第3章 发酵液预处理 作业参考答案

第3章发酵液预处理作业参考答案

一名词解释

1.凝聚：指在电解质作用下，由于胶粒之间双电层电排斥作用降低，电位下降，而使胶体体系不稳定的现象。

2. 絮凝：指在某些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，使胶粒形成较大絮凝团的过程。

3. 助滤剂：是一种不可压缩的多孔微粒，它能使滤饼疏松，滤速增大。

二选择题

1. 在过滤分离中，滤液通过滤饼的速率与其黏度成（ B ）。

A、正比

B、反比

C、无关

2. 微生物代谢产物大多（A ）。

A、分泌到细胞外

B、存在于细胞内

三判断题

1 发酵液预处理的目的是浓缩目标产物（×）。

2 絮凝剂须有长链的线性结构，越长越好（×）。

3 除去发酵液中的杂蛋白质的最常用方法是离心分离（×）。

四简答题

1微生物发酵液有那些特性？

答：微生物发酵液的特性可归纳为：

①发酵产物浓度较低，大多为1％一10％，悬浮液中大部分是水；

②悬浮物颗粒小，相对密度与液相相差不大；

③固体粒子可压缩性大；

④液相粘度大，大多为非牛顿型流体；

⑤性质不稳定，随时间变化，如易受空气氧化、微生物污染、蛋白酶水解等作用的影响。

这些特性使得发酵液的过滤与分离相当困难

2 除去发酵液杂蛋白质的常用方法有那些？

答：杂蛋白质的除去常用方法：

(1) 沉淀法：蛋白质是两性物质，在酸性溶液中，能与一些阴离子（三氯乙酸盐、水扬酸盐）形成沉淀；在碱性溶液中，能与一些阳离子（Ag+、Cu2+、Zn2+、Fe3+等）形成沉淀。

(2) 变性法：使蛋白质变性的方法很多，如：加热，调节PH，有机溶剂，表面活性剂等。其中最常用的是加热法。

(3) 吸附法：加入某些吸附剂或沉淀剂吸附杂蛋白质而除去。

3 发酵液过滤与分离的困难的原因及解决方法。

答：微生物发酵液的特性可归纳为：

①发酵产物浓度较低，大多为1％一10％，悬浮液中大部分是水；

②悬浮物颗粒小，相对密度与液相相差不大；

③固体粒子可压缩性大；

④液相粘度大，大多为非牛顿型流体；

⑤性质不稳定，随时间变化，如易受空气氧化、微生物污染、蛋白酶水解等作用的影响。

这些特性使得发酵液的过滤与分离相当困难。

通过对发酵液进行适当的预处理，即可改善其流体性能，降低滤饼比阻，提高过滤与分离的速率。

1）降低液体粘度：加水稀释法和加热法

2）调整pH：等电点沉淀法

3）凝聚与絮凝

4）加入助滤剂：助滤剂是一种不可压缩的多孔微粒，它能使滤饼疏松，滤速增大。如：硅藻土、纤维素、石棉粉、珍珠岩、白土、炭粒、淀粉等。

5）加入反应剂：不影响目的产物，可消除发酵液中某些杂质对过滤的影响，提高过滤速率。

五. 论述题

1利用离心法和过滤法进行固液分离的原理、常用设备及优缺点。

（一）离心法：

原理：离心机是利用转鼓高速转动所产生的离心力，来实现悬浮液、乳浊液分离或浓缩的机械，由于离心力场所产生的强大离心力，所以利用离心分离可分离悬浮液中极少的固体微粒和大分子物质。

常用设备：按其作用原理不同，可分为过滤式离心机和沉降式离心机两大类。前者转鼓上开有小孔，有过滤介质。主要用于处理悬浮液固体颗粒较大、固体含量较高的场合。后者转鼓上无孔，不需过滤介质。主要用于处理固液、液液固等分离。

优点：具有分离速率快，分离效率高、液相澄清度好。

缺点：设备投资高、能耗大，此外连续排料时，固相干度不如过滤设备。

（二）过滤法：

原理：悬浮液通过过滤介质时，固态颗粒与溶液分离。

根据过滤机理不同，过滤操作分为澄清过滤和滤饼过滤。

在澄清过滤中，所用的过滤介质为硅藻土、砂、颗粒活性炭、玻璃珠、塑料颗粒等，填充于过滤器内即构成过滤层；也有用烧结陶瓷、烧结金属、粘合塑料及用金属丝绕成的管子等组成的成型颗粒滤层，当悬浮液通过滤层时，固体颗粒被阻拦或吸附在滤层的颗粒上，使滤液得以澄清。此法适用于固体含量少于0.1g/100ml、颗粒直径在5~100μm的悬浮液的过滤分离。

滤饼过滤中，过滤介质为滤布，包括天然或合成纤维织布、金属织布;毡、石棉扳、玻璃纤维纸、合成纤维等无纺布。滤饼过滤按推动力的不同可以分为四种，即重力过滤、加压过滤、真空过滤和离心过滤。

优点：固相干度好，无需设备，能耗低，经济成本低。

缺点：容易形成滤饼，分离效率低。