第十一章发酵产物分离原理与技术ppt课件.ppt

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1、第一节沉淀法第二节吸附法第三节离子交换法第四节萃取法第五节膜分离技术第十一章发酵产物分离原理与技术第一节沉淀法沉淀是物理环境的变化引起溶质的溶解度降低、生成固体凝聚物的现象。沉淀措施因产品性质不同而不同。加酸、碱、盐、有机溶剂、其它物质。根据所加入沉淀剂的不同，沉淀法可分为：盐析等电点有机溶剂＝＝＝＝考一、等电点沉淀法利用两性电解质在等电点的溶解度最低和不同电解质有不同等电点的特性，将两性电解质分离的方法。通过加酸或碱调pH＝pI，蛋白质分子的净电荷为零，分子聚集在一起。注意：pH过低，容易引起目标蛋白质变性。二、盐析沉淀法1.盐

2、与蛋白质溶解度的关系：(1)盐溶：[盐]低时，S随[盐]增加而增加；(2)盐析：[盐]高时，S随[盐]增加而降低；溶解度与盐浓度的关系可用下式表示：logS=β－KS·IS：蛋白质的溶解度；I：离子强度；β：常数，与蛋白质种类有关，与盐的种类无关；KS：盐析常数，与盐种类有关，与温度和pH无关；2.机理蛋白胶体稳定的原因是蛋白质颗粒周围水化膜和电荷的存在。加入盐，中和表面电荷、破坏水化膜。3.影响盐析的因素(1)盐种类：影响KS，KS越大，效果越好(2)盐析剂用量(3)温度和pH：影响β值而影响S。尤其是影响相对溶解度(4)杂质4

3、.注意事项①[盐]因被提取物种类不同而不同；②杂质对盐析有影响；③盐析时的pH≈pI（？）；④盐析产品还需进一步纯化（？）；三、有机溶剂沉淀法利用某些物质在有机溶剂中的溶解度不同而使其分离的方法。1.原理：有机溶剂能降低溶液的介电常数，使溶质分子间因引力而凝集；或破坏水膜(降低水活度)而溶解度降低；或破坏蛋白质的某种键，改变其空间结构而使疏水基团暴露而析出。优点：溶剂易除；缺点：易使蛋白质变性；2.影响有机溶剂沉淀的因素:①溶剂的种类和数量：丙酮>乙醇>甲醇②沉淀的温度：温度越低沉淀越完全。第二节吸附法在发酵工业的下游加工过程中，

4、吸附法应用于发酵产品的除杂、脱色、有毒物质和抗生素的提纯精制。一、吸附法的原理吸附法是利用吸附剂与杂质、色素物质、有毒物质、产品之间分子引力的差异，从而起到分离的作用。二、吸附的目的将产品吸附浓缩于吸附剂上；将杂质、色素等需要从发酵液中去除的物质吸附于吸附剂上。三、吸附法的优缺点优点：可不用或少用有机溶剂；操作简便、安全、设备简单；生产过程中pH变化小，适用于稳定性较差的生化物质。缺点：吸附法选择性差、收率不高。无机吸附剂性能不稳定，不能连续操作，劳动强度大。炭粉等吸附剂影响环境卫生。凝胶类吸附剂、大网格聚合物吸附剂四、吸附的类型

5、物理吸附：吸附剂和吸附物通过分子力(范德华力)产生的吸附。化学吸附：化学吸附是由于吸附剂在吸附物之间的电子转移，通过化学键作用而产生的，属于库仑力范围。离子交换吸附：吸附剂表面如为极性分子或离子所组成则它会吸引溶液中带相反电荷的离子而形成双电层。这种吸附又称为极性吸附。五、吸附剂的基本要求吸附剂要求颗粒密度小，表面积大，但孔隙也不能太多，否则被吸附物质不易被洗脱。吸附剂的颗粒大小要均匀。吸附剂的吸附能力要大，但不能影响洗脱。六、吸附剂的类型工业用吸附剂主要有三类型:1、疏水或非极性吸附剂适合于从极性溶媒(水)中吸附溶质。代表是活性

6、碳，有疏水性。在极性液中，吸附力：溶质>溶媒，有环>无环。2、亲水或极性吸附剂适用于从非极性或小极性溶媒中吸附溶质。代表：硅胶，氧化铝，活性土（铝硅酸），有酸性、碱性、中性之分。碱性物质→→酸性吸附剂，反之亦然。3、离子交换树脂吸附剂属极性吸附剂，与极性吸附剂不同的是，还具有离子交换的性能。注意：①根据提炼的性质选择恰当的类型。②活性炭的选择性差。七、影响吸附过程的因素1、吸附剂的性质吸附剂的理化性质对吸附的影响很大。吸附剂的性质与其原料、合成方法和再生条件有关。一般要求吸附容量大、吸附速度快和机械强度好。吸附剂的吸附容量除其它外

7、界条件外，主要与比表面积有关。比表面大，空隙度高，吸附容量就越大。吸附速度主要与颗粒度和孔径分布有关，颗粒度越小，吸附速度就越快，但压力损失要增大。孔径适当，有利于吸附物向空隙中扩散。吸附剂的机械强度则影响其使用寿命。2、吸附物的性质有下列一些规则可用来预测吸附的相对量。能使表面张力降低的物质，易为表面吸附；溶质从较易溶解的溶剂中吸附时，吸附量较少。极性吸附剂易吸附极性物质，非极性吸附剂易吸附非极性物质。对于同系列物质，吸附量的变化是有规则的。如按极性减小的次序排列，次序越在后面的物质，极性越低，因而越易为非极性吸附剂所吸附而越难

8、为极性吸附剂所吸附。3、溶液pH值的影响pH值影响某些化合物的离解度。4、温度的影响吸附热越大，则温度对吸附的影响越大。5、其它组分的影响当从含有两种以上组分的溶液中吸附时，根据溶质的性质可以互相促进，干扰或互不干扰。一般说来，对混合物的吸附较纯物