固液分離技術(shù)課件

固液分離技術(shù)第一章第一章固液分離技術(shù)

固液分離技術(shù)第一章第一章固液分離技術(shù)第一章固液分離技術(shù)第一節(jié)

發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)

第二節(jié)

固液分離

第一章固液分離技術(shù)第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)

一、預(yù)處理的原理及方法1．降低液體粘度

由流體力學(xué)基本知識可知，濾液通過濾餅的速率與液體的粘度成反比，可見降低液體粘度可有效提高過濾速率。降低液體粘度常用的方法有加水稀釋法和加熱法。加水稀釋法可有效降低液體粘度，但會增加懸浮液的體積，使后處理任務(wù)加大，并且只有當稀釋后過濾速率提高的百分比大于加水比時，從經(jīng)濟上才能認為有效。

第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)一、預(yù)處理的原理及方法第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)升高溫度可有效降低液體粘度，從而提高過濾速率，常用于粘度隨溫度變化較大的流體。另外，應(yīng)用加熱法的同時，可控制適當溫度和受熱時間，使蛋白質(zhì)凝聚形成較大顆粒，進一步改善發(fā)酵液的過濾特性。如鏈霉素發(fā)酵液，調(diào)酸至pH3.0后，加熱至70℃，維持半小時，液相粘度下降至1/6，過濾速率可增大10～100倍。使用加熱法時必須注意：①加熱的溫度必須控制在不影響目的產(chǎn)物活性的范圍內(nèi)；②對于發(fā)酵液，溫度過高或時間過長，可能造成細胞溶解，胞內(nèi)物質(zhì)外溢，而增加發(fā)酵液的復(fù)雜性，影響其后的產(chǎn)物分離與純化。第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)升高溫度可有效降低液體粘度第十一章供應(yīng)鏈管理【知識目標】

理解供應(yīng)鏈管理的概念，以及供應(yīng)鏈管理與物流管理的區(qū)別,掌握供應(yīng)鏈管理的基本內(nèi)容與原則?！灸芰δ繕恕?/p>

能夠站在單個企業(yè)的角度模擬供應(yīng)鏈，通過供應(yīng)鏈管理提出優(yōu)化方案，加深對合作伙伴關(guān)系的認識和理解?！舅刭|(zhì)目標】

要認識到現(xiàn)代物流企業(yè)的開放性，企業(yè)你中有我，我中有你，任何企業(yè)都不能獨立運作，只有合作才能實現(xiàn)共贏。第十一章供應(yīng)鏈管理【知識目標】【引入案例】沃爾瑪?shù)墓?yīng)鏈物流戰(zhàn)略

在1979年，凱瑪特是零售業(yè)的巨頭之一，擁有1891家商店，平均每家商店的收入為725萬美元。當時的沃爾瑪只是美國南方的一個小零售商，只有229家商店，每家商店的收入也只是凱瑪特的一半。在十余年時間里，沃爾瑪改變了自己。1992年，沃爾瑪?shù)拿科椒接⒊叩匿N售額最高，并且在所有零售商中，其庫存周轉(zhuǎn)次數(shù)和運營利潤都是最高的。如今，沃爾瑪是世界上最大、利潤最高的零售商。沃爾瑪是如何成功的呢？其起點在于堅持不懈地致力于滿足顧客的需要。它的目標是保證顧客無論何時何地都能買到所需的商品，以及優(yōu)化成本結(jié)構(gòu)，提供具有競爭力的定價。實現(xiàn)這個目標的關(guān)鍵在于使庫存的連續(xù)補充成為其核心戰(zhàn)略。通過直接轉(zhuǎn)運技術(shù)，商品被源源不斷地送達沃爾瑪?shù)膫}庫，在那里商品不作停留就被分送到各商店。這個戰(zhàn)略大大降低了沃爾瑪?shù)匿N售成本，并使其向顧客提供天天低價成為可能。沃爾瑪?shù)奈锪鲬?zhàn)略是什么？以后如何轉(zhuǎn)向或改變經(jīng)營戰(zhàn)略？【引入案例】沃爾瑪?shù)墓?yīng)鏈物流戰(zhàn)略

在1979年，第一節(jié)供應(yīng)鏈概述任何一個企業(yè)都不能孤立地生存，它需要市場、企業(yè)以及人的支持。這些市場、企業(yè)和人聯(lián)系在一起，上下環(huán)節(jié)之間表現(xiàn)為供給與需求的關(guān)系，從而形成了一條長長的供應(yīng)鏈。事實上，供應(yīng)鏈是早已客觀存在的的事物。第一節(jié)供應(yīng)鏈概述任何一個企業(yè)都不能孤立地生存，它需要市場一、供應(yīng)鏈的概念供應(yīng)鏈是指產(chǎn)品生產(chǎn)和流通過程中所涉及的原材料供應(yīng)商、制造商、批發(fā)商、零售商以及最終消費者組成的供需網(wǎng)絡(luò)，即由原材料獲取、物料加工和制造直至將成品送到用戶手中，這一完整過程所涉及的企業(yè)和企業(yè)部門組成的網(wǎng)絡(luò)。這個概念強調(diào)了供應(yīng)鏈的戰(zhàn)略伙伴關(guān)系，從形式上看，客戶是在購買商品，但實質(zhì)上客戶是在購買能帶來效益的價值。各種物料在供應(yīng)鏈上移動，是一個不斷采用新技術(shù)投入勞動，增加其技術(shù)含量或附加價值的過程，因此，供應(yīng)鏈不僅是一條聯(lián)接供應(yīng)商到用戶的物料鏈、信息鏈、資金鏈，而且是一條價值增值鏈。物料在供應(yīng)鏈上因加工、包裝、運輸?shù)汝P(guān)系而增加其價值，給相關(guān)企業(yè)都帶來收益。例如，一件產(chǎn)品，其原材料由供應(yīng)商提供，運輸?shù)缴a(chǎn)部門，在產(chǎn)品制成后，又被運送到配送中心，最終被賣給消費者。實際生活中的供應(yīng)鏈往往涉及多種產(chǎn)品、多級生產(chǎn)和配送，并且不斷處于變化中。供應(yīng)鏈具有如下的特征：復(fù)雜性、動態(tài)性、面向用戶需求和交叉性。一、供應(yīng)鏈的概念供應(yīng)鏈是指產(chǎn)品生產(chǎn)和流通過程中所涉及的原材料二、供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)模型根據(jù)供應(yīng)鏈的定義，供應(yīng)鏈的結(jié)構(gòu)可以用下圖來表示，如圖11-1所示：圖11-1供應(yīng)鏈的網(wǎng)鏈結(jié)構(gòu)模型從圖5-1可以看出，供應(yīng)鏈由所有加盟的節(jié)點企業(yè)組成，其中一般有一個核心企業(yè)（可以是產(chǎn)品制造企業(yè)，也可以是大型零售企業(yè)，如美國的沃爾瑪)。節(jié)點企業(yè)在需求信息的驅(qū)動下和信息共享的基礎(chǔ)上，通過供應(yīng)鏈的職能分工與合作(生產(chǎn)、分銷、零售等)，以資金流、物流或/和服務(wù)流為媒介實現(xiàn)整個供應(yīng)鏈的不斷增值。二、供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)模型根據(jù)供應(yīng)鏈的定義，供應(yīng)鏈的結(jié)構(gòu)可以用下圖來三、供應(yīng)鏈的類型根據(jù)不同的劃分標準，我們可以將供應(yīng)鏈分為以下幾種類型。1．穩(wěn)定的供應(yīng)鏈和動態(tài)的供應(yīng)鏈根據(jù)供應(yīng)鏈存在的穩(wěn)定性劃分，可以將供應(yīng)鏈分為穩(wěn)定的和動態(tài)的供應(yīng)鏈?；谙鄬Ψ€(wěn)定、單一的市場需求而組成的供應(yīng)鏈穩(wěn)定性較強，而基于相對頻繁變化、復(fù)雜的需求而組成的供應(yīng)鏈動態(tài)性較高。在實際管理運作中，需要根據(jù)不斷變化的需求，相應(yīng)地改變供應(yīng)鏈的組成。三、供應(yīng)鏈的類型根據(jù)不同的劃分標準，我們可以將供應(yīng)鏈分為以下2．平衡的供應(yīng)鏈和傾斜的供應(yīng)鏈根據(jù)供應(yīng)鏈容量與用戶需求的關(guān)系可以劃分為平衡的供應(yīng)鏈和傾斜的供應(yīng)鏈。一個供應(yīng)鏈具有一定的、相對穩(wěn)定的設(shè)備容量和生產(chǎn)能力（所有節(jié)點企業(yè)能力的綜合，包括供應(yīng)商、制造商、運輸商、分銷商、零售商等），但用戶需求處于不斷變化的過程中，當供應(yīng)鏈的容量能滿足用戶需求時，供應(yīng)鏈處于平衡狀態(tài)，而當市場變化加劇，造成供應(yīng)鏈成本增加、庫存增加、浪費增加等現(xiàn)象時，企業(yè)不是在最優(yōu)狀態(tài)下運作，供應(yīng)鏈則處于傾斜狀態(tài)。2．平衡的供應(yīng)鏈和傾斜的供應(yīng)鏈用戶需求供應(yīng)鏈的容量用戶需求供應(yīng)鏈的容量圖11-2平衡的供應(yīng)鏈和傾斜的供應(yīng)鏈

平衡的供應(yīng)鏈可以實現(xiàn)各主要職能（采購/低采購成本、生產(chǎn)/規(guī)模效益、分銷/低運輸成本、市場/產(chǎn)品多樣化和財務(wù)/資金運轉(zhuǎn)快）之間的均衡。用戶需求供應(yīng)鏈的容量用戶需求供應(yīng)鏈的容量圖11-2平衡的供3．盟主型供應(yīng)鏈和非盟主型供應(yīng)鏈根據(jù)供應(yīng)鏈的主導(dǎo)主體控制能力可以將供應(yīng)鏈分為盟主型供應(yīng)鏈和非盟主型供應(yīng)鏈。所謂盟主型供應(yīng)鏈，即某一成員在供應(yīng)鏈中占有主導(dǎo)地位，對其他成員具有很強的輻射能力和吸引能力，通常稱該企業(yè)為核心企業(yè)或主導(dǎo)企業(yè)。盟主型供應(yīng)鏈相對于非盟主型供應(yīng)鏈，是比較典型的一種供應(yīng)鏈類型。從供應(yīng)鏈的主導(dǎo)主體分析，可以將供應(yīng)鏈劃分為制造企業(yè)主導(dǎo)供應(yīng)鏈、商業(yè)企業(yè)主導(dǎo)供應(yīng)鏈和第三方物流企業(yè)主導(dǎo)供應(yīng)鏈等形式。3．盟主型供應(yīng)鏈和非盟主型供應(yīng)鏈第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)

2．調(diào)整pHpH直接影響發(fā)酵液中某些物質(zhì)的電離度和電荷性質(zhì)，適當調(diào)節(jié)pH可改善其過濾特性。對于氨基酸、蛋白質(zhì)等兩性物質(zhì)作為雜質(zhì)存在于液體中時，常采用調(diào)pH至等電點使兩性物質(zhì)沉淀。另外，在膜分離中，發(fā)酵液中的大分子物質(zhì)易與膜發(fā)生吸附，常通過調(diào)整pH，改變易吸附分子的電荷性質(zhì)，以減少吸附造成的堵塞和污染。此外，細胞、細胞碎片及某些膠體物質(zhì)等在某個pH下也可能趨于絮凝而成為較大顆粒，有利于固液分離。

第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)2．調(diào)整pH第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)3．凝聚和絮凝

凝聚和絮凝的主要作用為增大混合液中懸浮粒子的體積，提高固液分離速度，同時可除去一些雜質(zhì)。（1）凝聚作用

凝聚作用是指在某些電解質(zhì)作用下，使膠體粒子聚集的過程。這些電質(zhì)稱為凝聚劑。膠體粒子能保持分散狀態(tài)的原因是其帶有相同電荷和擴散雙電層的結(jié)構(gòu)。當分子熱運動使粒子間距離縮小到使它們的擴散層部分重疊時，即產(chǎn)生電排斥作用，使兩個粒子分開，從而阻止了粒子的聚集。雙電層電位越大，電排斥作用就越強，膠粒的分散程度也越大，發(fā)酵液越難過濾。

第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)3．凝聚和絮凝第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)

膠粒能穩(wěn)定存在的另一個原因是其表面的水化作用，使粒子周圍形成水化層，阻礙了膠粒間的直接聚集。凝聚劑的加入可使膠粒之間雙電層電位下降或者使膠體表面水化層破壞或變薄，導(dǎo)致膠體顆粒間的排斥作用降低，吸引作用加強，破壞膠體系統(tǒng)的分散狀態(tài)，導(dǎo)致顆粒凝聚。影響凝聚作用的主要因素是無機鹽的種類、化合價及無機鹽用量等。第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)膠粒能穩(wěn)定存在的第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)

常用的凝聚劑有AlCl3·6H2O、Al2(SO4)3·18H2O、K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O、FeSO4·7H2O、FeCl3·6H2O、ZnSO4和MgCO3等。電解質(zhì)凝聚能力可用凝聚值來表示，使膠粒發(fā)生凝聚作用的最小電解質(zhì)濃度（mmol/L）稱為凝聚值。根據(jù)Schuze-Hardy法則，陽離子的價數(shù)越高，該值就越小，即凝聚能力越強。陽離子對帶負電荷的發(fā)酵液膠體粒子凝聚能力的次序為：Al3+>Fe3+>H+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>Li+。第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)常用的凝聚劑有AlCl3·第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)（2）絮凝作用

絮凝作用是利用帶有許多活性官能團的高分子線狀化合物吸附多個微粒的能力，通過架橋作用將許多微粒聚集在一起，形成粗大的松散絮團的過程。所利用的高分子化合物稱為絮凝劑。絮凝劑一般具有長鏈狀結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)絮凝作用關(guān)鍵在于其鏈節(jié)上的多個活性官能團，包括帶電荷的陰離子（如—COOH）或陽離子（如—NH2）基團以及不帶電荷的非離子型基團。它們通過靜電引力、范德華力或氫鍵作用，強烈地吸附在膠粒表面。第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)（2）絮凝作用絮凝作用是利第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)根據(jù)絮凝劑所帶電性的不同，分陰離子型、陽離子型和非離子型三類。對于帶有負電性的微粒，加入陽離子型絮凝劑，具有降低離子排斥電位和產(chǎn)生吸附架橋作用的雙重機制；而非離子型和陽離子型絮凝劑，主要通過分子間引力和氫鍵等作用產(chǎn)生吸附架橋。影響絮凝作用的主要因素有：①高分子絮凝劑的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)線性結(jié)構(gòu)的有機高分子絮凝劑，其絮凝作用大，而成環(huán)狀或支鏈結(jié)構(gòu)的有機高分子絮凝劑的效果較差。絮凝劑的分子量越大、線性分子鏈越長，絮凝效果越好；但分子量增大，絮凝劑在水中的溶解度降低，因此要選擇適宜分子量的絮凝劑。第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)根據(jù)絮凝劑所帶電性的不同，分陰離子第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)②絮凝操作溫度當溫度升高時，絮凝速度加快，形成的絮凝顆粒細小。因此絮凝操作溫度要合適，一般為20℃～30℃。③pH溶液pH的變化會影響離子型絮凝劑功能團的電離度，因此陽離子型絮凝劑適合在酸性或中性的pH環(huán)境中使用，陰離子型絮凝劑適合在中性或堿性的環(huán)境中使用。④攪拌速度和時間適當?shù)臄嚢杷俣群蜁r間對絮凝是有利的，一般情況下，攪拌速度為(40～80)r/min，不要超過100r/min；攪拌時間以(2～4)min為宜，不超過5min。

第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)②絮凝操作溫度當溫度升高第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)

⑤絮凝劑的加入量

絮凝劑的最適添加量往往要通過實驗方法確定，雖然較多的絮凝劑有助于增加橋架的數(shù)量，但過多的添加反而會引起吸附飽和，絮凝劑爭奪膠粒而使絮凝團的粒徑變小，絮凝效果下降。凝聚和絮凝這兩種作用是人們在研究作用機理時，為了方便描述而分別提出并進行討論，但在實際應(yīng)用中，絮凝劑與無機電解質(zhì)凝聚劑經(jīng)常搭配在一起使用，加入無機電解質(zhì)使懸浮粒子間的排斥能力降低而凝聚成微粒，然后加入絮凝劑，兩者相輔相成，二者結(jié)合的方法稱為混凝?；炷捎行岣吣酆托跄Ч?。

第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)⑤絮凝劑的加入量第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)

工業(yè)上使用的絮凝劑按組成不同又可分為無機絮凝劑、有機絮凝劑和生物絮凝劑。①有機高分子絮凝劑

如人工合成的絮凝劑：二甲基二烯丙基氯化銨與丙烯酰胺的共聚物或均聚物、聚二烯基咪唑啉、聚丙烯酸類衍生物、聚苯乙烯類衍生物、聚丙烯胺類衍生物等。其中聚丙烯酰胺具有一定毒性，不能用于藥品、食品生產(chǎn)；而聚丙烯酸類衍生物陰離子型絮凝劑，無毒，可用于食品和醫(yī)藥工業(yè)。天然有機高分子絮凝劑：聚糖類膠粘物、海藻酸鈉、明膠、骨膠、殼多糖等。②無機高分子聚合物

如聚合鋁鹽、聚合鐵鹽等。第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)工業(yè)上使用的絮凝劑第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)

③生物絮凝劑生物絮凝劑是一類由微生物產(chǎn)生的具有絮凝能力的生物大分子，主要有蛋白質(zhì)、粘多糖、纖維素和核酸等。具有高效、無毒、無二次污染等特點，克服了無機絮凝劑和人工合成有機高分子絮凝劑本身固有的缺陷，其發(fā)展?jié)摿υ絹碓绞艿街匾暋?．加入助濾劑加入助濾劑可以改變?yōu)V餅的結(jié)構(gòu)，降低濾餅的可壓縮性，從而降低過濾阻力。常用的助濾劑有硅藻土、纖維素、石棉粉、珍珠巖、白土、炭粒、淀粉等。最常用的是硅藻土。

第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)③生物絮凝劑第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)

助濾劑的使用方法有兩種：一種是將助濾劑在支持介質(zhì)（濾布）的表面上預(yù)涂助濾劑薄層1～2mm，以保護支持介質(zhì)的毛細孔道在較長時間內(nèi)不被懸浮液中的固體粒子所堵塞，從而提高或穩(wěn)定過濾速度。另一種方法是將助濾劑分散在待過濾的懸浮液中，使形成的濾餅具有多孔性，降低濾餅的可壓縮性，以提高過濾速度和延長過濾操作周期。前者會使濾速降低，但濾液透明度明顯增加；后一種方法主要是助濾劑的加入量，一般助濾劑的用量若等于懸浮液中固體含量時，過濾速度最快，另外在使用時需要一個帶攪拌器的混合槽，充分攪拌混合均勻，防止分層沉淀。生產(chǎn)上也可兩種方法同時兼用。選擇和使用助濾劑時要考慮以下幾個方面：第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)助濾劑的使用方法有兩種：一第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)

①根據(jù)目的產(chǎn)物的性質(zhì)選擇助濾劑品種當目的產(chǎn)物存在于液相時．要注意目的產(chǎn)物是否會被助濾劑吸附，是否可通過改變pH來減少吸附；當目的產(chǎn)物存在于固相時，一般使用淀粉、纖維素等不影響產(chǎn)品質(zhì)量的助濾劑。②根據(jù)過濾介質(zhì)和過濾情況選擇助濾劑品種當使用粗目濾網(wǎng)時易泄漏，采用石棉粉、纖維素、淀粉等作助濾劑可有效地防止泄漏。當使用細目濾布時，宜采用細硅藻土，若采用粗粒硅藻土，則料液中的細微顆粒仍將透過助濾層而到達濾布表面，從而使過濾阻力增大。當使用燒結(jié)或粘結(jié)材料制成的過濾介質(zhì)時，宜使用纖維素助濾劑，這樣可使濾餅易于剝離，并可防止堵塞毛細孔。第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)①根據(jù)目的產(chǎn)物的性第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)

③粒度選擇助濾劑的粒度及粒度分布對過濾速率和濾液澄清度影響很大。當粒度一定時，過濾速率與澄清度成反比，過濾速率大，澄清度差；過濾速率小，則澄清度好。助濾劑的粒度必須與懸浮液中固體粒子的尺寸相適應(yīng)，如顆粒較小的懸浮液應(yīng)采用較細的助濾劑。商品硅藻土助濾劑有多種規(guī)格，粒度分布不同，因此使用前應(yīng)針對不同料液的特性和過濾要求，通過實驗，確定其最佳型號。④用量的確定助濾劑的用量必須適宜。用量過少，起不到有效的助濾作用；用量過大，不僅浪費，而且會因助濾劑成為主要的濾餅阻力而使過濾速率下降。第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)③粒度選擇助濾第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)

當采用預(yù)涂助濾劑的方法時，間歇操作助濾劑的最小厚度為2mm；連續(xù)操作則要根據(jù)所需過濾速率來確定。當助濾劑直接加入發(fā)酵液時，一般采用的助濾劑用量等于懸浮液中固形物含量，其過濾速率最快，如用硅藻土作助濾劑時，通常細粒用量為500g／m3；中等粒度用量為700g／m3；粗粒用量為(700～1000)g／m3。

5．加入反應(yīng)劑有時加入某些不影響目的產(chǎn)物的反應(yīng)劑，可消除發(fā)酵液中某些雜質(zhì)對過濾的影響，從而提高過濾速率。第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)當采用預(yù)涂助濾劑的方法時，第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)

加入反應(yīng)劑和某些可溶性鹽類發(fā)生反應(yīng)生成不溶性沉淀，如CaSO4、AlPO4等。生成的沉淀能防止菌絲體粘結(jié)，使菌絲具有塊狀結(jié)構(gòu)，沉淀本身可作為助濾劑，并且能使膠狀物和懸浮物凝固，從而改善過濾性能。如在新生霉素發(fā)酵液中加入氯化鈣和磷酸鈉，生成磷酸鈣沉淀可充當助濾劑，另一方面可使某些蛋白質(zhì)凝固。又如環(huán)絲氨酸發(fā)酵液用氧化鈣和磷酸處理，生成磷酸鈣沉淀，能使懸浮物凝固，多余的磷酸根離子還能除去鈣、鎂離子，并且在發(fā)酵液中不會引入其它陽離子，以免影響環(huán)絲氨酸的離子交換吸附。第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)加入反應(yīng)劑和某些可溶性鹽類第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)

二、發(fā)酵液的相對純化

1.

無機離子的去除發(fā)酵液中主要的無機離子有Ca2+、Mg2+、Fe2+等。Ca2+的去除主要采用草酸，但由于草酸的溶解度小，不適合用量較大的場合。當發(fā)酵液中Ca2+離子濃度較高時，可采用可溶性鹽，如草酸鈉等。反應(yīng)生成草酸鈣還能促使蛋白質(zhì)凝固，改善發(fā)酵液過濾性能。Mg2+離子的去除一般采用加入三聚磷酸鈉，它和Mg2+形成可溶性絡(luò)合物后，即可消除對離子交換的影響。Mg2++Na5P3O10====MgNa3P3O10+2Na+第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)二、發(fā)酵液第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)

用磷酸鹽處理，也能大大降低Ca2+

、Mg2+離子的濃度，此法可用于環(huán)絲氨酸的生產(chǎn)。對于發(fā)酵液中的鐵離子，可加入黃血鹽，使其形成普魯士藍沉淀而除去。反應(yīng)如下：3K4Fe(CN)6+4Fe3+====Fe4[Fe(CN)6]3↓+12K+

2．雜蛋白的去除利用各種沉淀方法，可以去除液相中各種蛋白質(zhì)。常用的有等電點沉淀法、變性沉淀法、鹽析法、有機溶劑沉淀法、反應(yīng)沉淀法等。這些沉淀方法既可以作為除雜質(zhì)的方法，也可以作為提取目標產(chǎn)物的技術(shù)手段。有關(guān)沉淀法除蛋白質(zhì)詳見第五章沉淀技術(shù)。

第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)用磷酸鹽處理，也第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)

3．多糖的去除酶解法可將混合液中的不溶性多糖物質(zhì)酶解，使其轉(zhuǎn)化為溶解度較大的單糖，從而改變流體的流動特性，提高過濾速率。例如萬古霉素用淀粉作培養(yǎng)基，發(fā)酵完成后，發(fā)酵液中多余的淀粉使混合液粘度較大，當加入0.025％的淀粉酶后，攪拌30min，再加2.5％助濾劑（硅藻土），可使過濾速率提高5倍。

第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)3．多糖的第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)

4．有色物質(zhì)的去除發(fā)酵液中有色物質(zhì)可能是由于微生物生長代謝過程分泌的，也可能是培養(yǎng)基（如糖蜜、玉米漿等）帶來的，色素物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的多樣性增加了脫色的難度。色素物質(zhì)的去除，一般以使用離子交換樹脂、離子交換纖維、活性炭等材料的吸附法來脫色最為普遍。例如活性炭可用于檸檬酸發(fā)酵液的脫色，鹽型強堿性陰離子交換樹脂可用于解朊酶和果膠酶溶液的脫色，磷酸型陰離子交換樹脂被用于谷氨酸發(fā)酵液的脫色等。一般發(fā)酵液的脫色往往是在過濾除去菌體后進行。第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)4．有色物第二節(jié)固液分離

生化產(chǎn)品的固液分離方法與化工單元操作中的非均相物系分離方法基本相同，但由于發(fā)酵液或細胞培養(yǎng)液種類多、粘度大和成分復(fù)雜，其固液分離又很困難。特別是當固體微粒主要是細胞、細胞碎片及沉淀蛋白類物質(zhì)時，由于這些物質(zhì)具有可壓縮性，給固液分離增加了困難。固液分離的好壞，將影響料液的進一步處理。生化產(chǎn)品通常利用機械方法進行固液分離。按其所涉及的流動方式和作用力的不同，可分為過濾、沉降和離心分離。過濾是以某種多孔性物質(zhì)作為介質(zhì)，在外力的作用下，懸浮液中的流體通過介質(zhì)孔道，而固體顆粒被截留下來，從而實現(xiàn)固液分離的過程。第二節(jié)固液分離生化產(chǎn)品的固液分離方法第二節(jié)固液分離

沉降是依靠外力的作用，利用分散物質(zhì)（固相）與分散介質(zhì)（液相）的密度差異，使之發(fā)生相對運動，而實現(xiàn)固液分離的過程。離心分離是利用裝置所提供的慣性離心力的作用來實現(xiàn)固液分離的過程。不同性狀的發(fā)酵液應(yīng)選擇不同的固液分離方法和設(shè)備，如霉菌和放線菌為絲狀菌，體形較大，其發(fā)酵液大多采用過濾方法處理；而細菌和酵母菌為單細胞，體形較小，外形尺寸大多在1～10μm范圍，其發(fā)酵液一般采用高速離心機分離。但若對其發(fā)酵液采用適當?shù)姆椒ㄟM行預(yù)處理，則細菌和酵母菌發(fā)酵液也可采用過濾方法進行固液分離。如生產(chǎn)菌菌體較小的氨基酸發(fā)酵液，采用絮凝和添加助濾劑等方法進行預(yù)處理后可用板框過濾機或帶式過濾機進行菌體分離。第二節(jié)固液分離沉降是依靠外力的作用，第二節(jié)固液分離

一、發(fā)酵液的過濾實現(xiàn)過濾操作的外力是過濾介質(zhì)兩側(cè)的壓力差，壓差可以通過重力、加壓、抽真空來獲得。依據(jù)過濾介質(zhì)所起主要作用不同可分為：餅層過濾或深床過濾。依據(jù)提供外力的方式不同又可分為常壓過濾、真空抽濾。依據(jù)過濾時外加壓力和流速的不同，可分為：①恒壓過濾，用壓縮空氣或真空作為推動力；②恒速過濾，通常用定容泵來輸送料液；③變速-變壓過濾操作方式，用離心泵來實現(xiàn)。在生化產(chǎn)品的生產(chǎn)中，真空抽濾應(yīng)用較多。第二節(jié)固液分離一、發(fā)酵液的過濾第二節(jié)固液分離

在深床過濾中，過濾介質(zhì)起主要過濾作用。所用介質(zhì)為硅藻土、砂、顆?；钚蕴?、玻璃珠、塑料顆粒、燒結(jié)陶瓷、燒結(jié)金屬等，填充于過濾器內(nèi)構(gòu)成過濾層。當懸浮液通過過濾層時，固體顆粒被阻攔或吸附在濾層顆粒上，使濾液得以澄清。這種方法適合于固體含量少于0.001g/mL，顆粒直徑在(5～100)μm的懸浮液的過濾分離，如河水、麥芽汁、酒類和飲料的過濾澄清。第二節(jié)固液分離在深床過濾中，第二節(jié)固液分離

在餅層過濾中，沉積于過濾介質(zhì)上的餅層起主要過濾作用。過濾介質(zhì)為濾布，包括天然或合成纖維織布、金屬織布、石棉板、玻璃纖維紙等。當懸浮液通過濾布時，固體顆粒被濾布所阻攔而逐漸形成濾餅，濾餅至一定厚度時即起過濾作用，此時濾布主要起支撐作用。這種方法常用于分離固體含量大于0.001g/mL的懸浮液。一個完整的餅層過濾過程主要包括三個步驟：①濾餅的形成；②濾餅的洗滌；③濾餅的清除。濾餅的形成是從被處理的料液接觸過濾介質(zhì)時開始的，隨著過濾時間的增長，餅層厚度逐漸增大；濾餅的洗滌是回收餅層中的有用物質(zhì)或者是除去餅層中的雜質(zhì)，洗滌液的體積與流速決定著回收率的高低及洗滌時間的長短；濾餅的清除主要是在過濾一定時間后，過濾阻力增大，濾速明顯減小時，將餅層從過濾介質(zhì)上除去，以便使過濾能夠在較高過濾速度下進行。第二節(jié)固液分離在餅層過濾中，沉積于第二節(jié)固液分離

1.發(fā)酵液的過濾特性和濾餅的比阻微生物發(fā)酵液多屬于非牛頓型流體，濾渣為可壓縮性的。衡量過濾特性的主要指標是濾餅的質(zhì)量比阻rB，它表示的是單位濾餅厚度的阻力系數(shù)，與濾餅的結(jié)構(gòu)特性有關(guān)。對于不可壓縮濾餅，比阻值是常數(shù)。對于可壓縮濾餅，比阻是操作壓力的函數(shù)，可用下式表示（1-1）

式中r——不可壓縮濾餅的比阻，對一定的料液其值為常數(shù)；m——壓縮指數(shù)，一般取0.5～0.8，對于不可壓縮性濾餅為0；△P——壓力差，Pa。第二節(jié)固液分離1.發(fā)酵液的過濾特性和第二節(jié)固液分離

發(fā)酵液濾餅的比阻與一般可壓縮濾餅相比，有其特殊性。一般可壓縮濾餅的比阻是操作壓力的函數(shù)，在不變的壓差之下，濾餅比阻是一定值，即在不變壓力差下過濾時，過濾速度的逐漸下降是由于濾餅厚度的逐漸增加所致，而作為單位濾餅厚度的過濾阻力即濾餅的比阻是不變的。但對于發(fā)酵液濾餅，即使在恒定的操作壓差下，當濾餅中所含固形物濃度達到某一界限值時，濾餅的比阻就不是一定值，而會突然升高。因此過濾速度不但隨濾餅厚度的增加而下降，還會因濾餅比阻的突然升高而額外下降。奧爾洛夫斯基很早以前曾提出過假設(shè)，認為這是由于有機物質(zhì)的膠體粒子借靜電吸引而結(jié)合的水分子所致。對發(fā)酵液進行預(yù)處理，也可以降低結(jié)合水的百分率，提高自由水的百分率，使發(fā)酵液濾餅更接近一般可壓縮濾餅的性質(zhì)。第二節(jié)固液分離發(fā)酵液濾餅的比阻與一般第二節(jié)固液分離

對于可壓縮濾餅，如果過濾介質(zhì)的阻力相對較小，可以忽略不計，則恒壓下的過濾方程式為（1-2）式中q——到瞬間τ時，通過單位過濾面積的濾液量，m3/m2；△P——過濾壓力差，Pa；rB——濾餅的質(zhì)量比阻，m/kg；XB——通過單位體積濾液所形成的濾渣質(zhì)量，kg/m3；τ——過濾時間，s；μ——濾液粘度，Pa·s。第二節(jié)固液分離對于可壓縮濾餅，如果過第二節(jié)固液分離

質(zhì)量比阻可根據(jù)式（5-2），利用圖解法求得，以τ/q為縱坐標，以q為橫坐標所得的直線斜率為M，則rB可按下式進行計算：

（1-3）根據(jù)濾餅的質(zhì)量比阻，可以衡量各種不同發(fā)酵液過濾的難易程度。

第二節(jié)固液分離質(zhì)量比阻可根第二節(jié)固液分離

2．影響過濾性能的因素影響過濾性能的因素很多，主要有：（1）混合物中懸浮微粒的性質(zhì)和大小

一般情況下，懸浮微粒越大，粒子越堅硬，大小越均勻，固液分離越容易，過濾速度越大。如發(fā)酵液中的細菌菌體較小，分離較困難，過濾速度就會相對減?。欢z體粒子通常懸浮于流體中，必須運用凝聚與絮凝技術(shù)，增大懸浮粒子的體積，以利于固液分離，從而獲得澄清的濾液。第二節(jié)固液分離2．影響過濾性能的第二節(jié)固液分離

（2）混合液的粘度流體的流動特性對固液分離影響很大，其中流體的粘度越大，固液分離越困難，過濾速度就會降低。通?；旌弦旱恼扯扰c其組成和濃度密切相關(guān)，組成越復(fù)雜，濃度越高，其粘度越大。在微生物發(fā)酵制藥生產(chǎn)中，菌體種類和濃度不同，其粘度差別很大。另外，培養(yǎng)基中若用淀粉作碳源，黃豆餅作氮源，其發(fā)酵液的粘度也較大。若發(fā)酵終點控制不當，菌體發(fā)生自溶，也會使發(fā)酵液變粘。第二節(jié)固液分離（2）混合液的粘度第二節(jié)固液分離

（3）操作條件固液分離操作中溫度、pH、操作壓力、濾餅厚度等的控制也會影響固液分離速率。溫度升高，流體粘度降低；調(diào)整pH，也可改變流體粘度，從而使固液分離效率得到提高。提高操作壓力一般可提高過濾速度，但如果濾餅的可壓縮性較大時，提高壓力往往會使濾餅進一步壓縮，過濾阻力增大，反而使濾速下降。降低濾餅層的厚度會減小過濾阻力，提高濾速。第二節(jié)固液分離（3）操作條件固液第二節(jié)固液分離

（4）助濾劑的使用

當固體顆粒易受壓變形時，采用一般過濾分離很困難，常采用加助濾劑的方式，以順利完成過濾分離操作。助濾劑是一種不可壓縮的多孔微粒，它能使濾餅疏松，濾速增大。助濾劑使用可使懸浮液中大量的細微膠體粒子被吸附到助濾劑的表面上，從而使濾餅的可壓縮性下降，過濾阻力降低。助濾劑的選擇以不吸附或少吸附目標產(chǎn)品為準。（5）固液分離設(shè)備和技術(shù)采用不同的固液分離技術(shù)，如過濾、沉降和離心分離，其分離效果不同；同一種分離技術(shù)，選用的設(shè)備結(jié)構(gòu)、型號不同，其分離效果也不同。在選擇固液分離設(shè)備時，要根據(jù)被分離混合物的性質(zhì)、分離要求、操作條件等因素綜合考慮。第二節(jié)固液分離（4）助濾劑的使用當?shù)诙?jié)固液分離

3．改善過濾性能的方法在生產(chǎn)中常會遇到難以過濾的發(fā)酵液，因此需要通過改善過濾性能，降低濾餅比阻的方法來提高過濾速率，工藝上一般采用降低混合液粘度的方法、增大被分離顆粒的粒度或者在混合液中加入助濾劑的方法、提高離心機的轉(zhuǎn)速或提高操作壓力、增大真空度、降低濾餅層的厚度，或除去濾餅等方法以改善過濾性能。

4．過濾設(shè)備工業(yè)上較為常用的過濾設(shè)備有板框過濾機、真空轉(zhuǎn)鼓過濾機。第二節(jié)固液分離3．改善過濾性能的方第二節(jié)固液分離

板框過濾機主要用于培養(yǎng)基制備的過濾及霉菌、放線菌、酵母菌和細菌等多種發(fā)酵液的固液分離，比較適合固體含量1%～10%的懸浮液的分離。板框過濾機過濾面積大，過濾推動力能大幅度調(diào)整，能耐受較高的壓力差，固相含水分低，能適應(yīng)不同過濾特性的發(fā)酵液的過濾。自動板框過濾機，由于使板框的拆裝、濾餅卸出和濾布的清洗等操作都能自動進行，正逐漸替代傳統(tǒng)手工操作板框過濾機。真空轉(zhuǎn)鼓過濾機特別適合于固體含量較大（>10%）的懸浮液的分離，由于受推動力(真空度)的限制，真空轉(zhuǎn)鼓過濾機一般不適合于菌體較小和粘度較大的細菌發(fā)酵液的過濾，而且采用真空轉(zhuǎn)鼓過濾機過濾所得固相的干度不如加壓過濾。目前，在標準型轉(zhuǎn)鼓真空過濾機的基礎(chǔ)上，又開發(fā)出一些新設(shè)備，如無格式轉(zhuǎn)鼓真空過濾機、濾布循環(huán)行進式（RCF）轉(zhuǎn)鼓真空過濾機等。新機型的特點是結(jié)構(gòu)簡單、單位面積過濾能力大、洗滌能力強、效率高。

第二節(jié)固液分離板框過濾機主固液分離技術(shù)課件第二節(jié)固液分離

二、離心分離離心分離是基于固體顆粒和周圍液體密度存在差異，在離心場中使不同密度的固體顆粒加速沉降的分離過程。離心分離在生物產(chǎn)品分離中應(yīng)用十分廣泛，與其它固液分離方法相比，離心分離具有分離速率快、分離效率高、液相澄清度好等優(yōu)點。缺點是設(shè)備投資高、能耗大，此外連續(xù)排料時固相干度不如過濾設(shè)備。按作用原理不同，離心分離可分為離心沉降和離心過濾兩種方式。第二節(jié)固液分離二、離心分離第二節(jié)固液分離

1．離心沉降離心沉降在實現(xiàn)固液分離時，不需要過濾介質(zhì)，離心機的轉(zhuǎn)鼓上不開設(shè)小孔，在離心力的作用下，物料按密度的大小不同分層沉降而得以分離，可用于液-固、液-液、液-液-固物料的分離。工業(yè)上較為常用離心沉降設(shè)備有管式離心機和傾析式離心機。管式離心機的分離因數(shù)高達104-（6×105），除可用于微生物細胞的分離外，還可用于細胞碎片、細胞器、病毒、蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子的分離。但由于管式離心機的轉(zhuǎn)鼓直徑較小，容量有限，因而生產(chǎn)能力較小。管式離心機可用于固-液、液-液分離，用于液-液分離時為連續(xù)操作，用于固液分離時則為間歇操作。一般適合于分離固形物含量＜1%發(fā)酵液的分離。第二節(jié)固液分離1．離心沉降第二節(jié)固液分離

傾析式離心機的分離因數(shù)較低，大多在1500～3000，一般適合于處理含固形物較多的懸浮液的分離。不適合于細菌、酵母菌等微小微生物的懸浮液的分離。液相的澄清度也相對較差。

2.

離心過濾離心過濾在實現(xiàn)固液分離時，需要過濾介質(zhì)，離心機的轉(zhuǎn)鼓上開有小孔，在離心力的作用下，液體穿過過濾介質(zhì)經(jīng)轉(zhuǎn)鼓上的小孔流出，固體則吸附在濾布上形成濾餅層，從而實現(xiàn)固液的分離。以后液體要依次流經(jīng)餅層、濾布再經(jīng)小孔排出，濾餅層隨過濾時間的延長而逐漸加厚，至一定厚度后停止過濾，進行卸料處理后再轉(zhuǎn)入過濾操作。工業(yè)上較為常見的離心過濾設(shè)備是碟片式離心機。

第二節(jié)固液分離傾析式離第二節(jié)固液分離

碟片式離心機的分離因數(shù)為1000～20000，適應(yīng)于含細菌、酵母菌、放線菌等多種微生物細胞的懸浮液及細胞碎片懸浮液的分離。它的生產(chǎn)能力較大，最大允許處理量達300m3/h，一般用于大規(guī)模的分離過程。三、其它固液分離方法1.切向流過濾在一般過濾中，濾液的流動方向與濾餅基本垂直，稱為封頭過濾（Dead-EndFiltration）。當采用這種方式來分離細菌、細胞碎片、蛋白質(zhì)等懸殊浮液時，由于其固體顆粒細微，可壓縮性大，所形成的濾餅阻力大，隨著過濾的進行，過濾速度迅速下降。

第二節(jié)固液分離碟片式離心機的分離因第二節(jié)固液分離

切向流過濾（Cross-FlowFiltration）又稱錯流過濾、交叉過濾或十字流過濾，是一種維持恒壓下高速過濾的技術(shù)。其操作特點是使懸浮液在過濾介質(zhì)表面作切向流動，利用流動的剪切作用將過濾介質(zhì)表面的固體（濾餅）移走。當移走固體的速率與固體的沉積速率相等時，過濾速率就近似恒定。較為常用的實現(xiàn)切向流過濾的方法有：用泵循環(huán)使懸浮液流經(jīng)過濾介質(zhì)或在介質(zhì)表面加以攪拌造成流動，產(chǎn)生切向流。第二節(jié)固液分離切向流過濾第二節(jié)固液分離

1.雙水相萃取雙水相萃取是向水相中加入溶于水的某種高分子化合物（如聚乙二醇、葡聚糖）后，形成密度不同的兩相，輕相中富含某種高分子化合物，重相中富含鹽類或另一種高分子化合物，從而達到和分離某種高分子化合物的目的。可用于分離細胞碎片和蛋白質(zhì)等。有關(guān)雙水相萃取詳見第三章萃取和浸取技術(shù)

2.吸附法向細胞碎片懸浮液中加入某種固體吸附劑，或者用細胞碎片懸浮液通過裝有吸附劑的固定床，即可達到除去細胞碎片的目的。該法優(yōu)點是設(shè)備簡單、能耗低，主要缺點是很難選擇合適的吸附劑，以保障目的產(chǎn)物不被除去。

第二節(jié)固液分離1.雙水相萃取第二節(jié)固液分離

固液分離設(shè)備類型很多，性能差異很大，選擇時要考慮多方面的因素。首先要根據(jù)混合物的性質(zhì)和分離要求，考慮選用過濾還是沉降，是否選用慣性離心力作為推動力。若固液分離要求較完全，則選用過濾操作；若固液密度差較大，可考慮選用沉降，否則宜選用過濾；若固體顆粒較小，流體粘度較大，則需選用離心分離；對于易揮發(fā)或易燃燒的流體，一般不宜選用真空過濾；而對于有毒的混合液，則一般選用密閉操作的固液分離設(shè)備。另外，還要根據(jù)工藝過程特點和生產(chǎn)規(guī)模進一步選擇確定設(shè)備類型。一般當固體含量較高、生產(chǎn)規(guī)模較大時，宜選用連續(xù)式的、勞動強度小的設(shè)備；如果生產(chǎn)工藝本身就是間歇式的，則選用間歇設(shè)備可以節(jié)省設(shè)備費用和操作費用。

第二節(jié)固液分離固液分離設(shè)備類型很多第二節(jié)固液分離

四、預(yù)處理及固液分離技術(shù)應(yīng)用實例以鏈霉素發(fā)酵液的預(yù)處理及固液分離技術(shù)為例，其工藝過程如下：第二節(jié)固液分離四、預(yù)處理及固液第二節(jié)固液分離

由于鏈霉素在發(fā)酵終了時，部分鏈霉素留在菌絲內(nèi)部，為了使其釋放至液體中，將發(fā)酵液酸化至pH3左右，以提高鏈霉素的收率。同時以直接蒸汽加熱，可使蛋白質(zhì)凝固，提高過濾速度。根據(jù)在稀溶液中優(yōu)先吸附高價離子的原則，需將發(fā)酵液進行稀釋（一般用回流水或三次水來稀釋），一般稀釋到6000單位/毫升左右，若采用反吸附，則不需過濾，可將發(fā)酵液直接以水稀釋到3000單位/毫升左右。第二節(jié)固液分離由于鏈霉素在發(fā)酵終第二節(jié)固液分離

由于鏈霉素的進一步提取采用的是離子交換法，而發(fā)酵原液中除蛋白質(zhì)外，尚含有鈣、鎂等金屬離子，對離子交換吸附有影響，因此必須在預(yù)處理時除去這些金屬離子。例如酸化用的草酸還能將Ca2+去除，再用磷酸除去Mg2+，即在發(fā)酵液中加入磷酸，在酸性時凝聚部分蛋白質(zhì)過濾分離后，再加入堿調(diào)pH=8.8～9.0，借磷酸根的作用使鈣、鎂等離子生成不溶性的磷酸鹽而析出，并隨同堿性蛋白質(zhì)一起被過濾去除。經(jīng)過上述酸化、加熱、分離、冷卻、中和等處理，能將發(fā)酵液中的大量菌絲體、蛋白質(zhì)和堿土金屬等雜質(zhì)去除，可保證下一步離子交換過程的順利進行。第二節(jié)固液分離由于鏈霉素的固液分離技術(shù)第一章第一章固液分離技術(shù)

固液分離技術(shù)第一章第一章固液分離技術(shù)第一章固液分離技術(shù)第一節(jié)

發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)

第二節(jié)

固液分離

第一章固液分離技術(shù)第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)

一、預(yù)處理的原理及方法1．降低液體粘度

由流體力學(xué)基本知識可知，濾液通過濾餅的速率與液體的粘度成反比，可見降低液體粘度可有效提高過濾速率。降低液體粘度常用的方法有加水稀釋法和加熱法。加水稀釋法可有效降低液體粘度，但會增加懸浮液的體積，使后處理任務(wù)加大，并且只有當稀釋后過濾速率提高的百分比大于加水比時，從經(jīng)濟上才能認為有效。

第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)一、預(yù)處理的原理及方法第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)升高溫度可有效降低液體粘度，從而提高過濾速率，常用于粘度隨溫度變化較大的流體。另外，應(yīng)用加熱法的同時，可控制適當溫度和受熱時間，使蛋白質(zhì)凝聚形成較大顆粒，進一步改善發(fā)酵液的過濾特性。如鏈霉素發(fā)酵液，調(diào)酸至pH3.0后，加熱至70℃，維持半小時，液相粘度下降至1/6，過濾速率可增大10～100倍。使用加熱法時必須注意：①加熱的溫度必須控制在不影響目的產(chǎn)物活性的范圍內(nèi)；②對于發(fā)酵液，溫度過高或時間過長，可能造成細胞溶解，胞內(nèi)物質(zhì)外溢，而增加發(fā)酵液的復(fù)雜性，影響其后的產(chǎn)物分離與純化。第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)升高溫度可有效降低液體粘度第十一章供應(yīng)鏈管理【知識目標】

理解供應(yīng)鏈管理的概念，以及供應(yīng)鏈管理與物流管理的區(qū)別,掌握供應(yīng)鏈管理的基本內(nèi)容與原則?！灸芰δ繕恕?/p>

能夠站在單個企業(yè)的角度模擬供應(yīng)鏈，通過供應(yīng)鏈管理提出優(yōu)化方案，加深對合作伙伴關(guān)系的認識和理解。【素質(zhì)目標】

要認識到現(xiàn)代物流企業(yè)的開放性，企業(yè)你中有我，我中有你，任何企業(yè)都不能獨立運作，只有合作才能實現(xiàn)共贏。第十一章供應(yīng)鏈管理【知識目標】【引入案例】沃爾瑪?shù)墓?yīng)鏈物流戰(zhàn)略

在1979年，凱瑪特是零售業(yè)的巨頭之一，擁有1891家商店，平均每家商店的收入為725萬美元。當時的沃爾瑪只是美國南方的一個小零售商，只有229家商店，每家商店的收入也只是凱瑪特的一半。在十余年時間里，沃爾瑪改變了自己。1992年，沃爾瑪?shù)拿科椒接⒊叩匿N售額最高，并且在所有零售商中，其庫存周轉(zhuǎn)次數(shù)和運營利潤都是最高的。如今，沃爾瑪是世界上最大、利潤最高的零售商。沃爾瑪是如何成功的呢？其起點在于堅持不懈地致力于滿足顧客的需要。它的目標是保證顧客無論何時何地都能買到所需的商品，以及優(yōu)化成本結(jié)構(gòu)，提供具有競爭力的定價。實現(xiàn)這個目標的關(guān)鍵在于使庫存的連續(xù)補充成為其核心戰(zhàn)略。通過直接轉(zhuǎn)運技術(shù)，商品被源源不斷地送達沃爾瑪?shù)膫}庫，在那里商品不作停留就被分送到各商店。這個戰(zhàn)略大大降低了沃爾瑪?shù)匿N售成本，并使其向顧客提供天天低價成為可能。沃爾瑪?shù)奈锪鲬?zhàn)略是什么？以后如何轉(zhuǎn)向或改變經(jīng)營戰(zhàn)略？【引入案例】沃爾瑪?shù)墓?yīng)鏈物流戰(zhàn)略

在1979年，第一節(jié)供應(yīng)鏈概述任何一個企業(yè)都不能孤立地生存，它需要市場、企業(yè)以及人的支持。這些市場、企業(yè)和人聯(lián)系在一起，上下環(huán)節(jié)之間表現(xiàn)為供給與需求的關(guān)系，從而形成了一條長長的供應(yīng)鏈。事實上，供應(yīng)鏈是早已客觀存在的的事物。第一節(jié)供應(yīng)鏈概述任何一個企業(yè)都不能孤立地生存，它需要市場一、供應(yīng)鏈的概念供應(yīng)鏈是指產(chǎn)品生產(chǎn)和流通過程中所涉及的原材料供應(yīng)商、制造商、批發(fā)商、零售商以及最終消費者組成的供需網(wǎng)絡(luò)，即由原材料獲取、物料加工和制造直至將成品送到用戶手中，這一完整過程所涉及的企業(yè)和企業(yè)部門組成的網(wǎng)絡(luò)。這個概念強調(diào)了供應(yīng)鏈的戰(zhàn)略伙伴關(guān)系，從形式上看，客戶是在購買商品，但實質(zhì)上客戶是在購買能帶來效益的價值。各種物料在供應(yīng)鏈上移動，是一個不斷采用新技術(shù)投入勞動，增加其技術(shù)含量或附加價值的過程，因此，供應(yīng)鏈不僅是一條聯(lián)接供應(yīng)商到用戶的物料鏈、信息鏈、資金鏈，而且是一條價值增值鏈。物料在供應(yīng)鏈上因加工、包裝、運輸?shù)汝P(guān)系而增加其價值，給相關(guān)企業(yè)都帶來收益。例如，一件產(chǎn)品，其原材料由供應(yīng)商提供，運輸?shù)缴a(chǎn)部門，在產(chǎn)品制成后，又被運送到配送中心，最終被賣給消費者。實際生活中的供應(yīng)鏈往往涉及多種產(chǎn)品、多級生產(chǎn)和配送，并且不斷處于變化中。供應(yīng)鏈具有如下的特征：復(fù)雜性、動態(tài)性、面向用戶需求和交叉性。一、供應(yīng)鏈的概念供應(yīng)鏈是指產(chǎn)品生產(chǎn)和流通過程中所涉及的原材料二、供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)模型根據(jù)供應(yīng)鏈的定義，供應(yīng)鏈的結(jié)構(gòu)可以用下圖來表示，如圖11-1所示：圖11-1供應(yīng)鏈的網(wǎng)鏈結(jié)構(gòu)模型從圖5-1可以看出，供應(yīng)鏈由所有加盟的節(jié)點企業(yè)組成，其中一般有一個核心企業(yè)（可以是產(chǎn)品制造企業(yè)，也可以是大型零售企業(yè)，如美國的沃爾瑪)。節(jié)點企業(yè)在需求信息的驅(qū)動下和信息共享的基礎(chǔ)上，通過供應(yīng)鏈的職能分工與合作(生產(chǎn)、分銷、零售等)，以資金流、物流或/和服務(wù)流為媒介實現(xiàn)整個供應(yīng)鏈的不斷增值。二、供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)模型根據(jù)供應(yīng)鏈的定義，供應(yīng)鏈的結(jié)構(gòu)可以用下圖來三、供應(yīng)鏈的類型根據(jù)不同的劃分標準，我們可以將供應(yīng)鏈分為以下幾種類型。1．穩(wěn)定的供應(yīng)鏈和動態(tài)的供應(yīng)鏈根據(jù)供應(yīng)鏈存在的穩(wěn)定性劃分，可以將供應(yīng)鏈分為穩(wěn)定的和動態(tài)的供應(yīng)鏈。基于相對穩(wěn)定、單一的市場需求而組成的供應(yīng)鏈穩(wěn)定性較強，而基于相對頻繁變化、復(fù)雜的需求而組成的供應(yīng)鏈動態(tài)性較高。在實際管理運作中，需要根據(jù)不斷變化的需求，相應(yīng)地改變供應(yīng)鏈的組成。三、供應(yīng)鏈的類型根據(jù)不同的劃分標準，我們可以將供應(yīng)鏈分為以下2．平衡的供應(yīng)鏈和傾斜的供應(yīng)鏈根據(jù)供應(yīng)鏈容量與用戶需求的關(guān)系可以劃分為平衡的供應(yīng)鏈和傾斜的供應(yīng)鏈。一個供應(yīng)鏈具有一定的、相對穩(wěn)定的設(shè)備容量和生產(chǎn)能力（所有節(jié)點企業(yè)能力的綜合，包括供應(yīng)商、制造商、運輸商、分銷商、零售商等），但用戶需求處于不斷變化的過程中，當供應(yīng)鏈的容量能滿足用戶需求時，供應(yīng)鏈處于平衡狀態(tài)，而當市場變化加劇，造成供應(yīng)鏈成本增加、庫存增加、浪費增加等現(xiàn)象時，企業(yè)不是在最優(yōu)狀態(tài)下運作，供應(yīng)鏈則處于傾斜狀態(tài)。2．平衡的供應(yīng)鏈和傾斜的供應(yīng)鏈用戶需求供應(yīng)鏈的容量用戶需求供應(yīng)鏈的容量圖11-2平衡的供應(yīng)鏈和傾斜的供應(yīng)鏈

平衡的供應(yīng)鏈可以實現(xiàn)各主要職能（采購/低采購成本、生產(chǎn)/規(guī)模效益、分銷/低運輸成本、市場/產(chǎn)品多樣化和財務(wù)/資金運轉(zhuǎn)快）之間的均衡。用戶需求供應(yīng)鏈的容量用戶需求供應(yīng)鏈的容量圖11-2平衡的供3．盟主型供應(yīng)鏈和非盟主型供應(yīng)鏈根據(jù)供應(yīng)鏈的主導(dǎo)主體控制能力可以將供應(yīng)鏈分為盟主型供應(yīng)鏈和非盟主型供應(yīng)鏈。所謂盟主型供應(yīng)鏈，即某一成員在供應(yīng)鏈中占有主導(dǎo)地位，對其他成員具有很強的輻射能力和吸引能力，通常稱該企業(yè)為核心企業(yè)或主導(dǎo)企業(yè)。盟主型供應(yīng)鏈相對于非盟主型供應(yīng)鏈，是比較典型的一種供應(yīng)鏈類型。從供應(yīng)鏈的主導(dǎo)主體分析，可以將供應(yīng)鏈劃分為制造企業(yè)主導(dǎo)供應(yīng)鏈、商業(yè)企業(yè)主導(dǎo)供應(yīng)鏈和第三方物流企業(yè)主導(dǎo)供應(yīng)鏈等形式。3．盟主型供應(yīng)鏈和非盟主型供應(yīng)鏈第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)

2．調(diào)整pHpH直接影響發(fā)酵液中某些物質(zhì)的電離度和電荷性質(zhì)，適當調(diào)節(jié)pH可改善其過濾特性。對于氨基酸、蛋白質(zhì)等兩性物質(zhì)作為雜質(zhì)存在于液體中時，常采用調(diào)pH至等電點使兩性物質(zhì)沉淀。另外，在膜分離中，發(fā)酵液中的大分子物質(zhì)易與膜發(fā)生吸附，常通過調(diào)整pH，改變易吸附分子的電荷性質(zhì)，以減少吸附造成的堵塞和污染。此外，細胞、細胞碎片及某些膠體物質(zhì)等在某個pH下也可能趨于絮凝而成為較大顆粒，有利于固液分離。

第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)2．調(diào)整pH第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)3．凝聚和絮凝

凝聚和絮凝的主要作用為增大混合液中懸浮粒子的體積，提高固液分離速度，同時可除去一些雜質(zhì)。（1）凝聚作用

凝聚作用是指在某些電解質(zhì)作用下，使膠體粒子聚集的過程。這些電質(zhì)稱為凝聚劑。膠體粒子能保持分散狀態(tài)的原因是其帶有相同電荷和擴散雙電層的結(jié)構(gòu)。當分子熱運動使粒子間距離縮小到使它們的擴散層部分重疊時，即產(chǎn)生電排斥作用，使兩個粒子分開，從而阻止了粒子的聚集。雙電層電位越大，電排斥作用就越強，膠粒的分散程度也越大，發(fā)酵液越難過濾。

第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)3．凝聚和絮凝第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)

膠粒能穩(wěn)定存在的另一個原因是其表面的水化作用，使粒子周圍形成水化層，阻礙了膠粒間的直接聚集。凝聚劑的加入可使膠粒之間雙電層電位下降或者使膠體表面水化層破壞或變薄，導(dǎo)致膠體顆粒間的排斥作用降低，吸引作用加強，破壞膠體系統(tǒng)的分散狀態(tài)，導(dǎo)致顆粒凝聚。影響凝聚作用的主要因素是無機鹽的種類、化合價及無機鹽用量等。第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)膠粒能穩(wěn)定存在的第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)

常用的凝聚劑有AlCl3·6H2O、Al2(SO4)3·18H2O、K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O、FeSO4·7H2O、FeCl3·6H2O、ZnSO4和MgCO3等。電解質(zhì)凝聚能力可用凝聚值來表示，使膠粒發(fā)生凝聚作用的最小電解質(zhì)濃度（mmol/L）稱為凝聚值。根據(jù)Schuze-Hardy法則，陽離子的價數(shù)越高，該值就越小，即凝聚能力越強。陽離子對帶負電荷的發(fā)酵液膠體粒子凝聚能力的次序為：Al3+>Fe3+>H+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>Li+。第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)常用的凝聚劑有AlCl3·第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)（2）絮凝作用

絮凝作用是利用帶有許多活性官能團的高分子線狀化合物吸附多個微粒的能力，通過架橋作用將許多微粒聚集在一起，形成粗大的松散絮團的過程。所利用的高分子化合物稱為絮凝劑。絮凝劑一般具有長鏈狀結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)絮凝作用關(guān)鍵在于其鏈節(jié)上的多個活性官能團，包括帶電荷的陰離子（如—COOH）或陽離子（如—NH2）基團以及不帶電荷的非離子型基團。它們通過靜電引力、范德華力或氫鍵作用，強烈地吸附在膠粒表面。第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)（2）絮凝作用絮凝作用是利第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)根據(jù)絮凝劑所帶電性的不同，分陰離子型、陽離子型和非離子型三類。對于帶有負電性的微粒，加入陽離子型絮凝劑，具有降低離子排斥電位和產(chǎn)生吸附架橋作用的雙重機制；而非離子型和陽離子型絮凝劑，主要通過分子間引力和氫鍵等作用產(chǎn)生吸附架橋。影響絮凝作用的主要因素有：①高分子絮凝劑的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)線性結(jié)構(gòu)的有機高分子絮凝劑，其絮凝作用大，而成環(huán)狀或支鏈結(jié)構(gòu)的有機高分子絮凝劑的效果較差。絮凝劑的分子量越大、線性分子鏈越長，絮凝效果越好；但分子量增大，絮凝劑在水中的溶解度降低，因此要選擇適宜分子量的絮凝劑。第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)根據(jù)絮凝劑所帶電性的不同，分陰離子第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)②絮凝操作溫度當溫度升高時，絮凝速度加快，形成的絮凝顆粒細小。因此絮凝操作溫度要合適，一般為20℃～30℃。③pH溶液pH的變化會影響離子型絮凝劑功能團的電離度，因此陽離子型絮凝劑適合在酸性或中性的pH環(huán)境中使用，陰離子型絮凝劑適合在中性或堿性的環(huán)境中使用。④攪拌速度和時間適當?shù)臄嚢杷俣群蜁r間對絮凝是有利的，一般情況下，攪拌速度為(40～80)r/min，不要超過100r/min；攪拌時間以(2～4)min為宜，不超過5min。

第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)②絮凝操作溫度當溫度升高第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)

⑤絮凝劑的加入量

絮凝劑的最適添加量往往要通過實驗方法確定，雖然較多的絮凝劑有助于增加橋架的數(shù)量，但過多的添加反而會引起吸附飽和，絮凝劑爭奪膠粒而使絮凝團的粒徑變小，絮凝效果下降。凝聚和絮凝這兩種作用是人們在研究作用機理時，為了方便描述而分別提出并進行討論，但在實際應(yīng)用中，絮凝劑與無機電解質(zhì)凝聚劑經(jīng)常搭配在一起使用，加入無機電解質(zhì)使懸浮粒子間的排斥能力降低而凝聚成微粒，然后加入絮凝劑，兩者相輔相成，二者結(jié)合的方法稱為混凝?；炷捎行岣吣酆托跄Ч?/p>

第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)⑤絮凝劑的加入量第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)

工業(yè)上使用的絮凝劑按組成不同又可分為無機絮凝劑、有機絮凝劑和生物絮凝劑。①有機高分子絮凝劑

如人工合成的絮凝劑：二甲基二烯丙基氯化銨與丙烯酰胺的共聚物或均聚物、聚二烯基咪唑啉、聚丙烯酸類衍生物、聚苯乙烯類衍生物、聚丙烯胺類衍生物等。其中聚丙烯酰胺具有一定毒性，不能用于藥品、食品生產(chǎn)；而聚丙烯酸類衍生物陰離子型絮凝劑，無毒，可用于食品和醫(yī)藥工業(yè)。天然有機高分子絮凝劑：聚糖類膠粘物、海藻酸鈉、明膠、骨膠、殼多糖等。②無機高分子聚合物

如聚合鋁鹽、聚合鐵鹽等。第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)工業(yè)上使用的絮凝劑第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)

③生物絮凝劑生物絮凝劑是一類由微生物產(chǎn)生的具有絮凝能力的生物大分子，主要有蛋白質(zhì)、粘多糖、纖維素和核酸等。具有高效、無毒、無二次污染等特點，克服了無機絮凝劑和人工合成有機高分子絮凝劑本身固有的缺陷，其發(fā)展?jié)摿υ絹碓绞艿街匾暋?．加入助濾劑加入助濾劑可以改變?yōu)V餅的結(jié)構(gòu)，降低濾餅的可壓縮性，從而降低過濾阻力。常用的助濾劑有硅藻土、纖維素、石棉粉、珍珠巖、白土、炭粒、淀粉等。最常用的是硅藻土。

第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)③生物絮凝劑第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)

助濾劑的使用方法有兩種：一種是將助濾劑在支持介質(zhì)（濾布）的表面上預(yù)涂助濾劑薄層1～2mm，以保護支持介質(zhì)的毛細孔道在較長時間內(nèi)不被懸浮液中的固體粒子所堵塞，從而提高或穩(wěn)定過濾速度。另一種方法是將助濾劑分散在待過濾的懸浮液中，使形成的濾餅具有多孔性，降低濾餅的可壓縮性，以提高過濾速度和延長過濾操作周期。前者會使濾速降低，但濾液透明度明顯增加；后一種方法主要是助濾劑的加入量，一般助濾劑的用量若等于懸浮液中固體含量時，過濾速度最快，另外在使用時需要一個帶攪拌器的混合槽，充分攪拌混合均勻，防止分層沉淀。生產(chǎn)上也可兩種方法同時兼用。選擇和使用助濾劑時要考慮以下幾個方面：第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)助濾劑的使用方法有兩種：一第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)

①根據(jù)目的產(chǎn)物的性質(zhì)選擇助濾劑品種當目的產(chǎn)物存在于液相時．要注意目的產(chǎn)物是否會被助濾劑吸附，是否可通過改變pH來減少吸附；當目的產(chǎn)物存在于固相時，一般使用淀粉、纖維素等不影響產(chǎn)品質(zhì)量的助濾劑。②根據(jù)過濾介質(zhì)和過濾情況選擇助濾劑品種當使用粗目濾網(wǎng)時易泄漏，采用石棉粉、纖維素、淀粉等作助濾劑可有效地防止泄漏。當使用細目濾布時，宜采用細硅藻土，若采用粗粒硅藻土，則料液中的細微顆粒仍將透過助濾層而到達濾布表面，從而使過濾阻力增大。當使用燒結(jié)或粘結(jié)材料制成的過濾介質(zhì)時，宜使用纖維素助濾劑，這樣可使濾餅易于剝離，并可防止堵塞毛細孔。第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)①根據(jù)目的產(chǎn)物的性第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)

③粒度選擇助濾劑的粒度及粒度分布對過濾速率和濾液澄清度影響很大。當粒度一定時，過濾速率與澄清度成反比，過濾速率大，澄清度差；過濾速率小，則澄清度好。助濾劑的粒度必須與懸浮液中固體粒子的尺寸相適應(yīng)，如顆粒較小的懸浮液應(yīng)采用較細的助濾劑。商品硅藻土助濾劑有多種規(guī)格，粒度分布不同，因此使用前應(yīng)針對不同料液的特性和過濾要求，通過實驗，確定其最佳型號。④用量的確定助濾劑的用量必須適宜。用量過少，起不到有效的助濾作用；用量過大，不僅浪費，而且會因助濾劑成為主要的濾餅阻力而使過濾速率下降。第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)③粒度選擇助濾第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)

當采用預(yù)涂助濾劑的方法時，間歇操作助濾劑的最小厚度為2mm；連續(xù)操作則要根據(jù)所需過濾速率來確定。當助濾劑直接加入發(fā)酵液時，一般采用的助濾劑用量等于懸浮液中固形物含量，其過濾速率最快，如用硅藻土作助濾劑時，通常細粒用量為500g／m3；中等粒度用量為700g／m3；粗粒用量為(700～1000)g／m3。

5．加入反應(yīng)劑有時加入某些不影響目的產(chǎn)物的反應(yīng)劑，可消除發(fā)酵液中某些雜質(zhì)對過濾的影響，從而提高過濾速率。第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)當采用預(yù)涂助濾劑的方法時，第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)

加入反應(yīng)劑和某些可溶性鹽類發(fā)生反應(yīng)生成不溶性沉淀，如CaSO4、AlPO4等。生成的沉淀能防止菌絲體粘結(jié)，使菌絲具有塊狀結(jié)構(gòu)，沉淀本身可作為助濾劑，并且能使膠狀物和懸浮物凝固，從而改善過濾性能。如在新生霉素發(fā)酵液中加入氯化鈣和磷酸鈉，生成磷酸鈣沉淀可充當助濾劑，另一方面可使某些蛋白質(zhì)凝固。又如環(huán)絲氨酸發(fā)酵液用氧化鈣和磷酸處理，生成磷酸鈣沉淀，能使懸浮物凝固，多余的磷酸根離子還能除去鈣、鎂離子，并且在發(fā)酵液中不會引入其它陽離子，以免影響環(huán)絲氨酸的離子交換吸附。第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)加入反應(yīng)劑和某些可溶性鹽類第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)

二、發(fā)酵液的相對純化

1.

無機離子的去除發(fā)酵液中主要的無機離子有Ca2+、Mg2+、Fe2+等。Ca2+的去除主要采用草酸，但由于草酸的溶解度小，不適合用量較大的場合。當發(fā)酵液中Ca2+離子濃度較高時，可采用可溶性鹽，如草酸鈉等。反應(yīng)生成草酸鈣還能促使蛋白質(zhì)凝固，改善發(fā)酵液過濾性能。Mg2+離子的去除一般采用加入三聚磷酸鈉，它和Mg2+形成可溶性絡(luò)合物后，即可消除對離子交換的影響。Mg2++Na5P3O10====MgNa3P3O10+2Na+第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)二、發(fā)酵液第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)

用磷酸鹽處理，也能大大降低Ca2+

、Mg2+離子的濃度，此法可用于環(huán)絲氨酸的生產(chǎn)。對于發(fā)酵液中的鐵離子，可加入黃血鹽，使其形成普魯士藍沉淀而除去。反應(yīng)如下：3K4Fe(CN)6+4Fe3+====Fe4[Fe(CN)6]3↓+12K+

2．雜蛋白的去除利用各種沉淀方法，可以去除液相中各種蛋白質(zhì)。常用的有等電點沉淀法、變性沉淀法、鹽析法、有機溶劑沉淀法、反應(yīng)沉淀法等。這些沉淀方法既可以作為除雜質(zhì)的方法，也可以作為提取目標產(chǎn)物的技術(shù)手段。有關(guān)沉淀法除蛋白質(zhì)詳見第五章沉淀技術(shù)。

第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)用磷酸鹽處理，也第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)

3．多糖的去除酶解法可將混合液中的不溶性多糖物質(zhì)酶解，使其轉(zhuǎn)化為溶解度較大的單糖，從而改變流體的流動特性，提高過濾速率。例如萬古霉素用淀粉作培養(yǎng)基，發(fā)酵完成后，發(fā)酵液中多余的淀粉使混合液粘度較大，當加入0.025％的淀粉酶后，攪拌30min，再加2.5％助濾劑（硅藻土），可使過濾速率提高5倍。

第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)3．多糖的第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)

4．有色物質(zhì)的去除發(fā)酵液中有色物質(zhì)可能是由于微生物生長代謝過程分泌的，也可能是培養(yǎng)基（如糖蜜、玉米漿等）帶來的，色素物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的多樣性增加了脫色的難度。色素物質(zhì)的去除，一般以使用離子交換樹脂、離子交換纖維、活性炭等材料的吸附法來脫色最為普遍。例如活性炭可用于檸檬酸發(fā)酵液的脫色，鹽型強堿性陰離子交換樹脂可用于解朊酶和果膠酶溶液的脫色，磷酸型陰離子交換樹脂被用于谷氨酸發(fā)酵液的脫色等。一般發(fā)酵液的脫色往往是在過濾除去菌體后進行。第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理技術(shù)4．有色物第二節(jié)固液分離

生化產(chǎn)品的固液分離方法與化工單元操作中的非均相物系分離方法基本相同，但由于發(fā)酵液或細胞培養(yǎng)液種類多、粘度大和成分復(fù)雜，其固液分離又很困難。特別是當固體微粒主要是細胞、細胞碎片及沉淀蛋白類物質(zhì)時，由于這些物質(zhì)具有可壓縮性，給固液分離增加了困難。固液分離的好壞，將影響料液的進一步處理。生化產(chǎn)品通常利用機械方法進行固液分離。按其所涉及的流動方式和作用力的不同，可分為過濾、沉降和離心分離。過濾是以某種多孔性物質(zhì)作為介質(zhì)，在外力的作用下，懸浮液中的流體通過介質(zhì)孔道，而固體顆粒被截留下來，從而實現(xiàn)固液分離的過程。第二節(jié)固液分離生化產(chǎn)品的固液分離方法第二節(jié)固液分離

沉降是依靠外力的作用，利用分散物質(zhì)（固相）與分散介質(zhì)（液相）的密度差異，使之發(fā)生相對運動，而實現(xiàn)固液分離的過程。離心分離是利用裝置所提供的慣性離心力的作用來實現(xiàn)固液分離的過程。不同性狀的發(fā)酵液應(yīng)選擇不同的固液分離方法和設(shè)備，如霉菌和放線菌為絲狀菌，體形較大，其發(fā)酵液大多采用過濾方法處理；而細菌和酵母菌為單細胞，體形較小，外形尺寸大多在1～10μm范圍，其發(fā)酵液一般采用高速離心機分離。但若對其發(fā)酵液采用適當?shù)姆椒ㄟM行預(yù)處理，則細菌和酵母菌發(fā)酵液也可采用過濾方法進行固液分離。如生產(chǎn)菌菌體較小的氨基酸發(fā)酵液，采用絮凝和添加助濾劑等方法進行預(yù)處理后可用板框過濾機或帶式過濾機進行菌體分離。第二節(jié)固液分離沉降是依靠外力的作用，第二節(jié)固液分離

一、發(fā)酵液的過濾實現(xiàn)過濾操作的外力是過濾介質(zhì)兩側(cè)的壓力差，壓差可以通過重力、加壓、抽真空來獲得。依據(jù)過濾介質(zhì)所起主要作用不同可分為：餅層過濾或深床過濾。依據(jù)提供外力的方式不同又可分為常壓過濾、真空抽濾。依據(jù)過濾時外加壓力和流速的不同，可分為：①恒壓過濾，用壓縮空氣或真空作為推動力；②恒速過濾，通常用定容泵來輸送料液；③變速-變壓過濾操作方式，用離心泵來實現(xiàn)。在生化產(chǎn)品的生產(chǎn)中，真空抽濾應(yīng)用較多。第二節(jié)固液分離一、發(fā)酵液的過濾第二節(jié)固液分離

在深床過濾中，過濾介質(zhì)起主要過濾作用。所用介質(zhì)為硅藻土、砂、顆?；钚蕴?、玻璃珠、塑料顆粒、燒結(jié)陶瓷、燒結(jié)金屬等，填充于過濾器內(nèi)構(gòu)成過濾層。當懸浮液通過過濾層時，固體顆粒被阻攔或吸附在濾層顆粒上，使濾液得以澄清。這種方法適合于固體含量少于0.001g/mL，顆粒直徑在(5～100)μm的懸浮液的過濾分離，如河水、麥芽汁、酒類和飲料的過濾澄清。第二節(jié)固液分離在深床過濾中，第二節(jié)固液分離

在餅層過濾中，沉積于過濾介質(zhì)上的餅層起主要過濾作用。過濾介質(zhì)為濾布，包括天然或合成纖維織布、金屬織布、石棉板、玻璃纖維紙等。當懸浮液通過濾布時，固體顆粒被濾布所阻攔而逐漸形成濾餅，濾餅至一定厚度時即起過濾作用，此時濾布主要起支撐作用。這種方法常用于分離固體含量大于0.001g/mL的懸浮液。一個完整的餅層過濾過程主要包括三個步驟：①濾餅的形成；②濾餅的洗滌；③濾餅的清除。濾餅的形成是從被處理的料液接觸過濾介質(zhì)時開始的，隨著過濾時間的增長，餅層厚度逐漸增大；濾餅的洗滌是回收餅層中的有用物質(zhì)或者是除去餅層中的雜質(zhì)，洗滌液的體積與流速決定著回收率的高低及洗滌時間的長短；濾餅的清除主要是在過濾一定時間后，過濾阻力增大，濾速明顯減小時，將餅層從過濾介質(zhì)上除去，以便使過濾能夠在較高過濾速度下進行。第二節(jié)固液分離在餅層過濾中，沉積于第二節(jié)固液分離

1.發(fā)酵液的過濾特性和濾餅的比阻微生物發(fā)酵液多屬于非牛頓型流體，濾渣為可壓縮性的。衡量過濾特性的主要指標是濾餅的質(zhì)量比阻rB，它表示的是單位濾餅厚度的阻力系數(shù)，與濾餅的結(jié)構(gòu)特性有關(guān)。對于不可壓縮濾餅，比阻值是常數(shù)。對于可壓縮濾餅，比阻是操作壓力的函數(shù)，可用下式表示（1-1）

式中r——不可壓縮濾餅的比阻，對一定的料液