固液发酵
发酵液预处理及固液分离方法
转筒下部浸入滤浆槽中，浸没角约90°-130°，圆筒缓 慢旋转时(转速约0.5-2r／min)，筒内每一空间相继与分 配头中的3个室相通，可顺序进行过滤、洗涤、吸干、吹松、 卸饼等项操作。即整个圆筒分为过滤区、洗涤及脱水区， 卸渣及再生区3个区域。
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转筒真空过滤机
主要适用霉菌发酵液，对菌体 细小、黏度大铺助滤剂。
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（一） 过 滤 filtration
借助于过滤介质，在一定的压力差作用下， 使 悬浮液中的液体通过介质的孔道，而固体颗粒被 截留在介质上，从而实现固液分离的单元操作。
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1、滤饼过滤： 介质：滤布，滤饼达到一定厚度起过滤作用。 适用于：固体含量>0.1g/100ml
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过滤推动力：
• 悬浮液自身压强差、重力 • 悬浮液表面加压 • 过滤介质下方抽真空 • 离心力
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发酵液的预处理和固液分离技术
二 预处理-降低发酵液粘度
方法
提高温度 －确保目的产物稳定性
加水稀释－过滤速度需提高稀释 数倍以上
三 预处理-调节pH
调节发酵液的pH到蛋白质的等电点是除去蛋 白质的有效方法。
影响离子型絮凝剂的电离度。
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六 预处理-加入助滤剂
例硅藻土、淀粉、活性 炭、石英砂、石棉粉、 纤维素、白土等。
对于滤饼阻力较大的物料适应 能力较差。
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带式真空过滤机
• 带式真空过滤机（是自动连续运转、并能按工 艺要求进行无级调速以及操作方便和动力消耗 低的一种新型高效的脱水设备。
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带式真空过滤机流程
• 1、进料→过滤→滤饼洗涤→吸干→卸料→滤布清洗连 续进行。 2、真空过滤盘分段设计，可满足不同物料过滤、洗涤 、吸干的工艺要求，滤带运行速度采用变频无级调速， 对不同物料有广泛的适应性。
发酵液预处理与固液分离
发酵液的预处理和固液分离方法综述摘要：从微生物发酵液或细胞培养液中提取生化物质的第一个重要步骤，就是预处理和固液分离。
其目的不仅在于分离细胞、菌体和其他悬浮颗粒，还希望除去部分可溶性杂质和改变滤液的性质，以利于后续的各步操作。
关键字：预处理固液分离正文：一、发酵液预处理微生物发酵和细胞培养的目标产物主要有菌体、胞内产物和胞外产物三类物质。
从发酵液和细胞培养液中提取所需的生化物质，第一步就需进行预处理，以便于固液分离，使代谢产物后续的分离纯化工序顺利进行。
其原因有三个方面：首先，发酵液多为悬浮液，粘度大，为非牛顿型流体，不易过滤，而所需的生化物质往往只有分布在液相，才能有效地提纯。
并且，在有些发酵液中，菌体自溶，核酸、蛋白质及其他有机粘性物质这三类物质会造成滤液混浊、滤速极慢，必须设法增大悬浮物的颗粒直径，提高沉降速度，以利于过滤；其次，目标产物在发酵液中的浓度通常较低；此外，发酵液的成分复杂，大量的菌丝体、菌种代谢物和剩余培养基会对提取造成很大的影响。
所以，对发酵液进行适当的预处理，从而分离细胞、菌体和其他悬浮颗粒（如细胞碎片、核酸以及蛋白质的沉淀物），并除去部分可溶性杂质和改变发酵液的过滤性能，是生化物质分离纯化过程中必不可少的首要步骤。
预处理方法要根据发酵产品、所用菌种和发酵液特性来选择。
大多数发酵产品存于发酵液中，少数存于菌体中，而发酵液和菌体中都有产物存在的情形也比较常见。
如果目的产物是胞外产物，则通过离心或过滤实现固液分离，使其转入液相；而对于胞内产物而言，收集细胞是预处理的首要一步。
细胞经破碎或整体细胞萃取使目的产物释放，转入液相，再进行细胞碎片的分离。
如果所需的产物为细胞，离心或过滤所得固相经干燥等过程就可得到菌体。
图1－1为生化产品分离纯化的一般步骤，图中虚线以上为预处理过程示意图。
图1－1 生化产品分离纯化的一般步骤【1】1.1 预处理简述发酵液经过预处理，一些物理性质会改变，从悬浮液中分离固形物的速度随之提高，过滤操作更易进行；在预处理过程中，产物大多转移进入易于后处理的相中（一般为液相）。
生物工艺学第二章发酵液的预处理与固液分离2
收集含生化物质的液相，分离除去固 体悬浮物（细胞、菌体、细胞碎片、 蛋白质的沉淀物和它们的絮凝体等）。
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二 常见的固液分离方法
过滤 离心 膜分离 双水相萃取 ATPS 扩张床吸附 EBA
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（一） 过 滤
过滤操作是借助于过滤介质，在一定的 压力差ΔP作用下，使悬浮液中的液体通过 介质的孔道，而固体颗粒被截留在介质上， 从而实现固液分离的单元操作。
发酵液中的杂质
A.高价无机离子（Ca2+、Mg2+、Fe2+）
在采用离子交换提炼时，会影响树脂对生化物质的交换容量。
B.杂蛋白
常规过滤或膜过滤时，易使过滤介质堵塞，影响过滤效率。 采用离子交换和吸附法提取时会降低其交换容量和吸附能力， 有机溶剂法或双水相萃取时，易产生乳化，使两相分离不清。
因此，在预处理时，应尽量除去这些物质。
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为何要对发酵液进行预处理？
固液分离方法主要是过滤和离心。 对于细菌及某些放线菌，菌体细小，液体粘度
大，不能直接过滤，若用高速离心，能耗很大， 设备昂贵。若用膜分离技术（如微滤）易产生 膜污染，通量降低。 发酵液中由于菌体自溶，核酸、蛋白质及其它 有机粘性物质的存在也会影响固液分离。 因而寻找一种经济有效的方法来提高固液分离 速度显得十分必要。
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目前最常见：聚丙烯酰胺类絮凝剂
聚丙烯酰胺类絮凝剂的优点
用量少，一般以mg/L计量； 絮凝体粗大，分离效果好； 絮凝速度快； 种类多，适用范围广。
聚丙烯酰胺类絮凝剂的缺点：
存在一定的毒性，特别是阳离子型聚丙烯酰胺， 用于食品和医药工业时应谨慎。
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2）天然有机高分子絮凝剂
固液结合发酵酿酒工艺
（四）说明：（1）酒曲-一般采用中草药曲或纯种白曲，两者混合使用效果更好。酒曲要注意防潮、防虫，若霉变不可再用。（2）用水-一般生活用水都可酿酒，要求无污染、无杂质，以富含多种微生物和微量元素的水质为佳。（3）若操作不当，致使温度失宜或感染杂菌，导致酒醅酸败，可加入青毒素灭菌；或者提前蒸馏。（4）此法比液态工艺出酒率稍低，但口感较好，是西南和华南地区的传统工艺改进而成。
（1）蒸馏-选扦新鲜、饱满、无虫害霉变的糙米，入锅蒸煮，要蒸熟蒸透，不夹生，不焦糊。（2）摊晾-原料蒸熟后，出锅摊晾，为使其迅速冷却，可吹风降温，或用冷水冲洗沥干。（3）接种-待料温降至30℃左右，即可将粉碎好的曲种均匀拌入，一般用曲量0.6%～1%.发酵容器宜选用广口瓦盆，中间搭帘以利散热和观察，料层要厚薄均匀，原料表面可撒少许曲种，然后加盖发酵。（4）前发酵-保持料温30℃左右，一般不超过33℃，发酵室的温度在25℃左右。冬天注意保温，夏天注意降温。约8小时后，料温开始上升，需揭盖散热，勿使料温超过37℃。16小时后，盆底出现糖化液，即酒酿，要求酒酿清澈，微黄，呈甜香味，微酸，这表示发酵良好，前发酵结束。（5）转缸-将发酵好的酒酿转入发酵缸中，加入30%的温水120%～125%,加盖。转缸后第二天进行翻醅，即将整块酒醅底面对翻，夏季可及时封缸，冬季可于次日封缸，即用塑料薄膜封严缸口，进行厌氧发酵。料温、室温基本同前发酵。（6）蒸馏-一般15天左右，发酵完毕。若要求酒质和口感更佳，可适当延长发酵时间，达到20天或30天。蒸馏要求烧火前急中缓后猛。（7）成品-蒸馏后的白酒即为原浆米酒，米香浓郁，酒质清亮，微甜醇和，无异杂味，经陈酿后口感更佳。出酒时注意冷却，勿使酒温超过30℃，以免跑酒和影响酒质。接酒时最好掐头去尾，放入下锅复蒸。另可根据市场需要进行色调处理，使之风格独特。
02【课堂笔记】《发酵工程》现代固体发酵技术部分
第一章微生物的现代发酵技术1.1固态发酵按照培养基物理性状的不同，分为固体发酵和液体发酵1)固态发酵是以气相为连续相的生物反应过程2)液态发酵是以液相为连续相的生物反应过程固体发酵：微生物在固态培养基上生长和代谢的一种发酵方式。
是指没有或几乎没有自由水存在，在有一定湿度的水不溶性固态基质中，用一种或多种微生物进行的一个生物反应过程。
固态发酵（曲法培养）：分为浅盘固体培养和深层固体培养此法最大的特点是：酶活力高1.1.1固态发酵的特点1)热量传递困难2)存在明显的营养梯度3)并无大量有机废水产生4)氧气、二氧化碳扩散比较容易1.1.2固体培养的优点1)原料多是谷物和农业废物，来源广泛，成本低廉2)防止污染：霉菌在水分较低的基质表面可以增殖3)通气：使用循环的冷却增湿无菌空气调控温度1.1.3固液发酵的比较1.1.4传统固态发酵与现代固态发酵根据固态发酵过程中是否能实现限定微生物纯种培养，分为传统固态发酵与1.1.5固态发酵分类1.1.5.1按微生物的情况和形成的产品条件自然富集固态发酵强化微生物混合固态发酵限定微生物混合固态发酵单菌固态纯种发酵1.1.5.2按固态发酵固相的性质分类固体底物基质固态发酵惰性载体吸附固态发酵1.1.6适合固态发酵的微生物固态发酵的最佳微生物即为丝状微生物，即为真菌或放线菌1)能够利用多糖的混合物2)有完整的酶系3)能够深入到料层中，也能够穿入基质细胞内4)不容易孢子化5)生长迅速，染菌较少6)可以在含水量比较低的基质中生长7)能够耐受高浓度的营养盐8)耐受基质预处理中产生的苯类等有毒物质1.1.7固态发酵的界面作用意义1)提供给微生物生长繁殖的场所2)营养物质通过界面作用吸附在界面表面，供给微生物的生长利用。
1.2固态发酵反应器固态发酵的放映基质以固态形式存在，反应体系内的传递极其复杂。
包括气固、气液、液固等形式，气相是最主要的流动介质。
以基质的运动情况分类静态固态发酵反应器动态固态发酵反应器1.2.1静态固态发酵反应器包括浅盘式和塔柱式反应器;优点:结构简单，操作方便，放大问题小;缺点:由于发酵基质的相对静止，热量、氧气和其他营养物质的传递困难，从而导致基质内部温度、湿度、酸碱度和菌体生长状态的严重不均匀。
固液法白酒酿造详细过程
固液法白酒酿造详细过程
固液法白酒酿造是一种传统的酿酒方法，主要用于中国的白酒生产。
下面我将详细介绍固液法白酒酿造的过程。
1. 原料准备，固液法白酒酿造的原料主要包括粮食（如高粱、小麦、玉米等）、水和酒曲（酒曲是一种含有酵母和发酵细菌的混合物）。
首先，选择优质的粮食，并经过清洗和浸泡处理。
2. 蒸煮，经过处理的粮食被送入蒸煮锅中，加入适量的水进行蒸煮。
蒸煮的目的是破坏淀粉的结构，使淀粉充分裂解成可被酵母发酵的糖类物质。
3. 混合发酵，将蒸煮好的原料冷却至适宜的温度后，加入酒曲进行混合发酵。
在发酵过程中，酒曲中的酵母和发酵细菌会作用于淀粉和糖类物质，产生酒精和香气物质。
4. 蒸馏，经过混合发酵后的液体被送入蒸馏锅中进行蒸馏。
蒸馏的目的是提取酒精和香气物质，去除杂质，得到白酒的原酒。
5. 储存，经过蒸馏得到的原酒被送入储酒容器进行储存。
在储
存过程中，白酒会逐渐陈化，香气和口感得到提升。
6. 勾兑和陈化，经过一定时间的储存后，原酒会进行勾兑和陈
化的过程。
这个过程中，酿酒师会根据需要将不同批次的原酒进行
勾兑，使得口感和香气达到最佳状态。
同时，白酒会在储存过程中
逐渐陈化，使得口感更加丰富。
通过以上过程，固液法白酒酿造的详细过程就完成了。
这种酿
造方法注重原料的选择和发酵工艺的控制，以及储存和陈化的过程，最终形成了具有独特风味和口感的白酒产品。
希望这些信息能够对
你有所帮助。
发酵液预处理和固液分离
当双电层的排斥力不足以抗衡胶粒间范德华引力 时，由于热运动的结果，导致胶粒的相互碰撞而 聚集。
由此可见，在发酵液中加入具有高价阳离子的电 解质，由于ξ电位的降低和脱除胶粒表面水化膜， 就导致了胶粒间的凝聚作用。
电解质的凝聚能力用凝聚价或凝聚值来表示
凝聚价或凝聚值： 使胶粒发生凝聚作用的最小电解质浓度
不同界面上形成不同 的电位:
胶核表面的电位φs 是整个双电层的电位;
Stern平面上的电位 为φd;
滑移面上的电位为ζ, 称ζ电位。
ζ电位是控制胶粒间电排斥作用的电位，用来表征 双电层的特征。
带电粒子间的静电相互作用取决于ζ电位的大小。 当双电层的ζ电位足够大时，静电排斥作用抵御分
子间的相互吸引作用，使蛋白质溶液处于稳定状态。
子直径约1-30nm，呈胶体性质; 蛋白质水化层：蛋白质分子周围存在与蛋白质
分子紧密或疏松结合的水化层。紧密结合的水 化层可达到0.35g/g蛋白质，而疏松结合的水化 层可达蛋白质分子质量的2倍以上； 静电排斥作用：
(1)胶体双电层结构
➢发酵液中菌体表面带 有负电荷，由于静电 引力使溶液中反离子 被吸附在其周围。 ➢正离子同时受到使它 们均匀分布的热运动 影响，具有离开胶粒 表面的趋势，在界面 上形成了双电层。
2）高分子絮凝剂的吸附架桥作用
3）对絮凝剂的化学结构的要求
1）其分子必须含有相当多的活性官能团，使之 能和胶粒表面相结合。
2）要求必须具有长链的线性结构，以便同时与 多个胶粒吸附形成较大的絮团，但相对分子量 不能超过一定限度，以使其有良好的溶解性。
4）工业上使用的絮凝剂
可分为四类：人工合成有机高分子聚合物、天然有机 高分子聚合物、无机高分子聚合物、微生物絮凝剂
固液双相发酵名词解释
固液双相发酵名词解释在生物技术领域中，固液双相发酵是一种关键的生物转化过程，广泛应用于食品、医药和农业等行业。
它结合了固态发酵和液态发酵的优势，旨在提高发酵效率并降低生产成本。
本文将深入探讨固液双相发酵的过程、技术和应用案例。
固液双相发酵通常包含四个阶段：启动阶段、生长阶段、成熟阶段和终止阶段。
在启动阶段，菌种被引入固态基质中，并开始适应环境。
生长阶段是菌种迅速增殖的时期，需要提供充足的营养和适宜的生长条件。
进入成熟阶段后，菌种产生大量的代谢产物，如酶、抗生素等。
终止阶段则标志着发酵过程的结束，此时需要采取措施使菌种停止生长并保持稳定。
在固液双相发酵过程中，选择合适的固态基质、营养源和接种量是至关重要的。
固态基质为菌种提供了附着和生长的空间，同时也影响产物的形成。
营养源的种类和浓度直接关系到菌种的生长和代谢产物的产量。
接种量的大小决定了发酵的起始菌量，进而影响发酵效率。
在实际操作中，可能会遇到一些问题，如菌种退化、基质利用不充分等。
为解决这些问题，可以采用多种策略。
例如，通过基因工程手段改良菌种、优化发酵条件、调整固态基质配方等。
此外，严格控制发酵过程中的温度、湿度、pH等参数，也是确保发酵顺利进行的关键。
固液双相发酵的一个重要应用是生产食用菌。
食用菌具有丰富的营养价值和药用价值，市场需求量大。
通过固液双相发酵技术，可以高效地生产出高品质的食用菌，同时还能够降低生产成本和环境污染。
结论：固液双相发酵是一种具有巨大潜力的生物技术方法。
它结合了固态发酵和液态发酵的优势，通过优化菌种、基质和发酵条件，提高了发酵效率并降低了生产成本。
在食品、医药和农业等领域中，固液双相发酵展现出广泛的应用前景。
随着研究的深入和技术的发展，固液双相发酵将在未来发挥更加重要的作用，为人类社会的可持续发展做出贡献。
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一、固体发酵 1. 固体发酵的概念：微生物生长在潮湿不溶于水的基质进行发酵，在固体
发酵过程中不含任何自由水，随著自由水的增加，固体发酵范围延伸至粘稠发酵（slurry fermentation）以及固体颗粒悬浮发酵。
2. 固体发酵的优点：1) 培养基单纯，例如谷物类、小麦麸、小麦草、大宗谷物或农产品等均可被使用，发酵原料成本较经济。
2) 基质前处理较液体发酵少，例如简单加水使基质潮湿，或简单磨破基质增加接触面积即可，不需特殊机具，一般家庭即可进行步骤。
3) 因获得水分可减少杂菌污染，此种低灭菌步骤即可施行的发酵，适合低技术地区使用。
4) 能产生特殊产物，如红麴产生的红色色素是液体发酵的十倍，又例如曲霉菌（Aspergillus）在固体发酵所产生的糖苷酶较液体发酵产生的酶更具耐热性。
5) 固体发酵相当于使用相当高的培养基，且能用较小的反应器进行发酵，单位体积的产量较液体为高。
6) 下游的回收纯化过程及废弃物处理通常较简化或单纯，常是整个基质都被使用，如做为饲料添加物则不需要回收及纯化，无废弃物的问题。
3. 固体发酵的缺点：1) 限于低湿状态下生长的微生物，故可能的流程及产物较受限，一般较适合于真菌。
2) 在较致密的环境下发酵，其代谢热的移除常造成问题，尤其是大量生产时，常限制其大规模的产能。
3) 固态下各项参数不易侦测，尤其是液体发酵的各种探针不适用於固体发酵，pH值、湿度、基质浓度不易调控，生物量（Biomass）不易量测，每批次发酵条件不易一致，再现性差，质量不稳定。
4) 不易以搅拌方式进行质量传递（masss transfer），因此发酵期间，物质的添加无法达到均匀，因此不易得到高含量的产品。
5) 由于不易侦测，从发酵工程的观点来看，许多工作都只是在定性或观察性质，故不易设计反应器，难以量化生产或设计合理化的发酵流程。
二、6) 固体发酵的培养时间较长，其产量及产能常低於液体发酵，发酵过程容易被杂菌污。
7) 萃取的产物常因黏度高不易大量浓缩。
二、液体发酵1. 液体发酵的概念液体发
酵技术是现代生物技术之一，它是指在生化反应器中，模仿自然界将菌株在生育过程中所必需的糖类、有机和无机含有氮素的化合物、无机盐等一些微量元素以及其它营养物质溶解在水中作为培养基，灭菌后接入菌种，通入无菌空气并加以搅拌，提供适于菌体呼吸代谢所需要的氧气，并控制适宜的外界条件，进行菌大量培养繁殖的过程。
工业化大规模的发酵培养即为发酵生产，亦称深层培养或沉没培养。
发酵液直接供作药用或供分离提取，也可以作液体菌种。
2. 液体发酵培养的特点1) 原料来源广泛，价格低廉菌株的液体培养所需的碳源可用工业葡萄糖、工业淀粉及山芋粉等；氮源可采用黄豆饼粉、蚕蛹粉、麸皮粉等。
为了降低成本，通常还取用部分工业废水为代用品，如糖蜜废母液、木材水解液、各种大豆深加工废水、玉米深加工废水及淀粉废水等，原料来源相当广泛。
2) 菌体生长快速。
在液体培养中，液体培养基的营养成分分布均匀，有利于菌类营养体的充分接触和吸收。
菌体细胞能在反应器内处于最适温度、pH、氧气和碳氮比的条件下生长，能及时排放呼吸作用产生的代谢废气，因此新陈代谢旺盛，菌丝生长分裂迅速，能在短时间内积累大量的菌体和多糖、多肽等具有生理活性的代谢产物。
3) 生产周期短通过液体发酵培养获得大量的菌体和生理活性物质一般仅需要2-7天的
时间，且菌龄整齐，而固体培养需要30-60天。
4) 能有效降低菌种污染率液体菌种接入固体培养料时，具有流动快，易分散、发菌点多、萌发快等特点，能有效地降低过程中的污染。
5) 工厂化生产、无季节性液体发酵是在发酵罐内、控制最佳条件来培养菌体的，因此不受季节性限制。
而固体培养往往需要有很大的培养空间，条件难以控制，且受季节影响较。