第五章发酵产物的分离纯化.docx
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第五章发酵产物的分离纯化
第五章发酵产物的分离纯化
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。
第一节下游加工过程概述
一、下游加工过程的重要性:
1.获得商业产品的关键环节。
2.拥有市场竞争力的重要保证。
二、下游加工过程的特点
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。
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。
下游加工过程代价昂贵,产品回收率不是很高。
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、下游加工工程的一般流程
1.发酵液的预处理和固-液分离。
2.产物的初分离3.产物的高度纯化4.成品加工第二节发酵液的预处理与固-液分离
一、发酵液的一般特征
1.
4.固体粒子可压缩性大5.液体黏度大,
含水量高2.产品浓度3.悬浮物颗粒小,密度与液体相差不大
大多为非牛顿型流体6.产物性质不稳定
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.重力法2.热处理法3.等电点法4.絮凝法
1.
重力法
2、
在工业上用的较多的主要是离心和过滤。
过滤常用板框真空吸滤或电动筛等,离心和过滤能否顺利进行取决于很多因素。
一般温度高,压力大,发酵液粘度小,滤布选用适当,助溶剂适宜,搅拌都可以提高过滤速度。
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、增加滤饼的空隙度。
不适用热敏性的物质
3、
等电点法
调节溶液pH至等电点处,可使两性电解质所带净电荷为零,相邻分子之间由于没有静电斥力而趋于沉淀。
适用于氨基酸、蛋白质和其他两性物质的沉淀分离。
凝聚和絮凝法
原理:
电解质将胶体粒子表面上的电荷中和,减少存在于胶体粒子间的静电斥力,使范德华力占优势,
这样胶体就会凝聚成较大、较密实的粒子(凝聚)。
或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)。
常用的凝聚方法:
在稀溶液中加入电解质以促进凝聚。
试剂包括酸、碱、简单电解质和合成的高分子电解质。
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:
絮凝剂的添加量、发酵液的pH、絮凝剂的分子量、搅拌转速、搅拌时间
四、发酵液的相对纯化
1.高价无机离子的去除
去除钙离子:
通常使用草酸。
但由于草酸溶解度较小,不适合用量较大的场合,可用其可溶性盐,草酸价格昂贵,注意回收。
去除镁离子:
加入三聚磷酸钠,与镁离子形成络合物。
用磷酸盐处理,也能大大降低钙离子和镁离子的浓度。
去除铁离子:
可加入黄血盐,使其形成普鲁士蓝沉淀而除去。
2.杂蛋白质的除去
(1)沉淀法
1蛋白质在酸性溶液中,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;
②蛋白质在碱性溶液中,能与一些阳离子如Ag+、Cu2+、Zn2+、Fe3+和Pb2+等形成沉淀。
(2)吸附法加入某些吸附剂或沉淀剂吸附杂蛋白质而除去。
(3)变性法蛋白质由有规则的排列到无规则结构的变化过程成为变性。
变性的蛋白溶解性小。
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。
变性法的局限性:
加热法只适合于对热较稳定的目的产物;极端pH也会导致某些目的产物失活,并
且要消耗大量酸碱;而有机溶剂法通常只适用于所处理的液体数量较少的场合。
五、固-液分离过程及设备简介
意义:
固-液分离过程下游加工的重要环节,用于发酵液的预处理和生物产品的纯化、精制等环节。
方法:
常用的方法有过滤、离心。
此外还有膜分离、双水相萃取和扩张床吸附等方法。
pH值、
影响发酵液固-液分离的主要因素:
菌体的大小、形状及发酵液的黏度,还有发酵液的温度、加热时间等。
1.过滤:
用过滤介质将悬液中的固形颗粒与液体分离的过程。
常用的过滤方式:
加压过滤和真空过滤
典型设备主要有:
板框压滤机和鼓式真空过滤机
(1)板框压滤机
1)优点:
①板框压滤机的过滤面积大;②过滤推动力(压力差)能较大幅度地进行调整,并能耐受较高的压力差;③结构简单,价格低;④动力消耗少等优点。
2)缺点:
①不能连续操作,设备笨重,劳动强度大;②卫生条件差;③非生产的辅助时间长,阻碍了过滤效率的提高。
(2)鼓式真空过滤机
1)优点:
①能连续操作,②能实现自动化控制
2)缺点:
压差较小,主要适用于霉菌发酵液的过滤。
2.离心分离:
让液料再离心力场作用下促使其固形颗粒加速沉降已液体分子分离的过程。
离心机按转速有常速、高速、超速三种。
工业生产中常用的离心设备主要有:
管式和碟式离心机。
另一种常用的离心设备是倾析式(或称螺旋式卸料)离心机。
(1)
③适合于大规模的分离过程。
优点:
①分离速度快,效率高,②操作时卫生条件好等优点,
(2)
②能耗较大。
缺点:
①投资费用咼,
3.其他固-液分离方法
(1)膜分离:
利用不同组分通过膜的传递速度不同而得以分离的方法
(2)双水相萃取:
利用不同组分在双水相分配系数不同进行分离方法。
(3)扩张床吸附:
将固-液分离合目的产物吸附合并成一步进行的一种分离方法。
六、微生物细胞的破碎
2.常用的细胞破碎方法
根据外加作用力的方式可分为机械法和非机械法两大类。
可按所用方法的属性分为物理法、化学法和
生物法三类。
物理破碎法:
高压匀浆法、挤压法、高速珠磨法、超声波法;
化学破碎法:
渗透冲击法、增溶法。
生物破碎法:
酶溶法
(1)物理破碎法
1高压匀浆法大规模细胞破碎的常用方法
原理:
利用高压使细胞悬浮液通过针形阀,由于突然减压和高速冲击撞击环使细胞破碎。
适用范围:
适用于酵母菌、大肠杆菌、巨大芽孢杆菌和黑曲霉等。
不适用于高度分枝的微生物。
特点:
在操作方式上,可以采用单次通过匀浆器或多次循环通过等方式,也可连续操作。
②挤压法(X-press法)
将浓缩的菌体悬浮液冷却至-25C至-30C形成冰晶体,利用500MPa以上的高压冲击,冷冻细胞从高
压阀小孔中挤出使之破碎。
原理:
细胞破碎是由于冰晶体在受压时的相变,包埋在冰中的细胞变形所引起的。
主要用于实验室中。
优点:
适用的范围广、破碎率高、细胞碎片的粉碎程度低以及活性的保留率高。
缺点:
对冷冻-融解敏感的生化物质不适用。
3高速珠磨法
1mm)一起
原理:
进入珠磨机的细胞悬浮液与极细的玻璃小珠、石英砂、氧化铝等研磨剂(直径小于快速搅拌或研磨,研磨剂、珠子与细胞之间的互相剪切、碰撞,使细胞破碎,释放出内含物。
优点:
可连续操作
缺点:
破碎中产生的热量,需采用冷却措施。
④超声波破碎法
15-25千赫(kHz)的频率下操作。
超声波破碎也是应用较多的一种破碎方法。
通常采用的超声波破碎机在原理:
在超声波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。
缺点:
容易引起温度的剧烈上升,操作需要冷却。
超声波产生的化学自由基团能使某些敏感性活性物质失活。
特点:
杆菌比球菌易破碎,革兰氏阴性菌细胞比革兰氏阳性菌易破碎,酵母茵效果较差。
菌体浓度太高或介质黏度高,均不利于超声波破碎。
应用范围:
产生的热量不容易驱散.在实验室和小规模生产中是一种很好的方法。
(2)化学破碎法:
利用化学试剂改变细胞壁或膜的的结构或完全破除细胞壁形成原生质体后,在渗透压作用下使从而使细胞膜破裂而释放胞内物质的方法。
优点:
对产物的释出选择性好,细胞外形较完整、碎片少、核酸等胞内杂质释放少,便于后步分离等优点,故使用较多。
缺点:
容易引起活性物质失活破坏;化学试剂的加入,常会给随后产物的纯化带来困难,并影响最终产物纯度。
特点:
较温和的一种破碎方法,操作也简单。
应用:
仅对细胞壁较脆弱的菌,或者细胞壁预先用酶处理,或合成受抑制而强度减弱时才是合适的。
1渗透压冲击
原理:
将细胞放在高渗透压的介质中,达到平衡后,介质被突然稀释,或者将细胞转入水或缓冲液中,
由于渗透压的突然变化,水迅速进入细胞内,引起细胞壁的破裂。
而使细胞破碎的方法。
原理:
利用某些化学试剂如有表面活性剂等,增加细胞壁或膜的通透性,②增溶法:
该法取决于化学试剂的类型以及细胞壁膜的结构与组成。
(3)生物破碎法
从而达到破壁的目的。
并确定相应的次序。
常用的生物破碎法主要是酶溶法。
利用生物酶分解破坏细胞壁上特殊的键,利用溶酶系统处理细胞时必须根据细胞壁的结构和化学组成选择适当的酶,
酶溶法的优点:
选择性释放产物,条件温和,核酸泄出量少,细胞外形完整。
缺点:
溶酶价格高,溶酶法通用性差(不同菌种需选择不同的酶),产物抑制的存在。
(2)外加酶法
(2)自溶作用:
是一种特殊的酶溶方法,所需溶胞的酶是由微生物本身产生的,而不需要外加其它的酶。
影响自溶过程的因素有温度、时间、pH缓冲液浓度、细胞代谢途径等。
应用:
在一定程度上能用于工业规模,但是,对不稳定的微生物容易引起所需蛋白质的变性,自溶后的细胞培养液过滤速度也会降低。
2.破碎率的测定
测定细胞破碎率的常用方法:
①直接计数法②测定释放的蛋白质含量或酶活量③测定导电率第三节发酵产物的初分离
一、沉淀法
定义:
通过改变条件或加入某种试剂,使发酵产物离开溶液,生成不溶性颗粒而沉降析出的过程。
作用:
浓缩作用大于纯化作用,是初步分离的一种手段。
优点:
沉淀法具有设备简单、成本低、原料易得、收率高、浓缩倍数高和操作简单等优点。
缺点:
于过滤困难、产品质量较低、需要重新精制。
1.盐析
原理:
高浓度中性盐存在下,使生物分子在水溶液中溶解的溶解度降低而产生沉淀的方法,多用于蛋白质(酶)的分离。
1
常用的盐类是硫酸铵。
优点:
1成本低,不需要特别昂贵的设备。
2操作简单、安全。
3对许多生物活性物质具有稳定作用。
(1)盐析机制
1盐溶:
[盐]低时,S(蛋白质的溶解度)随[盐]增加而增加;
2盐析:
[盐]高时,S(蛋白质的溶解度)随[盐]增加而降低;
(2)溶解度与盐浓度的关系可用下式表示:
logS=3-KS•I
S:
蛋白质的溶解度;
I:
离子强度;
3:
常数,与蛋白质种类有关,与盐的种类无关;
KS:
盐析常数,与盐种类有关,与温度和pH无关;
KS,KS越大,效果越好
盐的种类:
影响
2溶质的起始浓度
3盐析剂用量
4温度和pH:
影响3值而影响S。
尤其是影响相对溶解度
5杂质
(3)影响盐析的因素
2.等电点沉淀
原理:
利用两性电解质在在低离子强度下,调节至等电点,可使各种两性电解质所带净电荷为零,能大大降低其溶解度,形成沉淀。
不同的两性电解质具有不同的等电点,从而将其分离开。
优点:
操作简单,试剂消耗少,弓I入杂质少。
缺点:
不能完全沉淀析出,常与盐析法、有机溶剂沉淀法或其他沉淀剂一起配合使用,以提高沉淀能力和分离效果。
应用:
主要用于在分离纯化流程中去除杂蛋白,而不用于沉淀目的物。
等电点操作时要注意:
1溶液中离子的种类和浓度对生物分子等电点的影响。
2等电点附近的盐溶作用
3目的产物的不稳定性。
等电点锌盐法
3.有机溶剂沉淀
定义:
于水互溶的有机溶剂(乙醇、丙酮等)能使蛋白质在水中的溶解度显著降低。
多用于生物小分子、多糖、核酸和蛋白质等产品的提取。
机理:
降低溶液的介电常数,因为分子间的静电引力和溶剂的介电常数成反比,加入有机溶剂,蛋白质分子间的弓I力增加,溶解度降低。
常用有机溶剂:
乙醇、甲醇、丙酮等。
缺点:
容易引起蛋白质变性失活,并且有机溶剂易燃、易爆,对安全要求较高。
优点:
1分辨能力比盐析法高,一种溶质只在一个比较窄的有机溶剂范围内沉淀;
2沉淀不需脱盐;
3有机溶剂密度低,与沉淀物密度差大,容易进行固液分离;
4有机溶剂容易蒸发,不会在成品中残留,适用于食品、药品的制备。
4.非离子型多聚物沉淀
定义:
水溶性的非离子多聚物如聚乙二醇(PEG)、葡聚糖右旋糖酐硫酸钠等,可用于沉淀分离蛋白质(尤其是不
稳定的蛋白质)、DNA和RNA等。
。
机制:
多聚物与有机溶剂相似,能降低水化度使蛋白质沉淀;与大分子形成复合物,发生共沉淀作用等应用最多的是PEG。
优点:
其操作条件温和,不易引起生物大分子的变性,沉淀效能高,很少量的沉淀剂就可以使相当多的生物大分子沉淀,且沉淀后的多聚物也容易除去,无毒、不可燃,对大多数蛋白质有保护作用。
应用:
广泛用于蛋白质、核酸、细菌和病毒等的分离纯化。
二、萃取法
定义:
利用不同物质在选定溶剂中具有不同的溶解度的原理来进行不同物质的分离纯化。
优点:
①选择性好,分离效果好;
2对热敏性物质破坏小,且耗能低;
3生产能力大,周期短;
4便于连续操作,容易实现自动化控制等。
应用:
适用于抗生素等小分子物质的分离纯化
定义:
是利用萃取目标物质在两种互不相溶的溶剂中溶解度的不同,使其从一种溶剂转入另一种溶剂从而实现分离。
1.溶剂萃取
在溶剂萃取中,被提取的溶液称为料液,
从料液中提取出来的物质称为溶质,
用来进行萃取的溶剂称为萃取剂,
溶质转移到萃取剂中与萃取剂形成的溶液为萃取液,
被萃取出溶质的料液称为萃余液。
(1)生产中萃取操作一般应包括下面三个过程:
1混合一一料液和萃取剂密切接触;
2分离一一萃取相与萃余相分离;
3溶剂回收一一萃取剂从萃取相(有时也需从萃余相)中除去,并加以回收。
萃取操作流程分为单级萃取和多级萃取,多级萃取又分为多级错流萃取和多级逆流萃取。
(2)溶剂的选择
萃取用的有机溶剂应对产物有较大的溶解度和良好的选择性。
遵循一个简单的规律:
“相似物容易溶解在相似物中”,即分子的极性。
极性液体互相混和并溶解盐类和极性固体,而非极性化合物溶剂是低极性或没有极性的液体。
选择溶剂时还应注意:
1与料液的互溶度应尽可能小;
2毒性低;
3化学稳定性高,腐蚀性低,挥发性小;
4价格便宜,来源方便,便于回收。
工业上常用的溶剂:
乙酸乙酯、乙酸戊酯和丁酯等。
(3)水相条件的影响
1pH值:
直接影响表观分配系数。
另外对选择性有影响。
2
K和萃取的速度。
温度:
温度会影响生化物质的稳定性,所以一般在室温或低温下进行。
同时影响分配系数
3盐析:
硫酸铵、氯化钠等可降低产物在水中的溶解度,还能减小有机溶剂在水相中的溶解度。
4带溶剂:
能和产物形成复合物,使产物更易溶于有机溶剂相中,提高分配系数。
(4)乳化和去乳化
定义:
乳化是一种液体(分散相)分散在另一种不相混溶的液体(连续相)中的现象。
害处:
孚L化产生后会使有机溶剂相和水相分层困难,产生乳化后使有机相和水相分层困难。
原因:
是发酵液中存在的蛋白质和固体颗粒等物质,这些物质具有表面活剂性的作用,使有机溶剂和水的表面张
①乳化
方法:
a.过滤或离心分离破乳法;
b.化学法:
C.物理法:
d.顶替法:
力降低,水易于以微小液滴的形式分散于油相称为油包水型W/0乳浊液;相反,为0/W型乳浊液。
加电解质中和离子型乳油液的电荷;
加热、稀释、吸附等;
加入表面活性更大,但因其碳链较短难以形成坚固的保护膜的物质,取代界面上的乳化剂;
e.转型法:
如在0/W中加入亲油性乳化刑,使乳化液有生成W/0的倾向,但又不稳定,从而达到破乳目的。
最好的方法是防止乳化,如蛋白质是乳化起因,就应设法去除蛋白质。
2去乳化:
破坏乳浊液
(5)萃取的方式
根据混合-分离的操作方式,可以分为单级萃取和多级萃取。
1单级萃取:
只使用一个混合器和一个分离器的萃取。
特点:
流程最简单,单收率不高。
F:
料液
S:
溶剂
L:
萃取液
R:
萃余液
2
多级错流萃取:
多级错流萃取(
③多级逆流萃取:
产物收率最高。
多级逆流萃取
2.双水相萃取法定义:
利用物质在互不相溶的两水相间分配系数的差异来进行萃取的方法。
(1)双水相形成
大多数亲水性聚合物水溶液与第二种亲水性聚合物混合,达到一定浓度时,会产生两相,两种高聚物分别溶于互不相溶的两相中。
高聚物之间的不相溶性,使得它们无法相互渗透,不能形成均一相,从而具有相分离的倾向,在一定条件下,即
能分为两相。
聚合物与盐类溶液也能形成两相。
典型的两水相系统
几种典型的双水相系统
(2)影响双水相分配的因素
1成相聚合物的先对分子质量
2成相聚合物的浓度
3盐的种类和浓度
4pH
5温度
(3)双水相萃取的应用
可用于分离和纯化酶、核酸、生长素、病毒、干扰素等。
常用的双水相系统为聚乙二醇/葡聚糖和聚乙二醇/无机盐,后者中聚乙二醇/硫酸盐或磷酸盐系统最为常用。
1目的分子与杂质(如细胞等)应分配在不同的相。
2分配系数应足够大。
3容易离心分离。
(4)两水相分离条件
3.反胶团萃取
定义:
利用表面活性剂在有机溶剂中自发形成的内含亲水微环境的反胶团,使生物分子溶于此亲水微环境,进而进行萃取的分离方法。
若将表面活性剂溶于非极性的有机溶剂中,并使其浓度超过某一临界浓度,便会在有机溶剂内形成聚集体,称为
反胶束。
在反胶束中,表面活性剂的非极性基团在外与非极性的有机溶剂接触,而极性基团则排列在内形成一个极性核。
此极性核具有溶解极性物质的能力,极性核溶解于水后,就形成了“水池”
反相胶团萃取的优点:
1成本低
2选择性高
3操作方便
4放大容易
5萃取剂(反胶团相)可循环利用
6蛋白质不易变性等优点。
3.超临界流体萃取
定义:
是将超临界流体作为萃取剂,从固体或液体中萃取出某些高沸点或热敏性成分,达到分离和提纯目的。
超临界流体是物质处于临界温度、临界压力之上的一种流体状态,兼有气体、液体两重性的特点,即密度接近液体,而黏度和扩散系数与气体相似。
不仅具有与液体溶剂相当的萃取能力,而且具有传质扩散速度快的优点。
1具有较高的扩散性,从而减小了传质阻力,这对多孔疏松的固态物质和细胞材料中的化合物的萃取特别有利。
2对改变操作条件(如压力、温度)特别敏感,这就提供了操作上的灵活性和可调性。
3具有低的化学活性和毒性。
(1)超临界流体具有以下特点:
超临界CO2成为目前最常用的萃取剂,它具有以下特点:
1.CO2临界温度为31.1C,临界压力为7.2MPa,临界条件容易达到。
2.CO2化学性质不活波,无色无味无毒,安全性好。
3.价格便宜,纯度高,容易获得。
因此,CO2特别适合天然产物有效成分的提取。
(2)超临界CO2的特点:
(3)应用
超临界萃取技术具有低能耗。
无污染和适用于分离易受热分解的高沸点物质的优点。
最适用于分离价值高、难于用常规方法分离的生物化合物。
除了用在化工、医药等行业外,还可用在烟草、香料、
食品等方面。
超临界流体萃取过程由萃取阶段与分离阶段组成分离
(4)超临界萃取典型流程
(5)
等温条件下,萃取相减压、膨胀,溶质从分离槽下部取出。
气体经压缩机加压后返回萃取槽。
等温法:
3吸附法:
:
等温法
(T1=T2,
P1>P2)
等压法
(T1 P1=P2) 吸附法(T1=T2,P仁P2) 三、膜分离法 定义: 是物质通过膜的传递速度不同而得到分离。 优点: 过程一般较简单,操作方便,费用较低,效率较高,无相变,可在常温下操作,既节能又特别适用于热敏性物质的分离纯化,便于维修,有利于生产自动化的推广与普及。 1.膜分离方法的分类 透析 超滤 反渗透 微滤 电渗析 液膜技术 气体渗透 渗透蒸发 (1)微滤: 微孔过滤,利用孔径0.025E~14gm的多孔膜,过滤含有微粒的溶液,将微粒从溶液中除去,达到 净化、分离和浓缩的目的。 推动力为压力差,通常为0.1MPa~0.5MPa。 (2)超滤: 滤膜孔径为Inm~20nm,用于过滤含有微粒和大分子的溶液。 以压力差为推动力,通常为 0.1MPa~0.6MPa。 (3) 3MPa~10MPa。 反渗透: 用反渗透膜(孔径0.1nm~1nm),对溶液施加压力,使溶剂通过反渗透膜,截留所有可溶物而得到分离的操作。 反渗透也是以压力差为推动力,操作压达 2.膜的材料、结构和性能参数 膜的要求: 透过速度大,选择性高,非特异性吸附低,机械强度好,不易被微生物侵袭,耐热、可高温灭菌,耐化学试剂,廉价等。 (1)制膜的材料 种类: 天然高分子材料、合成高分子材料和特殊材料。 实际应用中,目前以纤维素膜和聚砜膜使用最广。 (2)表征膜性能的参数 1孔径的性质(包括孔径、孔径分布和孔隙度) 2水通量 3截留率和截断分子量 4抗压能力 5pH适用范围 6对热和溶剂的稳定性。 3.膜的污染与清洗 污染: 膜在使用中,尽管操作条件保持不变,但通量仍逐渐降低的现象。 原因: 膜与料液中某一溶质的相互作用,或吸附在膜上的溶质和其它溶质的相互作用而引起的。 (1)膜的污染 1膜的清洗方法 a.机械方法: 加海绵球,增大流速,逆洗(对中空纤维超滤器),脉冲流动,超声波等。 b.化学方法: 水、盐溶液、稀酸、稀碱、表面活性剂、螯合剂、过氧化氢、酶溶液等清洗剂。 (2)膜的清洗 1减轻膜污染的方法 a.对料液进行预处理 b.制模时改变膜的表面极性和电荷 (3)过滤方式与装置 膜过滤的方式有常规过滤和切向过滤两种。 膜分离设备: 平板式膜器管式膜器螺旋卷式膜器中空纤维膜器 (4)膜分离技术的应用: 1菌体、细胞的分离和收集; 2小分子产物的纯化,如抗生素、柠檬酸等; 3大分子产物的纯化,主要是酶制剂等; 4纯水的制备; 5纯净水和最终制品中的除菌和除热源。 6作膜反应器中的分离部件。 四、吸附法 定义: 利用不同组分(溶质)在吸附剂表面吸附和解吸能力的差异进行分离的方法 脱附: 吸附的逆过程 吸附过程通常包括: 待分离料液与吸附剂混合、吸附质被吸附到吸附剂表面、料液流出、吸附质解吸回收等四个过程。 常用于从稀溶液中将溶质分离出来,由于受固体吸附剂的限制,处理能力较小; 对溶质的作用较小,这一点在蛋白质分离中特别重要; 可直接从发酵液中分离所需的产物,成为发酵与分离的耦合过程,从而可消除某些产物对微生物的抑制作用; 溶质和吸附剂之间的相互作用及吸附平衡关系通常是非线性关系,故设计比较复杂,实验的工作量较大。 1.吸附法的特点: 优点: 有机溶剂掺入少 操作简便,安全,设备简单 pH变化小,适于稳定性差的物质 缺点: 选择性差 收率低 无机吸附剂性能不稳定 不能连续操作,劳动强度大 碳粉等吸附剂有粉尘污染 2.吸附机理 固体的表面性质——固体表面分子(或原子)所处的状态与固体内部分子(或原子)所处的状态不同。 固体表面分子(或原子)处于特殊的状态。 固体内部分子所受的力是对称的,故彼此处于平衡。 但在界面分子的力场是不饱和的,即存在一种固体
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- 第五 发酵 产物 分离 纯化