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浅谈化学教学中黄原胶的制备

发布日期:2015-06-17 11:46:01
在化学教学中,黄原胶是用黄单胞菌 经微生物发酵制取的生物细胞外轱多糖, 具有良好的增黏性、耐酸碱性和抗高温 性,能耐高浓度盐,具有乳化和均匀魁浮 颗粒等性能,可广泛应用于食品、石油、陶 瓷、纺织、印染、医药、造纸、地矿、灭火、涂 料、化妆品等20多个行业,用微生物发酵 的方法生产黄原胶在国内外有着广泛的 前景,并且越来越引起人们的重视。
但由于黄原胶发酵液的黏度很高,采 用过滤的方法不能有效去除其中的菌体, 加之发酵液中黄原胶的含最很低(质量分 数只有传统的分离方法非常 浪费能源和材科。本文探讨了影响黄原胶 产M的一系列因素,得出了黄原胶发酵的 最佳条件和提纯及分离的技术。
(1)碳源。碳源是生物发酵的一个重 要影响因素。实验采用蔗糖、乳糖、葡萄糖 和淀粉四种物质作为碳源,通过测定发酵 液的黏度,可以考察碳源对发酵效果的影 响。从表1可以看出淀粉作为碳源发酵液 的黏度高于其他碳源的发酵液粘度。
表1不同碳源对黄原肢发酵液黏度 的影哈 
籲颜延宁,杨巍巍
(2)pH值。pH对发酵液黏度的影响见
表2。
影响
黄原胶发酵周期为48~56h,24h前主要 是菌体生长,24h以后进入产胶期,36h左右 产胶达到高峰。M有利于菌体生长的pH值为 6,0~6.3,而pH值在73 ~ 7.6最适合胶的生 产。产胶时pH值不断下降会抑制糖基载体的 活性,从而影响产胶。当pH值降到5.4后,产 胶完全停止。因此,发酵过程中必须保持pH 中性。
(3)消泡剤。发酵中后期,随黄原胶生产发 酵液黏度增大,代谢产生的C〇2无法及时逸 出而在液面处生成泡沫层,这对溶氧极为不 利。若泡沬溢出发酵罐,还会导致染菌。消泡剂 对发酵液逸出度的影响见表3。
表3消泡則对黄原肢发酵液黏度的影响
由表3可看出对黄单胞菌这类易污染的 菌体,菜籽油适合作消泡剂,菜籽油作消泡剂 时,可参与菌体代谢并最终被分解。
二、提纯与浓缩
从发酵罐取出的发酵液尚含有质蠆分数 为95%以上的水分,以及一些未消耗的碳源、 氮源和大量的黄单胞菌残菌。高黏度、高杂质 和产品浓度低的特点给后提取过程造成极大 的困难,使得去除杂质、脱水、产品精制在总成 本中占了相当大的比例,后处理技术直接影响 产品的产最。
酵液性质不稳定,易随时间发生变化,如 受空气氧化、微生物污染等。分离过程很容易 发生因pH、离子强度、温度等变化,造成产物 的失活。根据上述特点,提纯分离过程的原则 是:迅速加工,缩短停留时间,控制温度和 pH,减少或避免与空气接触受污染的机会,优 化提纯和分离工艺路线。
1.黄原肢的提纯
发酵液中,黄原胶的含董很低,质最分数 —般在2% ~5%,还含有不溶性固体悬浮物、 可溶性有机物和无机离子。精制和提纯黄原 胶发酵液的常规方法是通过离心、分离或抽滤, 把不溶物质从发酵液中分离出来。由子发酵 液黏度很大,必须先用水稀释,这样又增加了 分离过程的成本。采用了两种新的提纯技术:
硅藻土过滤法和酶降解法。
(1)硅藻土过滤法。因为硅藻土有较 小的颗粒度,表面呈多孔状,极易吸附溶 液中较小的固体颗粒,经过滤处理,就能 使菌体杂质与硅藻土一起除去。为验证其 加入遢对胶产逛的影响,取5份等量的发 酵液试样200mL,分别加入硅藻土(若产 品的浓度较髙,还需必要的稀释)1g、2g、 3g、4g、5g快速搅拌1h,过滤,所得的处 理液透明度明显提高,即硅藻土过滤法对 去除菌体有显著效果。
表4硅藻土用量对黄原胶发酵液黏 度的影响
由表4可以看出,加入硅藻土处理 后,所得处理液的黏度都比原发酵液的黏 度小,说明硅藻土在吸附菌体残骸的同时 也吸收了一部分黄原胶。随着加入M的增 加,发酵液黏度出现了一个峰值,硅藻土 使用的最佳质量浓度为I5g/L。
(2)酶降解法。酶降解法是一种新型 的净化黄原胶发酵蔽的方法。首先热处理 杀死发酵液中的菌体,然后用蛋白酶和溶 菌酶分别处理。将含有黄原胶和细胞残体 的发酵液在碱性条件下,升温55C杀死 菌体。然后调节pH值为弱碱性,加入碱 性蛋白酶,搅拌处理。再把所得的处理液 冷却到35^,调节pH至7.0,加入溶菌 酶,继续搅拌处理。黏度测定如表5。
使用蛋白酶和溶菌酶对发酵液进行 降解,可除去菌体残骸等蛋白质不溶物。 这种方法使所得的黄原胶具有较好的黏 度和透光度。此提纯工序可以减少稀释、 抽滤、离心分离这些复杂的步骤,最重要 的是能提高产品的黏度。
一、合分闸、红绿灯不亮的处理
变电所合、分阐,红、绿指示灯,不仅反应合、分闸回路的完整性, 同时反应断路器的合、分位置,它有着重要的作用,一旦不亮了要及 时处理。其方法和步骤如下:
1.取下灯泡,查看灯泡是否有烧坏情况,如发现断丝,更换一只
好灯泡即可。若是乳灯或发光二级管不亮,不易查看出来,可用好灯 泡换试。'
2.换上好灯泡仍不亮,可用万用表测量灯座上有无电压。如有电 压,说明还是灯泡坏或灯座接触不良,可检查灯座接线及弹焚片后, 再换灯泡试一下。
3.测得灯座接线上无电压,可将万用表表笔接于相临灯座正 电濛上,负表笔分别接触无电灯座电源进线上,若有电压,说明该灯 负电源回路完好,熔断管未坏,断路器辅接点位置正确,接触良好,A 是正电源线无电。可检査该回路+KM或+JCM培断管溶断或松动接 触不良,应更换处理。若负表笔分别接触不亮指示灯进线时,正表笔 接触本灯座和枏临灯座正电源线都没电压,说明该灯座负极有问题, 可检查-KM或-XM熔断管是否完好。若完好并有电,说明开关中的 辅助开关,接点位置不到位或接触不良,需停电拉开刀闸,检查辅助 开关,经上述查找处理,即可恢a正常。
二,接地灯亮和音响时实际未接地的处理
35kV或10KV母线发出接地灯亮和音响信号时,而实际未接地 的处理,其检查处理方法如下:
发出母线接地音响灯光信号后,先复归音响,再观察母线绝缘监 察电压表。若电压表的指示与以往发生接地现象有所不同,有两只表 电压并未升高,一只下降但不为零。发生这种现象是35kV或10KV 母线电压互感器一相高压熔断器熔断。哪一相电压指示偏低就是哪 一相,这是由于此相电压表,二次回路中经TV线圈和其他两相电压 表形成串联回路,虽有电压指示,但不是该相实际电压。
有两种10kV或35kV线路,同时发生不同相接地,使相间经大地 短路,造成主变过电流跳闸。一般因时间很短,运行人员还未观察清
•毋光明
楚,就已跳闸停电了。
造成全所停电后,先断开各出路断路器,再合上主变断路 器,使主变恢复运行后,再逐条投运出线。投运到接地线路,观察 清楚接地相后,断开此条线路断路器,停止运行。再继续投运后 面的出线,找出另一条接地线路和接地相,通知线路维护人员査 处,处理后方可投入运行。
三、真空断路器储能电机不转或连续转动
变电所10kV出线的ZW-10型真空断路器,储能电机不转 或不停地连续转动,其原因是,因断路器频繁操作,使操作机械 中机械部分磨损变位,控制储能电机行程开关工作的凸轮脱落, 行程开关的触点因拉弧烧蚀,造成触点熔断或熔焊在一起,致使 接不通或断不开电机电源。其处理方法为:更换一只新的行程开 关,并在行程开关中,给电机供电的一对动断接点两端,并联一 只2.5 M 5M F的电容器(家用鼓风机电容),即可消除因拉弧 而烧坏行程开关接点问题。另外,给机械中各转动部位,每次检 修时涂一些黄油,并锁紧轴头阻档弹簧片,防止控制行程开关的 凸轮脱落。
四、主变没有过电流而发生过流保护动作跳阐
10kV或35XV线路,运行总负荷电流没有超过,而主变电流 瞬时升高,使主变过流保护动作而跳闸,造成全所停电。其原因 是两条输电线路,同时发生不同相单相接地,使相间经大地短 路,造成主变过电流跳闸。一般因时间很短,运行人员还未观察 清楚,就已跳闸停电了。造成全所停电后,先断开各出路断路器, 再合上主变断路器,使主变恢复运行,再逐条投运出线。投运到 接地线路后,先观察清楚是哪一相接地,然后断开此条线路断路 器,使其停止运行。再继续投运后面的出线,找出另一条接地线 路和接地相后,也将其停止运行,然后通知线路维护人员查处, 在处理后,方可投运。
五、仪用互感器的故障处理
当互感器及其二次回路存在故障时,表针指示将不准确,值 班员容易发生误判断甚至误操作,因而要及时处理。
1.电压互感器的故陣处理
电压互感器常见的故障现象如下:
(1)~•次侧或二次侧的保险连续熔断两次。
(2)雷烟、发出焦矣味。 
2.黄原肢的分离
发酵液中黄原胶质量分数为2% ~ 5%的 发酵液无论是采用溶剤沉淀还是采用直接干 燥法,均*耗用较多的沉淀剂和能*,且沉淀 剂回收成本高。所以需要将发酵液浓缩到一 定程度以降低沉淀剂用置和干燥所耗能量。
(1)超滤。将酶降解或硅藻土处理后的发 酵液加热到3(«:,加入到超滤设备进行超滤。 经超滤处理后,浓缩液中多糖质量分数由原 来的2% ~ 3%提高到8%-10%。后提取过 程中可以节省大貴酒精,降低了产品的成本。
(2)乙醇提取。黄原胶产品的提取采用有 机溶剂沉淀法(酵析法),常用乙酵。
乙酵法是在发酵液中加一定量的盐酸调 节pH值,使其呈酸性。加人乙鮮,搅拌成絮状
黄原胶沉淀,但乙醇耗最大。另外,由于乙 酵与水形成共沸物,回收乙酵的能最消耗 也很大。.
三、结论
1.黄原胶发酵生产过程中,使用淀粉 作为碳源优于其他碳源。
2.发酵过程维持pH值为7.0,空气通 入量(体积比)为0.5mirr*和搅拌速度为 500f / mirt,发酵黏度大。
3.采用过滤法或酶降解法能达到一定 的提纯目的,用砝藻土过滤法比较经济,酶 降解法更明显地提高了黄原胶的质量。
4.超滤处理可将黄原胶发酵液中多糖 质置分数由原来的2%浓缩到8%以上,大 大节省黄原胶提取过程中的乙酵用量,降
低生产成本。
(5)用乙醉和沉淀浓缩后的黄原胶发 酵液,产品的纯度和收率均较高,但乙酵 与水易形成共沸物,不易回收。如何在干 燥之前最大限度地、廉价地把黄原胶提 取出来,还需进一步研究和探索。