发酵产物提取与精制工作

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发酵产物的提取与精制

发酵工业下游技术的一般工艺过程
❖ 下游加工过程由各种化工单元操作组成。由于生物产品品种多，性质各异，故用到的单元操作很多，其中如蒸馏、萃取、结晶、吸附、蒸发和干燥等属传统的单元操作，理论比较成熟，而另一些则为新近发展起来的单元操作，如细胞破碎、膜过程和色层分离等，缺乏完整的理论，介于两者之间的有离子交换过程等。
二、发酵液的固液分离
❖ 微生物发酵液中含有大量菌体、细胞或细胞碎片以及残余的固体培养基成分。
❖ 固液分离是指将发酵液（或培养液）中的悬浮固体，如细胞、菌体、细胞碎片以及蛋白质等的沉淀物或它们的絮凝体分离除去
（一）影响过滤速度的因素
❖ 1、发酵液中粒子的直径 ❖ 2、发酵液黏度
培养基的组成未用完培养基的数量消沫油发酵周期
❖ 2、絮凝作用 ❖ 絮凝是指使用絮凝剂（通常是天然或合成的大分子
量聚电解质），在悬浮粒子之间产生架桥作用而使胶粒形成粗大的絮凝团的过程。
❖ 常用的絮凝剂 ❖ 聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、聚胺衍生物、氯化钙、
磷酸氢二钠
❖ 絮凝技术预处理发酵液的优点不仅在于过滤速度的提高，还在于能有效地去除杂蛋白质和固体杂质，如菌体、细胞和细胞碎片等，提高了滤液质量
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。
一、发酵液的预处理
❖ 采用理化方法设法增大虚浮液中固体粒子的大小、或降低粘度，以利于过滤。
❖ 去除会影响后续提取的高价无机离子。
❖ 发酵醪预处理的要求:
❖ （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）改变发酵醪的性质 ❖ （7）调节适宜pH值和温度

发酵产物的提取与精制方法

2008-4-22
• 依次类推：可得经几次提取后，原溶液中残
留物质量Wn。
WnW0(KKVVS)n
• 如果知道某物质的分配系数和给定的提取率，则可计算出能达到此条件的最适萃取次数。
2008-4-22
二、常用溶媒萃取工艺（1）单级提炼法（2）多次提炼法
2008-4-22
（3）多极对流萃取 • 萃余相顺序通过各级，并与新鲜溶剂接触进行萃
取，传质推动力大，萃取效果好； • 各级所得萃取相分别排出，然后汇集在一起脱除
溶剂得萃取液，溶剂回收循环使用，溶剂回收设备简单； • 因每级均加入新鲜溶剂，故溶剂耗用量大，回收费用高，而且萃余液组分浓度低。
2008-4-22
一、下游加工技术的重要性 1.产品分离纯化是最终获得商业产品的环
节。 2.投资费用高（抗生素、乙醇、柠檬酸占
2008-4-22
（3）双电子层理论 • 一切能被含有电解质的溶液润湿的固体表面，
都可以吸附这种溶液中某一异性离子而形成双电子层。 • 内层：固体离子运动时，内层也随之运动。 • 外层：外层离子，随着外面溶液浓度和pH的变化而改变着。
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• [离子]降低时，双电层厚度加大；[离子]升高时，双电子层厚度降低。溶液中离子价数越高，吸引力就加强，双电层厚度就降低，反之就增大。
K = CT/CB
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应用： • 对温度无影响 • 不损害生物活性 • 采用生物特异性的配基可以提高选择性
可用于澄清发酵液分离，也可用于处理细胞悬浮液。
2008-4-22
（2）反微团（reversed micelles）萃取 • 机理：带电蛋白质与反微团极性头之间的
静电作用力是蛋白质从水相迁入有机相，改变条件后又可以回到水相。 • 应用：阴离子表面活性剂OT（AOT）

发酵工程下游工程技术知识点

第十二章发酵工程下游工程技术第一节发酵液的预处理与固-液分离1.1 概述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。

上游加工下游加工一、下游加工过程的重要性1.获得商业产品的关键环节。

2.促进发酵工程上游加工技术或工艺的改进。

3.拥有市场竞争力的重要保证。

二、下游加工过程的特点1. 发酵液是复杂的多相系统，属非牛顿液体，从中分离所需产品困难大。

2. 发酵产品在培养液中具有浓度低，稳定性差，对酸碱等外界环境十分敏感，容易失活。

3. 下游加工过程代价昂贵，产品回收率不是很高。

4. 发酵过程复杂，要求下游加工工艺应具有相当的适应性，以确保最终产品的纯度和质量。

三、下游加工的原则和要求原则：1）短时间内处理2）分离时尽量低温3）选择生物物质稳定的pH4）要程序化进行清洗，消毒，包括厂房，设备，管路要求：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1. 粗分离阶段（1）发酵液的预处理和固-液分离。

（2）产物的初分离。

2.纯化精制阶段（3）产物的高度纯化。

（4）成品加工。

1.2 发酵液的预处理与固-液分离一、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、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。

发酵产物的提取与精制概论

超声波破碎
3、特点： 1）适应于实验室规模的应用（操作简单、液量损
失少，可加冰或加冷水，大规模操作时，声能传递和散热困难）
2）易失活物质不宜用（超声波可促使产生一些化学自由基因使物失活）
3）G-杆菌破碎效果好，酵母菌效果差
2、非机械法
（1）酶溶法：（2）化学法利用化学试剂溶解细胞壁或抽提细胞中某些组分的方法 ①酸碱来调节溶液的pH ②有机溶剂：甲苯 ③表面活性剂：都是两性化合物，分子中有一个亲水基团
适宜的微球粒径，可以使破碎效率最高；破碎过程产生热能，要注意热交换；适用于绝大多数微生物细胞的破碎；珠磨法的破碎率一般控制在80%。
超声波破碎
1、工作原理在超声波的作用下，液体发生空化作用，
空穴的形成，增大和闭合产生极大的冲击波和剪切力，使细胞破碎 2、影响因素：声频、声能、处理时间、细胞浓度、菌种类型
四、菌体的分离方法
（1）离心分离管式高速离心机、碟片式离心机（2）过滤
真空过滤机、板框过滤机、
常用过滤设备 1）板框(plate and frame)压滤机 2）带式压滤机
板框过滤机结构图（曹军卫 320页） 1-尾板 2-滤框 3-滤板 4-主梁 5-头板 6-紧压装置
3、影响发酵液过滤的用：助滤剂表面具有吸附胶体的能力，并且由此助滤剂
加入方法有两种：a)预先在滤布上铺上一层1颗粒2形m成m的厚滤的饼助具滤有剂格子；型b结)直构接，把不助可压滤缩剂，加滤入孔发不酵会液被全中。
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
三、预处理的方法：
1、加热法：
降低悬浮液的黏度，除去某些杂蛋白，降低
悬浮物的最终体积，破坏凝胶状结构、增加滤饼

微生物发酵工艺流程

微生物发酵工艺流程主要包括以下步骤：
1.菌种选择与培养：根据生产需要，选择适合的微生物菌种，并进行培养，以获得大量活菌体。

2.种子扩大培养：将选择的菌种进行扩大培养，以获得足够数量的菌体。

3.发酵原料准备：根据生产需要，准备适量的发酵原料，如葡萄糖、淀粉、蛋白质等。

4.灭菌处理：对发酵原料进行灭菌处理，以消除杂菌和有害微生物。

5.接种与发酵：将培养好的菌种按照一定比例接入灭菌后的原料中，在适宜的发酵条件下进行发酵。

6.产物提取与精制：发酵结束后，通过适当的提取和精制方法，将目标产物从发酵液中提取出来并进行精制。

7.产品质量检测与质量控制：对提取的产物进行质量检测和质量控制，以确保产品质量符合相关标准和客户要求。

8.废水处理：对发酵过程中产生的废水进行处理，以消除有害物质和异味。

以上是微生物发酵工艺流程的一般步骤，具体的工艺流程可能会因不同的微生物、不同的原料和不同的产品而有所差异。

在实际生产中，需要根据具体情况进行选择和调整。

产物的提取与精制

引入新技术
关注并引入先进的提取和精制技术，如超临界流体萃取、分子蒸馏等，以提高产物的纯度和收率。
提取与精制的未来发展趋势
绿色环保
随着环保意识的提高，开发环保友好型的提取和精制方法将成为未来的重要趋势，如利用生物质资源进行提取和精制。
智能化与自动化
利用现代信息技术和自动化技术，实现提取与精制的智能化和自动化，提高生产效率和产品质量。
壳聚糖
03
蟹壳、虾壳等动物壳经过脱乙酰化处理后得到壳聚糖，可用于
生产壳聚糖保健品和生物材料。
矿物产物的提取与精制案例
铁矿石
铁矿石经过破碎、磨碎、选矿和冶炼等工艺，提取出铁元素，再经过精制得到各种规格的铁矿石和钢材。
稀土元素
稀土元素在自然界中通常以混合物形式存在，经过提取、分离和纯化等工艺，得到高纯度的稀土元素，可用于生产稀土永磁材料、荧光材料等高科技产品。
精制
对粗制品进行进一步的处理，如结晶、蒸馏、离子交换等，得到高纯度的目标产物。
原料准备
选择合适的原料，进行预处理，如破碎、研磨、溶解等。
产物纯度检测与质量评估
对最终产物进行纯度检测和质量评估，确保达到预期的纯度和质量要求。
03
提取与精制的关联
提取与精制的相互影响
提取过程对精制的影响
提取过程中可能会引入杂质或使产物发生化学变化，影响后续精制的效率和产品质量。
利用混合物中各组分的沸点不同，通过加热使各组分蒸发，再冷凝收集的方法。
电解法
利用电解原理，将电解质溶液中的金属离子或带电微粒在电极上放电，从而提取出金属或其它物质。
精制原理
溶解度差异
利用不同物质在不同溶剂中的溶解度差异，选择合适的溶剂进行分离。

发酵产物提取与精制技术发酵液离心分离工艺

在酵母生产中，为什么不直接利用真空转鼓过滤机对酵母培养液进行过滤？
板框压滤机
酵母分离设备
真空转鼓过滤机
酵母分离设备及其工作原理
碟式离心澄清机工作原理
沉渣
悬浮液分离液分离液
沉渣
悬浮液进入转鼓后，由于离心机高速旋转，悬浮液也被带着高速旋转，产生了离心力。固体颗粒密度较大，在离心力作用下，被向外甩到碟片的下表面，由于其沉降速度大于后续液体的流速，故沿着碟片的下表面向下移动，最后沉降至转鼓底部，从排渣口连续排出。分离液获得的离心沉降速度小于后续液体的流速，在后续液体的推动下，被迫沿着碟片的上表面向上流动，汇集到转鼓中心的进液管周围，并连续排出。
第一次离心分离后，在酵母乳中加入2倍的冷水进行洗涤，然后进行第二次离心分离。
第二次离心分离获得酵母乳后，加入1倍左右的冷水进行洗涤，然后进行第三次离心分离。为了使酵母乳具有一定的流动性，酵母乳中固形物含量一般不超过210 g/L。
酵母分离工艺流程与控制要点
酵母乳过滤控制要点
酵母乳冷却
过滤
压榨酵母
教学目的
发酵产物提取与精制技术
重点掌握酵母分离工艺控制要点，并能够进行酵母分离操作。
发酵液离心分离工艺
酵母分离设备及其工作原理酵母分离工艺流程与控制要点
酵母分离设备及其工作原理
酵母分离设备
悬浮液进口分离液出口沉渣出口
电机
机盖
碟片
机座轴
碟式离心澄清机的结构
转鼓
酵母分离设备及其工作原理
酵母分离工艺流程与控制要点
酵母分离工艺流程
培养液冷却
第一次分离
第一次洗涤
第二次分离
第二次洗涤

第十二章发酵产物的提取与精制概论(6)

物些目标产物存在于细胞内部。目前重组
的提
DNA技术表达的产品（如肤岛素、干扰素、
取白细胞介素等），都是胞内产物。首先必
与精制
须将细胞破碎，使产物得以释放，才能进一步提取。
概
论
第四篇发酵产物的提取与精制
第
十
二章
（一）细胞壁的组成与结构
发酵
细胞破碎用物理、化学、酶或机械的方
产法来破坏细胞壁或细胞膜。细胞壁的破碎
制温度；细胞的变化(因处理时间的不同面引起
概论
的)也同样影响着对破碎的敏感度。
第四篇发酵产物的提取与精制
第
十
二章
破碎方法
发酵产
细胞的破碎按照是否外加作用力可分为机械法与非机械法两大类；机械法中高压匀
物浆器和珠磨机在工业上得到应用，超声波
的提
法和非机械法大多处在实验室应用阶段。
取
与
发酵
（1）特点
产
物 ①自动化程度高、操作连续、处理量大；
的提取
②适合于固体含量较大（＞10%）的悬浮液的分离；
与 ③一般不适合于菌体较小和粘度较大的细菌
精制概
发酵液的过滤。（可以离心） ④所得固相的干度较差。
论
第四篇发酵产物的提取与精制
第十（2）工作过程二章
发酵产物的提取与精制概论
第
十三、菌体分离方法
二
章（一）菌体和发酵醪的分离方法
发酵
离心过滤
产物
（二）离心分离
的提
离心分离可分为以下三种形式：
取 ①离心沉降
与精制
②离心过滤 ③离心分离和超离心

氨基酸发酵工业中的提取_精制技术

氨基酸发酵工业中的提取、精制技术赵伟刚高年发李丽（天津市工业微生物重点实验室天津科技大学生物工程学院天津300457）摘要：本文利用氨基酸与微生物菌体、培养基成分以及副产物之间的物理、化学性质的差异，以提取单元操作如膜分离、离子交换树脂和结晶技术的实例，进行基础理论方面的综述，同时对提取、精制技术的新进展的实例进行介绍和概述。

关键词：氨基酸提取精制膜离子交换结晶生物技术生产的有用物质的提取、精制技术在美国称为生物分离（bioseparation），已发展成化学工程学的一个领域。

相对于采用微生物在发酵液中积累目的产物的发酵过程即上游过程（up-stream processing）来说，将发酵液中目的产物制成产品的过程，通常称为下游过程（downstream processing）。

在氨基酸发酵工业中的提取、精制技术，不仅涉及微生物的育种、发酵过程技术等核心技术，还和它们之间联系的重要基础技术有关，同时也是组合有效利用副产物作为肥料、饲料技术，谋求和环境协调等的综合性工程学。

尽管提取、精制技术是组合了现有的化学、生物学、工程学、环境工程学等知识为智能网络技术，但是现在尚未有一个统一技术体系的定义。

本文对氨基酸发酵工业中所用的提取、精制过程的关键技术作论述并就近几年研究新发现，以及对今后的发展趋势进行论述。

1氨基酸发酵液的成分以及提取、精制方法从发酵液中提取、精制的氨基酸应达到标准的纯度，纯度要求较低的饲料用的氨基酸为98.5％；而医药用的氨基酸达99．8％以上，实质达到100％。

相对于纯氨基酸来说，氨基酸的发酵液中除含有目的氨基酸以外，还含有微生物菌体、培养基成分以及微生物代谢副产物等多种不纯物。

以来源于培养基成分的不纯物为例，就有多种无机盐类、微生物没利用的残糖、氮源（氨离子、氨基酸、蛋白质）以及由这些成分反应生成的色素。

微生物代谢生成的副产物有氨基酸、核酸、肽、蛋白质、有机酸等。

利用这些不纯物与目的氨基酸在物理、化学性质的差异进行提取精制。

《发酵工艺》项目9：发酵产物提取与精制

• 澄清过滤，也称为深层过滤，指颗粒沉积在床层内部的孔道壁上而并不形成滤饼的过滤方式。
• （2）过滤介质
• 工业上常用的过滤介质有织物状介质、粒状介质和多孔固体介质等类型。
• 织物状介质包括天然或合成纤维、金属丝等编织而成的滤布或滤网，是工业生产中最常用的过滤介质
• 粒状介质有硅藻土、石砾、细砂、锯屑、活性炭、玻璃渣等，常用于过滤固体含量较少的悬浮液。
• 1.蒸馏：蒸馏可分为简单蒸馏和精馏。
• 拉乌尔定律指出：混合液中蒸汽压高（沸点低）的组分，在气相中的含量总是比液相中高；反之，蒸汽压低（沸点高）的组分，在液相中含量总是比气相中高。一般把气相中酒精含量与液相中酒精含量的比值称为酒精的挥发系数（用K表示）。实验数据表明，在酒精浓度达到97.6%（体积分数）前，酒精的挥发系数总是大于1，用常规的蒸馏方法可以使酒精变浓。
括物理法（超声破碎、渗透压冲击、冻结融化等）、化学法和酶溶法等
分类
作用机理
研磨法固体剪切作用机械法高压匀浆法液体剪切作用
撞击破碎法固体剪切作用
特点
可达较高破碎率，可较大规模操作，大分子目的产物易失活，浆液分离困难
可达较高破碎率，可较大规模操作，不适合革兰氏阳性菌和丝状菌
破碎率高，活性保留率高，对冷冻敏感产物不适应
• 多孔固体介质有多孔陶瓷、多孔玻璃、多孔塑料等。
• （3）过滤设备 • 目前生物工程行业，常用于液-固过滤分离的设备有板框压滤机、
叶片过滤机及真空转鼓过滤机
板框压滤机结构 1-压紧装置；2-可动头；3-滤框；4-滤板；5 固定头；6-滤液出口；7-滤液进口；8-滤布
• 板框压滤机由滤板、滤框和压紧装置及支架等部分组成，许多块滤板和滤框交替排列，滤板两侧过滤面上罩有滤布。

发酵工程 11 发酵产物的提取与精制

的分配，萃取剂与溶质间的化学反应包括离子
交换和络合反应等。
2、双水相萃取溶剂萃取法，一般是将水溶液中的溶质萃取到有机溶剂中，这会使许多生物大分子在有机溶剂中失活变性。双水相系统中多聚物的水溶液
给生物分子提供温和的环境。双水相萃取可直
接从细胞破碎匀浆中萃取蛋白质，无需分离细胞碎片。
3、反胶束提取纯化技术将表面活性剂溶于非极性溶剂（有机溶剂）中，并使其浓度超过临界胶束浓度，便会在有机溶剂内形成聚集体，这种聚集体即为反胶束。在
常用的中性盐有硫酸铵、硫酸钠、硫酸镁、磷酸钠、磷酸钾、氯化钾、醋酸钠、硫氰化钾等。在蛋白质的盐析中，以硫酸铵应用最广。
盐析的操作：pH
蛋白质、酶等经过盐析沉淀分离后，产品夹带有盐分，需脱盐处理。常用的方法有透析法、电渗析法和葡聚糖凝胶过滤法等。
3、有机溶剂沉淀分离法与无机沉淀剂相比，有机沉淀剂的优点在于：（1）选择性比较高，即一定浓度的有机沉淀剂只沉淀分离某一种或某一类溶质组分；（2）沉淀后所得产品不需脱盐，残留的沉淀剂通过挥发而易于去除。有机沉淀剂的缺点是对有些生物大分子如酶类有失活作用，因而常需在低温下操作。
反渗透 RO ）压力差（ 2-10M P a）（透析（ DS）浓度差
电渗析 ED ）电位差（
2、膜分离技术的特点膜分离技术一般在常温下操作，不需加热，被分离的物质能保持原来的性质，能保持生物物质的活性。其选择性强，操作过程简单，适用
范围广。膜分离技术在分离物质过程中不涉及
一、发酵液的预处理
发酵液的特性：
①菌体细小且可压缩，其相对密度与培养
液相似；
②发酵液粘稠，大多为非牛顿流体； ③发酵产物浓度底，处理体积大。

第十五章发酵产物的提取与精制

除去菌体：离心分离、过滤去除固体悬浮物→清夜去除可溶性蛋白—清夜保持PH稳定性去除重金属离子—络合反应设备及原料
控制去除色素、毒性物质－吸附改变发酵醪性质－发酵产物转入单一项调节适宜PH及温度－减少产物损失
三、菌体的分离
细菌、酵母→高速离心分离（碟式、管式）菌丝体→过滤分离
一、浓缩 1、蒸发浓缩法：如谷氨酸钠脱色液 2、冰冻浓缩法 3、吸收浓缩法：用吸收剂直接吸收除去溶
液中的溶剂分子 4、超滤浓缩法：选择性过滤
二、结晶
1、将热饱和溶液冷却，添加晶种结晶 2、将部分溶媒蒸发结晶 3、添加有机溶剂结、对流加热干燥 2、接触加热干燥 3、冷冻升华干燥
→ 清液→发酵产物提取菌体→洗涤→提取内容物
（一）离心分离
（二）过滤
是目前发酵工业生产中的薄弱环节 1、影响因素菌种、发酵条件正确选择发酵终了时间 2、提高设备处理能力 P253 3、改善滤饼结构 4、过滤介质 P256 5、过滤设备：a、加压过滤设备
b、真空过滤设备
四、不过滤提取
精制
发酵中常用过程： 1、气流干燥 2、沸腾干燥 3、喷雾干燥 4、冷冻升华干燥 5、真空干燥
谢谢

发酵产物的提取精制PPT课件

2．各种分离纯化方法的使用程序
生化物质的分离都是在液相中进行，故分离方法主要根据物质的分配系数、分子量大小、离子电荷性质及数量和外加环境条件的差别等因素为基础。
例如：纯化某一两性物质时，前一步已利用该物质的阴离子性质，使用了阴离子交换层析法，下一步提纯时再应用其阳离子性质作层析或电泳分离便会取得较好分离效果。
缺点：
间歇操作，不能绝对密封劳动强度大，随着滤饼堆厚，过滤速度下降
板框过滤机
型号：BAS、BMS、BMY、BAY
BAY40—635/25 B——板框 A——暗流 Y——油压 40——过滤面积m2 635——框内尺寸 25——板框厚度mm
板框过滤机
影响过滤的因素：
2．各种分离纯化方法的使用程序
如有些杂质在各种条件下带电荷性质可能与目的物相似，其分子形状与大小与目的物相差较大，而另一些杂质的分子形状与大小可能与目的物相似，但在某条件下与目的物的电荷性质不同，在这种情况下，先用分子筛，用离心或膜过滤法除去分子量相差较大的杂质，然后在一定pH值和离子强度范围下，使目的物变成有利的离子状态，便能有效地进行层析分离。
难过滤的菌体，可加溶菌酶在保持产品特性稳定的范围内，pH尽量调节至
等电点
（二）细胞破碎及分离—获得胞内产物
细胞破碎方法
机械法：高速组织捣碎机、匀浆器化学法：有机溶剂、表面活性剂改变或破坏细胞膜结构生物法：烈性噬菌体、酶法物理法：压力差、超声波、温度差
工业上：常用匀浆器、球磨机处理细胞碎片
提高过滤效率的方法
添加电解质、絮凝剂、硅藻土等助滤剂开始过滤时，压力差不能太大，以免压紧、压
实颗粒，阻塞滤孔，稳定后均匀加料，保持滤饼疏松。降低滤液黏度，对热不敏感的高黏度物质，可用加热等方法降低黏度适当提高滤饼两侧的压力差，但是有限度

发酵产物的提取和精制

图5-3 泵循环式切向流过滤
3.2离心分离
离心分离：在离心产生的重力场作用下使悬浮颗粒沉降下来的操作过程。 3.2.1 离心力场的基本特性分离因数（Fr）和沉降速度（vg）是离心力场的基本特性。离心机的分离因数：离心机在运行过程中产生的离心加速度和重力加速度的比值。

Fr =rω2/g
3.2.2 离心机的选择

需要根据发酵液的特性来选择离心机。
0.01 μm
0.1 μm
10 μm
100 μm
1 mm
10 mm
胶体
微粒
细粒
中等颗粒过滤离心机卧螺沉降离心机
大颗粒
超滤+微滤离心机
碟式或管式离心机
图 5-4 根据固体颗粒的大小选择离心机
内容

1.概述 2.原料与预处理 3.固液分离 4.细胞破碎 5.初步纯化 6.精细纯化 7.成品加工

按照作用方式的不同划分，常用的细胞破碎方法可以分为两类：机械类包括高速珠磨破碎法、高压匀浆破碎法、超声波破碎法等，非机械类包括化学渗透法，酶溶破碎法等。
4.1.1高速珠磨法

原理：微生物细胞悬浮液与极细的研磨剂（通常是直径 <1 mm的无铅玻璃珠）在搅拌浆的作用下充分混合、珠子之间以及珠子和细胞之间的相互剪切、碰撞促进细胞壁破裂，释放出内含物。在珠液分离器的协助下，珠子被滞留在破碎室内，浆液流出，从而实现连续操作。破碎中产生的热量由夹套中的冷却液带走。主要缺点：温度升高较多，对热敏感的成分易失活，细胞碎片较小，清除碎片困难，给后续操作增加难度。
最常用的检测细胞破碎效果的方法是通过显微镜直接观察，从中计算出细胞破碎率。 ①用革兰氏染色剂进行染色破壁的酵母呈粉红色，而未破壁的酵母呈蓝紫色，分别计数，并采用相同的稀释度用血球计数板进行镜检计数，计算破壁率。破壁率的计算公式如下式所示。

第九章发酵产物的提取与精制

缺点

压差较小，主要适用于霉菌发酵液的过滤。
错流过滤设备
改善过滤性能的方法

等电点蛋白质变性吸附凝聚和絮凝酶解作用加入助滤剂直接在发酵液中形成填充-凝固剂
过滤助剂

助滤剂是一种不可压缩的多孔微粒，它能使滤饼疏松，滤速增大。过滤助剂可解决两个问题
影响凝聚作用的主要因素

无机盐的种类： Al3+>Fe3+>H+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>Li+ 无机盐的化合价：离子的化合价越高，凝聚能力越强无机盐的用量：无机盐浓度越大，凝聚效果越好

常用的凝聚剂

Al2(SO4)3·18H2O Alcl3·6H2O Fecl3 ZnSO4 MgCO3

常用的絮凝剂

天然有机高分子絮凝剂：
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多糖类（如壳聚糖及衍生物）海藻酸钠明胶和骨胶等

人工合成聚合物：
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聚丙烯酰胺类衍生物聚苯乙烯类衍生物聚丙烯酸类

絮凝技术预处理发酵液的优点不仅在于过滤速度的提高，还在于能有效地去除杂蛋白质和固体杂质，如菌体、细胞和细胞碎片等，提高了滤液质量
加热，使发酵液中的蛋白质变性而产生沉淀大幅度改变pH 加有机溶剂（丙酮、乙醇等）加表面活性剂
(三) 加各种沉淀剂沉淀

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、鞣酸盐等形成沉淀；在碱性溶液中，能与一些阳离子如：Ag+、 Cu2+ 、 Fe3+ 、Zn2+ 、Pb2+等形成沉淀。