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99 第二章 细胞分离与破碎 固液分离的类型 1、过滤(重力过滤器、压滤器、真空过滤器) 2、离心 3、重力沉降 发酵液的组成 悬浮液： 指固体颗粒在0.1?m以上的固液分散体系。生物细胞培养液基本上也是悬浮液。 培养液的组成： 水70-80% + 固体细胞及碎片20-30%(对微生物发酵)+ 少量的代谢成物 + 细胞破裂后的内容物 + 残存的培养基成分 培养液的基本特征 A、细胞成分及碎片大小不一，颗粒大小?，分离成本?。 B、固液密度相近，黏度高：沉降和离心分离困难 C、固体成分可压缩可变形 + 高黏度：过滤困难，黏附在滤布，错流过滤形成凝胶层 D、动植物细胞抗剪切力差：错流膜过滤和离心等不适 E、流变性复杂，非牛顿型流体，青霉素发酵液为卡森型流体，120h链霉素发酵液为拟塑性流体，灰色链丝菌发酵液为塑性流体。 备注 在高分子液体范畴内，可以粗略地把非牛顿型流体分为： 纯粘性流体，但流动中粘度会发生变化，如某些涂料、油漆、食品等。 粘弹性流体，大多数高分子熔体、高分子溶液是典型的粘弹性流体，而且是非线性粘弹性流体。一些生物材料，如细胞液，蛋清等也同属此类。 流动性质有时间依赖性的流体。如触变性流体，震凝性流体。 对微小而形状多变的微生物细胞，发酵液和其它生物溶液的固液分离就变得复杂了 。 一般，由于料液通常都是高的非牛顿粘度流体或者是高度可压缩滤饼，发酵液和其它生物溶液是极其难以过滤的，因此，必须对这些生物分离程序进行修改。 预处理 预处理的目的: 改变发酵液的物理性质 (黏度、颗粒大小?、颗粒稳定性等)，固液分离速度?，分离器分离效率?； 目标产物转移其中一相(多数为液相)； 1、 加热 最简单、最经济的预处理方法是加热，加热不仅可以增加料液的操作特性，也可以对其进行灭菌。但加热变性的方法只适合于对热稳定性的产物。 加热可产生： ?黏度、促凝聚、?固体成分体积、破坏凝胶结构、增加空隙率、去蛋白 3、凝聚和絮凝 通过电解质的加入促进原始溶液的凝聚和絮凝 主要作用为增大混合液中悬浮粒子的体积，提高固液分离速度，同时可除去一些杂质。 凝聚剂种类： A、无机盐类：如硫酸铝、明矾、硫酸铁、硫酸亚铁、FeCl3、AlCl3、ZnCl2、硫酸镁等； B、无机碱：如Al(OH)3、Fe(OH)3、Ca(OH)2、CaO等； C、聚合无机盐，如聚合铝、聚合铁。 机理：A、破坏双电层，B、水解后胶体吸附，C、氢键结合等。 The first step in most industrial bioseparations is the removal of insoluble solids from the fermentation beer. The concentration and size of these insolubles varies widely. 大部分工业生物分离的第一步往往是将不溶物质从发酵液中除去。这些不溶性固体的浓度和颗粒大小的变化范围很宽。 The concentration can be as high as 60% per volume or as low as 0.1%. 浓度可高达每单位体积含60%的不溶性固体，又可低至每单位体积仅含0.1%。 The size ranges from microorganisms of perhaps 1 um diameter up to insoluble nutrients characteristically 1mm in diameter 粒径的变化可以从直径约为1um的微生物，到直径为1mm的不溶性物质。 When these insolubles are dilute, large rigid, they can be easily separated by filtration. 对于这些浓度较小，粒径较大，硬度较强的不溶物，我们可以采用过滤方法分离。 When the beers are not easily filtered, they sometimes can be separated by centrifugation. 当发酵液不易被过滤纯化时，我们可以采用离心的方法来分离。 Centrifugation requires more expensive equipment than filtration. However, it is often effective way even when the so