生物物质分离工程

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1、第一章1、什么是生物分离工程？生化分离工程：也称生物技术下游加工过程（DownstreamProcessing），从发酵液或酶反应液或动植物细胞培养液中分离、纯化生物产品的过程。2、生物产品不同于化工产品的特点（发酵液特点）。A:①产物浓度低的水溶液②组分复杂③产物稳定性差，大分子，小分子④质量要求高3、生化分离下游加工过程的一般流程及各流程所包含单元操作。①发酵液的预处理与固液分离（絮凝，离心，过滤，微过滤）②细胞破碎技术（球磨，高压匀浆，冷冻破碎、化学破碎技术）③初步纯化技术（产物提取）（盐析法，有机溶剂沉淀，化学沉淀

2、，大孔吸附树脂，膜分离技术）④高度纯化技术（产物精制）（各类层析，亲和，疏水，聚焦，离子交换，凝胶层析）⑤成品加工（喷雾干燥，气流干燥，沸腾干燥，冷冻干燥，结晶）4、生物下游加工过程的选择准则①步骤少②次序合理：a应选择不同分离纯化机理的方法联合使用：b应首先选择能除去含量最多杂质的方法：c应尽量选择高效的分离方法：；d应将最费时、成本最高的分离纯化方法安排在最后阶段③产品规格：用成品中各类杂质的最低存在量来表示，它是确定纯化要求的程度及由此而产生的下游加工过程方案选择的主要依据（注射，非注射，去除热原质）；④生产规模：琼

3、脂糖凝胶、冷冻干燥⑤物料组成：丝状菌——适合过滤，不适合中空纤维膜⑥产品形式：固体适当结晶；液体适当浓缩⑦产品稳定性：调节操作条件，使由于热、pH值或氧化所造成的产品降解减少到最低程度。如蛋白质的巯基容易氧化，使用抗氧化剂；⑧物性：溶解度、分子电荷、分子大小、功能团、稳定性、挥发性⑨危害性：溶剂萃取；基因工程菌发酵；干燥过程的防护和粉尘排放；固定化过程溴化氰。⑩废水处理：BOD、COD第二章1、发酵液为什么要预处理（目的）？有哪些方法？以及各方法的原理。A、促进从悬浮液中分离固形物的速度，提高固液分离的效率：⑴改变发酵液的

4、物理性质降低液体黏度；⑵相对纯化，去除发酵液中的部分杂质以利于后续各步操作；⑶尽可能使产物转入便于后处理的一相中（1）加热法a）加热降低液体粘度；b）加热使蛋白质变性凝固，去除杂蛋白（2）调节悬浮液的pH值pH值直接影响发酵液中某些物质的电荷性质，适当调节pH值可改善其过滤特性。（3）加入惰性助滤剂a)助滤剂是一种颗粒均匀，质地坚硬，不可压缩的粒状惰性物质；b)在发酵液中加入固体助滤剂，则菌体可吸附于助滤剂微粒上，助滤剂就作为胶体粒子的载体，均匀地分布于滤饼层中，降低了滤饼的可压缩性，使滤饼疏松，减小了过滤阻力，使过滤介质

5、堵塞现象得减轻，易于过滤。c)既能使悬浮液中幼小颗粒状胶态物质截留在格子骨架上，又能使清液有流畅的沟道，能大大提高过滤能力和生产效率，改善滤液澄清度，降低过滤成本。（4）加入反应剂加入某些不影响目标产物的反应剂，可消除发酵液中的一些杂质对过滤的影响，从而提高过滤速度。（5）发酵液的相对纯化A高价无机离子（Ca2+、Mg2+、Fe2+）Ca2+——草酸、草酸钠→形成草酸钙沉淀（注意回收草酸）；Mg2+——三聚磷酸钠→形成三聚磷酸钠镁可溶性络合物；Fe2+——黄血盐，→普鲁士兰沉淀B杂蛋白：沉淀法；变性法；吸附法（6）凝聚和絮

6、凝①凝聚：胶体粒子在中性盐促进下脱稳相互聚集成大粒子（1mm）大小块状凝聚体的过程。②絮凝：大分子聚电解质将胶体粒子交联成网状，形成10mm大小的絮凝团的过程。其中絮凝剂主要起架桥作用。2、什么是絮凝、混凝？常用的絮凝、混凝剂有哪些？答：见上A）混凝：首先加入无机电解质，使悬浮粒子脱稳而凝聚，然后，再加入絮凝剂。凝聚作用为絮凝剂的架桥创造了良好的条件，从而提高了絮凝效果。这种包括凝聚和絮凝机理的过程，称为混凝。B）常用絮凝剂：按来源可分为四类：人工合成有机高分子聚合物；天然有机高分子聚合物；无机高分子聚合物；微生物絮凝剂根

7、据活性基团在水中解离情况不同：阴离子型（含有羧基)；阳离子型（含有胺基）；非离子型。凝聚剂：硫酸铝Al2(SO4)3•18H2O（明矾）；氯化铝AlCl3•6H2O;三氯化铁FeCl3;硫酸亚铁FeSO4·7H2O；石灰；ZnSO4；MgCO33、固液分离的方法有哪些？过滤操作的一些基本设备及其原理，离心分离碟片机工作原理答：固液分离方法主要是过滤和离心。1）按操作方式分类：间歇过滤机、连续过滤机按操作压强差分类：压滤、吸滤和离心过滤2）典型过滤设备：a实验室用抽滤装置：压差作为推动力b板框压滤机（间歇操作）：板框压滤机的

8、过滤推动力来自泵产生的液压或进料贮槽中的气压；c真空过滤机（连续操作）：真空过滤设备以大气与真空之间的压力差作为过滤操作的推动力。d过滤式离心机：(转动离心)3）碟片式离心机工作原理（好好看看）悬浮液由位于转鼓中心的进料管加入转鼓，从碟片外缘进入碟片间隙内缘流动。由于碟片的高速旋转，便产生了惯性离心力，