發(fā)酵液（fermenlatin broth），指的是液體培養(yǎng)基接人微生物菌種，經過一段時間培養(yǎng)后，微生物利用培養(yǎng)基中的營養(yǎng)成分， 合成菌體及分泌產物，這種經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物，經過一定方法分離提取得到要求的產物。

 

對放線菌與霉菌發(fā)酵液，采用“精密微孔過濾”或采用“助濾+精密微孔過濾”；對細菌發(fā)酵液，采用“絮凝+助濾+精密微孔過濾”；對含少量蛋白質的發(fā)酵濾液復濾，采用“助濾+精密微孔過濾”。這種過濾技術，不僅適宜發(fā)酵濾液除菌渣過濾，適宜發(fā)酵液去除殘留菌體與不溶性蛋白質的復濾，也適宜于染菌罐批的過濾。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濾機結構的選擇，應根據發(fā)酵液性能，處理量與處理要求而定，均需通過系統(tǒng)試驗與嚴密計算。

 

發(fā)酵液的過濾與濾液的進一步復濾是發(fā)酵產物提取工藝中一步很重要操作，它直接關系產品的質量、收率、成本與勞動生產率。目前國內普遍采用手動板框壓濾機，該設備操作簡單，投資省，但是濾液質量不高，濾布消耗量大，操作落后，少數(shù)廠采用帶式過濾機，連續(xù)過濾,生產能力大，但濾液質量不高；還有一些發(fā)酵液，采用不過濾工藝，直接進行離子交換，這方法往往影響產品質量與收率，工業(yè)發(fā)達國家普遍采用“帶微調刮刀的硅藻土預涂的真空轉鼓式過濾機”，因硅藻土的消耗與動力消耗非常大，機械龐大，價格貴，國內難以普遍推廣。

 

全自動精密微孔過濾機現(xiàn)已廣泛應用在發(fā)酵液的過濾生產中。因發(fā)酵液是非牛頓型液體，成份復雜，除了代謝產物、菌絲體，還有培養(yǎng)基殘渣、消沫劑等，與其它物料相比，發(fā)酵液過濾有如下特點：

1、發(fā)酵液的過濾性能變化大。由于生物反應與代謝過程復雜，同一條件下產生的發(fā)酵液，今天與明天的過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，其過濾性能也在變化。自溶愈多，過濾愈難；

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

3、發(fā)酵液中的蛋白質多，即使許多蛋白質已從極細的膠體微粒絮凝成微膠團，但膠團往往不到1微米，這些膠團在過濾過程中或者堵塞過濾介質的毛細孔，或者易穿濾。

上述這些特點導致發(fā)酵液的過濾的過濾效率不高，過濾阻力大，排渣困難，過濾介質易堵塞，過濾物料性能變化幅度大。

發(fā)酵液過濾與復濾的技術：

根據發(fā)酵液過濾的上述特性，為了提高發(fā)酵液過濾效率，提高濾液澄明度，提高過濾操作的勞動生產率，減少過濾操作的勞動強度我們采用以下過濾方法：

 

對霉菌與某些易濾放線菌發(fā)酵液，采用“精密微孔過濾”；

對某些難濾放線菌發(fā)酵液，采用“助濾+精密微孔過濾”；

對非常難濾的細菌發(fā)酵液，采用“絮凝+助濾+精密微孔過濾”。

 

助濾：選擇對發(fā)酵液中有效成份不吸附，在過濾壓差作用下，顆粒不變形，顆粒之間、顆粒與過濾介質之間無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)酵液過濾的助濾劑。助濾方式有兩種：

表面預涂：過濾介質的表面預涂一層1~2mm的助濾層，主要防止過濾介質微孔不被蛋白質等細小微粒堵塞，使粘性濾渣不直接粘附在過濾介質表面，卸渣完全，過濾介質清洗方便。

本體助濾：在過濾料液中加進一定比例的助濾劑微粒，由于助濾劑是無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濾能維持相當時間，如果沒有本體助濾，由于濾層壓縮性能很大，濾速下降很快，過濾過程就無法繼續(xù)進行。

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

對于這類發(fā)酵液，過濾之前應進行絮凝預處理，通過絮凝劑與菌絲體或其它膠體物質之間的正負電荷吸引以及吸附等機理，絮凝劑可使這類發(fā)酵液很快產生絮凝作用，使0.5微米以下的微粒形成較大的絮凝膠團。經過這種絮凝以后，再利用助濾劑，就可以做到既濾液清，又濾速較快。

全自動精密微孔過濾機：本文所敘述的精密微孔過濾技術是剛性的高分子精密微孔過濾技術，它以剛性高分子微孔燒結管為介質進行濾渣過濾，

與其它過濾技術相比有如下的特色：

1. 剛性的微孔過濾管的毛細孔徑可以做得很小，最小只有5μm，通過吸附，孔口架橋與表面機械篩濾等機理可以過濾0.5微米左右的微粒；
2. 剛性的高分子微孔過濾管有一定的抗拉強度，可承受大于0.6Mpa的內壓，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，就不能用這種簡易的反吹法卸渣；
3. 采用“氣—液反吹法”可以將堵塞在微孔過濾管孔口與內部的大部分微粒反吹出來，微孔過濾管使用壽命比濾布等長得多，一般至少可用一年以上；
4. 高分子微孔過濾管的化學性能非常優(yōu)越，耐各種酸、堿以及70℃以下的大部分有機溶劑；對于已經嚴重堵塞，無法“氣—水反吹”的微孔管，可以用堿液浸泡，進行化學再生；
5. 以高分子微孔過濾管為過濾介質的精密微孔過濾機均有氣動的能排干渣的大排渣底蓋，卸渣時不需繁重體力勞動；
6. 全部密閉操作。

 

“絮凝+助濾+精密微孔過濾”的實驗：

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

 

肌苷發(fā)酵液絮凝液的助濾試驗數(shù)據

過濾壓差(Mpa)	0.1	0.1	0.1	0.1
珍珠巖粉預涂層厚度(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小時之內平均濾速(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+精密微孔過濾”的實驗數(shù)據。

由表中數(shù)據可知，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。一般投加量不應超過2%。

 

“助濾+精密微孔過濾”已用于幾種放線菌發(fā)酵液的過濾與濾液復濾，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的丙烯酰胺液體的精密過濾，這些應用都明顯提高濾液的澄明度，改善后步操作的效率與質量。

本方法對Vc發(fā)酵液，肌苷發(fā)酵液、桿菌肽等細菌發(fā)酵液等也成功進行了實驗，證明完全可用于這些發(fā)酵液過濾，在進行異亮氨酸發(fā)酵液試驗時，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)酵液采用本技術能很順利地過濾，將這種過濾液繼續(xù)提取產品，最后結果表明，產品收率沒有下降。