分离工程实验课件：发酵液预处理与固液分离实验.ppt
发酵液预处理与固液分离实验,生物分离工程实验,1、掌握发酵液预处理的主要方法2、掌握发酵液固液分离的方法。3、了解板框过滤设备的结构和工作原理。4、掌握板框过滤的操作过程。,实验目的,实验原理,1、凝聚与絮凝 凝聚技术：菌体或蛋白质等胶体粒子表面一般都带有电荷，带电原因主要是吸附溶液中的离子或自身基团的电离。通常菌体带负电荷，由于静电作用使带正电荷的粒子被吸附在周围，在界面上形成了双电层。,但这些正离子还受到热运动的影响，具有离开胶粒表面的趋势，在这两种相反作用的影响下，双电层就分裂成两部分，在相距胶核表面约一个离子半径的stern平面以内，正离子被紧密柬缚在胶核表面，称为吸附层或紧密层，在stern平面以外，剩余的正离子则在溶液中扩散开去，距离越远，浓度越小，最后达到主体溶液的平均浓度，称为扩散层。这样就形成了扩散双电层的结构模型,实验原理,絮凝作用：有机高分子聚合物絮凝剂具有长链线状结构，是水溶性聚合物，分子量高达数万至一千万以上，在长的链节上含有相当多的活性功能团，可以带有多价电荷，也可以不带电性。它们通过静电引力、范德华分子引力或氢键的作用，强烈地吸附在胶粒的表面，一个高分子聚合物的许多链节分别吸附在不同颗粒的表面上，产生架桥联接，生成粗大的絮团，这就是絮凝作用。,实验原理,混凝：阳离子型高分子絮凝剂对带负电菌体或蛋白质来说，同时具有降低粒子排斥电位和产生吸附架桥的双重机理，所以可以单独使用，非离子型和阴离子型高分子絮凝剂，主要通过分子间引力和氢键产生吸附架桥，常与无机电解质凝聚剂搭配使用。首先加入无机电解质，使悬浮粒子脱稳而凝聚，然后，再加入絮凝剂。凝聚作用为絮凝剂的架桥创造了良好的条件，从而，提高了絮凝效果。这种包括凝聚和絮凝机理的过程，常称为混凝。,实验原理,2、板框过滤设备的工作原理：板框过滤机用于各种悬浮液的固液分离，适用范围广。应用于医药、食品、化工、环保、水处理等工业。悬浮液用料泵送入滤机每个密闭的滤室，在压力作用下，滤液透过滤层及滤布、经滤布出液口排出，滤渣则留在滤框内形成滤饼，从而达到固液分离的目的。可根据被滤液的不同生产工艺(初滤、半精滤、精滤)要求更换不同滤材(直接选用微孔滤膜可不经过微孔滤膜器即能达到无菌过滤目的)。用户也可根据生产流量大小，相应减少或增加滤框滤板，使之适用生产需要。,实验原理,3、板框过滤的结构特点：本机所有密封部位全部安装了密封圈(乳白色硅橡胶密封圈、无毒耐高温)，无渗漏、密封性能好。工作时为加压密闭过滤，液料无损耗。液体澄清度好。另外，还可根据用户需要，特制设有自动回流道，在泵停止转动后，打开回流阀(兼有放气功能)所有沉积料自动回流排出。在过滤高粘度料液时，能使液体畅通无阻，可使各种杂质自动回流排出。同时用清水从回流道反冲滤材作临时清选及为方便。,实验原理,实验原理,4、微孔滤膜：适用于药厂、医院、饮料生物试剂等单位对液体澄清处理，一般0.65以上可以除微粒,0.45以下可以除细菌。使用方法和注意事项：将滤膜平放在清洁盛器内，用蒸馏水浸泡约数分钟后放入适宜的滤器内，即可使用。本膜适宜于PH2-9液体，对强酸、强碱酒精等有机溶剂不宜使用。本品能耐温120，耐压0.3-0.4Mpa/cm2。微孔滤膜只能作最后阶段的精密过滤，滤液须经砂棒或滤纸等粗的滤材过滤，以免滤膜堵塞。常用规格(mm)：150、200、300、400。孔径(um)：0.22、0.45、0.65、0.8、1.2、1.3、1.5。,实验原理,实验内容,（一）发酵液的凝聚与絮凝 人们最早使用的絮凝剂是无机电解质。后来又证实了高聚物电解质对微生物细胞的凝聚作用,开始正式使用高分子絮凝剂无机电解质和高分子电解质两类絮凝剂的絮凝原理不尽相同,预料采用无机物与高聚物配合使用的方法则它们在絮凝作用上将会相辅相成，换言之,这配合使用两类絮凝剂的方案,从理论上看是应该收到更好的成效的。本实验我们采用聚丙烯酸胺进行絮凝。在200毫升发酵液中,加入200ppm的阳离子型聚丙烯酰胺（分子量约400万）,放置1h进行絮凝。,（二）板框过滤 1、板框过滤设备使用前用35的碳酸钠溶液反复冲洗，再用清水冲洗，然后消毒，测PH值达到许可范围。2、检查滤器的硅胶圈是否放好为平整，以防漏水，可将薄质的滤材用蒸馏水润湿后贴在网花面上，滤板则要放在硅胶圈内，压紧顶板。3、启动输液泵时，先关闭进液阀，然后启动，注意电机的转向，逐渐打开进液球阀所需压力，并排除空气，即可过滤，一般工作压力小于0.2Mpa。,实验内容,5、使用时要注意压力表的增高速度和突然降低的现象，以判断滤材堵塞或破碎。6、停泵时应先关闭进液阀，以防止液体回流击碎滤材，然后停泵并打开放气螺栓，待滤液流净后松开顶板，即可更换滤材和清洗。7、如果采用微孔滤膜进行精滤，料液必须先用较粗的滤材预过滤，以防堵塞微孔滤膜。8、本机可选用的过滤介质：纱布、麻布、棉布、绸布、帆布、尼龙绸、滤纸、石棉过滤板、微孔滤膜、超滤膜等。,实验内容,思考题,1、常用的发酵液固液分离方法有哪些？各有什么优缺点？2、板框压滤机有哪些类型？分别,
