发酵液的预处理主要方法

发酵液预处理的主要方法
1 加水稀释法和加热法
加水稀释法能降低液体粘度, 但会增加悬浮液的体积, 加大后继过程的处理任务。 而且, 单从过滤操作看,稀释后过滤速率提高的百分比必须大于加水比才能认为有效,即若加水一 倍,则稀释后液体的粘度必须下降50%以上才能有效提高过滤速率。
加热是发酵液预处理最简单最常用的方法。加热可有效降低液体粘度,提高过滤速率。 同时,在适当温度和受热时间下可使蛋白质凝聚,形成较大颗粒的凝聚物,进一步改善了发 酵液的过滤特性。
对于粘度较高的发酵液,稀释或者加热可以降低发酵液黏度,有利于输送和过滤等后续 操作。史鹏等 [2] 的研究比较了热处理和酸处理两种方法对HA 分子量降低的影响。
2 离心法
钛靶材国内在这方面的报道,主要反映了高速离心能耗大、设备昂贵,因而得不到推广应用。 国内有些厂家仿效国外的做法, 采用高速蝶片式喷嘴离心机分离菌体, 虽对谷氨酸菌体的 除去有一定效果, 但对菌丝较轻细的肌苷菌体至今未取得满意的结果且设备价格昂贵 [3] 。
止动环
3 絮凝和凝聚及混凝方法
絮凝预处理能显著加快发酵液中固体颗粒的沉降,提高过滤速度。李凡锋等 [4] 处理 1, 3­丙二醇发酵液后, 其中絮凝样的滤饼湿基、 干基重量分别比对照样增加了41.13%、 51.88%。
江龙法等 [1] 采用壳聚糖作为絮凝剂对 L­ 乳酸发酵液进行预处理,取得了较好的结果。半导体激光器结构
经处理后的发酵液菌体减少95 %以上, 江龙法等 [5] 用壳聚糖作絮凝剂处理谷氨酸发酵液,
谷氨酸浓度没有降低。
周荣清等 [6] 的研究证明:透明质酸发酵液经絮凝预处理后,不仅可以大大改善发酵液的
固液分离效果,同时其滤清液的纯度亦有一定幅度的提高,在超滤过程中污染程度明显减少, 渗透通量增加。
4 调节 PH值
调节pH值可以改善发酵液吸附性质和使蛋白变性。对于加入离子型絮凝剂的发酵液, 调节pH可改变絮凝剂的电离度, 从而改变分子链的伸展状态。 郝健等 [7] 的研究表明, pH越低, 相同操作电压下工作电流越大,脱盐操作时间也越短,发酵液初始pH 调至6 左右为宜。
李向平等 [8] 以壳聚糖为絮凝剂进行了单因素絮凝实验,结果表明pH值和絮凝剂用量对絮 凝效果影响很大。
5 加入助滤剂
铁氧化物
助滤剂是一种不可压缩的多孔微粒,它能使滤饼疏松,吸附胶体,扩大过滤面积,滤 速增大。助滤剂的添加可以改善发酵液过滤性质。助滤剂作为胶体粒子的载体,均匀地分布 于滤饼层中,相应地改变了滤饼结构,降低了滤饼的可压缩性,也就减小了过滤阻力。
王晓静等 [9] 针对絮凝预处理后过滤速率慢的问题,采用添加助滤剂的方法。以粗、细2
种粒度的硅藻土进行掺浆法实验,即把助滤剂直接投到悬浮液中,目的是增大滤饼的孔隙,使塑料单向阀
液相能够快速流出。
hxi6 加入反应剂
改善过滤性能较好的方法是加入一些反应剂,它们能相互作用,或和某些溶解性盐类 发生反应生成不溶解的沉淀。生成的沉淀能防止菌丝体粘结,使菌丝具有块状结构,沉淀本 身即可作为助滤剂,并且还能使胶状物和悬浮物凝固。
例如发酵液中有不溶解的多糖存在,则最好用酶将它转化为单糖,以提高过滤速度。 加入淀粉酶后,能使过滤速度加快。
在发酵液中加入某些盐类,可除去高价无机离子。如除去钙离子,可加入草酸钠,生 成的草酸钙能促进蛋白质凝固,提高溶液质量。除去镁离子,可加入三聚磷酸钠Na5P3O10, 它与镁离子形成不溶性络合物。用磷酸盐处理,也能大大降低钙离子和镁离子的浓度。除去 铁离子,可加入黄血盐,使其形成普鲁士蓝沉淀。
7 膜处理
膜分离技术是近三十多年来发展起来的高新技术,具有高效、节能、过程简单、容易操 作和控制、不污染环境等优点。由于这些优点、使膜分离技术在短短的时间迅速发展起来, 已广泛有效地应用于石油化工、生化制药、医疗卫生、冶金、电子、能源、轻工、纺织、食 品、环保、航天、海运、人民生活等领域,形成了独立的新兴技术产业。
张月萍等 [7,10] 用超滤膜对VB12发酵滤液进行分离,使纯度提高50. 3%,收率提高12. 5%。 冯建立等 [11] 采用自制的超滤膜对红霉素发酵液去乳化进行研究, 解决了絮凝法去除蛋白和
多糖效果较差的问题, 同时提高了萃取的收率和质量。
以上这些方法各有特点,通常是几种方法综合使用,以提高发酵液预处理效率。冯闻 铮等 [12] 考察了温度、酸度、絮凝剂和凝聚剂等对过滤速度和滤液效价的影响。实验发现过 滤液效价随过滤温度和 pH 值不同而变化,实验还发现,不同絮凝剂影响滤液效价, 以聚丙 烯酰胺为最好, 外加溶剂也影响滤液效价, 乙醇使效价降低, 而丙酮和甲醛可使效价升高。

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