【導(dǎo)讀】以分配定律為基礎(chǔ)。即，物質(zhì)因溶解度。不同，從一種溶劑轉(zhuǎn)入另一溶劑而被分離。在兩種溶劑中的分配濃度比是常數(shù)。為了提出經(jīng)過多次操作后,能較完全地提取物質(zhì)。被提取物質(zhì)的總重量：W0. 在提取過程中，經(jīng)一次提取后分配系數(shù)K的表達。萃余相順序通過各級，并與新鮮溶劑接觸進行萃。取，傳質(zhì)推動力大，萃取效果好；各級所得萃取相分別排出，然后匯集在一起脫除。因每級均加入新鮮溶劑，故溶劑耗用量大，回收。費用高，而且萃余液組分濃度低。軸向返混嚴重，傳質(zhì)效率低。制，但其級效率仍然較小。塔兩端直徑較大部分為上澄清。傳質(zhì)效率反而下降。結(jié)構(gòu)簡單，傳質(zhì)效率高，但生產(chǎn)能力有限。萃取效率與塔板的往復(fù)頻率密切相關(guān)?？奢^大幅度地增加相際接觸面積和提高液體。固定環(huán)形擋板，稱為定環(huán)。裂或合并，以增加相際傳質(zhì)面積，促進表面更新。影響傳質(zhì)速率，改變萃取速度。加入鹽，既降低物質(zhì)在水中的溶解度，提

　　

【正文】 好 ? (2)鹽析劑用量 ? (3) 溫度和 pH：影響 β 值而影響 S。尤其是影響相對溶解度 ? (4) 雜質(zhì) 2020422 4. 注意事項 ? ① [鹽 ] 因被提取物種類不同而不同； ? ② [鹽 ] 因被提取物的來源不同而不同； ? ③ 雜質(zhì) 對鹽析 有影響 ； ? ④鹽析時的 pH ≈ pI （？）； ? ⑤鹽析 產(chǎn)品 還 需進一步純化 （？）； 2020422 四、有機溶劑沉淀法 ? 利用某些物質(zhì)在有機溶劑中的溶解度不同而使其分離的方法。 ? ： ? 有機溶劑能 降低溶液的介電常數(shù) ，使溶質(zhì) 分子 間 因引力而凝集 ；或 破壞水膜 (降低水活度 )而溶解度降低；或 破壞 pro副鍵 ，改變其空間結(jié)構(gòu)而使疏水基團暴露而析出。 – 優(yōu)點：溶劑易除； – 缺點：易使蛋白質(zhì)變性； 2020422 : ? ① 溶劑的種類和數(shù)量：丙酮 乙醇 甲醇 ? ②沉淀的溫度：溫度越低沉淀越完全。 2020422 五、加熱沉淀法 依據(jù)：蛋白質(zhì)的熱變性 適用：變性活化能差別較大的蛋白質(zhì)分離 熱穩(wěn)定性 2020422 六、其他 ? 非離子型聚合物沉淀法：與有機溶劑相似，能降低水化度。 ? 聚電解質(zhì)：作用機制復(fù)雜，有絮凝作用，也有鹽析作用，還有降低水化等作用。 ? 金屬離子：可沉淀低濃度蛋白質(zhì) 2020422 8 結(jié)晶 ? 一、結(jié)晶概述 ? 物質(zhì)有 結(jié)晶和無定形 兩種狀態(tài)，區(qū)別在于，構(gòu)成單位的排列方式是否規(guī)則。 ? 利用可溶物質(zhì)的溶解性及其受溫度變化影響不同， 使溶質(zhì)以晶體狀態(tài)從溶液中析出的過程。 ? 制備純物質(zhì)的有效方法，具有高度的選擇性。 ? 廣泛應(yīng)用于發(fā)酵工業(yè)中。 2020422 二、晶體性質(zhì)： ? ①連續(xù)、均一性。 ? ②各向異性。 ? ③對稱性。 2020422 三、物質(zhì)形成晶體的條件： – ①要有能形成晶體的物質(zhì)。 – ②溶質(zhì)的純度。 – ③溶液的飽和度 ? 形成晶體的必要條件：超過飽和狀態(tài)，即當溶液達到 某一過飽和程度 時，才能析出晶體。 ? 飽和程度用過飽和率 (過飽和溶液濃度 與 飽和溶液濃度 之比 )表示。 2020422 四、晶體形成過程 ? ①過飽和溶液的形成（前提） ? ②晶核的形成 ? ③晶體的生長（以過飽和度為推動力） ? 溶解吸熱，結(jié)晶放熱，因此結(jié)晶是一個同時有質(zhì)量和熱量傳遞的過程。 2020422 五、結(jié)晶與溫度、濃度的關(guān)系 ? 飽和曲線：表示物質(zhì)溶解度與溫度的關(guān)系 溫度 A B C D E 不穩(wěn)區(qū) 介穩(wěn)區(qū) 穩(wěn)定區(qū) 2020422 1. 穩(wěn)定區(qū) (不飽和區(qū) )：不會發(fā)生結(jié)晶 2. 不穩(wěn)定區(qū) (過飽和區(qū) )：結(jié)晶能自動生成 3. 介穩(wěn)區(qū)：結(jié)晶不能自動進行 向處于介穩(wěn)區(qū)的溶液中加入晶體，能誘導(dǎo)結(jié)晶產(chǎn)生，晶體能生長。 2020422 六、影響晶體生成的因素： ? 影響晶核形成的速度和晶體生長速度 (大小 )。但對成核速度的影響比對晶體生長速度的影響大。 ? 過飽和率適中對成核有利。 ? 過飽和率過高時，形成小顆粒晶體。 2020422 ： ? 晶體生長速度與溶液粘度成反比 (μ 大，分子擴散慢，妨礙定向排列 )。 ： ? ⑴對 V成核 的影響 ? V成核 隨 T↑ 而 ↑ ，達最大后，隨 T↑ 而 ↓ 。 ? ⑵對晶體大小的影響 ? 影響較大。溫高時，晶體較大，相反則小。 T過高時，導(dǎo)致晶形和結(jié)晶水的變化 2020422 ? 促進擴散和成核，提高晶體生長速度。攪拌強度應(yīng)有一定的極限。 ? 影響晶核的生長和晶體的大小。 2020422 ? 結(jié)晶選擇在等電點附近。 ? 能誘導(dǎo)結(jié)晶，一般在結(jié)晶開始前投入。 2020422 8 晶漿濃度 ? 高濃度：增大固液接觸表面積及操作難度 9 循環(huán)流速 ? 提高傳質(zhì)，迅速均勻的結(jié)晶，晶垢少 ? 過大使晶體磨損 10 晶垢 ? 設(shè)備預(yù)防，維持相應(yīng)操作條件，定期除垢 2020422 11 雜質(zhì) ? 影響晶體的純度、理化特性、活性 ? 降低結(jié)晶效率 ? 可用除雜設(shè)備處理 12 晶習(xí)修改劑 ? 作用機理 2020422 三、重結(jié)晶 ? 雜質(zhì)的引入途徑 ? 重結(jié)晶的實質(zhì) ? 簡單重結(jié)晶 ? 分級重結(jié)晶 2020422 四、結(jié)晶器 ?結(jié)晶器的分類 ? 冷卻式結(jié)晶器：攪拌槽， Howard結(jié)晶器 ? 蒸發(fā)式結(jié)晶器 *： KrystalOslo結(jié)晶器， DTB型結(jié)晶器， DP結(jié)晶器 ?結(jié)晶器的選擇： ? 目標產(chǎn)物的溶解度曲線 ? 與溫度聯(lián)系的緊密程度 2020422 五、常用結(jié)晶方法： ? 冷卻熱飽和液并添加晶種 ? 蒸發(fā)部分溶媒 ? 添加反應(yīng)劑或有機溶劑 ? 鹽析結(jié)晶 ? 等電點結(jié)晶 2020422 9 干燥 ? 干燥通常是指將潮濕固體，半固體或濃縮液中的水分（或溶劑）蒸發(fā)除去的過程。 ? 目的：除去水分，便于保存、包裝和運輸。 ? 注意：保持其活性，營養(yǎng)價值及藥效。 ? 在干燥系統(tǒng)中，干燥介質(zhì)與被干燥物質(zhì)的溫度呈動態(tài)的平衡關(guān)系。 2020422 一、干燥原理 ? 表面 (自由 )水分：不與固體結(jié)合而附著于其表面，去除速度最快、最均勻。 ? 毛細管水分：是一種結(jié)合水分，蒸發(fā)時水分逸出慢，時間長而且需要較高溫度。 ? 膜包圍水分：被質(zhì)膜所包圍的水分，需經(jīng)過緩慢擴散至膜外才能蒸發(fā)，最難除去 2020422 ? 相同之處：都以加熱水分汽化為手段。 ? 不同之處：蒸發(fā)是 液態(tài)物料 中的水分沸騰汽化。而干燥是 固體或液體物料 中的水分非沸騰汽化。 2020422 從干燥的這一特點，可得到以下 共識 ： ? 干燥過程受：傳熱規(guī)律，水分性質(zhì)，水氣運轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)化的影響。 – ①干燥物料不一定是液態(tài)，水分的運動和汽化可能受到物料層的影響。 – ②水分未達到沸點就汽化，其蒸汽壓比周圍汽體壓強小。蒸汽能否大量排出，要受周圍汽體條件的影響。 – ③干燥是傳熱和傳質(zhì)相結(jié)合的操作，干燥速度由傳熱速率和傳質(zhì)速率共同控制。 2020422 二、常用的干燥方法及干燥過程 ? 對流加熱干燥法 ? 接觸加熱干燥法 ? 冷凍升華干燥法 冷凍 ? 升華 ? 剩余水分蒸發(fā) 2020422 三、影響干燥速率的因素： 濕物料的性質(zhì)和形狀 ? 主要是指物料的物理結(jié)構(gòu)（導(dǎo)熱性能），化學(xué)組成、形狀和大?。Q定水的存在狀況），物料層的厚度、水分的結(jié)合方式。 2020422 ? 一般來說，越高，速度越快 (溫度越高，水分運動速率越快 )。 ? 通常：越高，速度越快，不能無限制的提高，應(yīng)低于物料的變質(zhì) (分解、焦化、熔融 )溫度。干燥介質(zhì)的進出口溫差越小，干燥 V↑ ，但熱的利用效率下降。 2020422 、最終和臨界濕含量 ? 如果物料的最終濕含量高于臨界濕含量，干燥速度較快，相反則慢。 ? 介質(zhì)相對濕度越低，水分汽化越快。同時還因介質(zhì)的流動情況不同而異（湍流，層流） ? 噴霧、沸騰等不同而異。 2020422 四、工業(yè)發(fā)酵中常用的干燥過程 1 氣流干燥 （ 1）特點： 干燥強度大，時間短 設(shè)備簡單，生產(chǎn)能力大，可整合多工序 物料要求 2020422 （ 2）幾種氣流干燥器 ? 長管式氣流干燥流程 ? 短管式氣流干燥流程 ? 旋風(fēng)式氣流干燥流程 2020422 2 沸騰干燥 原理：氣流使固液兩相脈動或湍動，水分揮發(fā) （ 1）特點 ? 快速，物料短時受熱 ? 傳熱系數(shù)大，生產(chǎn)能力高 ? 設(shè)備簡單，自動化 ? 可調(diào)節(jié)物料受熱時間 ? 對物料及其中顆粒的物理特性有一定要求 ? 縱向返混 ? 停留時間不均 2020422 （ 2）設(shè)備與應(yīng)用 ? 根據(jù)物料特性選用加料器 ? 單層沸騰干燥流程 ? 噴霧沸騰造粒干燥流程 2020422 3 噴霧干燥 物料霧化，水分急速蒸發(fā) 特點： ? 快速優(yōu)質(zhì) ? 可得無菌粉末態(tài)產(chǎn)品，可通過改變操作條件控制粉末物理性質(zhì) ? 自動化，連續(xù)化 ? 昂貴，耗能 2020422 常見應(yīng)用方式 ?壓力噴霧干燥 ?離心噴霧干燥 ?氣流噴霧干燥 2020422 4 冷凍升華干燥 ? 低溫低壓升華水分 特點： ? 保持產(chǎn)品活性、形態(tài)、溶解度 ? 效率低，投入大 設(shè)備結(jié)構(gòu)： ? 冷凍 ? 真空 ? 去除水汽：抽出，冷凝成霜，藥劑吸收 ? 加熱升華水分 2020422 5 真空干燥 ? 負壓下加熱去除水分 ? 低溫干燥 ? 快速 ? 可回收溶劑 ? 無空氣氧化 ? 設(shè)備分為間歇式和連續(xù)式 2020422 10 蒸餾 ? 蒸餾原理：揮發(fā)性差異＋部分汽化與冷凝操作 ? 精餾：相對揮發(fā)性差異＋多次部分汽化與冷凝操作 ? 確定蒸餾流程和工藝參數(shù)的依據(jù)： 產(chǎn)品要求、雜質(zhì)種類、特性等 2020422 一、蒸餾流程的選擇依據(jù)： ? 蒸汽、水：循環(huán)使用 ? 投資：如塔的高度，采用公用管道 ? 多元組分分離的先后順序 2020422 一、工業(yè)發(fā)酵中各種蒸餾的特點： ? 原料有：淀粉質(zhì)、糖蜜、纖維素 ? 原料不同 → 發(fā)酵過程中生成雜質(zhì)也不同 → 蒸餾操作的具體過程不同。 ⑴淀粉質(zhì)原料 ? 若蛋白質(zhì)含量高 → 雜醇油較多 → （注意除之） ? 果膠含量高 → 甲醇較多 → （注意除之） 2020422 ⑵糖原料 ? 醛酯含量高（是注意分離重點） ? 干物質(zhì)含量高時，注意塔板形式的選擇 ⑶纖維素、廢紙漿原料 ? 甲醇含量高、酒度低、易積垢。 2020422 白酒蒸餾的特點 ? 要求：成品中不僅具有一定的乙醇，還要求有一定含量的酯酸，以保證其成品的特殊的香味、口味。 ? 溫度不能太高，酒度不能太高，盡量能將醪中的酸、酯等呈香物質(zhì)提取出來。 2020422 丙酮 丁醇蒸餾的特點： ? 多元混合物蒸餾 ? 多塔式蒸餾 ,不同塔提取不同產(chǎn)物 ? 兩種流程： 醪 ? 醪塔 (乙丙丁醇水 ) ?丙酮塔 ? 乙醇丁醇塔 ?丁醇塔 ? 丙醇乙醇 ? 丙酮塔 ? 乙醇精餾塔 2020422 復(fù)習(xí)思考題 1 影響溶媒萃取的主要因素有哪些？ 2 解釋反微團萃取的機理。 3 常見的吸附劑有哪些？ 4 離子交換的原理。 5 影響離子交換速度的因素有哪些？ 6 選擇離子交換樹脂的依據(jù)。 7 膜分離的原理。 8 膜的結(jié)構(gòu)特性，據(jù)此可將膜分為哪幾類？ 2020422 9 凝膠層析的基本原理。 10 凝膠層析的操作過程及注意事項。 11 凝膠層析可以應(yīng)用在工業(yè)發(fā)酵的哪些方面？ 12 常見的濃縮方法有哪些？ 13 列舉 5種以上的沉淀法？ 14 重結(jié)晶的理論依據(jù)是什么？ 15 工業(yè)發(fā)酵中常用的干燥方法有哪些？ 16 蒸餾流程的選擇依據(jù)是什么？ 2020422 宜賓學(xué)院生命科學(xué)與食品工程系 End 第十一章 發(fā)酵經(jīng)濟學(xué) 本章為自學(xué)內(nèi)容，要求了解發(fā)酵過程中各單元操作的費用及其控制方法。 第一節(jié) 概述 發(fā)酵經(jīng)濟學(xué)主要講述關(guān)于發(fā)酵行業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)、投資建廠、生產(chǎn)加工、市場需求、市場經(jīng)營相關(guān)內(nèi)容，以控制生產(chǎn)成本、增加產(chǎn)品功能和擴大市場需求為重點。 能夠生產(chǎn)出優(yōu)秀產(chǎn)品滿足市場需求 能夠有效的控制和降低成本 一、一個好企業(yè)應(yīng)具備的條件 以最低的投資設(shè)置可靠的發(fā)酵罐及其附屬設(shè)備；而且能應(yīng)用于一定范圍的產(chǎn)品種類的發(fā)酵過程； 原料的價格盡可能的低，利用效率盡可能的高。即使對一個成熟產(chǎn)品的發(fā)酵原料，也應(yīng)不斷地予以研究和調(diào)整； 所使用的微生物菌株的生產(chǎn)能力是最高的； 盡可能少地使用勞動力，在適當?shù)牟襟E中采用自動化； 如果使用分批發(fā)酵法，要求在最短周期中，得到最大的產(chǎn)量；并盡量發(fā)揮設(shè)備的潛力。為達到這個目的，力爭采用分批補料發(fā)酵或連續(xù)發(fā)酵； 以最簡單和快速的過程進行產(chǎn)品的回收和精制； 廢棄物的排放量應(yīng)是最少的； 熱和動力的利用是時分充分的； 廠房的占