1,3—丙二醇发酵液絮凝技术的研究
1,3—丙二醇发酵液絮凝技术的研究
本文研究对1，3-PDO发酵液进行絮凝预处理，探索影响絮凝工艺的各种因素，并研究这些因素对絮凝工艺的影响大小，在此基础上进行初步放大实验。
1 实验体系与方法
1.1 实验试剂
1.1.1 壳聚糖（配置浓度为1.0g/L） 国产工业级产品，先称取0.02g壳聚糖，用100ml浓度为1%（体积百分比）醋酸溶解，搅拌直至溶解均匀。
1.1.2 阳离子型聚丙烯酰胺（配置浓度为1.0g/L） 国产工业级产品，先称取0.1g聚丙烯酰胺，用100ml蒸馏水溶解，搅拌并加热至溶解均匀后备用。
1.1.3 考马斯亮蓝溶液 国产化工分析纯产品，称取0.1g考马斯亮蓝粉末，用50ml 95%的乙醇溶解后加入85%的磷酸120ml，定容至1L。
1.2 发酵液 1，3-PDO发酵液的成分复杂，既有所培养的微生物菌体及残存的固体培养基，也有未被细菌完全利用的无机盐、蛋白质以及细菌的各种代谢产物。
1.3 实验方法
1.3.1 发酵液中菌体絮凝程度的测定 用分光光度计，以蒸馏水为空白样，通过测量在波长650nm下的吸光度的变化来反应菌体的絮凝程度。
1.3.2 发酵液中粗蛋白与可溶性蛋白的去除程度的测定 用考马斯亮蓝染色法测定絮凝后发酵液中蛋白的含量，通过测定染色后絮凝发酵液在波长595nm处的吸光度，得出溶液中蛋白的含量。
1.3.3 基本实验步骤 将1，3-PDO发酵液水浴加热至所需温度，加入一定体积的浓盐酸，调节至所需的pH值并分成若干等分。在一定的搅拌速度下先后加入两种絮凝剂，即加入第一种搅拌均匀后再加入第二种，静置大约30min，取上清液测其在波长650nm下的吸光值，另取1ml上清液，稀释至5ml，加入3ml考马斯亮蓝溶液迅速搅拌均匀，在波长595nm下测其吸光度。
2 具体实验过程及结果
2.1 1，3-PDO发酵液等电点的确定
2.1.1 确定等电点的意义 对于氨基酸、蛋白质两种物质，在酸性条件下带正电荷，在碱性条件下带负电荷，而在某一pH值下净电荷为零，而按照DLVO理论，微粒表面z电荷为零左右时絮凝会快速发生，此时溶液的pH值即为等电点。在等电点下，两性物质的溶解度最小，即等电点沉淀原理。
2.1.2 确定等电点的操作。取一定体积的发酵液，加热到30℃，分别调节pH从3.0-10.5，pH值间隔为0.5，放入离心管中，在5000r/min下离心20min，取上清液，用考马斯亮蓝法测其吸光度，比较不同pH下的蛋白含量，即可得出发酵液等电点的pH值。
2.1.3 等电点实验结果。通过以上实验得知，1，3-PDO发酵液的等电点在pH3.0附近。这为以后的实验确定了一个依据，即在以后的实验中只试pH大于或等于3就可以，而不必做pH小于3.0的实验，因为此时的絮凝剂已经不能有效发挥絮凝桥架作用了。实验还说明了发酵液中的z点位为负值，因为只有这样才会出现pH值等电点为酸性的情况。
2.2 搅拌速率对絮凝的影响
在其他条件都相同的条件下，分别实验200r/min-500r/min转速下的絮凝速率。实验结果显示在不同转速下，发酵液的絮凝速率无明显变化，表明搅拌速率并不是影响絮凝速率的主要因素，从节能的角度考虑，应选搅拌速度为200r/min。
2.3 壳聚糖与聚丙烯酰胺复合使用的絮凝效果
2.3.1 壳聚糖是一种阴离子型絮凝剂，絮凝后沉淀个体不易过滤，加入一种阳离子絮凝剂-聚丙烯酰胺，使壳聚糖絮凝后的沉淀彼此连接形成大块沉淀，有利于分离。
2.3.2 复合絮凝剂的絮凝效果。分别考察在pH6.0和6.5下，壳聚糖用量为0ppm-20ppm，聚丙烯酰胺用量为0ppm-10ppm；壳聚糖用量为0ppm-200ppm，聚丙烯酰胺用量为0ppm-100ppm；常温和100℃下对絮凝的效果。
2.3.3 考察结果。在改变pH值、絮凝剂用量、温度等条件下，发现壳聚糖和聚丙烯酰胺共同使用在一定的条件下对1，3-PDO发酵液具有良好的絮凝效果。结果表明，pH值6.0-6.5时壳聚糖浓度为200ppm，聚丙烯酰胺浓度在100ppm附近，先加絮凝剂后加热至100℃的絮凝效果最好。
结语
絮凝工艺的影响因素实验表明pH值、温度、絮凝剂用量对絮凝效果的影响较大（pH3.0、温度100℃、用量壳聚糖浓度为200ppm，聚丙烯酰胺浓度在100ppm效果最好，但实验亦显示，在pH=6.0左右时，絮凝效果也很好，考虑到节省原料方面，将工艺参数定为pH6.0较合适）；搅拌速度对絮凝效果的影响较小。复合絮凝剂的絮凝效果明显好于单一絮凝剂的絮凝效果，而且，复合絮凝剂絮凝出的絮状沉淀明显比单一絮凝剂絮凝出的絮状沉淀粗大，更易于分离过滤。
