第二章发酵液预处理基本要求：了解发酵液的特性和固液分离工程及设备，掌握发酵液相对纯化的方法。重点：降低液体粘度的方法；凝聚与絮凝；发酵液中高价无机离子的除去；杂蛋白的除去。预处理的目的：分离除去菌体和其他悬浮颗粒，同时除去一部分可溶性杂质，改变滤液的性质，为提取和精制等后道工序创造有利条件。胞外产物，预处理时应尽可能使产物转移到液相，然后用固液分离除去固相。胞内产物，则应先收集菌体或细胞，经细胞破碎后，使产物转移到液相，再用固液分离除去细胞碎片。第一节发酵液过滤特性的改变1、发酵液的特性A、发酵产物浓度较低，大多为1%~10%，大部分为水。B、悬浮物颗粒小，相对密度与液相相差不大。C、固体粒子可压缩性大。D、液相粘度大，大多为非牛顿型流体。E、性质不稳定，随时间变化。（空气氧化、微生物污染、蛋白酶水解）2、改善发酵液过滤特性的方法有：调酸（等电点）、热处理、电解质处理、添加絮凝剂、添加表面活性剂、添加反应剂、冷冻-解冻、添加助滤剂等。一、降低液体粘度根据流体力学原理，滤液通过滤饼的速率与液体的粘度成反比，因此，降低液体的粘度可有效提高过滤速度。降低液体粘度常用的方法：加水稀释和加热。加水一倍，粘度下降50%以上才有效。升高温度可有效降低液体粘度，提高过滤速率；同时，使蛋白质凝聚，形成较大的凝聚体，进一步改善发酵液的过滤特性。需控制加热温度和时间。二、调整pHpH直接影响发酵液中某些物质的电解质和电荷性质，适当调节pH值可改善其过滤特性。（常用方法）大多数蛋白质的等电点在酸性范围内（pH4.0-5.5），利用酸性来调节发酵液pH使之达到等电点，可除去蛋白质等酸性两性物质。三、凝聚与絮凝采用凝聚和絮凝技术能有效改变细胞、细胞碎片及溶解大分子物质的分散状态，使其聚结成较大的颗粒，以提高过滤速率；同时，还能有效地除去杂蛋白质和固体杂质，提高滤液质量。工业最常用方法之一。凝聚是指在电解质作用下，由于胶体粒子之间双电层电排斥作用降低，电位下降，而使胶体体系不稳定的现象。絮凝是指在某些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，使胶粒形成较大絮凝团的过程。1、凝聚凝聚作用是向胶体悬浮液中加入某种电解质，在电解质的异电离子作用下，胶粒的双电层电位降低，使胶体体系不稳定，胶体粒子间因相互碰撞而产生凝聚的现象。凝聚值：使胶体粒子发生凝聚的最低电解质浓度（mmol/L），表示电解质的凝聚能力。反离子的价数越高，凝聚值就越小，即凝聚能力越强。阳离子对带负电荷的发酵液胶体粒子凝聚力的次序：常用的凝聚电解质有：硫酸铝（明矾）Al2(SO2)3.18H20;氯化铝AlCl3.6H20；三氯化铁FeCl3.6H20；硫酸亚铁FeSO4.7H20；石灰；ZnSO4;MgCO3等。2、絮凝絮凝：絮凝是指在某些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，使胶体粒子形成较大絮凝团的过程。絮凝作用是一个高分子聚合物（絮凝剂）的许多链节分别吸附在不同的胶粒表面上，产生桥架联接时，形成了较大的絮团。絮凝剂是一种能溶于水的高分子聚合物，其相对分子量可达数万至一千万，具有长链状结构，其链节上含有许多活性官能团。通过静电引力、范德华力或氢键的作用，强烈地吸附在胶粒的表面。絮凝剂的结构要求：一方面要求其分子必须含有较多的活性官能团，使之能和胶体粒子结合；另一方面要求有长链的线性结构，以便同时和多个胶体粒子结合。絮凝剂的分类：（1）有机高分子聚合物：聚丙烯酰胺类衍生物、聚苯乙烯类衍生物。（2）无机高分子聚合物：聚合铝盐、聚合铁盐等。（3）天然高分子有机物：海藻酸钠、明胶、骨胶、壳多糖等。目前最常用的絮凝剂：有机合成的聚丙烯酰胺类衍生物，其絮凝体粗大，分离效果好，絮凝速度快，用量小，适用范围广。缺点：有一定的毒性，特别是阳离子型聚丙烯酰胺，一般不宜用于食品及医药工业。聚丙烯酸类阴离子絮凝剂，无毒，可用于食品及医药工业。絮凝效果的好坏与以下因素有关：（1）絮凝剂的用量；（2）絮凝剂的相对分子量和类型；（3）溶液的pH值；（4）搅拌速度和时间。在絮凝过程中，常需要加入一定的助滤剂以增加絮凝效果。3、混凝无机电解质和絮凝剂交叉使用，可以大大提高絮凝的效果，这种包括凝聚和絮凝机理的过程，称为混凝。四、加入助滤剂助滤剂是一种不可压缩的多孔微粒，它能使滤饼疏松，滤速增大。悬浮液中大量的细微胶体粒子被吸附到助滤剂表面上，从而改变了滤饼结构，它的可压缩性下降了，过滤阻力降低了。硅藻土、纤维素、石棉粉、珍珠岩、淀粉、活性炭等。助滤剂的使用方法有两种：一种是在过滤介质表面预涂；另一种是直接加入发酵液中混合过滤。这两种方法经常同时使用，以提高过滤速度。选择和使用助滤剂要点：（1）根据目的产物选择助滤剂品种；