发酵工程第10讲.ppt

第十二章 发酵工程下游加工技术 上 游 原料 原料处理 培养基的配制、设计与灭菌 菌种的选育 保藏菌种 种子制备 发酵培养 空气 空气除菌 无菌空气 下 游 发酵液 预处理 初步纯化 精制加工 成品 工艺、设备、传统、现代 第十二章 下游加工工程 一、下游加工工程概论 二、发酵液的预处理 三、发酵液的固液分离 四、细胞的破碎 五、发酵产品的提取 六、发酵产物的精制 七、成品的加工 一、微生物下游加工工程概论 1、下游加工过程在发酵生产中的地位 从微生物发酵液中分离、精制发酵产品的过程称为下游加工过程（down stream process)。 下游加工的目标：高产、优质、低耗 按下游加工过程的难易程度，微生物的发酵产品可分 为三类： a. 如啤酒、葡萄酒、各种发酵饮料等。下游成本占生产成本的10%左右。 b. 如乙醇、有机酸、氨基酸、抗生素、维生素等。下游成本占生产成本的30%左右，能耗占60%以上，下游投资占整个工厂投资的60%左右。 c. 重组DNA产品、精制蛋白质产品。下游成本占生产成本的80%~90%，而且这种偏向还有继续加剧的趋势。 2、下游加工过程的特点： 微生物发酵产品的品种很多，其下游加工过程一般有以下特点： a. 成分复杂：发酵液是复杂的多相系统。含有细胞、代谢产物和残留的培养基等。 b. 产品浓度低：传统发酵产物浓度仅酒精、柠檬酸、葡萄糖酸在10%以上，一般在1%~10%，活性物质产品为0.01 %~1%。 c. 收率较低：由于杂质多，产品质量要求高，多步操作。 d. 失活问题：生物活性物质通常很不稳定。遇热、有机溶剂、某些金属离子等引起失活或分解。 e. 生物安全问题：对于某些基因工程产品，应注意生物安全问题，防止菌体的扩散。 3、下游加工过程的一般操作流程 胞外产物 发酵液→预处理→细胞分离→细胞破碎→细胞碎片分离→提取 加热 过滤 匀浆 过滤 （初步纯化 ） 调pH 离心 研磨 离心 吸附 絮凝 溶胞 萃取 超声波 沉淀 蒸馏 →精制→成品加工 （高度纯化） 层析 浓缩 离子交换 干燥 电泳 无菌过滤 结晶 包装 二、发酵液的预处理 1、过滤特性的改变 1.1降低液体黏度 1.1.1 加水稀释法：可降低液体黏度，降低产物浓度，增加后续的处理量，应注意适量加水。 1.1.2 加热升温法：降低液体黏度，提高过滤效率，注意对目的产物的影响。 1.1.3 降解法：发酵液中如含有多糖物质，最好用酶将其转化