【发酵工程】余龙江版 第11章 发酵产物的分离纯化.ppt

第11章 发酵产物的提取与精制;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 ;四、下游加工工程的一般流程;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。;二、发酵液预处理的目的和要求 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，以利于后续各步操作。;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; 凝聚是在高价无机盐作用下，由于双电层排斥电位的降低，而使胶体体系不稳定的现象。 絮凝是指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。 ;凝聚技术; 胶粒能保持分散状态的原因主要是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：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???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。;影响絮凝的因素;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、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）：按一定比例混入待滤的悬浮液中 常用的助滤剂：硅藻土、膨胀珍珠岩、石棉、纤维素、未活化的碳、炉渣、重质碳酸钙;6、添加反应剂： 添加可溶解的盐类，生成不溶解的沉淀； 生成的沉淀能防止菌丝体粘结，使菌丝具有块状结构； 沉淀本身可作为助滤剂，还能使胶状物和悬浮物凝固。;;1 高价无机离子的去除;2. 杂蛋白质的除去 （1）沉淀法 ① 加热变性 蛋白质从有规则排列变为不规则结构的过程称为变性。使蛋白质变性的方法有：加热，调节pH，加酒精等有机溶剂或表面活性剂等 。 在链霉素生产中，在pH3.0时，加热至70～75℃，维持30min，黏度降为1/6，过滤速度提高3倍。;② 加有机溶剂、表面活性剂、酸碱等 在酸性溶液中，蛋白质能与一些阴离子，如三氯乙酸盐、水杨酸盐、钨酸盐、苦味酸盐、鞣酸盐、过氯酸盐等形成沉淀； 在碱性溶液中，蛋白质能与一些阳离子如Ag+、Cu2+、Zn2+、Fe3