第八章傳質(zhì)與通氣第八章傳質(zhì)與通氣1引言大多數(shù)發(fā)酵微生物是好氣型的。葡萄糖的氧化可表示為：

C6H12O6+6O2＝6H2O+6CO2+ATP

由于氧是難溶氣體，一次供氧，難以滿足菌體用于碳源完全呼吸所需的氧，所以需要不斷通氣。通氣和攪拌是工業(yè)發(fā)酵過程的重要內(nèi)容。引言2微生物工程工藝原理傳質(zhì)與通氣ppt課件3§11傳質(zhì)與通氣§11-1微生物的需氧和溶解氧控制一、細(xì)胞對(duì)氧的需求1、氧是細(xì)胞的成分。2、微生物只能利用溶解于基質(zhì)中的氧。3、不同M有不同的氧需求。§11傳質(zhì)與通氣4二、呼吸強(qiáng)度(比耗氧速率)和耗氧速率(攝氧率)

是兩種表示微生物吸氧量的方法。1、呼吸強(qiáng)度(QO2)：?jiǎn)挝恢亓扛删w在單位時(shí)間內(nèi)的吸氧量。（mg分子氧/g干菌體·h）體現(xiàn)微生物的相對(duì)需氧量。二、呼吸強(qiáng)度(比耗氧速率)和耗氧速率(攝氧率)52、耗氧速率(γ)：指單位體積培養(yǎng)液在單位時(shí)間內(nèi)吸氧量。(mg分子氧/L·h)

γ＝QO2×X

對(duì)一定微生物來說，細(xì)胞濃度直接影響培養(yǎng)液的吸氧量。2、耗氧速率(γ)：指單位體積培養(yǎng)液在單位時(shí)間內(nèi)吸氧量。(m6三、影響微生物需氧量的因素1.碳源種類碳源種類不同，利用速度不同。

C6H12O6+6O2＝6H2O+6CO22.碳源濃度與碳源濃度是否成為限制性有關(guān)。三、影響微生物需氧量的因素73.培養(yǎng)條件(pH、T)

pH、T影響生長(zhǎng)速率和產(chǎn)物生成速率。4.(有害)代謝產(chǎn)物抑制細(xì)胞呼吸作用。5.培養(yǎng)時(shí)期的影響不同時(shí)期微生物生命活動(dòng)能力不同。注意：溶解氧濃度對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)和產(chǎn)物生成的影響可能不同。3.培養(yǎng)條件(pH、T)8四、微生物的臨界氧濃度Cc

微生物對(duì)發(fā)酵液中溶解氧濃度的最低要求——臨界氧濃度Cc。當(dāng)不存在限制性基質(zhì)時(shí)，耗氧速率因基質(zhì)中氧濃度不同而異。若C>Cc，細(xì)胞比耗氧速率保持恒定；若C<Cc，細(xì)胞比耗氧速率會(huì)下降，并隨C下降而下降。常見微生物的臨界氧濃度見下表。四、微生物的臨界氧濃度Cc9微生物工程工藝原理傳質(zhì)與通氣ppt課件10五、溶解氧控制的意義研究溶解氧控制的意義在于：1.滿足生產(chǎn)需要；2.節(jié)能、降耗；五、溶解氧控制的意義111.供氧：氣體主流→氣膜→氣液界面→液膜→液體主流。2.耗氧：液體主流→細(xì)胞周圍液膜→菌絲體叢→細(xì)胞膜→細(xì)胞。氧的傳遞途徑§11-2傳質(zhì)理論一、氧傳遞途徑與傳質(zhì)阻力兩個(gè)過程，八種阻力，按不同情況，阻力重要性不同。(一)氧在發(fā)酵過程中的傳遞途徑1.供氧：氣體主流→氣膜→氣液界面→液膜→液體主流。2.耗氧12微生物工程工藝原理傳質(zhì)與通氣ppt課件13(二)傳質(zhì)阻力1.氣膜阻力1/k1：氣體主流與氣液界面間的阻力，與空氣情況有關(guān)。2.氣液界面阻力1/k2：氧穿過氣液界面的阻力，與空氣情況和氧分子所具有的能量有關(guān)。3.液膜阻力1/k3：氣液界面到液體主流間的阻力，與發(fā)酵液成分和濃度有關(guān)。4.液流阻力1/k4：液體流動(dòng)對(duì)氧傳遞的阻力，與流動(dòng)程度和流動(dòng)形式有關(guān)。(二)傳質(zhì)阻力142.耗氧方面(1)液膜阻力1/k5：與發(fā)酵液濃度、成分和細(xì)胞特性等有關(guān)。(2)擴(kuò)散阻力1/k6：與微生物種類、生理特性有關(guān)。(3)胞膜阻力1/k7：與微生物生理特性有關(guān)，取決于細(xì)胞運(yùn)載方式和能力。(4)反應(yīng)阻力1/k8：氧分子與細(xì)胞內(nèi)呼吸酶系反應(yīng)時(shí)的阻力，與微生物種類、生理特性有關(guān)。2.耗氧方面15總結(jié)分析在供氧方面，液膜阻力(1/k3)比較顯著；在耗氧方面，細(xì)胞膜阻力(1/k6)比較顯著；只要發(fā)酵條件合適，微生物耗氧不是矛盾的主要方面。氧的溶解問題是影響微生物利用氧效率高低的最大因素。總結(jié)分析16二、氣體溶解過程的雙膜理論

1.氣液兩相間存在穩(wěn)定的相界面，界面兩側(cè)各有一層有效膜，溶質(zhì)(氧)以分子擴(kuò)散的傳質(zhì)方式由氣相主體進(jìn)入液相主體。

2.在相界面處，氣液兩相達(dá)到平衡。

3.在氣、液兩相主體中，溶質(zhì)(氧)濃度均勻。過程：氧由氣相→→→氣液界面→→→液相氣膜液膜二、氣體溶解過程的雙膜理論氣膜液膜17微生物工程工藝原理傳質(zhì)與通氣ppt課件18ppip-piCi-CL氣膜液膜氣液界面CiCLppip-piCi-CL氣膜液膜氣液CiCL19氧溶解必需穿過兩層膜：氣體主流→→氣液界面，氧分壓差(p-pi)；氣液界面→→液體主流，氧濃度差(Ci-CL)；與推動(dòng)力分壓差和濃度差相對(duì)應(yīng)的阻力分別是氣膜阻力(1/kG)和液膜阻力(1/kL)。氧溶解必需穿過兩層膜：20單位接觸面氧的傳遞速率NA為：NA：氧的傳遞速率(Kg分子O2/M2·h)p,pi：氣相和氣液界面處氧分壓(atm)Ci,CL：氣液界面和液相中氧濃度(Kg分子O2/M3)kG：氣膜傳質(zhì)系數(shù)(Kg分子O2/M2·h·atm)kL：液膜傳質(zhì)系數(shù)(M/h)單位接觸面氧的傳遞速率NA為：NA：氧的傳遞速率(Kg分子21氧分壓pi和氧濃度Ci難測(cè)定，改用總傳質(zhì)系數(shù)KG或KL和總推動(dòng)力。則，在穩(wěn)定傳遞狀態(tài)時(shí)，p*：與液相氧濃度CL平衡的氧分壓；C*：氣相中氧分壓P達(dá)平衡時(shí)的氧濃度；KG：以氧分壓差為推動(dòng)力總傳質(zhì)系數(shù)；KL：以氧濃度差為推動(dòng)力總傳質(zhì)系數(shù)；氧分壓pi和氧濃度Ci難測(cè)定，改用總傳質(zhì)系數(shù)KG或22其中，kG或kL與KG或KL的關(guān)系，可根據(jù)亨利定律來求得，即：其中，kG或kL與KG或KL的關(guān)系，可根據(jù)亨利定律來求得23根據(jù)式（5－1）有：根據(jù)式（5－1）有：24同樣可以證明：由式(5-4)和(5-5)，有如下討論：(1)易溶氣體，H很小，則KG≈kG。為氣膜控制過程。(2)難溶氣體。H很大，則KL≈kL。為液膜控制過程。(3)氧為難溶氣體，為液膜阻力(傳質(zhì)系數(shù))控制，所以下面介紹氧傳質(zhì)方程。同樣可以證明：由式(5-4)和(5-5)，有如下討論：25三、氧傳質(zhì)方程式采用體積溶氧系數(shù)或體積傳質(zhì)系數(shù)：KLa(或KGa)，據(jù)此氧傳質(zhì)(溶氧速率)方程可表示為：三、氧傳質(zhì)方程式26發(fā)酵體系中，若供氧與好氧達(dá)到平衡，則有：發(fā)酵體系中，若供氧與好氧達(dá)到平衡，則有：27實(shí)際發(fā)酵體系中，這種平衡是暫時(shí)的。即體系中氧濃度是動(dòng)態(tài)變化的，可表示：

KLa值高，表明罐的通氣狀況好（？？？），反之則差。實(shí)際發(fā)酵體系中，這種平衡是暫時(shí)的。即體系中氧濃度是動(dòng)態(tài)變28§11-3影響氧供給的因素根據(jù)氣液傳質(zhì)速率方程式：可知：凡影響推動(dòng)力(C*－CL)或(p－p*)、比表面積a和傳質(zhì)系數(shù)KL的因素，都會(huì)影響氧傳遞速率。§11-3影響氧供給的因素可知：凡影響推動(dòng)力(C*－29一、影響推動(dòng)力的因素1.溫度氧是氣體，它在水中的溶解度隨溫度升高而降低。在常壓、4-33℃內(nèi)，純水中氧的濃度CW*為：一、影響推動(dòng)力的因素302.電解質(zhì)鹽析作用可降低氧的溶解。在電解質(zhì)溶液中，有如下關(guān)系式：：氧在水的溶解度；mol/M3

：氧在電解質(zhì)溶液中的溶解度;mol/M3

：電解質(zhì)溶液的濃度；kmol/M3K：Sechenov常數(shù)；2.電解質(zhì)：氧在水的溶解度；mol/M331存在幾種電解質(zhì)時(shí)，有：存在幾種電解質(zhì)時(shí)，有：323.非電解質(zhì)在非電解質(zhì)溶氧中，氧的溶解度隨溶質(zhì)濃度增加而降低，其規(guī)律類似于電解質(zhì)溶液：：氧在非電解質(zhì)溶液中的溶解度；：非電解質(zhì)中溶質(zhì)的濃度或有機(jī)物濃度；3.非電解質(zhì)：氧在非電解質(zhì)溶液中的溶解度；334.氧分壓(1)增加罐壓提高罐壓可提高氧分壓。(2)提高空氣中氧的含量(富氧通氣)a.深冷分離

b.吸附分離

c.膜分離(3)提高H/D4.氧分壓34二、影響KLa的因素

KLa是a與KL合并作為一個(gè)參數(shù)，實(shí)際中影響該參數(shù)的因素有：(一)操作條件1.攪拌A.攪拌的作用：(1)打碎，防合并，增大氣液接觸面積；(2)產(chǎn)生渦流，螺旋，延長(zhǎng)停留時(shí)間；(3)產(chǎn)生湍流，減厚度，降阻力；(4)均勻混合，利吸收和積累；主要形式有：二、影響KLa的因素35微生物工程工藝原理傳質(zhì)與通氣ppt課件36微生物工程工藝原理傳質(zhì)與通氣ppt課件37微生物工程工藝原理傳質(zhì)與通氣ppt課件38B.攪拌器(1)型式：旋槳式，軸向推動(dòng)；渦輪式，徑向推動(dòng)，形成上下兩個(gè)翻動(dòng)；后者常被采用。多組時(shí)，上常為平槳式，下常為渦輪式；(2)轉(zhuǎn)速n和直徑d：影響溶氧水平和混合程度。P∝H攪Q攪∝n3d5，攪拌循環(huán)量Q攪∝nd3，H攪∝n2d2；增加n對(duì)提高溶氧有利，增加d對(duì)均勻混合有利。B.攪拌器39微生物工程工藝原理傳質(zhì)與通氣ppt課件40(3)間距(相對(duì)位置)：太大，產(chǎn)生攪拌死角；太小，相互干擾；因流體力學(xué)性質(zhì)不同而有所差別，牛頓型:d=(3-4)D，非牛頓型:d<2D；(4)位置(距罐底的距離)：h太大，最底部液體難提升，造成局部缺氧。太小，造成功率損失。一般為：(0.8-1)d。(5)組數(shù)：確定與H/D有關(guān)，綜合考慮溶氧和功率消耗等因素。(3)間距(相對(duì)位置)：太大，產(chǎn)生攪拌死角；太小，相互干擾；412.通氣的影響對(duì)特定發(fā)酵罐，α、β是定值。隨增加,增加；增加，增加。影響α、β的因素可以影響KLa值，與罐的形狀、結(jié)構(gòu)有關(guān)，隨罐徑增加而降低。通氣表觀線速度2.通氣的影響對(duì)特定發(fā)酵罐，α、β是定值。隨增加,42(二)液體性質(zhì)的影響(1)液體密度ρ：(2)粘度μ：(3)表面張力σ：(4)擴(kuò)散系數(shù)DL：綜上所述，影響可歸納為：(二)液體性質(zhì)的影響43(三)其它因素的影響(1)表面活性劑：定向排列；(2)離子強(qiáng)度：KLa比水大(見圖1)；(3)細(xì)胞濃度：非牛頓型增加(見圖2)；溶質(zhì)濃度(g/L)X圖1圖2(三)其它因素的影響溶質(zhì)濃度(g/L)X圖1圖244§11-4溶氧系數(shù)的測(cè)定化學(xué)方法：亞硫酸鹽氧化法極譜法電極法取樣排氣§11-4溶氧系數(shù)的測(cè)定化學(xué)方法：亞硫酸鹽氧化法極譜45一、亞硫酸鹽氧化法1、作用原理：利用SO32-在Cu2+或Mg2+催化下，能迅速被O2氧化為SO42-的特性來間接得到氧濃度的方法。其反應(yīng)式：一、亞硫酸鹽氧化法46A.氧化的特點(diǎn)：(1)ν反應(yīng)恒定；(2)ν消耗>>ν溶解；A.氧化的特點(diǎn)：47B.主要過程：(1)將配制好的Na2SO3和Cu2+離子置于發(fā)酵罐或三角瓶中;(2)通氣、攪拌或搖瓶，2SO32-＋O2→2SO42-。(3)某時(shí)刻，取樣，+過量I2液。

2SO32-＋I(xiàn)2→2SO42-；用標(biāo)準(zhǔn)Na2S2O3反滴定。記錄體積數(shù)V1。

(2S2O32-＋I(xiàn)2→2S4O62-)，(4)間隔△t后，重復(fù)測(cè)定，記錄體積數(shù)V2。B.主要過程：48兩次測(cè)定，消耗的Na2S2O3體積差△V=V2-V1，按一定關(guān)系體現(xiàn)為這段時(shí)間溶入的O2的量。即有：兩次測(cè)定，消耗的Na2S2O3體積差△V=V2-V1，按49由此可得氧的平均溶解速率N：由此可得氧的平均溶解速率N：50則溶氧系數(shù)Kd：因?yàn)椋喝芤褐醒鯘舛葹榱?一溶入即被消耗)。所以:p*=0則溶氧系數(shù)Kd：因?yàn)椋喝芤褐醒鯘舛葹榱?一溶入即被消耗)。51此法特點(diǎn)：(1)氧溶解速率與氧濃度無關(guān)，反應(yīng)速度快，簡(jiǎn)單；(2)只能測(cè)定反應(yīng)器中Na2SO3溶液的溶氧系數(shù)，不能真是反映發(fā)酵液狀況；此法特點(diǎn)：52二、極譜法二、極譜法53(一)取樣極譜法取出樣品置入極譜儀中，記下對(duì)應(yīng)時(shí)刻的氧濃度CL。以CL對(duì)t作圖，得如圖所示的曲線。(一)取樣極譜法54時(shí)間(min)CLC*時(shí)間(min)CLC*55從圖可以看出，曲線的斜率：(此時(shí)只有耗氧，而無氧溶解)再根據(jù)體系處于平衡時(shí)來計(jì)算KLa：γ從圖可以看出，曲線的斜率：(此時(shí)只有耗氧，而無氧溶解)再根據(jù)56取樣極譜法的特點(diǎn)：(1)簡(jiǎn)單，快速；(2)在罐外測(cè)定，不是發(fā)酵狀況，因而也存在一定誤差；取樣極譜法的特點(diǎn)：57(二)排氣極譜法也是一種非發(fā)酵狀態(tài)下的測(cè)定方法。其方法是：(1)充氮?dú)猓s出其中的氧；(2)通氣和攪拌，測(cè)定溶氧濃度值。作圖可得到下圖：(二)排氣極譜法58時(shí)間tCLC*時(shí)間tCLC*59在這種狀態(tài)下有：即：積分后可得:在這種狀態(tài)下有：即：積分后可得:60時(shí)間斜率＝-KLa時(shí)間斜率＝-KLa61此法特點(diǎn)：省時(shí)，又能用于測(cè)定在非發(fā)酵狀態(tài)下發(fā)酵設(shè)備的通氣效率。工業(yè)測(cè)定需用大量的氮?dú)猓译y以代表整個(gè)發(fā)酵液的特征。此法特點(diǎn)：62三、復(fù)膜電極法過程：發(fā)酵過程停止通氣片刻，溶解氧因被生產(chǎn)菌利用而濃度降低。人為地制造一個(gè)不穩(wěn)定的狀態(tài)(溶氧和耗氧速率不平衡)，來求KLa。三、復(fù)膜電極法63不穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，發(fā)酵液中某時(shí)間間隔的溶氧量為：不穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，發(fā)酵液中某時(shí)間間隔的溶氧量為：64CLtC1C2Ct1t2t3ABCLtC1C2Ct1t2t3AB65其測(cè)定步驟為：停止對(duì)發(fā)酵罐供氣，此時(shí)由于菌體的呼吸作用而使溶氧濃度直線下降。圖中的直線AB的斜率即為所測(cè)的菌體呼吸率。該過程可用下式表達(dá)：其測(cè)定步驟為：停止對(duì)發(fā)酵罐供氣，此時(shí)由于菌體的呼吸作用而66在B點(diǎn)重新開始供氣使溶氧濃度開始增加，直至達(dá)到濃度為C。在這段時(shí)間中所觀察到的溶氧濃度的增值BC，即為氧傳遞至溶液和被菌體呼吸后的差值，該過程可用下式表達(dá)：在B點(diǎn)重新開始供氣使溶氧濃度開始增加，直至達(dá)到濃度為C。67經(jīng)過幾次同樣的操作，得到幾組不同的dC/dt,γ值，CL值。再以CL對(duì)作圖，得直線，其斜率為（－1/KLa），外推得C*。經(jīng)過幾次同樣的操作，得到幾組不同的dC/dt,γ值，CL值68四、氧平衡法在一定的時(shí)間間隔內(nèi)直接測(cè)定傳遞至溶液中氧的量。此方法涉及到下列一些參數(shù)的測(cè)定：(1)發(fā)酵罐中發(fā)酵液體積的測(cè)定，L(V)；(2)進(jìn)口和出口的空氣體積流量的測(cè)定L/min(Qi和Q0)；(3)發(fā)酵器進(jìn)出口的氣體溫度，K（Ti和T0）；(4)發(fā)酵器進(jìn)出口氧的分壓(pi和p0)。然后，氧傳遞速率可由下式?jīng)Q定：四、氧平衡法69全部發(fā)酵中，單位時(shí)間的溶氧量是進(jìn)出口氣體中含氧量之差，即：p：進(jìn)出口壓力平均值P氣體的平均總壓力，發(fā)酵罐平均高度處的壓力。全部發(fā)酵中，單位時(shí)間的溶氧量是進(jìn)出口氣體中含氧量之差，即70參考書目(1)《生物工藝學(xué)》（上、下）俞俊棠，華東理工大學(xué)出版社，1992.5(2)《生化生產(chǎn)工藝學(xué)》梅樂和等，科學(xué)出版社，1999.8參考書目71THEENDTHEEND722008-4-22宜賓學(xué)院生命科學(xué)與食品工程系第九章發(fā)酵產(chǎn)物的提取及精制概論發(fā)酵產(chǎn)物的提取及精制概述發(fā)酵醪的預(yù)處理2008-4-22宜賓學(xué)院生命科學(xué)與食品工程系第九章發(fā)酵產(chǎn)732008-4-22一、下游加工技術(shù)的重要性

1.產(chǎn)品分離純化是最終獲得商業(yè)產(chǎn)品的環(huán)節(jié)。

2.投資費(fèi)用高（抗生素、乙醇、檸檬酸占60%）。

3.分離純化技術(shù)落后會(huì)阻礙發(fā)酵工程技術(shù)的發(fā)展。2008-4-22一、下游加工技術(shù)的重要性742008-4-22幾種產(chǎn)品在發(fā)酵液中的濃度產(chǎn)品典型濃度（g/L）抗生素25

氨基酸100

酒精100

有機(jī)酸100

酶20

蛋白質(zhì)102008-4-22752008-4-22二、下游加工技術(shù)的特點(diǎn)

1.發(fā)酵液的復(fù)雜性造成分離上的困難性。

2.欲提取的產(chǎn)物通常濃度低且很不穩(wěn)定。

3.多為分批操作，各批發(fā)酵液不盡相同，要求下游加工有一定彈性。2008-4-22二、下游加工技術(shù)的特點(diǎn)762008-4-221概述一、發(fā)酵產(chǎn)物的分類從工業(yè)發(fā)酵范疇來看，從發(fā)酵液中獲得的發(fā)酵產(chǎn)物大致可分為三類：1、菌體：2、酶：3、代謝產(chǎn)物2008-4-221概述772008-4-22二、發(fā)酵產(chǎn)物提煉的步驟和方法影響提煉方法的因素1.產(chǎn)物類型不同，提取、精制的方法不同。如：分離菌體胞內(nèi)酶與代謝產(chǎn)物的方法明顯不同；2.產(chǎn)物類型相同，但結(jié)構(gòu)不同，提取精制方法不同。3.產(chǎn)物酸堿性、水溶性等不同，方法不同。2008-4-22二、發(fā)酵產(chǎn)物提煉的步驟和方法782008-4-22如何著手對(duì)一種未知的發(fā)酵產(chǎn)品進(jìn)行提取。(1)產(chǎn)品的類型，性質(zhì)的研究。①可大致確定它是屬于哪一類型；②可了解它是一種成分還是幾種成分的混合物。(2)穩(wěn)定性研究。確定在哪一種條件下進(jìn)行提取和精制不受破壞，即確定提取條件。2008-4-22如何著手對(duì)一種未知的發(fā)酵產(chǎn)品進(jìn)行提取。792008-4-22發(fā)酵產(chǎn)物的提取和精制——濃縮純化，三個(gè)步驟：(1)預(yù)處理：改變發(fā)酵液物理性質(zhì)。(2)提取：分離出目的物及其性質(zhì)相似物。(3)精制：除去相似物，精煉目的。(4)后加工：使用要求決定。2008-4-22發(fā)酵產(chǎn)物的提取和精制——濃縮純化，三個(gè)步驟802008-4-22(1)常用提取方法：離子交換樹脂法膜分離法凝膠層離法沉淀法吸附法溶媒萃取法(2)常用精制方法：除了上述幾種外，還含濃縮、結(jié)晶、干燥、蒸餾等。其方法的選擇：取決于醪特性、菌種、產(chǎn)物性質(zhì)。2008-4-22(1)常用提取方法：812008-4-22三．提取精制過程中要注意的問題：防變性和降解；防輔基流失；防醪中所需產(chǎn)物被分解或揮發(fā)；2008-4-22三．提取精制過程中要注意的問題：822008-4-222 發(fā)酵醪的預(yù)處理一、發(fā)酵醪的一般特征(1)水量大；(2)產(chǎn)物濃度低；(3)懸浮物以膠體狀物(菌體，蛋白)為主；不利：a不利于過濾。b增加了提取精制等后工序的提取難度。2008-4-222 發(fā)酵醪的預(yù)處理832008-4-22(4)含有無機(jī)鹽類、非蛋白質(zhì)大分子雜質(zhì)及其降解產(chǎn)物等。(5)存在少量發(fā)酵副產(chǎn)物。(6)含其它有機(jī)雜質(zhì)。2008-4-22(4)含有無機(jī)鹽類、非蛋白質(zhì)大分子雜質(zhì)及其842008-4-22二、醪預(yù)處理要求(1)菌體的分離過濾或離心。要求：控制周期；過濾時(shí)間。(2)固性物的去除通過過濾處理，將固形雜質(zhì)去除。2008-4-22二、醪預(yù)處理要求852008-4-22(3)蛋白質(zhì)的去除：等電、變性凝固等(4)重金屬離子的除去：(5)其它有機(jī)雜質(zhì)的去除：(6)改變醪的性質(zhì)：(7)調(diào)節(jié)適當(dāng)溫度：2008-4-22(3)蛋白質(zhì)的去除：862008-4-22三．菌體的分離：(一)菌體與發(fā)酵醪的分離方法1.細(xì)菌和酵母,采用高速離心。(1)細(xì)菌(2)酵母：2.霉菌和放線菌，采用過濾2008-4-22三．菌體的分離：872008-4-22(二)離心分離原理：根據(jù)發(fā)酵液中的物質(zhì)比重不同，在離心力場(chǎng)的作用下，將懸浮液中的固相和液相加以分離。(1)沉降式：管式蝶式離心機(jī)(2)過濾式：多種形式分批、自動(dòng)間隙或連續(xù)式2008-4-22(二)離心分離882008-4-221）碟式高速離心機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理：結(jié)構(gòu)倒錐形多孔碟片金屬轉(zhuǎn)鼓。工作原理：中心進(jìn)料，因固液比重不同，在碟片空間內(nèi)由于離心力的作用，把醪分成固液兩相。2008-4-221）碟式高速離心機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理：892008-4-222008-4-22902008-4-222）管式高速離心機(jī)工作原理：下部進(jìn)料，經(jīng)檔板分散于轉(zhuǎn)筒底部，受離心力作用而上旋，輕液位于筒的中央螺旋向上移動(dòng)，菌體則靠近筒壁，經(jīng)分離盤時(shí)，輕液沿輕液孔進(jìn)入集液槽。菌體位于轉(zhuǎn)筒壁，停機(jī)的時(shí)候取出。2008-4-222）管式高速離心機(jī)工作原理：912008-4-22管式分離機(jī)主要分為澄清型和分離型兩種。

澄清型：難分離懸浮液的液固分離。

分離型：難分離的乳濁液(液液二相分離、液液固三相分離)。

2008-4-22管式分離機(jī)主要分為澄清型和分離型兩種。922008-4-222008-4-22932008-4-22(三)過濾1）影響過濾速度的因素（膠體物存在情況）：(1)培養(yǎng)基組成及利用程度。(2)發(fā)酵終點(diǎn)的判定是否正確。(3)菌種。2008-4-22(三)過濾942008-4-222）提高過濾設(shè)備處理能力的途徑：（1）擴(kuò)大設(shè)備尺寸，增加過濾面積。增大設(shè)備規(guī)模（2）提高過濾速度（強(qiáng)化設(shè)備處理能力）2008-4-222）提高過濾設(shè)備處理能力的途徑：952008-4-22提高過濾設(shè)備處理能力途徑提高過濾速度物化方法工藝措施結(jié)構(gòu)措施懸浮液制備過程中懸浮液制備后造成大顆粒固形物固形物顆粒凝固減少固定膜厚度添加助濾劑保持適當(dāng)?shù)臑V餅厚度采取最大的允許過濾壓力控制適當(dāng)?shù)膽腋∫簼舛裙绦挝镱w粒分級(jí)過濾反向過濾動(dòng)態(tài)過濾擠動(dòng)過濾電場(chǎng)與磁性過濾自動(dòng)化擴(kuò)大設(shè)備尺寸，增加過濾面積2008-4-22提高過濾設(shè)備處理能力途徑提高過濾速度物化方962008-4-223）改善濾餅結(jié)構(gòu)的物理化學(xué)方法具體措施：在制備懸浮液過程中或之后，造成大顆粒2008-4-223）改善濾餅結(jié)構(gòu)的物理化學(xué)方法972008-4-22(1)酸化凝結(jié)法：膠體體系的穩(wěn)定性與其帶電荷有關(guān)。在某pH下，凈電荷為0，溶解度最小(pH=pI)。常用酸試劑：草酸、鹽酸、硫酸及磷酸。

Fe2＋+金霉素+草酸→草酸鐵＋金霉素;Ca2＋+草酸→草酸鈣;2008-4-22(1)酸化凝結(jié)法：982008-4-22(2)熱處理法：〈熱凝固法〉

加熱使蛋白質(zhì)凝固，不適宜用于熱敏感的發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)中。2008-4-22(2)熱處理法：〈熱凝固法〉992008-4-22(3)添加絮凝劑膠體粒子間電荷相同而互斥而不聚沉。利用絮凝劑（分子活性基團(tuán)多，多點(diǎn)結(jié)合、長(zhǎng)鏈線性結(jié)構(gòu)、高電荷密度）特點(diǎn)而使膠體粒子沉淀。常用的絮凝劑：聚丙烯酰胺〈PAM〉、含40000個(gè)PAM單體。2008-4-22(3)添加絮凝劑1002008-4-22(4)添加助濾劑：能形成一層不可壓縮的濾層，截留了懸浮雜質(zhì)，隔離了細(xì)小、易壓縮雜質(zhì)與過濾介質(zhì)接觸，以形成疏松濾餅。2008-4-22(4)添加助濾劑：1012008-4-22注意：

a．方法：預(yù)涂層，或醪中直接加入，或兩法兼用。

b．助濾劑種類、用量要恰當(dāng)，是取得良好過濾效果的關(guān)鍵。2008-4-22注意：1022008-4-22(5)添加反應(yīng)劑添加能相互反應(yīng)、或能和某些溶解鹽類反應(yīng)生成不溶解的沉淀的物質(zhì)。

3CaCl2+2Na3PO4→Ca3(PO4)2↓+6NaCl

關(guān)鍵在選擇合適的反應(yīng)劑2008-4-22(5)添加反應(yīng)劑1032008-4-22(6)添加酶制劑當(dāng)醪中有不溶解的多糖存在時(shí)，加入能使其轉(zhuǎn)化為單糖的酶制劑，改善粘度，對(duì)提高過濾速濾有幫助。2008-4-22(6)添加酶制劑1042008-4-224）工藝措施A保持適當(dāng)?shù)臑V餅厚度B采取最大的允許過濾壓力C控制適當(dāng)?shù)膽腋∥锏臐舛菵固形顆粒分級(jí)過濾2008-4-224）工藝措施1052008-4-225）結(jié)構(gòu)措施A反向過濾B動(dòng)態(tài)過濾(過濾速度高，過濾介質(zhì)截留的固體粒子連續(xù)地被除去，不能形成較厚濾餅層)。C電場(chǎng)、磁場(chǎng)過濾。（兩性物質(zhì)）D自動(dòng)過濾2008-4-225）結(jié)構(gòu)措施1062008-4-226）過濾介質(zhì)：過濾單元上使用的過濾介質(zhì)種類很多，按材料大致可分幾個(gè)方面：(1)天然纖維和合成纖維濾布帆布綢絹滌綸尼龍布玻璃纖維選擇時(shí)主要注意：①不同纖維的物理、化學(xué)性能不同②紋路：平紋、鏈紋2008-4-226）過濾介質(zhì)：1072008-4-22(2)天然毛氈和合成濾氈三維均勻纖維團(tuán)，無粘結(jié)劑。用途廣，能使涂層和濾餅的形成迅速均勻。(3)微孔纖維薄膜和金屬薄膜：A：主要是醋酸纖維素，聚碳酸脂類；B：惰性金屬合金為主；2008-4-22(2)天然毛氈和合成濾氈1082008-4-22(4)多孔陶瓷，金屬陶瓷與燒結(jié)樹脂再生能力好。(5)連孔型泡沫塑料與泡