【发酵工程】第十一章_发酵产物的提取与精制.ppt

发酵工程;第十一章;本章内容;发酵产物的提取与精制属于发酵工程的下游加工技术。;下游加工亦称发酵后处理，是指从发酵液或酶反应中分离纯化目的产物并加工成成品的过程。 在多数情况下是从稀的发酵液中回收目的产物，整个过程有多项单元操作组成，其中有许多是经典的化工单元操作。;一、下游加工过程的重要性;二、下游加工过程的特点;三、下游加工的原则和要求 ;要求： 1）达到所需的纯度 2）成本要低，得率高 3）工艺过程要简便，对分离物质特性清楚 4）废弃物要易处理，能够做到综合利用（零 排放；清洁生产） 5）实验室产品能够放大生产;四、下游加工工程的一般流程;下游加工工程的一般流程;1. 目标 产率高、品质优、成本低、操作简便、无 环境污染。 2. 基本原则 操作步骤减至最少，应用单元操作的次序 和工艺设计要合理??;预 处 理;一、发酵液的一般特征 1. 含水量高，一般可达90％～99%，处理体积大。 2. 产品浓度低。 3. 悬浮物颗粒小，密度与液体相差不大。 4. 固体粒子可压缩性大，一压缩就变形。 5. 液体黏度大，大多为非牛顿型流体。易吸附在滤布上。 6. 产物性质不稳定，不耐热、等会酸碱敏感、易被氧化、易被微生物污染及酶分解。;1.预处理的目的 1）改变发酵液的物理性质，促进悬浮液中分离固形物的速度，提高固液分离器的效率。 2）尽可能使产物转入便于后处理的某一相中（多数是液体）。 3）去除发酵液中部分杂质，以利后续各步操作。;2.发酵液预处理的要求: （1）菌体的分离 （2）固体悬浮物的去除 （3）蛋白质的去除 （4）重金属离子的去除 （5）色素、热原质、毒性物质等有机杂质的去除 （6）改变发酵液的性质 （7）调节适宜pH值和温度;三、发酵液预处理的方法;1、降低液体黏度;（2）加热法;（3）添加酶制剂; 凝聚：在高价无机盐作用下，由于胶粒间双电层排斥 电位的降低，而使胶体体系不稳定而聚集的现象。 絮凝：在某些高分子絮凝剂存在下，基于架桥作用， 使胶粒形成粗大的絮凝团的过程，是一种以物理 的集合为主的过程。 混凝：对于带负电荷的菌体或蛋白质来说，采用阳离 子型高分子絮凝剂同时降低胶粒双电层电位和产 生吸附架桥作用得过程。 ;凝聚技术;胶粒能保持分散状态的原因： 胶粒带有相同电荷和扩散双电层的结构，一旦由于布朗运动使粒子间距离缩小到它们的扩散层部分重叠时，即产生使两个粒子分开现象，从而阻止了粒子的聚集。 ζ电位越大，电排斥作用就越强，胶粒的分散程度也越大， ; 此外，由于胶粒表面的水化作用，形成了包围于粒子周围的水化层，也能阻碍胶粒间的直接聚集。 但是，水化膜主要是伴随胶粒带电而引起的，一旦ζ电位降低或消除，水化层也会随之减弱或消失。;常用的凝聚剂： Al2(SO4)3.18H2O、AlCl3.6H2O、FeCl3、ZnSO4、MgCl2 阳离子对负电荷的胶粒凝聚能力次序为： Al3+Fe3+H+Ca2+Mg2+K+Na+Li+;絮凝原理： 在某些高分子絮凝剂存在下，基于架桥作用，使胶粒形成粗大的絮凝团使之更容易过滤。;絮凝剂通过静电引力、范德华引力或氢键的作用，强烈地吸附在胶粒的表面。当一个高分子聚合物的许多链节分别吸附在不同的胶粒表面上，产生桥架连接时，就形成了较大的絮团，这就是絮凝作用。;是一种能溶于水的高分子聚合物，其相对分子质量可高达数万至一千万以上. 长链状结构，其链节上含有许多活性官能团，包括带电荷的阴离子（如---COOH）或阳离子（如---NH2）基团以及不带电荷的非离子型基团。;常用的絮凝剂： 明胶、甲基纤维素、多聚丙烯酸、聚胺衍生物、氯化钙、磷酸氢二钠;影响絮凝的因素;3）混凝 有时候絮凝剂是高分子非离子型和阴离子型的，主要通过分子间引力或氢键作用产生吸附架桥，因此通常与无机凝聚电解质搭配使用。 首先加入电解质，使悬浮粒子间的双电子层电位降低、脱稳，凝聚成微粒，然后再加入絮凝剂凝聚成较大的颗粒。;3、 重力法;4、调整发酵液pH法（等电点法）;5、添加助滤剂： 一般为惰性助滤剂：是一种颗粒均匀、质地坚硬、不可压缩的粒状物质。 作用：助滤剂表面具有吸附胶体的能力，并且由此助滤剂颗粒形成的滤饼具有格子型结构，不可压缩，滤孔不会被全部堵塞，可以保持良好的渗透性。 ;使用方法 （1）：在滤布上预涂，作为过滤介质使用。 （2