發(fā)酵液（fermenlatin broth），指的是液體培養(yǎng)基接人微生物菌種，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間培養(yǎng)后，微生物利用培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)成分， 合成菌體及分泌產(chǎn)物，這種經(jīng)微生物代謝后的液體叫發(fā)酵液。在發(fā)醉液中含有所需的產(chǎn)物，經(jīng)過(guò)一定方法分離提取得到要求的產(chǎn)物。

 

對(duì)放線菌與霉菌發(fā)酵液，采用“精密微孔過(guò)濾”或采用“助濾+精密微孔過(guò)濾”；對(duì)細(xì)菌發(fā)酵液，采用“絮凝+助濾+精密微孔過(guò)濾”；對(duì)含少量蛋白質(zhì)的發(fā)酵濾液復(fù)濾，采用“助濾+精密微孔過(guò)濾”。這種過(guò)濾技術(shù)，不僅適宜發(fā)酵濾液除菌渣過(guò)濾，適宜發(fā)酵液去除殘留菌體與不溶性蛋白質(zhì)的復(fù)濾，也適宜于染菌罐批的過(guò)濾。絮凝方法選擇，助濾劑種類，投加量與助濾方法的選擇及微孔過(guò)濾機(jī)結(jié)構(gòu)的選擇，應(yīng)根據(jù)發(fā)酵液性能，處理量與處理要求而定，均需通過(guò)系統(tǒng)試驗(yàn)與嚴(yán)密計(jì)算。

 

發(fā)酵液的過(guò)濾與濾液的進(jìn)一步復(fù)濾是發(fā)酵產(chǎn)物提取工藝中一步很重要操作，它直接關(guān)系產(chǎn)品的質(zhì)量、收率、成本與勞動(dòng)生產(chǎn)率。目前國(guó)內(nèi)普遍采用手動(dòng)板框壓濾機(jī)，該設(shè)備操作簡(jiǎn)單，投資省，但是濾液質(zhì)量不高，濾布消耗量大，操作落后，少數(shù)廠采用帶式過(guò)濾機(jī)，連續(xù)過(guò)濾,生產(chǎn)能力大，但濾液質(zhì)量不高；還有一些發(fā)酵液，采用不過(guò)濾工藝，直接進(jìn)行離子交換，這方法往往影響產(chǎn)品質(zhì)量與收率，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家普遍采用“帶微調(diào)刮刀的硅藻土預(yù)涂的真空轉(zhuǎn)鼓式過(guò)濾機(jī)”，因硅藻土的消耗與動(dòng)力消耗非常大，機(jī)械龐大，價(jià)格貴，國(guó)內(nèi)難以普遍推廣。

 

全自動(dòng)精密微孔過(guò)濾機(jī)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用在發(fā)酵液的過(guò)濾生產(chǎn)中。因發(fā)酵液是非牛頓型液體，成份復(fù)雜，除了代謝產(chǎn)物、菌絲體，還有培養(yǎng)基殘?jiān)?、消沫劑等，與其它物料相比，發(fā)酵液過(guò)濾有如下特點(diǎn)：

1、發(fā)酵液的過(guò)濾性能變化大。由于生物反應(yīng)與代謝過(guò)程復(fù)雜，同一條件下產(chǎn)生的發(fā)酵液，今天與明天的過(guò)濾性能都有很大的差異，即使同一罐放罐的發(fā)酵液，由于菌絲的自溶，其過(guò)濾性能也在變化。自溶愈多，過(guò)濾愈難；

2、發(fā)酵液過(guò)濾濾渣的粘性大：不僅渣與渣的粘性大，與過(guò)濾介質(zhì)的粘性也很大，這粘性不僅使過(guò)濾阻力增加，而且使濾渣從過(guò)濾介質(zhì)上脫離與過(guò)濾介質(zhì)的清洗非常困難；

3、發(fā)酵液中的蛋白質(zhì)多，即使許多蛋白質(zhì)已從極細(xì)的膠體微粒絮凝成微膠團(tuán)，但膠團(tuán)往往不到1微米，這些膠團(tuán)在過(guò)濾過(guò)程中或者堵塞過(guò)濾介質(zhì)的毛細(xì)孔，或者易穿濾。

上述這些特點(diǎn)導(dǎo)致發(fā)酵液的過(guò)濾的過(guò)濾效率不高，過(guò)濾阻力大，排渣困難，過(guò)濾介質(zhì)易堵塞，過(guò)濾物料性能變化幅度大。

發(fā)酵液過(guò)濾與復(fù)濾的技術(shù)：

根據(jù)發(fā)酵液過(guò)濾的上述特性，為了提高發(fā)酵液過(guò)濾效率，提高濾液澄明度，提高過(guò)濾操作的勞動(dòng)生產(chǎn)率，減少過(guò)濾操作的勞動(dòng)強(qiáng)度我們采用以下過(guò)濾方法：

 

對(duì)霉菌與某些易濾放線菌發(fā)酵液，采用“精密微孔過(guò)濾”；

對(duì)某些難濾放線菌發(fā)酵液，采用“助濾+精密微孔過(guò)濾”；

對(duì)非常難濾的細(xì)菌發(fā)酵液，采用“絮凝+助濾+精密微孔過(guò)濾”。

 

助濾：選擇對(duì)發(fā)酵液中有效成份不吸附，在過(guò)濾壓差作用下，顆粒不變形，顆粒之間、顆粒與過(guò)濾介質(zhì)之間無(wú)粘附性的粉末作為助濾劑。硅藻土、α纖維素、珍珠巖粉及其它某些粉末可作為發(fā)酵液過(guò)濾的助濾劑。助濾方式有兩種：

表面預(yù)涂：過(guò)濾介質(zhì)的表面預(yù)涂一層1~2mm的助濾層，主要防止過(guò)濾介質(zhì)微孔不被蛋白質(zhì)等細(xì)小微粒堵塞，使粘性濾渣不直接粘附在過(guò)濾介質(zhì)表面，卸渣完全，過(guò)濾介質(zhì)清洗方便。

本體助濾：在過(guò)濾料液中加進(jìn)一定比例的助濾劑微粒，由于助濾劑是無(wú)壓縮性又有一定多孔性的顆粒，在發(fā)酵液的濾渣層中由助濾劑形成骨架，濾渣的壓縮性顯著減少，過(guò)濾阻力也減少，這樣可使難濾的發(fā)酵液與澄明度低的初濾液的復(fù)濾能維持相當(dāng)時(shí)間，如果沒(méi)有本體助濾，由于濾層壓縮性能很大，濾速下降很快，過(guò)濾過(guò)程就無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行。

絮凝：對(duì)于細(xì)菌發(fā)酵液，即使采用大量助濾劑作預(yù)涂與本體助濾，也難以進(jìn)行有效過(guò)濾， 因?yàn)榧?xì)菌發(fā)酵液中的菌體都是不超過(guò)0.5微米的微粒，不僅微粒小，而且壓縮性也大，在過(guò)濾過(guò)程中，在濾液的流速作用下，這些微粒還會(huì)在助濾劑堆積層孔隙中位移，最后大部分在過(guò)濾介質(zhì)表面被截留，形成一層比阻很大的濾渣層。這種濾渣層的存在使過(guò)濾速度極慢，過(guò)濾難以正常進(jìn)行。

對(duì)于這類發(fā)酵液，過(guò)濾之前應(yīng)進(jìn)行絮凝預(yù)處理，通過(guò)絮凝劑與菌絲體或其它膠體物質(zhì)之間的正負(fù)電荷吸引以及吸附等機(jī)理，絮凝劑可使這類發(fā)酵液很快產(chǎn)生絮凝作用，使0.5微米以下的微粒形成較大的絮凝膠團(tuán)。經(jīng)過(guò)這種絮凝以后，再利用助濾劑，就可以做到既濾液清，又濾速較快。

全自動(dòng)精密微孔過(guò)濾機(jī)：本文所敘述的精密微孔過(guò)濾技術(shù)是剛性的高分子精密微孔過(guò)濾技術(shù)，它以剛性高分子微孔燒結(jié)管為介質(zhì)進(jìn)行濾渣過(guò)濾，

與其它過(guò)濾技術(shù)相比有如下的特色：

1. 剛性的微孔過(guò)濾管的毛細(xì)孔徑可以做得很小，最小只有5μm，通過(guò)吸附，孔口架橋與表面機(jī)械篩濾等機(jī)理可以過(guò)濾0.5微米左右的微粒；
2. 剛性的高分子微孔過(guò)濾管有一定的抗拉強(qiáng)度，可承受大于0.6Mpa的內(nèi)壓，利用壓縮氣體的快速反吹法，可以很方便卸除微孔管表面的較粘的濾渣，如用濾布等柔性介質(zhì)，就不能用這種簡(jiǎn)易的反吹法卸渣；
3. 采用“氣—液反吹法”可以將堵塞在微孔過(guò)濾管孔口與內(nèi)部的大部分微粒反吹出來(lái)，微孔過(guò)濾管使用壽命比濾布等長(zhǎng)得多，一般至少可用一年以上；
4. 高分子微孔過(guò)濾管的化學(xué)性能非常優(yōu)越，耐各種酸、堿以及70℃以下的大部分有機(jī)溶劑；對(duì)于已經(jīng)嚴(yán)重堵塞，無(wú)法“氣—水反吹”的微孔管，可以用堿液浸泡，進(jìn)行化學(xué)再生；
5. 以高分子微孔過(guò)濾管為過(guò)濾介質(zhì)的精密微孔過(guò)濾機(jī)均有氣動(dòng)的能排干渣的大排渣底蓋，卸渣時(shí)不需繁重體力勞動(dòng)；
6. 全部密閉操作。

 

“絮凝+助濾+精密微孔過(guò)濾”的實(shí)驗(yàn)：

特以肌苷發(fā)酵液進(jìn)行過(guò)濾試驗(yàn)：肌苷是細(xì)菌發(fā)酵液，以SX蛋白質(zhì)絮凝劑進(jìn)行絮凝，以珍珠巖作助濾，以精密微孔過(guò)濾管作過(guò)濾介質(zhì)。

 

肌苷發(fā)酵液絮凝液的助濾試驗(yàn)數(shù)據(jù)

過(guò)濾壓差(Mpa)	0.1	0.1	0.1	0.1
珍珠巖粉預(yù)涂層厚度(mm)	3	3	3	1.5
本體助濾的珍珠巖投量(%)	4	2	0	0
濾渣層平均比阻(L/m2)	4*1013	1.13*1014	1.78*1015	1.4*1016
濾渣體積與濾液體積之比	0.24：1	0.15：1	0.02：1	0.02：1
在1小時(shí)之內(nèi)平均濾速(L3/m2h)	86	65	45	16
濾渣層厚度(mm)	21	10	1	1

 

表中給出肌苷發(fā)酵液的絮凝液“助濾+精密微孔過(guò)濾”的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

由表中數(shù)據(jù)可知，本體投加量從0增加到4%，平均濾速成直線增加，但是濾渣厚度也成倍增加。一般投加量不應(yīng)超過(guò)2%。

 

“助濾+精密微孔過(guò)濾”已用于幾種放線菌發(fā)酵液的過(guò)濾與濾液復(fù)濾，如柔紅霉素、鹽霉素、阿維菌素、葡萄糖酸鈣發(fā)酵液，也成功用于酶法生產(chǎn)的丙烯酰胺液體的精密過(guò)濾，這些應(yīng)用都明顯提高濾液的澄明度，改善后步操作的效率與質(zhì)量。

本方法對(duì)Vc發(fā)酵液，肌苷發(fā)酵液、桿菌肽等細(xì)菌發(fā)酵液等也成功進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，證明完全可用于這些發(fā)酵液過(guò)濾，在進(jìn)行異亮氨酸發(fā)酵液試驗(yàn)時(shí)，特地讓發(fā)酵液在35℃條件下自溶一星期，使發(fā)酵液菌絲基本自溶，這種發(fā)酵液采用本技術(shù)能很順利地過(guò)濾，將這種過(guò)濾液繼續(xù)提取產(chǎn)品，最后結(jié)果表明，產(chǎn)品收率沒(méi)有下降。