chǎn)生電排斥作用，阻止了粒子的聚集。排斥作用，阻止了粒子的聚集。 電位越大，電排斥作用電位越大，電排斥作用就越強，膠粒的分散程度也越大。就越強，膠粒的分散程度也越大。 2、水化層：由于膠粒表面的水化作用，形成了水化、水化層：由于膠粒表面的水化作用，形成了水化層，也能阻礙直接聚集。水化膜主要是伴隨膠粒帶電而引層，也能阻礙直接聚集。水化膜主要是伴隨膠粒帶電而引起，一旦起，一旦電位降

13、低或消失，水化層也會隨之減弱或消失。電位降低或消失，水化層也會隨之減弱或消失。 膠粒保持分散狀態(tài)的原因膠粒保持分散狀態(tài)的原因電位數(shù)學表達式：電位數(shù)學表達式： 電位與擴散層厚度和電動電荷密度成正電位與擴散層厚度和電動電荷密度成正比，而擴散層厚度又與溶液中離子強度有關，比，而擴散層厚度又與溶液中離子強度有關，因此，對帶負電性菌體的發(fā)酵液，高價陽離因此，對帶負電性菌體的發(fā)酵液，高價陽離子的存在，可壓縮擴散層厚度，促使子的存在，可壓縮擴散層厚度，促使電位電位迅速降低，而且，化合價越高這種影響越顯迅速降低，而且，化合價越高這種影響越顯著，當雙電層的排斥力不足以抗衡膠粒間的著，當雙電層的排斥力不足以抗衡膠

14、粒間的范德華引力時，由于熱運動的結(jié)果導致膠粒范德華引力時，由于熱運動的結(jié)果導致膠粒的互相碰撞而聚集起來。的互相碰撞而聚集起來。 由式由式(141，2)知：知： 電解質(zhì)的凝聚能力可用凝聚價或凝聚值來表示。電解質(zhì)的凝聚能力可用凝聚價或凝聚值來表示。 使膠粒發(fā)生凝聚作用的最小電解質(zhì)濃度使膠粒發(fā)生凝聚作用的最小電解質(zhì)濃度(毫摩爾升毫摩爾升)，稱，稱為凝聚價或凝聚值。為凝聚價或凝聚值。 反離子的價數(shù)越高，該值就越小，即凝聚能力越強。反離子的價數(shù)越高，該值就越小，即凝聚能力越強。陽離子對帶負電荷的膠粒凝聚能力的次序：陽離子對帶負電荷的膠粒凝聚能力的次序：常用的凝聚劑電解質(zhì)有：常用的凝聚劑電解質(zhì)有：凝聚價或

15、凝聚值：凝聚價或凝聚值： 有機高分子聚合物絮凝劑具有長鏈線狀結(jié)構(gòu)，是水溶性有機高分子聚合物絮凝劑具有長鏈線狀結(jié)構(gòu)，是水溶性聚合物，分子量高達數(shù)萬至一千萬以上，在長的鏈節(jié)上含有聚合物，分子量高達數(shù)萬至一千萬以上，在長的鏈節(jié)上含有相當多的活性功能團，可以帶有多價電荷，也可以不帶電性。相當多的活性功能團，可以帶有多價電荷，也可以不帶電性。 它們通過靜電引力、范德華分子引力或氫鍵的作用，強它們通過靜電引力、范德華分子引力或氫鍵的作用，強烈地吸附在膠粒的表面，一個高分子聚合物的許多鏈節(jié)分別烈地吸附在膠粒的表面，一個高分子聚合物的許多鏈節(jié)分別吸附在不同顆粒的表面上，產(chǎn)生架橋聯(lián)接，生成粗大的絮團，吸附在不同

16、顆粒的表面上，產(chǎn)生架橋聯(lián)接，生成粗大的絮團，這就是絮凝作用。這就是絮凝作用。2、絮凝作用、絮凝作用聚丙烯酰胺類衍生物聚丙烯酰胺類衍生物聚苯乙烯類衍生物聚苯乙烯類衍生物無機高分子聚合物絮凝劑，如聚合鋁鹽和聚合鐵鹽等。無機高分子聚合物絮凝劑，如聚合鋁鹽和聚合鐵鹽等。天然有機高分子絮凝劑：多聚糖類膠粘物，海藻酸鈉，天然有機高分子絮凝劑：多聚糖類膠粘物，海藻酸鈉，明膠、骨膠、殼多糖和脫乙酰殼多糖等。明膠、骨膠、殼多糖和脫乙酰殼多糖等。絮凝劑絮凝劑 根據(jù)活性基團在水中解離情況不同，可分為非離子型、根據(jù)活性基團在水中解離情況不同，可分為非離子型、陰離子型陰離子型(含有羧基含有羧基)和陽離子型和陽離子型(含

17、有胺基含有胺基)三類。三類。 優(yōu)點：用量少，優(yōu)點：用量少，般以般以ppm計，絮凝體粗大，分離效計，絮凝體粗大，分離效果好，絮凝速度快、種類多，適用范圍廣。果好，絮凝速度快、種類多，適用范圍廣。 缺陷：存在一定的毒性，特別是陽離子型聚丙烯酰胺，缺陷：存在一定的毒性，特別是陽離子型聚丙烯酰胺，因此，當用于食品及醫(yī)藥工業(yè)時，應謹慎使用，要考慮這因此，當用于食品及醫(yī)藥工業(yè)時，應謹慎使用，要考慮這些物質(zhì)最終能否從產(chǎn)品中去除。些物質(zhì)最終能否從產(chǎn)品中去除。 近年來還發(fā)展了聚丙烯酸類陰離子聚凝劑，它們無毒，近年來還發(fā)展了聚丙烯酸類陰離子聚凝劑，它們無毒，可用于食品和醫(yī)藥工業(yè)中。可用于食品和醫(yī)藥工業(yè)中。聚丙烯酰

18、胺類絮凝劑：聚丙烯酰胺類絮凝劑： 陽離子型高分子絮凝劑對帶負電菌體或蛋白質(zhì)來說，同時陽離子型高分子絮凝劑對帶負電菌體或蛋白質(zhì)來說，同時具有降低粒子排斥電位和產(chǎn)生吸附架橋的雙重機理，所以可以具有降低粒子排斥電位和產(chǎn)生吸附架橋的雙重機理，所以可以單獨使用，單獨使用， 非離子型和陰離子型高分子絮凝劑，主要通過分子間引力非離子型和陰離子型高分子絮凝劑，主要通過分子間引力和氫鍵產(chǎn)生吸附架橋，常與無機電解質(zhì)凝聚劑搭配使用。和氫鍵產(chǎn)生吸附架橋，常與無機電解質(zhì)凝聚劑搭配使用。 首先加入無機電解質(zhì)，使懸浮粒子脫穩(wěn)而凝聚，然后，再首先加入無機電解質(zhì)，使懸浮粒子脫穩(wěn)而凝聚，然后，再加入絮凝劑。凝聚作用為絮凝劑的架橋

19、創(chuàng)造了良好的條件，從加入絮凝劑。凝聚作用為絮凝劑的架橋創(chuàng)造了良好的條件，從而，提高了絮凝效果。而，提高了絮凝效果。 這種包括凝聚和絮凝機理的過程，常稱為混凝。這種包括凝聚和絮凝機理的過程，常稱為混凝。混凝：混凝： 絮凝劑濃度絮凝劑分子量絮凝劑類型溶液的pH攪拌速度和時間助凝劑影響絮凝效果的因素：影響絮凝效果的因素：A. 絮凝劑濃度絮凝劑濃度 濃度增加有助于架橋充分，但是過濃度增加有助于架橋充分，但是過多的加量會引起吸附飽和，在膠粒上形多的加量會引起吸附飽和，在膠粒上形成覆蓋層而產(chǎn)生再次穩(wěn)定現(xiàn)象。成覆蓋層而產(chǎn)生再次穩(wěn)定現(xiàn)象。 分子量提高、鏈增長，可使架橋效果明顯，但分子量不能超過一分子量提高、鏈

20、增長，可使架橋效果明顯，但分子量不能超過一定的限度，因為隨分子量提高，高分子絮凝劑的水溶性降低，因此，定的限度，因為隨分子量提高，高分子絮凝劑的水溶性降低，因此，分子量的選擇應適當，分子量的選擇應適當，B. 高分子絮凝劑分子量高分子絮凝劑分子量 C. 溶液溶液pH的的變化會影響絮凝變化會影響絮凝劑功能團的電離劑功能團的電離度，從而影響分度，從而影響分子鏈的伸展形態(tài)。子鏈的伸展形態(tài)。 電離度增大，電離度增大，鏈節(jié)上相鄰離子鏈節(jié)上相鄰離子基團間的電排斥基團間的電排斥作用，使分子鏈作用，使分子鏈從卷曲狀態(tài)變?yōu)閺木砬鸂顟B(tài)變?yōu)樯煺範顟B(tài)，架橋伸展狀態(tài)，架橋能力提高。能力提高。二、二、 發(fā)酵液的過濾發(fā)酵液的

21、過濾 發(fā)酵液中含有大量菌體、細胞或細胞碎片以及殘余的發(fā)酵液中含有大量菌體、細胞或細胞碎片以及殘余的固體培養(yǎng)基成分，過濾就是將懸浮在發(fā)酵液中的固體顆粒固體培養(yǎng)基成分，過濾就是將懸浮在發(fā)酵液中的固體顆粒與液體進行分離的過程。與液體進行分離的過程。 在過濾操作中，要求濾速快，濾液澄清，并且有高的在過濾操作中，要求濾速快，濾液澄清，并且有高的收率，但發(fā)酵液往往很難過濾，目前生產(chǎn)中還是一個薄弱收率，但發(fā)酵液往往很難過濾，目前生產(chǎn)中還是一個薄弱環(huán)節(jié)。環(huán)節(jié)。 （一）、發(fā)酵液的過濾特性和濾餅的重量（一）、發(fā)酵液的過濾特性和濾餅的重量比阻比阻 發(fā)酵液大多數(shù)屬于非牛頓型液體，濾渣為可壓縮性的。 衡量過濾特性的主要

22、指標是濾餅的重量比阻r B，表示單位濾餅厚度的阻力系數(shù)，與濾餅的結(jié)構(gòu)特性有關。 對于不可壓縮性濾餅，比阻值為常數(shù)，但對于可壓縮性濾餅， r B是操作壓力差的函數(shù)、一般可用下式表示： 由此可見濾餅的比阻值是隨操作壓力差的提高而增大的。因此開始過濾時應注意不能很快提高壓差，通常靠液柱的自然壓差進料，并應緩慢地逐步地升高壓力，一般在相當長的時間內(nèi)，壓力差不要超過0.05MPa，最后的壓差(不包括榨濾)也不超過0.3一0.4MPa。 恒壓下，可壓縮性濾餅的比阻值應為常數(shù)。如過濾恒壓下，可壓縮性濾餅的比阻值應為常數(shù)。如過濾介質(zhì)的阻力相對較小可以忽略不計，則恒壓下的過濾方介質(zhì)的阻力相對較小可以忽略不計，則

23、恒壓下的過濾方程式如下：程式如下：（二）、影響過濾速度的因素 菌種 發(fā)酵條件(培養(yǎng)基的組成，未用完培養(yǎng)基的數(shù)量，消沫油，發(fā)酵周期)。 過濾條件：壓力等 菌種對過濾速度影響很大。 真菌：菌絲粗大，容易過濾，不需特殊處理。濾渣呈緊密餅狀物，易從濾布上刮下，可采用鼓式真空過濾機過濾。 放線菌：菌絲細而分枝，交織成網(wǎng)絡狀，還含有很多多糖類物質(zhì)，粘性強，重量比阻r B值高，過濾困難，一般需經(jīng)預處理，以凝固蛋白質(zhì)等膠體。 細菌：菌體更細小，過濾十分困難，如不用絮凝等方法預處理發(fā)酵液，往往難以采用常規(guī)過濾的設備來完成過濾操作。1、菌種、菌種 培養(yǎng)基的組成對過濾速度影響也很大。培養(yǎng)基的組成對過濾速度影響也很大

24、。 黃豆粉、花生餅作氮源、淀粉作碳源會使過濾困難。黃豆粉、花生餅作氮源、淀粉作碳源會使過濾困難。 舉例：舉例：a 、在鏈霉素發(fā)酵液的培養(yǎng)基中，加以黃豆粉代替、在鏈霉素發(fā)酵液的培養(yǎng)基中，加以黃豆粉代替玉米漿，則比阻值增大玉米漿，則比阻值增大0.61.0倍。倍。 b、 在青霉素發(fā)酵的培養(yǎng)基中，加入酵母蛋白，在青霉素發(fā)酵的培養(yǎng)基中，加入酵母蛋白，rB值也提高很多。值也提高很多。 此外，發(fā)酵后期加消沫油或剩余大量末用完的培養(yǎng)基都此外，發(fā)酵后期加消沫油或剩余大量末用完的培養(yǎng)基都會使過濾困難。會使過濾困難。2、培養(yǎng)基 正確選擇發(fā)酵終了時間對過濾影響很大。正確選擇發(fā)酵終了時間對過濾影響很大。 在菌絲自溶前必

25、須放罐，因為細胞自溶后的分解產(chǎn)物很難過濾。在菌絲自溶前必須放罐，因為細胞自溶后的分解產(chǎn)物很難過濾。 有時延長發(fā)酵周期雖能使發(fā)酵單位有所提高，但嚴重影響發(fā)酵液質(zhì)有時延長發(fā)酵周期雖能使發(fā)酵單位有所提高，但嚴重影響發(fā)酵液質(zhì)量，使色素和膠狀雜質(zhì)增多、過濾困難，最終造成成品質(zhì)量降低。量，使色素和膠狀雜質(zhì)增多、過濾困難，最終造成成品質(zhì)量降低。3、發(fā)酵時間、發(fā)酵時間（三）、改善過濾性能的方法（三）、改善過濾性能的方法 對于難過濾的發(fā)酵液，必須設法改善過濾性能、降低濾對于難過濾的發(fā)酵液，必須設法改善過濾性能、降低濾餅的比阻值，以提高過濾速度。餅的比阻值，以提高過濾速度。 改善過濾性能的方法：改善過濾性能的方法

26、： 1、預處理發(fā)酵液。等電點，蛋白質(zhì)變性、吸附以及凝聚、預處理發(fā)酵液。等電點，蛋白質(zhì)變性、吸附以及凝聚和絮凝等方法。和絮凝等方法。 2、加入助濾劑，直接在發(fā)酵液中形成填充一凝固劑。、加入助濾劑，直接在發(fā)酵液中形成填充一凝固劑。 3、酶解作用、酶解作用 助濾劑是一種不可壓縮的多孔微粒，能使濾餅疏松，助濾劑是一種不可壓縮的多孔微粒，能使濾餅疏松，濾速增大。濾速增大。 常用的助濾劑：硅酸鹽粉末常用的助濾劑：硅酸鹽粉末(硅藻土）、紙漿、珠光硅藻土）、紙漿、珠光石石 (即珍珠巖，成分為二氧化硅）。即珍珠巖，成分為二氧化硅）。 要求：助濾劑必須不吸附或很少吸附生化物質(zhì)。要求：助濾劑必須不吸附或很少吸附生化

27、物質(zhì)。1、加入助濾劑、加入助濾劑 加入方式：加入方式： 1、在濾布上預先鋪一層助濾劑、在濾布上預先鋪一層助濾劑(12mm)，采用此，采用此種方法，會使濾速降低，但濾液透明度很快增加。種方法，會使濾速降低，但濾液透明度很快增加。 2、直接加入發(fā)酵液中。助濾劑用量若等于懸浮液中、直接加入發(fā)酵液中。助濾劑用量若等于懸浮液中固體含量時，濾速最快。固體含量時，濾速最快。 反應劑相互作用，或和溶解性鹽發(fā)生反應，生成沉淀。反應劑相互作用，或和溶解性鹽發(fā)生反應，生成沉淀。能防止菌絲體粘結(jié)，使菌絲具有塊狀結(jié)構(gòu)。能防止菌絲體粘結(jié)，使菌絲具有塊狀結(jié)構(gòu)。 沉淀本身即可作為助濾劑，并且還能使膠狀物和懸浮沉淀本身即可作為

28、助濾劑，并且還能使膠狀物和懸浮物凝固。物凝固。 正確選擇反應劑和反應條件，能使過濾速度提高正確選擇反應劑和反應條件，能使過濾速度提高310倍。倍。2、加入反應劑、加入反應劑舉例：舉例：新生霉素發(fā)酵液中加入氯化鈣和磷酸鈉，生成的磷酸鈣可新生霉素發(fā)酵液中加入氯化鈣和磷酸鈉，生成的磷酸鈣可作為填充作為填充凝固劑。一方面作為助濾劑，另一方面還凝固劑。一方面作為助濾劑，另一方面還可使某些蛋白質(zhì)凝固?？墒鼓承┑鞍踪|(zhì)凝固。環(huán)絲氨酸發(fā)酵液用氧化鈣和磷酸處理，生成的磷酸鈣沉淀，環(huán)絲氨酸發(fā)酵液用氧化鈣和磷酸處理，生成的磷酸鈣沉淀，熊使懸浮物凝固。多余的磷酸根離子，還能除去鈣、鎂熊使懸浮物凝固。多余的磷酸根離子，還

29、能除去鈣、鎂離子。離子。v 如果發(fā)酵液中有不溶解的多糖存在，則最好用酶將它轉(zhuǎn)化為單糖，以如果發(fā)酵液中有不溶解的多糖存在，則最好用酶將它轉(zhuǎn)化為單糖，以提高過濾速度。提高過濾速度。v 例如：萬古霉素用淀粉作培養(yǎng)基，加入淀粉酶后，能使過濾速度加快。例如：萬古霉素用淀粉作培養(yǎng)基，加入淀粉酶后，能使過濾速度加快。3、采用酶制劑分解黏性物質(zhì)、采用酶制劑分解黏性物質(zhì)v 發(fā)酵液染菌后，會含很多細菌菌體，雜質(zhì)也增多，造成過濾困難。發(fā)酵液染菌后，會含很多細菌菌體，雜質(zhì)也增多，造成過濾困難。v 雜菌的種類不同，對過濾的影響也不同。一般染霉菌尚可，染產(chǎn)氣桿雜菌的種類不同，對過濾的影響也不同。一般染霉菌尚可，染產(chǎn)氣桿菌

30、則很難過濾。菌則很難過濾。v 處理方法：升高溫度、增加純化劑用量、加助濾劑等。處理方法：升高溫度、增加純化劑用量、加助濾劑等。v 舉例：四環(huán)素染菌發(fā)酵液可以采用加溫至舉例：四環(huán)素染菌發(fā)酵液可以采用加溫至40一一50，增加黃血鹽、硫，增加黃血鹽、硫酸鋅用量，以正常批號的濾渣作為助濾劑等辦法。酸鋅用量，以正常批號的濾渣作為助濾劑等辦法。4、染菌發(fā)酵液的處理方法 （四）、固液分離設備的選擇（四）、固液分離設備的選擇 不同性狀的發(fā)酵液應選擇不同的固不同性狀的發(fā)酵液應選擇不同的固液分離設備。液分離設備。 常用分離設備：板框壓濾機，鼓式真空過濾機和心沉降分離機等。常用分離設備：板框壓濾機，鼓式真空過濾機和

31、心沉降分離機等。 優(yōu)點：過濾面積大，過濾推動力優(yōu)點：過濾面積大，過濾推動力(壓力差壓力差)能較大幅度地進行調(diào)整，并能耐能較大幅度地進行調(diào)整，并能耐受較高的壓力差，故對不同過濾特性的發(fā)酵液適應性強，同時還具有結(jié)構(gòu)受較高的壓力差，故對不同過濾特性的發(fā)酵液適應性強，同時還具有結(jié)構(gòu)簡單，價格低，動力消托少等優(yōu)點。簡單，價格低，動力消托少等優(yōu)點。 缺陷：不能連續(xù)操作，設備笨重，勞動強度大，衛(wèi)生條件差，非生產(chǎn)的缺陷：不能連續(xù)操作，設備笨重，勞動強度大，衛(wèi)生條件差，非生產(chǎn)的輔助時間長輔助時間長(包括解框、卸餅、洗濾餅，洗濾布，重新壓緊板框等包括解框、卸餅、洗濾餅，洗濾布，重新壓緊板框等)，阻礙，阻礙了過濾效

32、率的提高。了過濾效率的提高。 自動板框過濾機：自動板框過濾機： 是一種較新型的壓濾設備，板框的拆裝，濾渣的脫落卸出和濾布是一種較新型的壓濾設備，板框的拆裝，濾渣的脫落卸出和濾布的清洗等操作都能自動進行，大大縮短了非生產(chǎn)的輔助時間和減輕了的清洗等操作都能自動進行，大大縮短了非生產(chǎn)的輔助時間和減輕了勞動強度。勞動強度。 對于菌體較細小、粘度較大的發(fā)酵液，可加入助濾劑或?qū)τ诰w較細小、粘度較大的發(fā)酵液，可加入助濾劑或采用絮凝等方法預處理后進行壓濾。采用絮凝等方法預處理后進行壓濾。 對于難過濾的枯草桿菌發(fā)酵液，可設計一種特別薄的濾對于難過濾的枯草桿菌發(fā)酵液，可設計一種特別薄的濾框以減小濾餅的阻力。框以

33、減小濾餅的阻力。 另外，也可采用帶有橡皮隔膜的壓濾機，過濾結(jié)束時，另外，也可采用帶有橡皮隔膜的壓濾機，過濾結(jié)束時，在濾板和橡皮膜之間通入壓縮空氣來壓札濾餅，將液體擠壓在濾板和橡皮膜之間通入壓縮空氣來壓札濾餅，將液體擠壓出來。出來。常用技術措施常用技術措施 鼓式真空過濾機能連鼓式真空過濾機能連續(xù)操作，并能實現(xiàn)自動化續(xù)操作，并能實現(xiàn)自動化控制，但是壓差較小，主控制，但是壓差較小，主要適用于霉菌發(fā)酵液的過要適用于霉菌發(fā)酵液的過濾。而對菌體較細或粘稠濾。而對菌體較細或粘稠的發(fā)酵液不太適用。的發(fā)酵液不太適用。 一種較好的解決辦法一種較好的解決辦法是，過濾前在轉(zhuǎn)鼓面上預是，過濾前在轉(zhuǎn)鼓面上預鋪一層助濾劑，操作時，鋪一層助濾劑，操作時，用一把緩慢向鼓面移動的用一把緩慢向鼓面移動的刮刀將濾餅連同極薄的一