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第十二章发酵工程下游工程技术第一节发酵液的预处理与固-液分离1.1 概述发酵产物的提取与精制属于发酵工程的下游加工技术。
下游加工亦称发酵后处理，是指从发酵液或酶反应中分离纯化目的产物并加工成成品的过程。
在多数情况下是从稀的发酵液中回收目的产物，整个过程有多项单元操作组成，其中有许多是经典的化工单元操作。
上游加工下游加工一、下游加工过程的重要性1.获得商业产品的关键环节。
2.促进发酵工程上游加工技术或工艺的改进。
3.拥有市场竞争力的重要保证。
二、下游加工过程的特点1. 发酵液是复杂的多相系统，属非牛顿液体，从中分离所需产品困难大。
2. 发酵产品在培养液中具有浓度低，稳定性差，对酸碱等外界环境十分敏感，容易失活。
3. 下游加工过程代价昂贵，产品回收率不是很高。
4. 发酵过程复杂，要求下游加工工艺应具有相当的适应性，以确保最终产品的纯度和质量。
三、下游加工的原则和要求原则：1）短时间内处理2）分离时尽量低温3）选择生物物质稳定的pH4）要程序化进行清洗，消毒，包括厂房，设备，管路要求：1）达到所需的纯度2）成本要低，得率高3）工艺过程要简便，对分离物质特性清楚4）废弃物要易处理，能够做到综合利用（零排放；清洁生产）5）实验室产品能够放大生产四、下游加工工程的一般流程1. 粗分离阶段（1）发酵液的预处理和固-液分离。
（2）产物的初分离。
2.纯化精制阶段（3）产物的高度纯化。
（4）成品加工。
1.2 发酵液的预处理与固-液分离一、发酵液的一般特征1. 含水量高，一般可达90％～99%，处理体积大。
2. 产品浓度低。
3. 悬浮物颗粒小，密度与液体相差不大。
4. 固体粒子可压缩性大，一压缩就变形。
5. 液体黏度大，大多为非牛顿型流体。
易吸附在滤布上。
6. 产物性质不稳定，不耐热、酸碱敏感、易被氧化、易被微生物污染及酶分解。
二、发酵液预处理的目的和要求1.预处理的目的（1）改变发酵液的物理性质，促进悬浮液中分离固形物的速度，提高固液分离器的效率；（2）尽可能使产物转入便于后处理的某一相中（多数是液体）；（3）去除发酵液中部分杂质，以利于后续各步操作。
微生物发酵工艺流程主要包括以下步骤：
1.菌种选择与培养：根据生产需要，选择适合的微生物菌种，并进行培养，以获得大量活菌体。
2.种子扩大培养：将选择的菌种进行扩大培养，以获得足够数量的菌体。
3.发酵原料准备：根据生产需要，准备适量的发酵原料，如葡萄糖、淀粉、蛋白质等。
4.灭菌处理：对发酵原料进行灭菌处理，以消除杂菌和有害微生物。
5.接种与发酵：将培养好的菌种按照一定比例接入灭菌后的原料中，在适宜的发酵条件下进行发酵。
6.产物提取与精制：发酵结束后，通过适当的提取和精制方法，将目标产物从发酵液中提取出来并进行精制。
7.产品质量检测与质量控制：对提取的产物进行质量检测和质量控制，以确保产品质量符合相关标准和客户要求。
8.废水处理：对发酵过程中产生的废水进行处理，以消除有害物质和异味。
以上是微生物发酵工艺流程的一般步骤，具体的工艺流程可能会因不同的微生物、不同的原料和不同的产品而有所差异。
在实际生产中，需要根据具体情况进行选择和调整。
氨基酸发酵工业中的提取、精制技术赵伟刚高年发李丽（天津市工业微生物重点实验室天津科技大学生物工程学院天津300457）摘要：本文利用氨基酸与微生物菌体、培养基成分以及副产物之间的物理、化学性质的差异，以提取单元操作如膜分离、离子交换树脂和结晶技术的实例，进行基础理论方面的综述，同时对提取、精制技术的新进展的实例进行介绍和概述。
关键词：氨基酸提取精制膜离子交换结晶生物技术生产的有用物质的提取、精制技术在美国称为生物分离（bioseparation），已发展成化学工程学的一个领域。
相对于采用微生物在发酵液中积累目的产物的发酵过程即上游过程（up-stream processing）来说，将发酵液中目的产物制成产品的过程，通常称为下游过程（downstream processing）。
在氨基酸发酵工业中的提取、精制技术，不仅涉及微生物的育种、发酵过程技术等核心技术，还和它们之间联系的重要基础技术有关，同时也是组合有效利用副产物作为肥料、饲料技术，谋求和环境协调等的综合性工程学。
尽管提取、精制技术是组合了现有的化学、生物学、工程学、环境工程学等知识为智能网络技术，但是现在尚未有一个统一技术体系的定义。
本文对氨基酸发酵工业中所用的提取、精制过程的关键技术作论述并就近几年研究新发现，以及对今后的发展趋势进行论述。
1氨基酸发酵液的成分以及提取、精制方法从发酵液中提取、精制的氨基酸应达到标准的纯度，纯度要求较低的饲料用的氨基酸为98.5％；而医药用的氨基酸达99．8％以上，实质达到100％。
相对于纯氨基酸来说，氨基酸的发酵液中除含有目的氨基酸以外，还含有微生物菌体、培养基成分以及微生物代谢副产物等多种不纯物。
以来源于培养基成分的不纯物为例，就有多种无机盐类、微生物没利用的残糖、氮源（氨离子、氨基酸、蛋白质）以及由这些成分反应生成的色素。
微生物代谢生成的副产物有氨基酸、核酸、肽、蛋白质、有机酸等。
利用这些不纯物与目的氨基酸在物理、化学性质的差异进行提取精制。
