【正文】 (1)性能：選擇性；高的離子透過(guò)性；好的導(dǎo)電性； (2)一定的機(jī)械強(qiáng)度；均勻光潔；膨脹性??； (3)化學(xué)穩(wěn)定性好； (4) 價(jià)格便宜； 2020422 膜的種類： ? 按材料的來(lái)源可分為天然生物膜與人工合成膜； ? 按膜分離過(guò)程的推動(dòng)力可分為壓力差、電位差、濃度差、溫度差等膜； ? 按膜的結(jié)構(gòu)可分為對(duì)稱和非對(duì)稱膜兩大類，其中非對(duì)稱膜還可細(xì)分為多孔膜、疊合膜以及復(fù)合膜等。 2020422 九、離子交換法提取谷氨酸 ? 常用樹(shù)脂 ? 工藝流程 ? 工藝要點(diǎn) 2020422 4 膜分離法 一、概述： ? 利用可解離基團(tuán)，在外電場(chǎng)作用下，經(jīng)過(guò)選擇透過(guò)性高分子膜，使多種帶電性物質(zhì)分離的方法。 2020422 ? 利用固定化床進(jìn)行洗鹽時(shí)，通常需分別通過(guò)陽(yáng)和陰離子交換柱串聯(lián)。 2020422 八、離子交換操作方式： 分批法： ? 交換在一容器中進(jìn)行。 （ 5）離子大小 ? 交換小離子的速度較快，交換大離子的速度較慢。 ? pH值：影響 [H+] 2020422 七、影響離子交換速度的主要因素 （ 1）樹(shù)脂顆粒的大小 ? 顆粒越小，單位體積樹(shù)脂的表面積愈大，有利于離子間的接觸，交換速度愈快。 ? 兩種表示方法： – ①理論 (全 )交換量 ：樹(shù)脂的特性決定。 2020422 （ 5）耐磨損強(qiáng)度：樹(shù)脂在使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生磨損。 – ③視比重：指樹(shù)脂充分吸水膨脹后的堆積密度。 2020422 c、交換樹(shù)脂的理化特性 （ 1）顆粒度： ? 顆粒小，交換速度快，壓力損失較大。 ? （ 3）轉(zhuǎn)型： 使樹(shù)脂上帶上使用時(shí)希望的離子。 ? （ 2）良好的可逆性。 2020422 （ 6）電子交換樹(shù)脂： ? 其作用不是進(jìn)行離子交換而是電子轉(zhuǎn)移，能起氧化還原作用， (亦稱氧 — 還樹(shù)脂 )可用氧化劑或還原劑再生。 2020422 四、離子交換的類型 ? 按組分： (有機(jī)、無(wú)機(jī) )離子交換劑。 ? 膠體化學(xué)：它是一種有彈性的親液的凝膠。 2020422 三、離子交換劑的結(jié)構(gòu) : ? 樹(shù)脂結(jié)構(gòu)要求：不溶性、化學(xué)穩(wěn)定性、離子交換性、固態(tài)。 2020422 二、離子交換平衡： ? (一 )離子交換的過(guò)程： ? (1)A離子經(jīng)吸附或擴(kuò)散到表面 ? (2)擴(kuò)散到樹(shù)脂內(nèi)部的活性中心。 ? 可以把離子交換劑顆?？醋髂?。 ? 雙電層厚度就降低外加離子要進(jìn)入雙電層就越困難。 ? 內(nèi)層：固體離子運(yùn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)層也隨之運(yùn)動(dòng)。 ? 離子交換樹(shù)脂的固體可視為離子型晶體。 ? 存在吸附平衡。 2020422 （ 4）移動(dòng)床和模擬移動(dòng)床吸附操作 固相相對(duì)運(yùn)動(dòng) 2020422 3 離子交換法 ? “ 離子交換技術(shù) ” 是根據(jù)物質(zhì)的酸堿度、極性、分子大小的差異而予以分離的技術(shù)。 2020422 五、吸附操作工藝 （ 1）固定床吸附操作 ? 吸附 —— 穿透點(diǎn) —— 溶質(zhì)洗脫，吸附劑再生 ? 可進(jìn)行多床串聯(lián)的半連續(xù)操作 2020422 （ 2）膨脹床吸附操作 ? 孔隙率高，可處理菌體懸浮液。 2020422 （ 3）離子交換樹(shù)脂吸附劑 屬極性吸附劑，與（ 2）不同的是，還具有離子交換的性能。在極性液中，吸附力：溶質(zhì) 溶媒，有環(huán) 無(wú)環(huán) 。 ? ② 表面積大。 2020422 2 吸附法 一、吸附過(guò)程的理論基礎(chǔ) ? 固體表面分子受力不平衡，界面分子力場(chǎng)不飽和，而具有吸附分子、原子、離子的能力。收集器或吸收管的溫度也會(huì)影響到回收率，降低溫度有利于提高回收率。 ? （ 2）超臨界流體萃取部分，由樣品萃取管及附屬裝置組成，隨著流體的流動(dòng)，使含被萃取溶質(zhì)的流體與樣品基體分開(kāi)。 ? 應(yīng)用：陰離子表面活性劑 OT（ AOT） 陽(yáng)離子表面活性劑 TOMAC 有機(jī)溶劑異辛烷 2020422 影響因素： ? 溶液 pH ? 離子強(qiáng)度 ? 表面活性劑的種類和濃度 ? 其他 2020422 （ 3）超臨界萃取（ SFE） ? 超臨界 CO2流體萃取分離過(guò)程的原理是利用超臨界流體的溶解能力與其密度的關(guān)系，即利用壓力和溫度對(duì)超臨界流體溶解能力的影響而進(jìn)行的。 （ 5）帶溶劑 2020422 （ 6） 溶媒的選擇 ? 較大的溶解度和良好的選擇性。其存在，會(huì)使有機(jī)溶媒和水相分層困難。 2020422 ? 轉(zhuǎn)盤塔傳質(zhì)效率較高：當(dāng)轉(zhuǎn)盤以較高轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí) ，轉(zhuǎn)盤則帶動(dòng)其附近的液體一起轉(zhuǎn)動(dòng) ， 使液體內(nèi)部形成速度梯度 ， 產(chǎn)生剪應(yīng)力 ， 使連續(xù)相產(chǎn)生渦流 ，處于湍動(dòng)的狀態(tài) ， 而使分散相液滴變形 ， 以致破裂或合并 ， 以增加相際傳質(zhì)面積 ， 促進(jìn)表面更新 。 2020422 ⑥轉(zhuǎn)盤萃取塔 ? 在圓柱形的塔體內(nèi)裝有多層固定環(huán)形擋板 ， 稱為定環(huán) 。當(dāng)篩板向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，迫使篩板上側(cè)的液體經(jīng)篩孔向下噴射；當(dāng)篩板向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，又迫使篩板下側(cè)的液體向上噴射。 2020422 ? 脈沖頻率較高 、 振幅較小時(shí)萃取效果較好 。 ? 塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉 ? 級(jí)效率不太高：適于所需理論級(jí)數(shù)較少、處理量較大，而且物系具有腐蝕性的場(chǎng)合。對(duì)兩相的流動(dòng)有所改善，返混有所抑制，但其級(jí)效率仍然較小。 ? 適于僅需一、二個(gè)理論級(jí)的場(chǎng)合。 ? （抗生素、乙醇、檸檬酸占60%）。 ? 提取一次后，被提取物質(zhì)在原溶液中剩余量：W1(g) ? 由此有： ? 在提取過(guò)程中，經(jīng)一次提取后分配系數(shù) K的表達(dá)式為： 2020422 SKVKVWWSWWVWK?????? 01101)()(經(jīng)過(guò)第二次提取后，分配系數(shù)的表達(dá)式為： 20212212)()()(SKVKVWWSKVKVWWSWWVWK??????????2020422 ? 依次類推：可得經(jīng)幾次提取后，原溶液中殘留物質(zhì)量 Wn。 ? 凍結(jié)－融化法（亦稱凍融法） 其它破碎方法 2020422 目標(biāo)產(chǎn)物的選擇性釋放： 存在位置不同 ? 釋放速率不同 ? 處理方法不同： 定點(diǎn)破碎 選擇溶解 2020422 檸檬酸提純工藝 2020422 參考書(shū)： ? 《 新型實(shí)用過(guò)濾技術(shù) 》 丁啟圣 等，冶金工業(yè)出版社， 2020422 宜賓學(xué)院生命科學(xué)與食品工程系 End 2020422 宜賓學(xué)院生命科學(xué)與食品工程系 第一節(jié) 萃取 第二節(jié) 吸附 第三節(jié) 離子交換法 第四節(jié) 膜分離法 第五節(jié) 層析法 第六節(jié) 濃縮 第七節(jié) 沉淀法 第八節(jié) 結(jié)晶 第九節(jié) 干燥 第十節(jié) 蒸餾 第十章 發(fā)酵產(chǎn)物的提取與精制方法 2020422 1 萃取 一、原理 ? 以分配定律為基礎(chǔ)。 ? 其主要優(yōu)點(diǎn)有：工藝簡(jiǎn)單、強(qiáng)度小、衛(wèi)生、占地少。用途廣，能使涂層和濾餅的形成迅速均勻。 ? 3CaCl2+2Na3PO4→Ca 3(PO4)2↓+6NaCl ? 關(guān)鍵在選擇合適的反應(yīng)劑 2020422 (6)添加酶制劑 ? 當(dāng)醪中有不溶解的多糖存在時(shí)，加入能使其轉(zhuǎn)化為單糖的酶制劑，改善粘度，對(duì)提高過(guò)濾速濾有幫助。 2020422 (4)添加助濾劑： ? 能形成一層不可壓縮的濾層，截留了懸浮雜質(zhì)，隔離了細(xì)小、易壓縮雜質(zhì)與過(guò)濾介質(zhì)接觸，以形成疏松濾餅。 2020422 (2)熱處理法： 〈 熱凝固法 〉 ? 加熱使蛋白質(zhì)凝固， ? 不適宜用于熱敏感的發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)中。在某pH下，凈電荷為 0，溶解度最小 (pH=pI)。 ? (2)發(fā)酵終點(diǎn)的判定是否正確。 2020422 管式分離機(jī)主要分為澄清型和分離型兩種。 ? (1)沉降式： – 管式 – 蝶式離心機(jī) ? (2)過(guò)濾式： – 多種形式分批、自動(dòng)間隙或連續(xù)式 2020422 1）碟式高速離心機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理： ? 結(jié)構(gòu) 倒錐形多孔碟片金屬轉(zhuǎn)鼓。 ? 要求：控制周期；過(guò)濾時(shí)間。 2020422 ? (4)含有無(wú)機(jī)鹽類、非蛋白質(zhì)大分子雜質(zhì)及其降解產(chǎn)物等。 2020422 ? (1)常用提取方法： – 離子交換樹(shù)脂法 – 膜分離法 – 凝膠層離法 – 沉淀法 – 吸附法 – 溶媒萃取法 ? (2)常用精制方法： ? 除了上述幾種外，還含濃縮、結(jié)晶、干燥、蒸餾等。 2020422 發(fā)酵產(chǎn)物的提取和精制 —— 濃縮純化，三個(gè)步驟： ? (1)預(yù)處理：改變發(fā)酵液物理性質(zhì)。 ? (1)產(chǎn)品的類型，性質(zhì)的研究。 2020422 1 概述 一、發(fā)酵產(chǎn)物的分類 ? 從工業(yè)發(fā)酵范疇來(lái)看，從發(fā)酵液中獲得的發(fā)酵產(chǎn)物大致可分為三類 ： – 菌體： – 酶： – 代謝產(chǎn)物 2020422 二、發(fā)酵產(chǎn)物提煉的步驟和方法 ? 影響提煉方法的因素 – ，提取、精制的方法不同。 ? 的發(fā)展。 ? （抗生素、乙醇、檸檬酸占60%）。 ? 3. 多為分批操作，各批發(fā)酵液不盡相同，要求下游加工有一定彈性。 2020422 如何著手對(duì)一種未知的發(fā)酵產(chǎn)品進(jìn)行提取。 – 確定在哪一種條件下進(jìn)行提取和精制不受破壞，即確定提取條件。 ? (4)后加工：使用要求決定。 – b 增加了提取精制等后工序的提取難度。 2020422 二、醪預(yù)處理要求 ? (1)菌體的分離 ? 過(guò)濾或離心。 ? (1)細(xì)菌 ? (2)酵母： ? ，采用過(guò)濾 2020422 (二 )離心分離 ? 原理：根據(jù)發(fā)酵液中的物質(zhì)比重不同，在離心力場(chǎng)的作用下，將懸浮液中的固相和液相加以分離。菌體位于轉(zhuǎn)筒壁，停機(jī)的時(shí)候取出。 2020422 2020422 (三 )過(guò)濾 1）影響過(guò)濾速度的因素 （膠體物存在情況） ： ? (1)培養(yǎng)基組成及利用程度。 ? 增大設(shè)備規(guī)模 ? （ 2）提高過(guò)濾速度（強(qiáng)化設(shè)備處理能力） 2020422 提高過(guò)濾設(shè)備處理能力途徑 提高過(guò)濾速度 物化方法 工藝措施 結(jié)構(gòu)措施 懸浮液制備過(guò)程中 懸浮液制備后 造成大顆粒固形物 固形物顆粒凝固 減少固定膜厚度 添加助濾劑 保持適當(dāng)?shù)臑V餅厚度 采取最大的允許過(guò)濾壓力 控制適當(dāng)?shù)膽腋∫簼舛? 固形物顆粒分級(jí)過(guò)濾 反向過(guò)濾 動(dòng)態(tài)過(guò)濾 擠動(dòng)過(guò)濾 電場(chǎng)與磁性過(guò)濾 自動(dòng)化 擴(kuò)大設(shè)備尺寸，增加過(guò)濾面積 2020422 3）改善濾餅結(jié)構(gòu)的物理化學(xué)方法 具體措施： ? 在制備懸浮液過(guò)程中或之后，造成大顆粒 2020422 (1)酸化凝結(jié)法： ? 膠體體系的穩(wěn)定性與其帶電荷有關(guān)。 ? Ca2＋ +草酸 → 草酸鈣 。 ? 常用的絮凝劑：聚丙烯酰胺 〈 PAM〉 、含40000個(gè) PAM單體。 2020422 (5)添加反應(yīng)劑 ? 添加能相互反應(yīng)、或能和某些溶解鹽類反應(yīng)生成不溶解的沉淀的物質(zhì)。（兩性物質(zhì)） – D 自動(dòng)過(guò)濾 2020422 6）過(guò)濾介質(zhì)： ? 過(guò)濾單元上使用的過(guò)濾介質(zhì)種類很多，按材料大致可分幾個(gè)方面： ? (1)天然纖維和合成纖維濾布 ? 帆布 綢絹 滌綸 尼龍布 玻璃纖維 ? 選擇時(shí)主要注意： – ①不同纖維的物理、化學(xué)性能不同 – ②紋路：平紋、鏈紋 2020422 (2)天然毛氈和合成濾氈 ? 三維均勻纖維團(tuán)，無(wú)粘結(jié)劑。 2020422 7）過(guò)濾設(shè)備 壓力 重力 真空 離心 過(guò)濾設(shè)備 2020422 四、不過(guò)濾提取 ? 避免過(guò)濾過(guò)程的損失，常采用不過(guò)濾提取方法。 2020422 物理法 ? 滲透沖擊：細(xì)胞膜系統(tǒng)強(qiáng)度較差，易受滲透壓沖擊而破碎 —— 將一定體積的細(xì)胞液加到 2倍體積的水中，細(xì)胞中溶質(zhì)濃度高，水不斷進(jìn)入細(xì)胞，使細(xì)胞膨脹破裂。 2020422 常數(shù)中溶質(zhì)的濃度下層溶劑中溶質(zhì)的濃度上層溶劑 ???BACCBAK)()(2020422 ? 為了提出經(jīng)過(guò)多次操作后 ,