文档介绍：02发酵液的预处理和固液分离
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生物技术下游加工过程的一般步骤
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预处理和固液分离内容
固液分离
发酵液
胞外
上清液/滤液
预处，即凝聚能力越强。
阳离子对带负电荷的胶粒凝聚能力受化合价、水化半径、离子运动能力的影响，次序为
Al3+ >Fe3+ >H+ >Ca2+ >Mg2+ >K+ >Na+ >Li+
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常用的凝聚剂电解质有：
硫酸铝 Al2(SO4)3•18H2O（明矾）；
***化铝 AlCl3•6H2O;
三***化铁 FeCl3;
硫酸亚铁 FeSO4·7H2O ；
石灰；ZnSO4；MgCO3
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絮凝：大分子聚电解质将胶体粒子交联成网状，形成絮凝团的过程机理：架桥作用
采用絮凝法可形成粗大的絮凝体，使发酵液较易分离。
（二）絮凝 flocculation
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絮凝剂是一种能溶于水的高分子聚合物，其相对分子质量可高达数万至一千万以上，长链状结构，其链节上含有许多活性官能团，包括离子基团以及非离子型基团。
它们通过静电引力、范德华引力或氢键的作用，强烈地吸附在胶粒的表面。
当一个高分子聚合物的许多链节分别吸附在不同的胶粒表面上，产生架桥联结时，就形成较大絮团，产生絮凝作用。
絮凝
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高分子絮凝剂的吸附架桥作用
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可分为四类：人工合成有机高分子聚合物、天然有机高分子聚合物、无机高分子聚合物、微生物絮凝剂
1）目前常用的是人工合成有机高分子聚合物，如聚丙烯酰***类衍生物、聚乙烯亚***衍生物；聚丙烯酸类和聚苯乙烯类衍生物。
工业上使用的絮凝剂
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高分子聚合物絮凝剂根据活性基团在水中解离情况不同，可分为三类：阴离子型（含有羧基)、阳离子型（含有***基）、非离子型
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聚丙烯酰***类絮凝剂的优点
用量少，一般以mg/L计量；
絮凝体粗大，分离效果好；
絮凝速度快；
种类多，适用范围广。
聚丙烯酰***类絮凝剂的缺点：
存在一定的毒性，特别是阳离子型聚丙烯酰***，用于食品和医药工业时应谨慎。
目前最常见：聚丙烯酰***类絮凝剂
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2）天然有机高分子絮凝剂
人工合成有机高分子絮凝剂虽然发展很快，但还存在着残留单体有毒，生物降解难等问题，所以其应用受到了限制。天然有机高分子絮凝剂具有无毒，易生物降解，原料来源广等优点。
天然有机高分子改性絮凝剂根据其原料来源不同可分为淀粉类、纤维素类、植物胶类和聚多糖类。
其中淀粉改性絮凝剂的研究开发最引人注目。
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3）无机高分子聚合物
有聚合铁系和铝系两大类
铁系絮凝剂具有操作简单、费用低，受温度影响小，亲和力强，能有效地去除悬浮物、表面活性剂、破坏油水乳状液的能力很强等优点，缺点腐蚀性强、稳定性差。
铝系是目前应用广、工艺较成熟的一类无机金属盐絮凝剂，絮凝效果好，缺点具毒性等。
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微生物絮凝剂
微生物絮凝剂是近年来研究和开发的新型絮凝剂，
一类由微生物或其分泌物产生的具有絮凝细胞功能的代谢产物。
包括直接利用微生物细胞的絮凝剂、利用微生物细胞壁代谢产物的絮凝剂和克隆技术所获得的絮凝剂
主要成分是糖蛋白、粘多糖、纤维素及核酸等高分子物质。
微生物絮凝剂和天然絮凝剂与化学合成的絮凝剂相比，最大的优点是安全，无毒和不污染环境。
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微生物絮凝剂
1、微生物絮凝剂的商业化生产始于20世纪90年代，如红平红球菌及由此制成的NOC-1是目前发现的最佳微生物絮凝剂
2、微生物絮凝剂或将大部分替代普通絮凝剂
3、浮游藻类、草分枝杆茵、硅酸盐芽孢杆菌。
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絮凝的影响因素
发酵液的性质（细胞浓度，表面电荷）；
絮凝剂的浓度，最佳用量为粒子表面积约有一半被聚合物覆盖；
絮凝剂的分子量；
pH 控制；
搅拌速度。
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浓度增加有助于架桥充分，但是过多的加量会引起吸附
饱和，在胶粒上形成覆盖层而产生再次稳定现象。
最佳用量为粒子表面积约有一半被聚合物覆盖；
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分子量提高、链增长，可使架桥效果明显；
但分子量不能超过一定的限度，因为随分子量提高，高分子絮凝剂的水溶性降低，因此，分子量的选择应适当。

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溶液pH的变化会影响絮凝剂功能团的电离度，从而影响分子链的伸展形态。
电离度增大，链节上相邻离子基团间的电排斥作用，使分子链从卷曲状态变为伸展状态，架桥能力提高。

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对于带负电荷的菌体或蛋白质来说，采用阳离子型高分子絮凝剂同时具有降低胶粒双电层电位和产生吸附桥架