发酵液预处理

一1.发酵液预处理

过程:对发酵液加热到所需温度使杂蛋白质变性凝固而沉淀分离.也可以用凝聚或絮凝的方法是小菌体,细胞,细胞的碎片以及杂蛋白质等胶体离子沉降去除.

2.发酵液的基本特性:产物浓度低.具有极性.粘度大.表面张力大.性质不稳定.

3.预处理的目的:①.改变发酵液的物理性质,促进从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一相中(多数是液相) ③.去除发酵液中的部分杂质,以利于后续各步骤的操作.

4.发酵液预处理的方法:①加热②调节PH值③凝聚和絮凝④使用惰性助滤剂⑤使用反应剂

二固液分离

1.方法:①重力沉降②浮透(通气产生气泡,使固体附着在气泡表面除去,用于固液比重差小,直径5-30um颗粒的分离,污水处理.③旋液分离(霉菌和放线菌为丝状菌,体形较大,发酵液采用过滤的方法;细菌和酵母菌为单细胞,体形较小,其发酵液采用高速离心分离,如对发酵液采用预处理,也可用过滤进行固液分离.④介质过滤和离心,工业上比较常用.

2.过滤

①澄清过滤:过滤介质为硅藻土,砂,塑料颗粒等,适合于固体含量少于0.1g/100ml,颗粒直径在5-100um的悬浮液的过滤分离如:河水,麦芽汁,酒类,饮料的澄清.

②滤饼过滤:过滤介质为滤布,包括天然或合成纤维织布,金属织布,玻璃纤维纸,合成纤维等无纺布,适合于固体含量大于0.1g/100ml的悬浮液的过滤分离

3常用过滤设备

①转鼓真空过滤工艺

转鼓真空过滤机的转鼓过滤外壁覆盖有金属丝网,网上覆盖有滤布等过滤介质.转鼓内部区域分了若干独立的扇形区,各有不同的操作功能.

该设备主要适用范围:颗粒不太细,粘性不太大的液体.对于青霉素发酵老说,发酵液相对粘稠,因此发酵液质量的优劣,对转鼓处理速度有着明确的影响.转鼓过滤存在使用范围窄,处理能力低的问题.

②板式过滤工艺

原理:依靠过滤推动力与过滤介质两侧的压力差,致使固体堆积在滤材上并架桥形成滤饼层,使滤液与不溶的杂质分离.

板式过滤机的优点是:结构简单,制造容易,设备紧凑,过滤面积大而占地面积小,操作压力高,对各种物料适应能力强,缺点是间歇操作,劳动强度大,生产效率低,适用于间歇操作的场合.

①装好过滤板框②检查料浆槽的进出口阀门是否关闭③调好料浆④打开料浆槽的进口和排气阀门,启动搅拌机,料浆槽装满料浆后,关闭料浆槽的进口和排气阀门⑤启动空压机待压力达到指定值后,即可打开进气阀进行测定⑥测定完后,清洗设备,关好电源.

③其他预处理的工艺

近期出现的超滤膜工艺,由于产生的滤液质量好不断被青霉素生产工艺所采用,但是使用超滤

膜会产生大量不宜处理的菌丝水,不宜进行环境处理,同时能耗较高,给生产成本带来较大的压力,在环保压力不断加大的现实情况下,超滤膜工艺被生产企业逐渐放弃,.而传统的板框处理,转鼓过滤工艺,由于受发酵液性质和发酵液影响,存在速度慢等问题,其生产能力受到了一定的限制,需要改进生产工艺以适应生产的要求,全自动过滤机因为处理效率高,人工劳动强度小被生产企业所用.

4.其他过滤分离方法

①切向流水过滤又称错流过滤

交叉过滤和十字流过滤,是一种维持恒压下高速过滤的技术,其操作特点是使悬浮液在过滤介质表面作切向流动,利于流动的剪切作用将过滤介质表面的固体(滤饼)移走.

②双水相萃取

向水相中加入溶于水的某些高分子化合物(如:葡萄糖,聚乙二醇)后,形成密度不同的两相,轻相中富含某种高分子化合物,重相中富含盐类或另一种高分子化合物从而达到分离和提纯某种高分子化合物的目的.

③吸附法

向细胞碎片悬浮液中加入某种固体吸附剂,或者用细胞碎片悬浮液通过装有吸附剂的固定床,即可达到除去细胞碎片的目的,主要的目的是很难选择合适的吸附剂,以保证目的产物不被吸附而损失.

5.预处理及固液分离技术应用实例

以链霉菌发酵液的预处理及固液分离技术为例,其工艺过程如下:

发酵液酸化液

酸化处理

1-2倍量水稀释发酵液,

pH2.8-3.2,加热70-75

酸化虑洗液产品过滤或离心

板框过滤或

离心分离

中和

冷却,过滤,

去提取