预处理和固液分离生物分离工程课件

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1、发酵液的预处理和固液分离第一讲1预处理和固液分离生物分离工程预处理和固液分离内容预处理和固液分离内容固液分离固液分离发酵液发酵液胞外胞外上清液上清液/滤液滤液预处理预处理提取生化物质的第一步，分两部分：提取生化物质的第一步，分两部分：胞内胞内富集细胞富集细胞2预处理和固液分离生物分离工程n发酵液成分很复杂，包含菌（细胞）体，胞内发酵液成分很复杂，包含菌（细胞）体，胞内外代谢产物，及剩余的培养基残分等。外代谢产物，及剩余的培养基残分等。n不管人们所需要的产物是胞内还是胞外，都首不管人们所需要的产物是胞内还是胞外，都首先要进行培养液的预处理和固液分离开，才能先要进行培养液的预处理和固液分离开，才能

2、进行后续操作：进行后续操作：n对于胞外产物，可先将菌体或其他悬浮杂质去对于胞外产物，可先将菌体或其他悬浮杂质去处，才能从澄清的滤液中提取代谢产物。处，才能从澄清的滤液中提取代谢产物。n对于胞内产物，首先富集菌体，再进行细胞破对于胞内产物，首先富集菌体，再进行细胞破碎和碎片分离，然后提取胞内产物。碎和碎片分离，然后提取胞内产物。3预处理和固液分离生物分离工程14.1 14.1 发酵液的预处理发酵液的预处理（Pretreatment ）4预处理和固液分离生物分离工程为何要对发酵液进行预处理？为何要对发酵液进行预处理？发酵液的基本特性发酵液的基本特性n发酵产物浓度较低，大多为发酵产物浓度较低，大多为

3、1-10%1-10%，n悬浮物颗粒小，细胞的相对密度与培养液相似。悬浮物颗粒小，细胞的相对密度与培养液相似。n固体粒子可压缩性大固体粒子可压缩性大n液相粘度大，大多为非牛顿型流体；液相粘度大，大多为非牛顿型流体；n悬浮状态稳定：双电层、水化膜、布朗运动悬浮状态稳定：双电层、水化膜、布朗运动5预处理和固液分离生物分离工程为何要对发酵液进行预处理？为何要对发酵液进行预处理？n固液分离方法主要是过滤和离心。固液分离方法主要是过滤和离心。n对于细菌及某些放线菌，菌体细小，液体粘度对于细菌及某些放线菌，菌体细小，液体粘度大，不能直接过滤，若用高速离心，能耗很大，大，不能直接过滤，若用高速离心，能耗很大，

4、设备昂贵。若用膜分离技术（如微滤）易产生设备昂贵。若用膜分离技术（如微滤）易产生膜污染，通量降低。膜污染，通量降低。n发酵液中由于菌体自溶，核酸、蛋白质及其它发酵液中由于菌体自溶，核酸、蛋白质及其它有机粘性物质的存在也会影响固液分离。有机粘性物质的存在也会影响固液分离。n因而寻找一种经济有效的方法来提高固液分离因而寻找一种经济有效的方法来提高固液分离速度显得十分必要。速度显得十分必要。6预处理和固液分离生物分离工程预处理的目的预处理的目的预处理的目的：预处理的目的：促进从悬浮液中分离固形物的速度，促进从悬浮液中分离固形物的速度，提高固液分离的效率提高固液分离的效率：n改变发酵液的物理性质，包括

5、增大悬浮液中固体粒改变发酵液的物理性质，包括增大悬浮液中固体粒子的尺寸，降低液体黏度。子的尺寸，降低液体黏度。n 相对纯化，去除发酵液中的部分杂质（高价无机离相对纯化，去除发酵液中的部分杂质（高价无机离子和杂蛋白质），以利于后续各步操作。子和杂蛋白质），以利于后续各步操作。n尽可能使产物转入便于后处理的一相中（多数是液尽可能使产物转入便于后处理的一相中（多数是液相）；相）； 7预处理和固液分离生物分离工程预处理的方法预处理的方法n凝聚和絮凝凝聚和絮凝 Coagulation and flocculation n加热法加热法 Heatingn调节悬浮液的调节悬浮液的pH值值 Regulation

6、 of pHn杂蛋白的去除杂蛋白的去除 Removal of useless proteinn高价无机离子的去除高价无机离子的去除 Removal of inorganic ionn助滤剂助滤剂Filter aids和反应剂和反应剂 Reactant 8预处理和固液分离生物分离工程一一 凝聚和絮凝在发酵液预处理中的应用凝聚和絮凝在发酵液预处理中的应用n凝聚与絮凝处理过程就是将化学药剂预先投凝聚与絮凝处理过程就是将化学药剂预先投加到悬浮液中，改变细胞、菌体和蛋白质等加到悬浮液中，改变细胞、菌体和蛋白质等胶体粒子的分散状态，破坏其稳定性，胶体粒子的分散状态，破坏其稳定性，使其使其聚集起来聚集起来,

7、 ,增大体积以便固液分离。增大体积以便固液分离。n凝聚和絮凝技术常用于菌体细小而且黏度大凝聚和絮凝技术常用于菌体细小而且黏度大的发酵液的预处理中。的发酵液的预处理中。9预处理和固液分离生物分离工程凝聚和絮凝是两种方法，两个概念。凝聚和絮凝是两种方法，两个概念。n凝聚：凝聚：指在投加的化学物质（铝、铁的盐类）指在投加的化学物质（铝、铁的盐类）作用下，胶体脱稳并使粒子相互聚集成作用下，胶体脱稳并使粒子相互聚集成 mm 大小块状凝聚体的过程。大小块状凝聚体的过程。n絮凝：絮凝：指使用絮凝剂（天然的和合成的大分子指使用絮凝剂（天然的和合成的大分子量聚电解质）将胶体粒子交联成网，形成量聚电解质）将胶体粒

8、子交联成网，形成10 mm大小絮凝团的过程。其中絮凝剂主要起架大小絮凝团的过程。其中絮凝剂主要起架桥作用。桥作用。10预处理和固液分离生物分离工程凝聚：胶体粒子在中性盐促进下脱稳相互聚集成凝聚：胶体粒子在中性盐促进下脱稳相互聚集成大粒子（大粒子（1mm1mm）机理：机理：1）中和粒子表面电荷中和粒子表面电荷 2 2）消除双电层结构）消除双电层结构3 3）破坏水化膜）破坏水化膜11预处理和固液分离生物分离工程发酵液中菌体表面带有发酵液中菌体表面带有负电荷，由于静电引力负电荷，由于静电引力使溶液中反离子被吸附使溶液中反离子被吸附在其周围，在界面上形在其周围，在界面上形成了双电层。成了双电层。正离子

9、同时受到使它们正离子同时受到使它们均匀分布的热运动影响，均匀分布的热运动影响，具有离开胶粒表面的趋具有离开胶粒表面的趋势。势。胶体双电层结构胶体双电层结构12预处理和固液分离生物分离工程两种相反作用力下，双电层分裂成两部：两种相反作用力下，双电层分裂成两部：1 1）吸附层或）吸附层或sternstern层；层；2 2）扩散层。）扩散层。形成了扩散双电层的结构模型形成了扩散双电层的结构模型( (Gouy-Chapman-Stern model) )。胶体双电层结构胶体双电层结构13预处理和固液分离生物分离工程胶体双电层结构胶体双电层结构不同界面上形成不同不同界面上形成不同的电位的电位:l胶核表面

10、的电位胶核表面的电位s是整个双电层的电位是整个双电层的电位;lStern平面上的电位平面上的电位为为d;l滑移面上的电位为滑移面上的电位为,称称电位（电动电位）电位（电动电位）。14预处理和固液分离生物分离工程电位的计算：电位的计算： D 水的介电常数； q 胶体的电动电荷密度，即滑移面上的电荷密度； 扩散层的有效厚度，即为吸附层和扩散层界面处电位d降低到其值为1/e处的距离，不能直接测定.电位电位是控制胶粒间电排斥作用的电位，用来表是控制胶粒间电排斥作用的电位，用来表征双电层的特征，并作为研究凝聚机理的重要参征双电层的特征，并作为研究凝聚机理的重要参数。数。15预处理和固液分离生物分离工程

11、扩散层的有效厚度扩散层的有效厚度式中式中 N- N- 阿伏伽德罗常数；阿伏伽德罗常数； T- T- 热力学温度：热力学温度： k k 波尔兹曼常数；波尔兹曼常数； e e 电子电荷；电子电荷； Zi i Zi i种反离子的化合价；种反离子的化合价； Ci i Ci i种离子的摩尔浓度。种离子的摩尔浓度。16预处理和固液分离生物分离工程双电层与凝聚n由式（由式（14141 1）和式（）和式（14-214-2）可知，）可知，电位电位与扩散层厚度与扩散层厚度和电动电荷密度和电动电荷密度q q成正比，成正比，而扩散层厚度又与溶液中反离子强度和电而扩散层厚度又与溶液中反离子强度和电荷成反比。荷成反比。n

12、对带负电性菌体的发酵液，高价阳离子的对带负电性菌体的发酵液，高价阳离子的存在，可压缩扩散层的厚度，促使存在，可压缩扩散层的厚度，促使电位电位迅速降低，而且化合价越高，这种影响越迅速降低，而且化合价越高，这种影响越显著。显著。17预处理和固液分离生物分离工程凝聚价或凝聚值 n在发酵液中加入具有高价阳离子的电解质，能在发酵液中加入具有高价阳离子的电解质，能脱除胶粒表面的水化膜，降低脱除胶粒表面的水化膜，降低电位，使电位，使双电双电层的排斥力减少，当不足以抗衡胶粒间的范德层的排斥力减少，当不足以抗衡胶粒间的范德华引力时，由于热运动的结果导致胶粒的互相华引力时，由于热运动的结果导致胶粒的互相碰撞而聚集

13、起来。碰撞而聚集起来。n电解质的凝聚能力可用凝聚价或凝聚值来表示，电解质的凝聚能力可用凝聚价或凝聚值来表示，使胶粒发生凝聚作用的最小电解质浓度（毫摩使胶粒发生凝聚作用的最小电解质浓度（毫摩尔升），称为凝聚价或凝聚值。尔升），称为凝聚价或凝聚值。18预处理和固液分离生物分离工程nSchulzeHardy法则：反离子的价数越高，法则：反离子的价数越高，凝凝聚价聚价越小，即凝聚能力越强。越小，即凝聚能力越强。n阳离子对带负电荷的胶粒凝聚能力受化合价、阳离子对带负电荷的胶粒凝聚能力受化合价、水化半径、离子运动能力的影响，次序为水化半径、离子运动能力的影响，次序为Al3+ Fe3+ H+ Ca2+ Mg

14、2+ K+ Na+ Li+19预处理和固液分离生物分离工程n常用的凝聚剂电解质有：常用的凝聚剂电解质有：硫酸铝硫酸铝 Al2(SO4)318H2O（明矾）；（明矾）；氯化铝氯化铝 AlCl36H2O;三氯化铁三氯化铁 FeCl3;硫酸亚铁硫酸亚铁 FeSO47H2O ；石灰；石灰；ZnSO4；MgCO320预处理和固液分离生物分离工程n絮凝絮凝：大分子聚电解质将胶体粒子交联大分子聚电解质将胶体粒子交联成网状，形成絮凝团的过程成网状，形成絮凝团的过程机理机理：架桥作用：架桥作用n采用絮凝法可形成粗大的絮凝体，使发采用絮凝法可形成粗大的絮凝体，使发酵液较易分离。酵液较易分离。21预处理和固液分离生

15、物分离工程l絮凝剂是一种能溶于水的高分子聚合物，其相对分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，包括离子基团以及非离子节上含有许多活性官能团，包括离子基团以及非离子型基团。型基团。l它们通过静电引力、范德华引力或氢键的作用，强它们通过静电引力、范德华引力或氢键的作用，强烈地吸附在胶粒的表面。烈地吸附在胶粒的表面。l当一个高分子聚合物的许多链节分别吸附在不同的当一个高分子聚合物的许多链节分别吸附在不同的胶粒表面上，产生架桥联结时，就形成较大絮团，产胶粒表面上，产生架桥联结时，就

16、形成较大絮团，产生絮凝作用。生絮凝作用。 絮絮 凝凝22预处理和固液分离生物分离工程高分子絮凝剂的吸附架桥作用高分子絮凝剂的吸附架桥作用 23预处理和固液分离生物分离工程可分为三类：人工合成有机高分子聚合物、天然有可分为三类：人工合成有机高分子聚合物、天然有机高分子聚合物、无机高分子聚合物机高分子聚合物、无机高分子聚合物1 1）目前常用的是人工合成有机高分子聚合物，如聚）目前常用的是人工合成有机高分子聚合物，如聚丙烯酰胺类衍生物、聚乙烯亚胺衍生物；聚丙烯酸丙烯酰胺类衍生物、聚乙烯亚胺衍生物；聚丙烯酸类和聚苯乙烯类衍生物。类和聚苯乙烯类衍生物。工业上使用的絮凝剂工业上使用的絮凝剂24预处理和固液

17、分离生物分离工程 高分子聚合物絮凝剂高分子聚合物絮凝剂根据活性基团在水中解离情况根据活性基团在水中解离情况不同，可分为三类：阴离子型（含有羧基不同，可分为三类：阴离子型（含有羧基)、阳离子、阳离子型（含有胺基）型（含有胺基） 、非离子型、非离子型25预处理和固液分离生物分离工程聚丙烯酰胺类絮凝剂的优点聚丙烯酰胺类絮凝剂的优点l用量少，一般以用量少，一般以mg/L计量；计量；l絮凝体粗大，分离效果好；絮凝体粗大，分离效果好；l絮凝速度快；絮凝速度快；l种类多，适用范围广种类多，适用范围广。聚丙烯酰胺类絮凝剂的缺点：聚丙烯酰胺类絮凝剂的缺点：存在一定的毒性，特别是阳离子型聚丙烯酰胺，用存在一定的毒

18、性，特别是阳离子型聚丙烯酰胺，用于食品和医药工业时应谨慎。于食品和医药工业时应谨慎。目前最常见：目前最常见：聚丙烯酰胺类聚丙烯酰胺类絮凝剂絮凝剂26预处理和固液分离生物分离工程2 2）天然有机高分子絮凝剂）天然有机高分子絮凝剂人工合成有机高分子絮凝剂虽然发展很快，但还存在人工合成有机高分子絮凝剂虽然发展很快，但还存在着残留单体有毒，生物降解难等问题，所以其应用受着残留单体有毒，生物降解难等问题，所以其应用受到了限制。天然有机高分子絮凝剂具有无毒，易生物到了限制。天然有机高分子絮凝剂具有无毒，易生物降解，原料来源广等优点。降解，原料来源广等优点。n天然有机高分子改性絮凝剂根据其原料来源不同可天然

19、有机高分子改性絮凝剂根据其原料来源不同可分为淀粉类、纤维素类、植物胶类和聚多糖类。分为淀粉类、纤维素类、植物胶类和聚多糖类。n其中淀粉改性絮凝剂的研究开发最引人注目。其中淀粉改性絮凝剂的研究开发最引人注目。27预处理和固液分离生物分离工程3 3）无机高分子聚合物）无机高分子聚合物有聚合铁系和铝系两大类有聚合铁系和铝系两大类u铁系絮凝剂具有操作简单、费用低，受温度影铁系絮凝剂具有操作简单、费用低，受温度影响小，亲和力强，能有效地去除悬浮物、表面响小，亲和力强，能有效地去除悬浮物、表面活性剂、破坏油水乳状液的能力很强等优点，活性剂、破坏油水乳状液的能力很强等优点，缺点腐蚀性强、稳定性差。缺点腐蚀性

20、强、稳定性差。u铝系是目前应用广、工艺较成熟的一类无机金铝系是目前应用广、工艺较成熟的一类无机金属盐絮凝剂，絮凝效果好，缺点具毒性等。属盐絮凝剂，絮凝效果好，缺点具毒性等。28预处理和固液分离生物分离工程微生物微生物絮凝剂絮凝剂n微生物絮凝剂是近年来研究和开发的新型絮凝剂，微生物絮凝剂是近年来研究和开发的新型絮凝剂，n一类由一类由微生物微生物或其分泌物产生的具有絮凝细胞功能或其分泌物产生的具有絮凝细胞功能的代谢产物。的代谢产物。n包括直接利用微生物细胞的絮凝剂、利用微生物细包括直接利用微生物细胞的絮凝剂、利用微生物细胞壁代谢产物的絮凝剂和克隆技术所获得的絮凝剂胞壁代谢产物的絮凝剂和克隆技术所获

21、得的絮凝剂 n主要成分是糖蛋白、粘多糖、纤维素及核酸等高分主要成分是糖蛋白、粘多糖、纤维素及核酸等高分子物质。子物质。n微生物絮凝剂和天然絮凝剂与化学合成的絮凝剂相微生物絮凝剂和天然絮凝剂与化学合成的絮凝剂相比，最大的优点是安全，无毒和不污染环境比，最大的优点是安全，无毒和不污染环境。29预处理和固液分离生物分离工程微生物絮凝剂微生物絮凝剂1、微生物絮凝剂的商业化生产始于、微生物絮凝剂的商业化生产始于20世纪世纪90年代，年代，如红平红球菌及由此制成的如红平红球菌及由此制成的NOC-1NOC-1是目前发现的最佳微生物是目前发现的最佳微生物絮凝剂絮凝剂 2、微生物絮凝剂或将大部分替代普通絮凝剂、

22、微生物絮凝剂或将大部分替代普通絮凝剂3、浮游藻类、草分枝杆茵、硅酸盐芽孢杆菌。、浮游藻类、草分枝杆茵、硅酸盐芽孢杆菌。30预处理和固液分离生物分离工程絮凝的影响因素絮凝的影响因素n发酵液的性质（细胞浓度，表面电荷）；发酵液的性质（细胞浓度，表面电荷）；n絮凝剂的浓度，最佳用量为粒子表面积约有一絮凝剂的浓度，最佳用量为粒子表面积约有一 半被聚合物覆盖；半被聚合物覆盖；n絮凝剂的分子量；絮凝剂的分子量；npH pH 控制；控制；n搅拌速度。搅拌速度。31预处理和固液分离生物分离工程n对于带负电荷的菌体或蛋白质来说，采用阳离子对于带负电荷的菌体或蛋白质来说，采用阳离子型高分子絮凝剂同时具有降低胶粒双

23、电层电位和型高分子絮凝剂同时具有降低胶粒双电层电位和产生吸附桥架的双重机理，单独使用可达到较好产生吸附桥架的双重机理，单独使用可达到较好絮凝效果；絮凝效果；n对于非离子型和阴离子型高分子絮凝剂，要采用对于非离子型和阴离子型高分子絮凝剂，要采用凝聚和絮凝双重机理才能提高过滤效果。凝聚和絮凝双重机理才能提高过滤效果。n这种包括凝聚和絮凝机理的过程，称为混凝。这种包括凝聚和絮凝机理的过程，称为混凝。32预处理和固液分离生物分离工程二 预处理-加热1 1 1 1）加热降低液体粘度）加热降低液体粘度）加热降低液体粘度）加热降低液体粘度液体黏度是温度的指数函数，液体黏度是温度的指数函数，升温是降低黏度的有

24、效措施。升温是降低黏度的有效措施。流体力学原理过速率与液体的流体力学原理过速率与液体的粘度成反比，降低液体粘度粘度成反比，降低液体粘度（加水稀释法和加热法等）可（加水稀释法和加热法等）可有效提高过滤速率。有效提高过滤速率。加热是发酵液预处理最简单最常用的方法。加加热是发酵液预处理最简单最常用的方法。加热能改善发酵液的操作特性。热能改善发酵液的操作特性。麦芽汁的黏度麦芽汁的黏度-温度曲线。温度曲线。33预处理和固液分离生物分离工程二 预处理-加热n2 2）加热使蛋白质变性凝固）加热使蛋白质变性凝固 变性蛋白质的溶解度小。如柠檬酸发酵液加热至变性蛋白质的溶解度小。如柠檬酸发酵液加热至8080以上，

25、可使蛋白质变性凝固，过滤速度加快。以上，可使蛋白质变性凝固，过滤速度加快。n加热处理只适用于对热较稳定的液体。注意加热温加热处理只适用于对热较稳定的液体。注意加热温度与时间，不影响产物活性和细胞的完整性。度与时间，不影响产物活性和细胞的完整性。n 34预处理和固液分离生物分离工程三 预处理-调节pHpH pH值直接影响发酵液中某些物质的电离度和电荷性质，适当调节值直接影响发酵液中某些物质的电离度和电荷性质，适当调节pH值可改善其过滤特性。值可改善其过滤特性。u细胞细胞( (碎片碎片) )及某些胶体物质在某个及某些胶体物质在某个pHpH值下也可能趋于絮值下也可能趋于絮凝而成为较大颗粒，有利于过滤

26、的进行。凝而成为较大颗粒，有利于过滤的进行。u调节发酵液的调节发酵液的pHpH到蛋白质的等电点是除去蛋白质的有效到蛋白质的等电点是除去蛋白质的有效方法。大幅度改变方法。大幅度改变pHpH还能使蛋白质变性凝固。还能使蛋白质变性凝固。u通过调整通过调整pHpH值改变膜过滤中易吸附分子的电荷性质，可值改变膜过滤中易吸附分子的电荷性质，可减少膜堵塞和污染；减少膜堵塞和污染；u影响离子型絮凝剂的电离度。影响离子型絮凝剂的电离度。35预处理和固液分离生物分离工程四 加入助滤剂（加入助滤剂（filter aids） n一种不可压缩的多孔微粒，一种不可压缩的多孔微粒，n在发酵液中加入固体助滤剂，在发酵液中加入

27、固体助滤剂，则菌体则菌体 可吸附于助滤剂微粒可吸附于助滤剂微粒上，助滤剂就作为胶体粒子上，助滤剂就作为胶体粒子的载体，均匀地分布于滤饼的载体，均匀地分布于滤饼层中，降低了滤饼的可压缩层中，降低了滤饼的可压缩性，减小了过滤阻力。性，减小了过滤阻力。n目前生物工业中常用的助滤目前生物工业中常用的助滤剂是硅藻土，其次是珍珠岩剂是硅藻土，其次是珍珠岩粉、活性炭、石英砂、石棉粉、活性炭、石英砂、石棉粉、纤维素、白土等。粉、纤维素、白土等。36预处理和固液分离生物分离工程助滤剂的选择助滤剂的选择(1)粒度粒度根据悬浮液中的颗粒和滤液的澄清度确定，一般颗粒较小的滤饼根据悬浮液中的颗粒和滤液的澄清度确定，一般

28、颗粒较小的滤饼应采用细小的助滤剂。应采用细小的助滤剂。(2)助滤剂的品种助滤剂的品种应根据过滤介质选择助滤剂品种。使用粗目滤网时易泄漏，可选应根据过滤介质选择助滤剂品种。使用粗目滤网时易泄漏，可选择石棉粉、纤维素；采用细目滤布时，可使用细硅藻土；择石棉粉、纤维素；采用细目滤布时，可使用细硅藻土；(3)用量用量间歇操作时，间歇操作时，过滤介质表面预涂助滤剂，过滤介质表面预涂助滤剂，其厚度应不小于其厚度应不小于2mm2mm。连续过滤机中根据过滤速度确定。使用硅藻土时，通常细粒为连续过滤机中根据过滤速度确定。使用硅藻土时，通常细粒为500g/m500g/m3 3，中等粒度，中等粒度700g/m700

29、g/m3 3, ,粗粒粗粒700-1000g/m700-1000g/m3 3。37预处理和固液分离生物分离工程五五. 加入反应剂加入反应剂 加入某些不影响目标产物的反应剂，可消除发酵液中的一些加入某些不影响目标产物的反应剂，可消除发酵液中的一些杂质对过滤的影响，从而提高过滤速度。杂质对过滤的影响，从而提高过滤速度。 u1 1）加入反应剂与某些可溶性盐类发生反应生成不溶性沉淀）加入反应剂与某些可溶性盐类发生反应生成不溶性沉淀, ,生成的沉淀能防止菌丝体粘结，使菌丝具有块状结构，生成的沉淀能防止菌丝体粘结，使菌丝具有块状结构，又能又能使蛋白质凝固，过滤性能上升，使蛋白质凝固，过滤性能上升，沉淀本身

30、可作为助滤剂沉淀本身可作为助滤剂. .如在如在新生霉素发酵液中加入新生霉素发酵液中加入caclcacl2 2和和NaNa3 3popo4 4，生成，生成CaCa3 3(po4)(po4)2 2沉淀。沉淀。u2 2）发酵液中含有不溶性多糖物质时，用酶将其转化为单糖，）发酵液中含有不溶性多糖物质时，用酶将其转化为单糖，以提高过滤速率。如万古霉素用淀粉作培养基，发酵液过滤以提高过滤速率。如万古霉素用淀粉作培养基，发酵液过滤前加入前加入0.025%0.025%的淀粉酶，搅拌的淀粉酶，搅拌30min30min后，再加后，再加2.5%2.5%硅藻土助滤硅藻土助滤剂，可提高过滤效率剂，可提高过滤效率5 5倍

31、。倍。38预处理和固液分离生物分离工程发酵液中的杂质发酵液中的杂质A.A.高价无机离子（高价无机离子（CaCa2+2+、MgMg2+2+、FeFe2+2+）B.B.杂蛋白杂蛋白u常规过滤或膜过滤时，易使过滤介质堵塞，影响过滤效率。常规过滤或膜过滤时，易使过滤介质堵塞，影响过滤效率。u采用离子交换和吸附法提取时会降低其交换容量和吸附能力，采用离子交换和吸附法提取时会降低其交换容量和吸附能力，u有机溶剂法或双水相萃取时，易产生乳化，使两相分离不清。有机溶剂法或双水相萃取时，易产生乳化，使两相分离不清。因此，在预处理时，应尽量除去这些物质。因此，在预处理时，应尽量除去这些物质。六、发酵液的相对纯化六

32、、发酵液的相对纯化u 在采用离子交换提炼时，会影响树脂对生化物质的交换容量在采用离子交换提炼时，会影响树脂对生化物质的交换容量。39预处理和固液分离生物分离工程（一）高价无机离子的去除方法（一）高价无机离子的去除方法1.Ca2+ 草酸、草酸钠，草酸、草酸钠，形成草酸钙沉淀形成草酸钙沉淀（注（注意回收草酸）意回收草酸） ；2.Mg2+三聚磷酸钠，三聚磷酸钠，形成三聚磷酸钠镁可形成三聚磷酸钠镁可溶性络合物；溶性络合物；3.Fe2+ 黄血盐，黄血盐，普鲁士兰沉淀普鲁士兰沉淀40预处理和固液分离生物分离工程（二）杂蛋白的去除方法（二）杂蛋白的去除方法沉淀法变性法吸附法41预处理和固液分离生物分离工程1

33、. 杂蛋白去除杂蛋白去除-沉淀法沉淀法 precipitationA A 等电点沉淀法等电点沉淀法 （isoelectric precipitation ）蛋白质的等电点大都在酸性范围内蛋白质的等电点大都在酸性范围内(pH4.0(pH4.05.5)5.5)，调节发酵，调节发酵液的液的pHpH到蛋白质的等电点是除去蛋白质的有效方法。到蛋白质的等电点是除去蛋白质的有效方法。B. 酸碱调节，使蛋白质与离子形成沉淀酸碱调节，使蛋白质与离子形成沉淀l在酸性溶液中，蛋白质与一些阴离子形成沉淀，如三氯乙在酸性溶液中，蛋白质与一些阴离子形成沉淀，如三氯乙酸盐、水杨酸盐、苦味酸盐等；酸盐、水杨酸盐、苦味酸盐等；

34、l在碱性溶液中，蛋白质与一些阳离子形成沉淀，如在碱性溶液中，蛋白质与一些阳离子形成沉淀，如Ag+Ag+、CuCu2+2+、ZnZn2+2+、Fe Fe 3+3+等。等。42预处理和固液分离生物分离工程2.2.杂蛋白去除杂蛋白去除-变性变性 Denaturation 蛋白质从有规则的排列变成不规则结构的过程称为变蛋白质从有规则的排列变成不规则结构的过程称为变性。变性蛋白质溶解度较小。性。变性蛋白质溶解度较小。l加热，加热，l大幅度调节大幅度调节pHpH值，值，l加酒精、丙酮等有机溶剂或表面活性剂等。加酒精、丙酮等有机溶剂或表面活性剂等。不足之处：不足之处：a.a.加热法只适合于对热较稳定的目的产

35、物；加热法只适合于对热较稳定的目的产物；b.b.极端极端pHpH值也会导致某些目的产物失活，且要消耗大量酸碱；值也会导致某些目的产物失活，且要消耗大量酸碱；c.c.有机溶剂法通常只适用于所处理的液体数量较少的场合。有机溶剂法通常只适用于所处理的液体数量较少的场合。 43预处理和固液分离生物分离工程2变性变性n链霉素生产中，采用链霉素生产中，采用调调pHpH至酸性至酸性（pH3.0pH3.0），加热至），加热至7070，维持半个小时，维持半个小时的方法来使蛋白变性，能使过滤速度增的方法来使蛋白变性，能使过滤速度增大大10-10010-100倍，滤液粘度可降低倍，滤液粘度可降低1/61/6。n柠檬

36、酸发酵液，采用加热至柠檬酸发酵液，采用加热至8080以上，以上，使蛋白质变性凝固和降低发酵液粘度，使蛋白质变性凝固和降低发酵液粘度，从而大大提高了过滤速度。从而大大提高了过滤速度。44预处理和固液分离生物分离工程3.3.杂蛋白去除杂蛋白去除- 吸附法吸附法 adsorptionn n加入某些吸附剂或沉淀剂吸附杂蛋白质而除去加入某些吸附剂或沉淀剂吸附杂蛋白质而除去加入某些吸附剂或沉淀剂吸附杂蛋白质而除去加入某些吸附剂或沉淀剂吸附杂蛋白质而除去。n四环类抗生素生产中，采用黄血盐和硫酸锌的协四环类抗生素生产中，采用黄血盐和硫酸锌的协同作用生成亚铁氰化锌钾同作用生成亚铁氰化锌钾K K2 2ZnZn3

37、3Fe(CN)Fe(CN)5 5 2 2的胶状的胶状沉淀来吸附蛋白质，利用此法除蛋白质已取得很沉淀来吸附蛋白质，利用此法除蛋白质已取得很好的效果。好的效果。n在枯草杆菌发酵液中，常加入氯化钙和磷酸氢二在枯草杆菌发酵液中，常加入氯化钙和磷酸氢二钠，这两者本身生成庞大的凝胶，把蛋白质、菌钠，这两者本身生成庞大的凝胶，把蛋白质、菌体及其它不溶性粒子吸附并包裹在其中而除去，体及其它不溶性粒子吸附并包裹在其中而除去，从而加快了过滤速度。从而加快了过滤速度。45预处理和固液分离生物分离工程思考题思考题1 1 发酵液为何需要预处理？处理方法有发酵液为何需要预处理？处理方法有 哪些？哪些？2 2 凝集与絮凝过

38、程有何区别？如何将两凝集与絮凝过程有何区别？如何将两 者结合使用？者结合使用？46预处理和固液分离生物分离工程第十四章第十四章 发酵液的预处理和固液分离发酵液的预处理和固液分离第二讲第二讲47预处理和固液分离生物分离工程上节课的主要内容上节课的主要内容发酵液的预处理发酵液的预处理凝聚凝聚絮凝絮凝加热加热调调pH高价无机离子的去除高价无机离子的去除杂蛋白质的去除杂蛋白质的去除48预处理和固液分离生物分离工程14.2 14.2 发酵液的固液分离发酵液的固液分离49预处理和固液分离生物分离工程一一 影响发酵液固液分离的因素影响发酵液固液分离的因素1 1）发酵液中悬浮离子的大小）发酵液中悬浮离子的大小

39、50预处理和固液分离生物分离工程2 2）发酵液的黏度）发酵液的黏度viscosity ：固液分离速度通常与粘度成反比，粘度越大，固液分离越困固液分离速度通常与粘度成反比，粘度越大，固液分离越困难。影响粘度的因素：难。影响粘度的因素：l菌体的种类和浓度（重要因素），通常丝状菌、动物或植菌体的种类和浓度（重要因素），通常丝状菌、动物或植物细胞悬浮液粘度较大，浓度增大，粘度也提高。物细胞悬浮液粘度较大，浓度增大，粘度也提高。l培养液中蛋白质、核酸大量存在：通常细胞破碎或细胞自培养液中蛋白质、核酸大量存在：通常细胞破碎或细胞自溶后粘度增大。因此细胞破碎的程度应控制，发酵放罐时溶后粘度增大。因此细胞破碎

40、的程度应控制，发酵放罐时间要适宜。间要适宜。l培养基成分：如用黄豆粉、花生粉作氮源，淀粉作碳源，培养基成分：如用黄豆粉、花生粉作氮源，淀粉作碳源，粘度都会升高。粘度都会升高。l此外，某些染菌发酵液，如染细菌，则粘度会增大。此外，某些染菌发酵液，如染细菌，则粘度会增大。l发酵过程的不正常处理，如大量过剩的培养基和消沫油加发酵过程的不正常处理，如大量过剩的培养基和消沫油加入，都会使粘度增大。入，都会使粘度增大。影响发酵液固液分离的因素51预处理和固液分离生物分离工程收集胞内产物的细胞或菌体，分离除去收集胞内产物的细胞或菌体，分离除去液相，液相，收集含生化物质的液相，分离除去固体收集含生化物质的液相

41、，分离除去固体悬浮物（细胞、菌体、细胞碎片、蛋白悬浮物（细胞、菌体、细胞碎片、蛋白质的沉淀物和它们的絮凝体等）。质的沉淀物和它们的絮凝体等）。固液分离的目的包括两方面：固液分离的目的包括两方面：52预处理和固液分离生物分离工程二二 常见的固液分离方法常见的固液分离方法过滤过滤 filtrationfiltration离心离心 Centrifugation 膜分离膜分离 membrane separationmembrane separation双水相萃取双水相萃取 ATPSATPS扩张床吸附扩张床吸附 EBAEBA53预处理和固液分离生物分离工程（一）（一） 过过 滤滤 filtrationf

42、iltration过滤操作是借助于过滤介质，在一定的压力差过滤操作是借助于过滤介质，在一定的压力差PP作用下，使悬浮液中的液体通过介质的孔道，而作用下，使悬浮液中的液体通过介质的孔道，而固体颗粒被截留在介质上，从而实现固液分离的固体颗粒被截留在介质上，从而实现固液分离的单元操作。单元操作。过滤介质过滤介质filter medium : : 过滤采用的多孔物质；过滤采用的多孔物质； 滤浆滤浆filter pulp : : 所处理的悬浮液；所处理的悬浮液； 滤液滤液filtrate : : 通过多孔通道的液体；通过多孔通道的液体； 滤饼或滤渣滤饼或滤渣 filter cakefilter cake

43、: :被截留的固体物质。被截留的固体物质。54预处理和固液分离生物分离工程滤饼过滤：滤饼过滤：当悬浮液通过滤布时，固体颗粒被滤布阻拦而逐当悬浮液通过滤布时，固体颗粒被滤布阻拦而逐渐形成滤饼（滤渣）。渐形成滤饼（滤渣）。在滤饼过滤中，当滤饼至一定厚度时即起主要的在滤饼过滤中，当滤饼至一定厚度时即起主要的过滤作用过滤作用适合于固体含量大于适合于固体含量大于0.1%0.1%的悬浮液的过滤分离。的悬浮液的过滤分离。55预处理和固液分离生物分离工程u过滤推动力：过滤推动力：悬浮液自身压强差、重力悬浮液自身压强差、重力悬浮液的悬浮液的外加压力外加压力过滤介质的过滤介质的抽真空抽真空离心力离心力u过滤阻力：

44、过滤阻力：介质阻力介质阻力：可视为平变，且一般过滤初较明显：可视为平变，且一般过滤初较明显滤饼阻力滤饼阻力: :滤饼厚度：随过滤进行而增加滤饼厚度：随过滤进行而增加滤饼特性：颗粒形状、大小。滤饼特性：颗粒形状、大小。大多情况下，过滤阻力主要取决于滤饼阻力。大多情况下，过滤阻力主要取决于滤饼阻力。56预处理和固液分离生物分离工程滤饼的质量比阻滤饼的质量比阻衡量过滤特性的主要指标是滤饼的质量比阻衡量过滤特性的主要指标是滤饼的质量比阻rB rB ，它表示单位滤饼厚度的阻力系数。，它表示单位滤饼厚度的阻力系数。与滤饼的结构特性有关。对于不可压缩性滤饼，与滤饼的结构特性有关。对于不可压缩性滤饼， rBr

45、B为常数，但对于可压缩性滤饼，为常数，但对于可压缩性滤饼，rBrB是操作压力是操作压力差的函数：差的函数： rBrBr(P) r(P) m m （14-314-3）r-r-不可压缩滤渣的比阻，对于一定的料液为常数；不可压缩滤渣的比阻，对于一定的料液为常数；m-m-压缩性指数，一般取压缩性指数，一般取0.5-0.80.5-0.8，对不可压缩性，对不可压缩性滤饼滤饼m m为为0 0。可压缩滤饼可压缩滤饼: :形成的滤饼刚性不足，其内部空隙结构随着形成的滤饼刚性不足，其内部空隙结构随着滤饼的增厚或压差的增大而变形，空隙率滤饼的增厚或压差的增大而变形，空隙率减小减小. .57预处理和固液分离生物分离工

46、程滤饼的质量比阻与过滤关系滤饼的质量比阻与过滤关系滤饼的比阻值是随操作压力差的提高而增大的。滤饼的比阻值是随操作压力差的提高而增大的。开始过滤时应注意不能很快提高压差，通常靠液柱的开始过滤时应注意不能很快提高压差，通常靠液柱的自然压差进料，并应缓慢地，逐步地升高压力，一般自然压差进料，并应缓慢地，逐步地升高压力，一般在相当长的时间内，压力差不要超过在相当长的时间内，压力差不要超过0.05 MPa0.05 MPa，最后，最后的压差也不超过的压差也不超过0.30.30.4 MPa0.4 MPa。若操作压力控制过高，由于比阻值的急剧增加，会使若操作压力控制过高，由于比阻值的急剧增加，会使过滤速度很快

47、下降，以至达到不能继续过滤的程度。过滤速度很快下降，以至达到不能继续过滤的程度。58预处理和固液分离生物分离工程恒压下的过滤方程恒压下，可压缩性滤饼的比阻应为常数。如过滤介恒压下，可压缩性滤饼的比阻应为常数。如过滤介质的阻力相对较小可以忽略不计，质的阻力相对较小可以忽略不计， q 到瞬间到瞬间，通过单位过滤面积的滤液量，通过单位过滤面积的滤液量，m3； P P 压力差，压力差，PaPa； 滤液粘度，滤液粘度，PasPas； rB rB 滤饼的重量比阻，滤饼的重量比阻，m/kgm/kg； X XB B 通过单位体积滤液所形成的滤渣重量通过单位体积滤液所形成的滤渣重量( (干重干重),kg),kg

48、m m3 3； 过滤时间，过滤时间，s s59预处理和固液分离生物分离工程过滤速度的强化过滤速度的强化1 1降低滤饼比阻力降低滤饼比阻力rBrB 一切能够降低rB的方法：如添加电解质、絮凝剂、凝固剂助滤剂等。2 2降低滤液黏度降低滤液黏度 黏度愈低，过滤阻力愈小。加热、去杂蛋白、絮凝、调PH、选择合适的放罐时间。3 3降低悬浮液中悬浮固体的浓度降低悬浮液中悬浮固体的浓度过滤速度与获得滤饼体积成反比。因此应尽可能降低培养基配料浓度（如玉米粉、豆饼粉的浓度）。4. 4. 对发酵液进行预处理，改善滤液性质。对发酵液进行预处理，改善滤液性质。60预处理和固液分离生物分离工程2 过滤介质选择过滤介质选择

49、过滤介质起过滤作用，还是滤饼的支撑物。应过滤介质起过滤作用，还是滤饼的支撑物。应具有足够的机械强度和尽可能小的流动阻力。具有足够的机械强度和尽可能小的流动阻力。合理选择过滤介质：合理选择过滤介质：过滤介质所能截留的固体粒子大小过滤介质所能截留的固体粒子大小：通常以过：通常以过滤介质的孔径表示。常用的过滤介质中，纤维滤介质的孔径表示。常用的过滤介质中，纤维滤布所能截留的最小粒子约滤布所能截留的最小粒子约10m10m，硅藻土为，硅藻土为lmlm，超滤膜可小于，超滤膜可小于0.5m0.5m。过滤介质的透过性：过滤介质的透过性：是指在一定的压力差下，是指在一定的压力差下，单位时间单位过滤面积上通过滤液

50、的体积量，单位时间单位过滤面积上通过滤液的体积量，它取决于过滤介质上毛细孔径的大小及数目。它取决于过滤介质上毛细孔径的大小及数目。61预处理和固液分离生物分离工程过滤介质过滤介质- -织物介质织物介质又称滤布，应用最广泛，包括由棉、麻等天然纤维滤布又称滤布，应用最广泛，包括由棉、麻等天然纤维滤布和合成纤维滤布。和合成纤维滤布。其过滤性能受许多因素的影响，其中最重要的是纤维的其过滤性能受许多因素的影响，其中最重要的是纤维的特性、编织纹法和线型。特性、编织纹法和线型。最高温度最高温度密度密度 (kg(kgm m3 3) )吸水率吸水率耐磨耐磨棉棉尼纶尼纶涤纶涤纶929210512010512014

51、514515515511411413813816-2216-226.5-8.36.5-8.30.04-0.080.04-0.08良良优优优优滤滤 液液澄清度澄清度阻力阻力滤饼中滤饼中含含 水水滤饼滤饼脱落脱落寿命寿命堵孔堵孔倾向倾向平纹平纹斜纹斜纹缎纹缎纹依依次次降降依依次次降降依依次次减减依依次次易易中中长长短短依依次次易易62预处理和固液分离生物分离工程过滤介质过滤介质- -粒状介质粒状介质有硅藻土、珍珠岩粉、细砂、活性炭、白土等。有硅藻土、珍珠岩粉、细砂、活性炭、白土等。最常用的是硅藻土，是优良的过滤介质：最常用的是硅藻土，是优良的过滤介质：一般不与酸碱反应，化学性能稳定；一般不与酸碱反

52、应，化学性能稳定；形状不规则，空隙大且多孔，具有很大的吸附表面；形状不规则，空隙大且多孔，具有很大的吸附表面；无毒且不可压缩，形成的过滤层阻力不随操作压力变化。无毒且不可压缩，形成的过滤层阻力不随操作压力变化。硅藻土过滤介质通常有三种用法：硅藻土过滤介质通常有三种用法：（1 1）作为深层过滤介质作为深层过滤介质。硅藻土过滤层具有曲折的毛细孔道，。硅藻土过滤层具有曲折的毛细孔道，借筛分、吸附和深层效应作用除去悬浮液中的固体粒子，截借筛分、吸附和深层效应作用除去悬浮液中的固体粒子，截留效果可达到留效果可达到1m1m。（2 2）作为预涂层。作为预涂层。在支持介质的表面上预先形成一层较薄的在支持介质的

53、表面上预先形成一层较薄的硅藻土预涂层，用以保护支持介质的毛细孔道不被滤饼层中硅藻土预涂层，用以保护支持介质的毛细孔道不被滤饼层中的固体粒子堵塞。的固体粒子堵塞。（3 3）用作助滤剂用作助滤剂。63预处理和固液分离生物分离工程过滤介质过滤介质- -多孔固体介质多孔固体介质 如多孔陶瓷、多孔玻璃、多孔塑料等，如多孔陶瓷、多孔玻璃、多孔塑料等，可加工成板状或管状，孔隙很小且耐腐可加工成板状或管状，孔隙很小且耐腐蚀，常用于过滤含有少量微粒的悬浮液。蚀，常用于过滤含有少量微粒的悬浮液。 64预处理和固液分离生物分离工程典型过滤设备典型过滤设备：按操作方式分类：间歇过滤机、连续过滤机按操作方式分类：间歇过

54、滤机、连续过滤机按操作压强差分类：压滤、吸滤和离心过滤按操作压强差分类：压滤、吸滤和离心过滤实验室用抽滤装置实验室用抽滤装置板框压滤机（间歇操作）板框压滤机（间歇操作） 转筒真空过滤机（连续操作）转筒真空过滤机（连续操作） 过滤式离心机过滤式离心机固液分离过滤设备固液分离过滤设备65预处理和固液分离生物分离工程1 1）实验室用抽滤装置）实验室用抽滤装置66预处理和固液分离生物分离工程2）板框压滤机）板框压滤机plate and frame filter 板框压滤机的过滤推动力来自泵产生的板框压滤机的过滤推动力来自泵产生的液压或进料贮槽中的气压。液压或进料贮槽中的气压。广泛应用于培养基制备的过滤

55、及霉菌、放线菌、广泛应用于培养基制备的过滤及霉菌、放线菌、酵母菌和细菌等多种发酵液的固液分离。酵母菌和细菌等多种发酵液的固液分离。适合于固体含量适合于固体含量1-10%1-10%的悬浮液的分离。的悬浮液的分离。 67预处理和固液分离生物分离工程板框压滤机板框压滤机包括板和框，多做成正方形，角端均开有小孔，装合压紧后即构成供滤浆或洗水流通的孔道。框的两侧覆以滤布，空框与滤布围成了容纳滤浆及滤饼的空间，滤板用以支撑滤布并提供滤液流出的通道。68预处理和固液分离生物分离工程板框式压滤机在过滤时，悬浮液由离心泵或齿轮泵经滤浆通道打人框内，滤液穿过滤框两侧滤布，沿相邻滤板沟槽流至滤液出口，固体则被截留于

56、框内形成滤饼。滤饼充满滤框后停止过滤。69预处理和固液分离生物分离工程板框压滤机板框压滤机优点优点过滤面积大，结构简单，价格低，动力消耗少，过滤面积大，结构简单，价格低，动力消耗少，对不同过滤特性的发酵液适应性强。对不同过滤特性的发酵液适应性强。它最重要的特征是通过过滤介质时产生的压力降可以它最重要的特征是通过过滤介质时产生的压力降可以超过超过0.1MPa,0.1MPa,这是真空过滤器无法达到的。这是真空过滤器无法达到的。缺点缺点不能连续操作，设备笨重，劳动强度大，不能连续操作，设备笨重，劳动强度大，卫生条件差，非过滤的辅助时间较长。卫生条件差，非过滤的辅助时间较长。70预处理和固液分离生物分

57、离工程自动板框式压滤机自动板框式压滤机自动板框压滤机在板框压紧；卸饼、清洗等操自动板框压滤机在板框压紧；卸饼、清洗等操作中可自动完成，劳动强度小，辅助操作时间作中可自动完成，劳动强度小，辅助操作时间短。短。自动压滤机结构复杂，价格昂贵，在一定程度自动压滤机结构复杂，价格昂贵，在一定程度上限制了它的应用和发展。上限制了它的应用和发展。71预处理和固液分离生物分离工程3 3）真空转鼓过滤机）真空转鼓过滤机（rotary-drum vacuum filter）真空过滤设备以大气与真空之间的压力差作为过滤真空过滤设备以大气与真空之间的压力差作为过滤操作的推动力。生物工业中，用得较多的是转筒式操作的推动

58、力。生物工业中，用得较多的是转筒式真空过滤机和带式真空过滤机。真空过滤机和带式真空过滤机。转筒真空过滤机的结构转筒真空过滤机的结构转筒真空过滤机是一种连续操作的过滤设备，设备转筒真空过滤机是一种连续操作的过滤设备，设备的主体是一个由筛板组成能转动的水平圆筒，表面的主体是一个由筛板组成能转动的水平圆筒，表面有一层金属丝网，网上覆盖滤布有一层金属丝网，网上覆盖滤布,圆筒内沿径向被筋圆筒内沿径向被筋板分隔成若干个空间。板分隔成若干个空间。72预处理和固液分离生物分离工程转筒真空过滤机转筒真空过滤机结构：结构：p转筒，扇形格转筒，扇形格(18格格)； 滤室；滤室； 分配头；分配头； 动盘动盘(18(1

59、8个孔，分别与扇个孔，分别与扇形格的形格的1818个通道相连个通道相连) )； 定盘定盘( (三个凹槽：三个凹槽：滤液真滤液真空凹槽、洗水真空凹槽、空凹槽、洗水真空凹槽、压缩空气凹槽压缩空气凹槽，分别将动，分别将动盘的盘的1818个孔道分成三个通个孔道分成三个通道道) )； p滤浆槽。滤浆槽。工作过程工作过程73预处理和固液分离生物分离工程转筒下部浸入滤浆槽中，浸没角约转筒下部浸入滤浆槽中，浸没角约900-1300900-1300，圆筒缓慢旋转时圆筒缓慢旋转时( (转速约转速约0.5-2r0.5-2rmin)min)，筒内每，筒内每一空间相继与分配头中的一空间相继与分配头中的3 3个室相通，可

60、顺序进个室相通，可顺序进行过滤、洗涤、吸干、吹松、卸饼等项操作。行过滤、洗涤、吸干、吹松、卸饼等项操作。即整个圆筒分为过滤区、洗涤及脱水区，卸渣即整个圆筒分为过滤区、洗涤及脱水区，卸渣及再生区及再生区3 3个区域。个区域。 74预处理和固液分离生物分离工程转筒真空过滤机优点：优点：转筒真空过滤机可吸滤、洗涤、卸饼、再生连转筒真空过滤机可吸滤、洗涤、卸饼、再生连续化操作，生产能力大，劳动强度小，续化操作，生产能力大，劳动强度小，缺点：缺点：辅助设备多，投资大，辅助设备多，投资大，且由于真空过滤，推动力小（不超过且由于真空过滤，推动力小（不超过8104 8104 PaPa），滤饼湿度大（），滤饼湿

61、度大（20203030）。）。主要适用霉菌发酵液，对菌体细小、黏度大铺主要适用霉菌发酵液，对菌体细小、黏度大铺助滤剂。对于滤饼阻力较大的物料适应能力较助滤剂。对于滤饼阻力较大的物料适应能力较差。差。75预处理和固液分离生物分离工程带式真空过滤机带式真空过滤机带式真空过滤机（是自动连续运转、并能按工带式真空过滤机（是自动连续运转、并能按工艺要求进行无级调速以及操作方便和动力消耗艺要求进行无级调速以及操作方便和动力消耗低的一种新型高效的脱水设备。低的一种新型高效的脱水设备。76预处理和固液分离生物分离工程带式真空过滤机流程带式真空过滤机流程1 1、进料、进料过滤过滤滤饼洗涤滤饼洗涤吸干吸干卸料卸料

62、滤布清洗连滤布清洗连续进行，配有续进行，配有PLCPLC控制，自动化程度高。控制，自动化程度高。2 2、真空过滤盘分段设计，可满足不同物料过滤、洗涤、真空过滤盘分段设计，可满足不同物料过滤、洗涤、吸干的工艺要求，滤带运行速度采用变频无级调速，对吸干的工艺要求，滤带运行速度采用变频无级调速，对不同物料有广泛的适应性。不同物料有广泛的适应性。3 3、在同一设备上可采用多次逆流洗涤得到高浓度的滤、在同一设备上可采用多次逆流洗涤得到高浓度的滤液，也可采用并流洗涤或顺流洗涤获得高纯度的滤饼。液，也可采用并流洗涤或顺流洗涤获得高纯度的滤饼。77预处理和固液分离生物分离工程结构结构：转鼓转鼓滤饼滤饼滤布滤布

63、滤网滤网离心过滤机工作原理图离心过滤机工作原理图p转鼓转鼓( (上有小孔，亦称悬框上有小孔，亦称悬框) )； 滤网；滤网； 滤布；滤布； p机架。机架。 原理：原理： 由于离心力作用，液体产生径向压差，通过滤饼、滤由于离心力作用，液体产生径向压差，通过滤饼、滤网及滤筐而流出。网及滤筐而流出。4）离心过滤机）离心过滤机（centrifugal filter）78预处理和固液分离生物分离工程设备设备设备设备主要结构主要结构主要结构主要结构过程过程过程过程特点特点特点特点适用性适用性适用性适用性板框压板框压板框压板框压滤机滤机滤机滤机滤板滤板/ /滤框滤框/ /夹紧机构夹紧机构/ /机机架架装合装合

64、过滤过滤洗涤洗涤卸渣卸渣整理整理加压过滤，推动力较大加压过滤，推动力较大加压过滤，推动力较大加压过滤，推动力较大 结构简单，造价低；结构简单，造价低；结构简单，造价低；结构简单，造价低； 过滤面积大，能耗少；过滤面积大，能耗少；过滤面积大，能耗少；过滤面积大，能耗少； 间歇操作；间歇操作；间歇操作；间歇操作； 洗涤时间长，生产效率低。洗涤时间长，生产效率低。洗涤时间长，生产效率低。洗涤时间长，生产效率低。应用广泛。对应用广泛。对应用广泛。对应用广泛。对原料的适应性原料的适应性原料的适应性原料的适应性强强强强转鼓真转鼓真转鼓真转鼓真空过滤空过滤空过滤空过滤机机机机转筒转筒转筒转筒( ( ( (滤

65、网、滤网、滤网、滤网、滤布滤布滤布滤布)/)/)/)/分配分配分配分配头、滤浆槽头、滤浆槽头、滤浆槽头、滤浆槽过滤过滤过滤过滤洗涤洗涤洗涤洗涤吹干吹干吹干吹干卸渣卸渣卸渣卸渣连续化生产，自动化程度高连续化生产，自动化程度高连续化生产，自动化程度高连续化生产，自动化程度高真空过滤，推动力较小；，真空过滤，推动力较小；，真空过滤，推动力较小；，真空过滤，推动力较小；，滤饼湿度大，设备投资高滤饼湿度大，设备投资高滤饼湿度大，设备投资高滤饼湿度大，设备投资高适于粒度中等，适于粒度中等，适于粒度中等，适于粒度中等，粘度不太大的粘度不太大的粘度不太大的粘度不太大的物料物料物料物料离心过离心过离心过离心过滤

66、机滤机滤机滤机转鼓转鼓转鼓转鼓( ( ( (滤网、滤网、滤网、滤网、滤布滤布滤布滤布)/)/)/)/机架机架机架机架过滤过滤过滤过滤洗涤洗涤洗涤洗涤卸渣卸渣卸渣卸渣离心过滤，推动力最大；离心过滤，推动力最大；离心过滤，推动力最大；离心过滤，推动力最大； 滤液湿度小，设备成本高，滤液湿度小，设备成本高，滤液湿度小，设备成本高，滤液湿度小，设备成本高，应用广泛，过应用广泛，过应用广泛，过应用广泛，过滤面积小。滤面积小。滤面积小。滤面积小。几种过滤设备的比较几种过滤设备的比较79预处理和固液分离生物分离工程5 5）硅藻土过滤机）硅藻土过滤机 diatomite filteru硅藻土中的硅藻有许多不同

67、的形状，由于硅藻硅藻土中的硅藻有许多不同的形状，由于硅藻土具有细腻、松散、质轻、多孔、吸水和渗透土具有细腻、松散、质轻、多孔、吸水和渗透性强的特性，所以它是一种性能优良的工业滤性强的特性，所以它是一种性能优良的工业滤剂。剂。u硅藻土过滤是以硅藻土作为过滤介质，它是一硅藻土过滤是以硅藻土作为过滤介质，它是一种预涂型过滤器，预涂、过滤、反冲洗是硅藻种预涂型过滤器，预涂、过滤、反冲洗是硅藻土过滤的一般工艺过程。土过滤的一般工艺过程。u在酿造、饮料、酒类和水处理等方面得到广泛在酿造、饮料、酒类和水处理等方面得到广泛应用。目前，国内主要用于酒类和饮料过滤应用。目前，国内主要用于酒类和饮料过滤 80预处理

68、和固液分离生物分离工程硅藻硅藻81预处理和固液分离生物分离工程硅藻土过滤机硅藻土过滤机82预处理和固液分离生物分离工程又称切向流过滤（又称切向流过滤（Cross-Flow Filtration）传统过滤时过滤液体垂直于过滤介质，过滤阻力主要传统过滤时过滤液体垂直于过滤介质，过滤阻力主要来之滤饼。错流过滤打破了传统过滤的机制，即液体来之滤饼。错流过滤打破了传统过滤的机制，即液体的流向和滤膜相切。的流向和滤膜相切。在压力推动下，在压力推动下，悬浮液悬浮液以高速在管状滤膜的内壁以高速在管状滤膜的内壁作切作切向流动向流动，利用流动的剪切作用将过滤介质表面的固体利用流动的剪切作用将过滤介质表面的固体（滤

69、饼）移走，（滤饼）移走，而附着在滤膜上的滤饼很薄，因而能而附着在滤膜上的滤饼很薄，因而能在长时间内保持稳定不变的过滤速度在长时间内保持稳定不变的过滤速度）错）错 流流 过过 滤滤83预处理和固液分离生物分离工程朗极化工公司膜澄清过朗极化工公司膜澄清过滤和膜浓缩的滤和膜浓缩的“错流过错流过滤系统滤系统” 陶瓷膜陶瓷膜 错错 流流 过过 滤滤84预处理和固液分离生物分离工程错流过滤特点错流过滤特点(收率高收率高 （97-98%97-98%）(质量好质量好(减少处理步聚减少处理步聚(染菌罐也能进行处理染菌罐也能进行处理(介质阻力大介质阻力大(不能得到干滤饼不能得到干滤饼(需要大的膜面积需要大的膜面积

70、(目前适用于小分子的分离目前适用于小分子的分离 85预处理和固液分离生物分离工程（二）离心分离（二）离心分离对于浓度较小，粒径较大，硬度较强的不溶物，对于浓度较小，粒径较大，硬度较强的不溶物，对于浓度较小，粒径较大，硬度较强的不溶物，对于浓度较小，粒径较大，硬度较强的不溶物，可以采用过滤分离。可以采用过滤分离。可以采用过滤分离。可以采用过滤分离。但当固体颗粒细小而难以过滤时，发酵液不易但当固体颗粒细小而难以过滤时，发酵液不易但当固体颗粒细小而难以过滤时，发酵液不易但当固体颗粒细小而难以过滤时，发酵液不易被过滤纯化，离心操作往显得十分有效。被过滤纯化，离心操作往显得十分有效。被过滤纯化，离心操作

71、往显得十分有效。被过滤纯化，离心操作往显得十分有效。离心分离是基于固体颗粒和周围液体密度存在离心分离是基于固体颗粒和周围液体密度存在差异，在离心场中使不同密度的固体颗粒加速差异，在离心场中使不同密度的固体颗粒加速沉降的分离过程。沉降的分离过程。动植物动植物动植物动植物细胞的收集、细胞碎片和沉淀的分离等细胞的收集、细胞碎片和沉淀的分离等常用离心分离。常用离心分离。86预处理和固液分离生物分离工程优点：优点：分离速度快，分离速度快，分离效率高、分离效率高、液相澄清度好；液相澄清度好；缺点：缺点：与过滤设备相比，与过滤设备相比，与过滤设备相比，与过滤设备相比，设备投资高、设备投资高、能耗大、能耗大、

72、离心产生的固体浓缩物和过滤产生的浓缩不同。离心产生的固体浓缩物和过滤产生的浓缩不同。 通常情况下离心只能得到一种较为浓缩的悬浮液通常情况下离心只能得到一种较为浓缩的悬浮液或浆体。而过滤可获得的水分含量较低的滤饼。或浆体。而过滤可获得的水分含量较低的滤饼。离心分离离心分离87预处理和固液分离生物分离工程离心力与转速88预处理和固液分离生物分离工程离心分离颗粒沉降速度离心分离颗粒沉降速度d 颗粒直径；颗粒直径； p 颗粒密度；颗粒密度；m 液体介质密度；液体介质密度； 液体介质粘度；液体介质粘度； 旋转角速度；旋转角速度；r 转轴中心到颗粒中心距离。转轴中心到颗粒中心距离。 增大离心力（2r）可提

73、高沉降速度，对沉降速度小的颗粒，提高转速是有效的方法。与颗粒直径有关，大颗粒容易沉降。与颗粒密度和介质密度之差(p-m)成正比，随介质粘度增大而减小。89预处理和固液分离生物分离工程按速度和离心力：按速度和离心力：1 1、常速离心机、常速离心机 最大转速最大转速8000rpm(r/min),8000rpm(r/min),相对离心力相对离心力(RCF)10(RCF)104 4g g以下以下, ,用于细胞、菌体和培养基残渣等分离；用于细胞、菌体和培养基残渣等分离；2 2、高速（冷冻）离心机、高速（冷冻）离心机 110 1104 4-2.510-2.5104 4rpmrpm，相对离心力，相对离心力1

74、0104 410105 5g,g,用于细胞碎片、较大细胞器、大分子沉淀物等分离；用于细胞碎片、较大细胞器、大分子沉淀物等分离；3 3、超速离心机、超速离心机 转速转速2.5-8102.5-8104 4rpmrpm，相对离心力，相对离心力5*105*105 5g g；用于；用于DNADNA、RNARNA蛋白质、细胞器、病毒分离纯化；检测纯度；沉降系蛋白质、细胞器、病毒分离纯化；检测纯度；沉降系数和相对分子量测定等。数和相对分子量测定等。离心机的种类与用途离心机的种类与用途对于常速和高速离心机，由于所分离的颗粒大小和密度相差较大，只要选择好离心速度和时间，就能达到分离效果。超速离心的离心方法：差速

75、离心、密度梯度离心和等密度梯度离心。 90预处理和固液分离生物分离工程按离心机的作用方式：按离心机的作用方式：斜角式斜角式平抛式平抛式管式管式蝶式蝶式螺旋式螺旋式多室多室离心机的种类与用途离心机的种类与用途91预处理和固液分离生物分离工程1 1）斜角式离心机）斜角式离心机v是一类结构最简单的实验室常用离心机，是一类结构最简单的实验室常用离心机，v指离心管腔与转轴成一定倾角的转子；指离心管腔与转轴成一定倾角的转子；v角度越大，沉降越结实，分离效果越好，角度越大，沉降越结实，分离效果越好，v角度越小，颗粒沉降距离短，沉降速度快，但分离效果差。角度越小，颗粒沉降距离短，沉降速度快，但分离效果差。v颗

76、粒在角转子中沉降时，颗粒在角转子中沉降时，先沿离心力方向撞向离心管，先沿离心力方向撞向离心管，然后再沿管壁滑向管底，然后再沿管壁滑向管底，因此管的一侧会出现颗粒沉积。因此管的一侧会出现颗粒沉积。92预处理和固液分离生物分离工程1 1）斜角式离心机）斜角式离心机结构稳定，结构稳定，可装载较多的样品可装载较多的样品使用较高的转速。使用较高的转速。加速或减速时，对样品有搅动。加速或减速时，对样品有搅动。有些梯度离心要求用角转头，否有些梯度离心要求用角转头，否则形成的梯度不均一，线性很差则形成的梯度不均一，线性很差93预处理和固液分离生物分离工程2 2）平抛式离心机平抛式离心机v平平抛抛式式离离心心机

77、机一一类类结结构构简简单单的的实实验验室室常常用用的的低低中速离心机，转速一般在中速离心机，转速一般在 3000-6000rpm3000-6000rpm。v 转子活动管套内的离心管，静止时垂直挂在转转子活动管套内的离心管，静止时垂直挂在转头上，旋转时随着转子转动，从垂直悬吊上升到头上，旋转时随着转子转动，从垂直悬吊上升到水平位置（约水平位置（约200800rpm200800rpm）。）。v颗粒在水平转子中的沉降是沿管子轴向移动。颗粒在水平转子中的沉降是沿管子轴向移动。v样品便于收集样品便于收集v受振动和变速搅乱后对流现象小，受振动和变速搅乱后对流现象小，v但转头结构复杂，最高转速相对要低但转头

78、结构复杂，最高转速相对要低v容量也小一些。容量也小一些。 94预处理和固液分离生物分离工程平抛式离心机转子平抛式离心机转子95预处理和固液分离生物分离工程）管式离心机）管式离心机 （tubular-bowl centrifugetubular-bowl centrifuge）管式离心机具有一个细长而管式离心机具有一个细长而高速旋转的转鼓，高速旋转的转鼓，转鼓内装有纵向平板，转鼓内装有纵向平板，其下部有进料口。上部两侧其下部有进料口。上部两侧有重液相和轻液相出口。有重液相和轻液相出口。96预处理和固液分离生物分离工程管式离心机管式离心机待处理的物料在一定压力（待处理的物料在一定压力（310310

79、4 4 PaPa左右）下由进料左右）下由进料管经底部空心轴进入鼓内，管经底部空心轴进入鼓内，靠挡板分布于鼓的四周，并使料液迅速达到与转鼓相靠挡板分布于鼓的四周，并使料液迅速达到与转鼓相同的角速度。同的角速度。转鼓带动物料高速旋转，在离心力下，悬浮液沿转鼓转鼓带动物料高速旋转，在离心力下，悬浮液沿转鼓内壁向上流动的，料液在离心力场的作用下因其密度内壁向上流动的，料液在离心力场的作用下因其密度差的存在而分离。差的存在而分离。澄清后的液相流动到转鼓上部的排液口排出。澄清后的液相流动到转鼓上部的排液口排出。比重大的固体微粒逐渐沉积在转鼓内壁形成比重大的固体微粒逐渐沉积在转鼓内壁形成 沉渣层，达到一定数

80、量后，停机人工清除。沉渣层，达到一定数量后，停机人工清除。97预处理和固液分离生物分离工程管式离心机特点：管式离心机特点：结构简单，结构简单，可提供较大离心力，转速高，分离因数可提供较大离心力，转速高，分离因数高达高达15000-6500015000-65000。管状离心机可以冷却，有利蛋白质分离管状离心机可以冷却，有利蛋白质分离间歇操作，须定时拆卸、清洗间歇操作，须定时拆卸、清洗适用于于分离乳浊液及含细颗粒的稀悬适用于于分离乳浊液及含细颗粒的稀悬浮液，适用于固含量低于浮液，适用于固含量低于1%1%，颗粒度小，颗粒度小于于5 5微米，黏度大的悬浮液澄清或固液两微米，黏度大的悬浮液澄清或固液两相

81、密度差较小的分离。相密度差较小的分离。98预处理和固液分离生物分离工程4）碟片式离心机）碟片式离心机disk-bowl centrifugedisk-bowl centrifuge是在管式离心机的基础上发展起来的，在转鼓是在管式离心机的基础上发展起来的，在转鼓中加入了许多重迭的碟片，缩短了颗粒的沉降中加入了许多重迭的碟片，缩短了颗粒的沉降距离，提高了分离效率。距离，提高了分离效率。 是生物工业中应用最为广泛的一种离心机是生物工业中应用最为广泛的一种离心机 有一个密封的转鼓，内装十至上百个锥顶角为有一个密封的转鼓，内装十至上百个锥顶角为60100锥形碟片。锥形碟片。碟片间的距离一般为碟片间的距离

82、一般为0.5-2.5mm,99预处理和固液分离生物分离工程碟片式离心机工作原理碟片式离心机工作原理当悬浮液在动压头的作用下，经中当悬浮液在动压头的作用下，经中心管流入高速旋转的碟片之间的间心管流入高速旋转的碟片之间的间隙时，便产生了惯性离心力，隙时，便产生了惯性离心力，其中密度较大的固体颗粒在离心力其中密度较大的固体颗粒在离心力作用下向上层碟片的下表面运动，作用下向上层碟片的下表面运动，而后在离心力作用下被向外甩出，而后在离心力作用下被向外甩出，沿碟片下表面向转子外围下滑，沿碟片下表面向转子外围下滑，而液体则由于密度小，在后续液体而液体则由于密度小，在后续液体的推动下沿着碟片的隙道向转子中的推

83、动下沿着碟片的隙道向转子中心流动，然后沿中心轴上升，从套心流动，然后沿中心轴上升，从套管中排出，达到分离的目的管中排出，达到分离的目的 100预处理和固液分离生物分离工程碟片式离心机类型碟片式离心机类型人工排渣的碟片离心机人工排渣的碟片离心机碟片上不开孔，只有一个清液排出口。沉积在转鼓内碟片上不开孔，只有一个清液排出口。沉积在转鼓内壁上的沉渣，间歇排出。只适用于固体颗粒含量很少壁上的沉渣，间歇排出。只适用于固体颗粒含量很少的悬浮液。的悬浮液。喷嘴排渣的碟片离心机喷嘴排渣的碟片离心机：当固体颗粒含量较多时，可：当固体颗粒含量较多时，可采用具有喷嘴排渣的碟式离心沉降机。在有特殊形状采用具有喷嘴排渣

84、的碟式离心沉降机。在有特殊形状内壁的转鼓壁上开设若干喷嘴内壁的转鼓壁上开设若干喷嘴 活门（活塞）排渣的碟片离心机活门（活塞）排渣的碟片离心机 这是近年来开发的机型，它和相同直径的活塞机这是近年来开发的机型，它和相同直径的活塞机相似，其速度可增加相似，其速度可增加23%30%,故可使分离因素达故可使分离因素达15000 左右，可用于酶制剂，疫苗和胰岛素等生产中左右，可用于酶制剂，疫苗和胰岛素等生产中分离物的澄清。分离物的澄清。101预处理和固液分离生物分离工程连续操作的沉降设备。连续操作的沉降设备。转鼓内有可旋转的螺旋输送器，其转数比转鼓的转鼓内有可旋转的螺旋输送器，其转数比转鼓的转数稍低。转数

85、稍低。有立式和卧式两种，卧螺机是一种全速旋转，连有立式和卧式两种，卧螺机是一种全速旋转，连续进料、分离和卸料的离心机，最大离心力可达续进料、分离和卸料的离心机，最大离心力可达60006000，操作温度可达，操作温度可达300300用于分离含固量较多的悬浮液，生产能力较大。用于分离含固量较多的悬浮液，生产能力较大。102预处理和固液分离生物分离工程螺旋式离心机工作原理螺旋式离心机工作原理转鼓与螺旋以一定差速同向高速旋转，悬浮液通过螺转鼓与螺旋以一定差速同向高速旋转，悬浮液通过螺旋输送器的空心轴进入机内中部，由进料管连续引入旋输送器的空心轴进入机内中部，由进料管连续引入螺旋内筒，加速后进入转鼓。螺

86、旋内筒，加速后进入转鼓。在离心力场作用下，固相物沉积在转鼓壁上形成沉渣在离心力场作用下，固相物沉积在转鼓壁上形成沉渣层。输料螺旋将沉积的固相物连续不断定推至转鼓锥层。输料螺旋将沉积的固相物连续不断定推至转鼓锥端，经排渣口排出机外，端，经排渣口排出机外，较轻的液相物则形成内层液环，由转鼓大端溢流口连较轻的液相物则形成内层液环，由转鼓大端溢流口连续溢出转鼓，经排液口排出机外。续溢出转鼓，经排液口排出机外。103预处理和固液分离生物分离工程多室式离心机的转鼓内有若干同多室式离心机的转鼓内有若干同心圆筒组成的环状分离室心圆筒组成的环状分离室加长了被分离液体的流程，使液加长了被分离液体的流程，使液层减薄

87、，增加了沉降面积，减少层减薄，增加了沉降面积，减少了沉降距离。了沉降距离。同时还有粒度筛分的作用，悬浮同时还有粒度筛分的作用，悬浮液中的粗颗粒沉降到靠近内部的液中的粗颗粒沉降到靠近内部的分离室壁上，细颗粒则沉降到靠分离室壁上，细颗粒则沉降到靠近外部的室壁上，澄清的分离液近外部的室壁上，澄清的分离液经溢流排出。经溢流排出。常用于抗菌素液液萃取分离，常用于抗菌素液液萃取分离，果汁和酒类饮料的澄清等。果汁和酒类饮料的澄清等。104预处理和固液分离生物分离工程14.3全发酵液提取全发酵液提取一种新型的生物分离技术概念被提出：集成化分离一种新型的生物分离技术概念被提出：集成化分离技术，即对已有的两种或两

88、种以上的单元操作进行技术，即对已有的两种或两种以上的单元操作进行有效的组合，组成一种有效的单元操作，以达到提有效的组合，组成一种有效的单元操作，以达到提高产品收率、缩短纯化步骤、降低纯化费用和投资高产品收率、缩短纯化步骤、降低纯化费用和投资成本的目的。成本的目的。1.1.用用膜技术膜技术进行全发酵液提取进行全发酵液提取2.2.用用双水相双水相萃取进行全发酵液提取萃取进行全发酵液提取3.3.用用扩张床吸附扩张床吸附进行全发酵液提取进行全发酵液提取105预处理和固液分离生物分离工程扩张床亦称膨胀床是发展中的吸附分离技扩张床亦称膨胀床是发展中的吸附分离技术。术。九十年代初，英国剑桥大学的九十年代初，

89、英国剑桥大学的H.A.ChaseH.A.Chase等通过对吸附剂的改进及对层析柱和流体等通过对吸附剂的改进及对层析柱和流体分布器的精心设计，得到了稳定、返混小分布器的精心设计，得到了稳定、返混小的扩张床。的扩张床。 扩张床吸附技术扩张床吸附技术Expanded bed adsorptionExpanded bed adsorption106预处理和固液分离生物分离工程 吸附介质颗粒在向上流动的上清作用下扩张起来，上清中的目标吸附介质颗粒在向上流动的上清作用下扩张起来，上清中的目标蛋白被吸附于介质上，而细胞及碎片通过柱子而流出，而洗脱目蛋白被吸附于介质上，而细胞及碎片通过柱子而流出，而洗脱目标蛋

90、白时从反方向将吸附介质压紧，再用洗脱液将目标蛋白洗下标蛋白时从反方向将吸附介质压紧，再用洗脱液将目标蛋白洗下来。来。操作分为五个部分操作分为五个部分操作分为五个部分操作分为五个部分:(1):(1):(1):(1)平衡平衡平衡平衡(equlibration)(equlibration)(equlibration)(equlibration)、(2)(2)(2)(2)吸附吸附吸附吸附(adsorption)(adsorption)(adsorption)(adsorption)、(3)(3)(3)(3)冲洗冲洗冲洗冲洗(washing)(washing)(washing)(washing)、(4)

91、(4)(4)(4)洗脱洗脱洗脱洗脱(elution)(elution)(elution)(elution)和和和和(5)(5)(5)(5)再再再再生（生（生（生（regeneration)regeneration)。107预处理和固液分离生物分离工程扩张床吸附技术扩张床吸附技术扩张床吸附集澄清、浓缩和初步纯化于一体的分扩张床吸附集澄清、浓缩和初步纯化于一体的分离纯化技术。离纯化技术。可以减少离心或过滤等单元操作步骤，节约操作可以减少离心或过滤等单元操作步骤，节约操作周期。提高目标产物的收率，降低了分离纯化的周期。提高目标产物的收率，降低了分离纯化的成本，成本，被称为近几十年来出现的第一个新的单

92、元操作。被称为近几十年来出现的第一个新的单元操作。随着商业化吸附剂和装置的出现，愈来愈多地引随着商业化吸附剂和装置的出现，愈来愈多地引起人们的兴趣和关注。起人们的兴趣和关注。108预处理和固液分离生物分离工程109预处理和固液分离生物分离工程思考题思考题发酵液为何需要预处理？处理方法有哪些？发酵液为何需要预处理？处理方法有哪些？凝集与絮凝过程有何区别？如何将两者结合凝集与絮凝过程有何区别？如何将两者结合使用？使用？固液分离的方法有哪些？固液分离的方法有哪些？改善过滤过程的方法？改善过滤过程的方法？为什么说扩张床吸附是一种集成化的分离技为什么说扩张床吸附是一种集成化的分离技术术? ?110预处理和固液分离生物分离工程