第八章发酵工程第二讲.ppt

⑤ 膜过滤法：又分为超滤，微滤，反渗透和纳滤四种。超 滤法是利用一定截留分子量的超滤膜进行溶质的分离或浓 缩。微滤主要用于发酵液中除去菌体；反渗透主要用于小 分子的浓缩；纳滤也可用于小分子的浓缩。膜过滤的主要 缺点是浓差极化和膜的污染，膜的寿命较短和通量低，很 难用于处理量大的工业中。但这些缺点正在克服，有很好 的发展前景。 2、初步纯化 3、高度纯化 高度纯化（精制） 1 色谱分离：色谱分离是一种高效的分离技术，过去仅 用于实验室中，后来规模逐渐扩大而应用与工业上。操作 是在柱中进行的，包含两个相——固定相和流动相，物质 在两相间分配的情况不同，在柱中流动的速度也不同，而 获得分离。 2 结晶：结晶可以认为是沉淀的一种特殊情况。结晶 的先决条件是溶液要达到过饱和。要达到过饱和可用下列 方法： ①加入某些物质，使溶液平衡发生改变，如调pH； ②将溶液冷却或将容易蒸发 发酵液经提取和精制后，还应视实际需要进行浓缩、干燥、 除菌等处理，以达到产品的应用要求。 4、成品加工和发酵废液排放 有机酸、抗生素 蛋白质、抗生素 氨基酸、有机酸、抗生素 氨基酸、蛋白质 香料、脂质 液液相平衡 液液相平衡 液液相平衡 液液相平衡 相平衡 萃取 有机溶剂萃取 双水相 液膜萃取 反胶团萃取 超临界萃取 菌体、细胞 蛋白质、多糖、抗生素 糖、氨基酸 盐、蛋白质 氨基酸、有机酸 乙醇 压力差、筛分 压力差、筛分 压力差、筛分 浓度差、筛分 电荷、筛分 汽液相平衡、筛分 膜分离 微滤 超滤 反渗透 透析 电渗析 渗透气 分离对象举例 分离机理 单元操作 分离过程的机理与分离操作 * * 第八章 发酵工程 第八章 发酵工程---第二讲 第一节：发酵工艺 第二节：下游加工过程 第三节：生化反应器 第一节：发酵工艺 1、种子扩大培养 2、发酵方式 3、发酵过程控制 种子扩大培养是指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处于休 眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过扁瓶或摇 瓶及种子罐逐渐扩大培养而获得一定是数量和质量的纯种 的过程。 1、种子扩大培养 1、种子扩大培养 作为种子的准则是： ① 菌种细胞的生长活力强，移种至发酵罐后能迅速生长， 迟缓期短； ② 生理性状稳定； ③ 菌体总量及浓度能满足大容量发酵罐的要求； ④ 无杂菌污染； ⑤ 保持稳定生产能力。 种子制备的工艺流程如下： 砂土（冷冻干燥管）管孢子→斜面→摇瓶液体（菌丝体） 或茄型瓶斜面或固体→种子罐→发酵罐. 1、种子扩大培养 2、发酵方式 微生物发酵可以分为： ① 分批 ② 补料—分批 ③ 半连续 ④ 连续 又称间歇式发酵罐，是一种准封闭式系统，种子接种到培 养基后除了气体流通外发酵液始终留在生物反应器内。 ① 分批发酵 分批发酵过程可细分为6期 Ⅰ: 停滞期： Ⅱ：加速期： Ⅲ：对数期： Ⅳ：减速期： Ⅴ：静止期： Ⅵ：死亡期： ① 分批发酵 分批发酵应根据产物的不同，掌握不同的工艺重点。 ⑴ 细胞本身: 应采用能维持最高生长产量的培养条件； ⑵ 初级代谢产物: 延长与产物生产相关联的对数生长期； ⑶ 次级代谢产物: 可缩短对数生长期，延长生产期，或降低 对数期的生长速率，从而使次级代谢产物更早形成。 优点 操作简单，周期短，染菌机会少，生产过程和产品质量容易掌握 缺点 产率低 ① 分批发酵 在分批培养过程中补入新鲜的料液，以克服营养不足而导致的发酵过早结束的缺点。 在此过程中只有料液的加入没有料液的取出，所以发酵结束时发酵液体积比发酵开始时有所增加。在工厂的实际生产中采用这种方法很多。 ② 补料—分批发酵 优点 在这样一种系统中可以维持低的基质浓度，避免快速利用碳源的阻遏效应；减缓代谢有害物的不利影响；可以通过补料控制达到最佳的生长和产物合成条件；还可以利用计算机控制合理的补料速率，稳定最佳生产工艺。 缺点 由于没有物料取出，产物的积累最终导致比生产速率的下降。由于有物料的加入增加了染菌机会 ② 补料—分批发酵 ③ 半连续发酵 在补料—分批发酵的基础上，间歇放出部分发酵液送到 产物提纯工段，被称为半连续发酵。 由于有害代谢产物的不断积累，产物合成最终难免受到阻遏。放掉部分发酵液再补加适当料液不仅补充养分和前体，而且代谢有害产物被稀释，从而有利于产物继续合成。 半连续发酵也有她的不足： ⑴ 放掉发酵液的同时也丢失了未利用养分和处于生产旺盛期的 菌体；