（2）升高温度:①让发酵液通过螺旋板、列管等换热
器，用热介质进行加热；②如果目标物质受温度变化影响较 小，发酵液又需适当稀释时，可在发酵液内直接通入蒸汽或 热水进行加热。
2.调整pH值
调pH至等电点使两性物质沉淀。在膜分离中，调 整pH，改变易吸附分子的电荷性质，以减少吸附造成 的堵塞和污染。
pH值的调节一般是在发酵液中加入一定浓度的酸 （碱）溶液，如果需要也可加入一定量的酸（碱）缓冲 溶液。
快悬浮液中固形物沉降的速度 除去大部分可溶性杂质 目标产物转移至便于后处理的一相(多数为液相)；
总之，对发酵液进行预处理利于固液分离及后 提取工序顺利进行。
如何选择适当的方法进行预处理？
选择预处理方法需依据：
了解生物活性物质存在的部位 稳定性 后续提取工艺对料液质量的要求
可溶性杂质 蛋白质/多肽 脂类/脂蛋白质
第二章 液体处理技术
第一节 液体的混合技术 第二节发酵液预处理技术 第三节 沉淀技术
学习目标
了解混合单元、发酵液预处理单元、沉淀单元 的主要任务；
了解发酵液预处理的目的、常用的絮凝剂种类 及蛋白质的基本性质；
掌握混合技术、发酵液预处理技术、沉淀技术 的基本原理、方法及基本工艺；
掌握常用的液体混合设备结构及特点； 会从事液体混合、发酵液的预处理及沉淀操作
，能够对操作过程进行控制与优化。
第一节 液体的混合技术
一、混合单元的主要任务
①用以制备各种均匀的混合物，如溶液、乳 浊液、悬浮液及浆状、糊状或固体粉粒混合 物等；
②为某些单元操作（如萃取）或化学反应过 程提供良好的条件。
二、混合的基本原理
图2-1
液体扩散形式主要有两种： 1. 主体对流扩散 2. 涡流扩散
多酚类 核酸类 内毒素 牛血清 小分子类物质
盐类
可溶性杂质来源
细胞中各种结构功能蛋白、酶类等，多数可以通过 沉淀、吸附、色谱、超滤及超速离心等方法去除
细胞膜磷脂分子、脂蛋白等具有亲水性，当提取液中存在有机溶 剂时，或发酵培养时所添加的油性消泡剂也可溶解于提取液中。 用萃取法去除
多为植物组织或细胞来源的色素类物质，发酵产物 粗制提取液中亦存在，一般用沉淀或色谱法去除 细胞裂解过程释放，使黏度增大，可用离子交换色 谱、硫酸鱼精蛋白沉淀或加核酸酶消化等方法除去 脂多糖物质，多来自革兰阴性菌的细胞壁，可用超 滤、吸附、离子交换色谱和亲和色谱的方法去除
6.加入反应剂
加入某些不影响目的产物的反应剂，可消除发酵液中某 些杂质对过滤的影响，从而提高过目标产物在后序提取或分离过程 中发生分解或水解。
发酵液的相对纯化
1．无机离子的去除
发酵液中主要的无机离子有Ca2+ 、Mg2+ 、Fe2+等。
Ca2+ +草酸or草酸钠
按组成不同又可分为无机絮凝剂、有机絮凝剂和生物絮凝剂
①无机絮凝剂 如明矾、氯化铁等小分子絮凝剂；聚合铝 盐、聚合铁盐等高分子絮凝剂。
②有机高分子絮凝剂 如人工合成的絮凝剂：二甲基二烯 丙基氯化铵与丙烯酰胺的共聚物或均聚物、聚二烯基咪唑啉、 聚丙烯酸类衍生物、聚乙烯吡啶类衍生物等 ；天然有机高分 子絮凝剂：聚糖类胶粘物、海藻酸钠、明胶、骨胶、壳多糖等
三、混合设备
B（低速）
A（高速）
射流混合器
B
管道混合器
A
强制循环混合器
第二节 发酵液的预处理技术
❖ 预处理的意义 发酵液是一种混合物，含有的固体颗粒和杂质 对进一步的提取分离或产品质量构成危害。如离
子交换中影响交换的选择性、交换能力等，萃取过程中 易乳化等。
❖ 预处理的目的 改变发酵液的物理性质(黏度、颗粒稳定性等)加
带有负电性的微粒，加入阳离子型絮凝剂，具 有降低离子排斥电位和产生吸附架桥作用的双重机 制；而非离子型和阳离子型絮凝剂，主要通过分子 间引力和氢键等作用产生吸附架桥。
影响絮凝作用的主要因素：
①高分子絮凝剂的性质和结构；②絮凝剂操作温度
③pH值；④搅拌速率和时间；⑤絮凝剂的加入量 ⑥絮凝剂浓度
絮凝剂种类：
聚集的过程。
胶体粒子保持分散状态的原因：
常 用 的 凝 聚 剂 ： AlCl3·6H2O 、 Al2(SO4)3·18H2O 、
K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O、FeSO4·7H2O、FeCl3·6H2O、ZnSO4和 MgCO3等。
影响凝聚作用的主要因素是：无机盐的种类、化合价
及无机盐用量等。
（2）絮凝作用（flocculation）
絮凝作用是利用带有多种官能团的高分子线 状化合物能在分子上吸附多个微粒的能力，通过架
桥作用将许多微粒聚集在一起，形成粗大的松散絮 团的过程。所利用的高分子化合物称为絮凝剂。根 据絮凝剂所带电性的不同，分阴离子型、阳离子型 和非离子型三类。
排斥电位和产生吸附架桥作用的双重机制是絮 凝的主要原因。
草酸钙
草酸钙还能促使蛋白质凝固，改善发酵液过滤性能。
Mg2++草酸 磷酸盐 三聚磷酸钠
沉淀不完全 磷酸镁盐 （注意抗生素稳定性） 可溶性络合物（易污染）
Fe3+ +黄血盐
细胞培养液中加入的牛血清成分
糖类以及工艺处理溶液中所含有的小分子组分，可 采用透析、色谱和超滤等手段去除
含Ca2＋、Mg2＋、Fe2＋的盐，加酸或碱去除
预处理的原理及方法
1.降低液体黏度
降低液体黏度可提高过滤速率。怎样降低？
（1）加水稀释法 :可有效降低液体粘度,但增加悬浮
液的体积，使后处理任务加大。
3.酶解法
酶解法可将混合液中的不溶性多糖物质酶解，使其 转化为溶解度较大的单糖，从而改变流体的流动特性， 提高过滤速率 。
4.凝聚与絮凝
（1）凝聚作用（coagulation）
凝聚作用是指在某些电解质（凝聚剂）作用下，
使胶粒之间双电层的排斥作用降低，电位下降，吸引
作用加强，破坏胶体系统的分散状态，而使胶体粒子
③生物絮凝剂 蛋白质、粘多糖、纤维素和核酸等。
5．加入助滤剂
可以改变滤饼的结构，降低滤饼的可压缩性，从而降低 过滤阻力。
助滤剂的使用方法：①将助滤剂在支持介质（滤布）的 表面上预涂助滤剂薄层1～2 mm；②将助滤剂分散在待过滤 的悬浮液中。
常用的助滤剂：硅藻土、纤维素、石棉粉、珍珠岩、白 土、炭粒、淀粉等。最常用的是硅藻土。