生物工艺发酵液的预处理和固液分离方法.ppt

在生物工艺过程中，发酵液的预处理和固液分离是至关重要的步骤，旨在高效地从发酵产物中分离出有价值的成分，如抗生素、酶、多糖和氨基酸。预处理主要是为了去除细胞、菌体、悬浮颗粒以及影响后续分离过程的杂质。固液分离则通过沉降、离心、凝聚、絮凝和过滤等技术实现。 凝聚和絮凝是预处理中的两个关键概念。凝聚是指通过降低胶体粒子间的双电层排斥力，使得微小颗粒聚集形成较大的絮团。这通常通过添加凝聚剂（如铝盐、铁盐）来实现。絮凝则是进一步的过程，通过添加絮凝剂（如聚丙烯酰胺）促进絮团长大，便于沉淀或过滤。胶体双电层模型解释了粒子间的相互作用，当外加电解质浓度增加时，双电层压缩，导致颗粒间引力增强，进而凝聚成团。 离心分离是固液分离的常用方法，评价其性能的主要指标包括分离效率、分离因数和能量消耗。离心分离器能够有效地将密度不同的固体和液体分开，尤其适合处理粘度较高的发酵液。例如，对于细菌和某些放线菌的发酵液，由于菌体微小且粘度大，直接过滤困难，离心法便成为首选。 发酵液预处理的目的在于改善过滤条件和提高产品纯度。例如，去除高价无机离子（如Ca2+、Mg2+、Fe3+）可以通过添加特定试剂，如草酸、三聚磷酸钠和黄血盐，以沉淀形式移除，这些离子可能会影响离子交换法的效率或导致乳化现象。杂蛋白的去除通常通过调整pH至等电点使其沉淀，或者利用盐析、加热变性、有机溶剂和表面活性剂等方式。加热虽能降低滤液粘度，但可能导致原液颜色加深，不适合对热敏感的产品。 吸附作用也是预处理中的一种有效手段，例如使用黄血盐和硫酸锌的协同作用生成亚铁氰化锌钾沉淀，或者在环丝氨酸发酵液中使用氧化钙和磷酸生成磷酸钙沉淀，这些沉淀既可以吸附蛋白质，又可以作为助滤剂，有助于固液分离过程。 生物工艺发酵液的预处理和固液分离涉及多方面的化学和物理过程，包括凝聚、絮凝、离子去除、蛋白质沉淀、吸附和离心等，这些方法的合理应用对于优化生物产品的提取和纯化流程至关重要。通过深入理解这些技术及其相互作用，可以有效地提高生物工程的生产效率和产品质量。