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1、第一章 导论一 解释名词生物下游加工过程（生物分离工程），生物加工过程 1 、生物下游加工过程（生物分离工程）：从发酵液、酶反映液或动/植物细胞培养液中将目的产物提取、浓缩、分离、纯化和成品化过程。（ppt 第一章 、课本page 1） 2、生物加工过程：普通将生物产品生产过程叫生物加工过程，涉及优良生物物种选育、基因工程、细胞工程、生物反映工程及目的产物分离纯化过程。（课本page 1）二 简答题1 生物产品与普通化工产品分离过程有何不同？（生物下游加工过程特点是什么？） 答：生物下游加工过程特点： ：发酵液构成复杂，固液分离困难这是生物分离过程中薄弱环节 ：原料中目的产物含量低，有时甚至是
2、极微量从酒精1/10到抗菌素1/100， 酶1/100万左右，成本高。 ：原料液中常伴有降解目的产物杂质各种蛋白酶降解基因工程蛋白产物， 应迅速分离。 ：原料液中常伴有与目的产物性质非常相近杂质高效纯化技术进行分离。 ：生物产品稳定性差 严格限制操作条件，保证产物活性。 ：分离过程常需要多环节操作，收率低，分离成本高提高每一步产物收得 率，尽量减少操作环节。 ：各批次反映液性质有所差别分离技术具备一定弹性。2 生物分离工程在生物技术中地位？ 答：生物技术重要目的产物是生物物质高效生产，而分离纯化是生物产品工程重要环节，并且分离工程质量往往决定整个生物加工过程成败，因而，生物分离纯化过程在生物技
3、术中极为重要。3 分离效率评价重要原则有哪些？各有什么意义？（ppt）答：依照分离目不同，评价分离效率重要有3个原则：以浓缩为目：目的产物浓缩限度（浓缩率m）以纯度为目：目的产物最后纯度（分离因子a）以收率为目：产品收得率（%）4 生物分离工程可分为几大某些，分别涉及哪些单元操作？（简述或图示分离工程普通流程及基本操作单元）答：生物分离工程分四大某些：、发酵液预解决与液固分离。 基本操作单元：过滤、离心、初步纯化。 基本操作单元：依照产品性质而定、高度纯化。 基本操作单元：依照产品性质而定，技术要有高度选取性、成品加工。 基本操作单元：结晶、干燥5 在设计下游分离过程前，必要考虑哪些问题方能保
4、证咱们所设计工艺过程最为经济、可靠？(ppt)答：、目的产物性质及其共存杂质特性 、充分考虑目的产物商业价值、考虑生物加工过程自身规模 、采用环节顺序相对合理、尽量采用至少环节 、产品稳定性与物性、产品规格与型式 、生产过程中废水等排放6 下游加工过程发展趋势有哪些方面？（ppt）答：成本控制 和 质量控制7 纯化生物产品得率是如何计算？若每一步纯化产物得率为90%，共6步纯化得到符合规定产品，其总收率是多少？答：得率=产品中目的产物总量/原料中目的产物总量总收率=（90%）6 =53.1441%第二章 发酵液预解决一 解释名词凝聚：在中性盐作用下，由于双电层排斥电位减少使胶体体系不稳定现象。
5、絮凝：在絮凝剂高分子聚合分子作用下，基于架桥作用，胶体颗粒和聚合物交连成网，形成10 mm大小絮凝团过程。是一种以物理集合为主过程。凝聚剂：让不稳定胶体微粒（或者凝结过程中形成微粒）聚合在一起形成集合体过程中所投加试剂统称。 过滤：运用多孔介质（如滤布、微孔膜、致密膜）截流悬浮液中固体粒子，进行液固分离过程。离心：在离心力作用下，运用固体和液体之间密度差达到沉降分离目。细胞破碎：运用外力破坏细胞膜和细胞壁，使细胞内容物涉及目产物成分释放出来技术包括体：指细胞或细菌中高表达蛋白质(也可以汇同其她细胞成分)汇集而成不溶性颗粒。二 简答题1 为什么要进行发酵液预解决？惯用解决办法有哪几种？答：提高过
6、滤速度与过滤质量 变化发酵液性质(黏度、颗粒、颗粒稳定性) 去除某些杂质 使产物转入到易解决相中（普通是液相）办法： 加热、调节、pH凝聚、絮凝2 凝集与絮凝过程有何区别？如何将两者结合使用？惯用絮凝剂有哪些？答：凝集：在中性盐作用下，由于双电层排斥电位减少使胶体体系不稳定现象。机制：破坏双电层、水化层解体胶体吸附、氢键结合等。絮凝剂种类：A、阳离子类：如聚丙烯酰胺(+)、聚苯烯酸二烷基胺乙酯、聚二烯丙基四胺；B、阴离子类：如聚丙烯酸钠、聚苯乙烯磺酸、聚丙烯酰胺(-)；C、非离子类：如聚丙烯酰胺(0)、环氧化乙烯。3 发酵液预解决中凝聚剂重要起什么作用？絮凝机理是什么？答：絮凝剂重要起中和电荷
7、、架桥和网络作用（范德华力、氢键）。在絮凝剂高分子聚合分子作用下，基于架桥作用，胶体颗粒和聚合物交连成网，形成10 mm大小絮凝团过程。是一种以物理集合为主过程。4 细胞破碎办法涉及哪几类？工业上惯用办法有哪些？为什么？答：机械法：固体剪切法(珠磨法、压榨法、撞击法) 液体剪切法（高压匀浆法、超声波破碎）非机械法：酶溶胞作用、化学溶胞作用（酸碱法、表面活性剂法、抗生素）、物理溶胞作用（有机溶剂膨胀法、渗入冲击、冻融、激光、高速切相流撞击、冷冻喷射）、干燥解决工业惯用办法：高压匀浆法、高速珠磨法5 沉降与离心异同？答：沉降：溶液中颗粒或溶质在重力或离心力作用下发生沉淀现象。沉降成果使分散体系发生
8、相分离。可运用悬浮在流体(气体或液体)中固体颗粒下沉而与流体分离。运用悬浮固体颗粒自身重力而获得分离称做重力沉降。运用悬浮固体颗粒离心力作用而获得分离称做离心沉降。离心：在离心力作用下，运用固体和液体之间密度差达到沉降分离目。离心力（ r2）大小对固液分离度很有影响，细胞悬浮液和其她颗粒尺寸多不大，并且液体黏度普通较大，因而要通过增大离心力来提高分离效果。6 离心设备可分为哪两大类？按分离因子Fr不同，离心机普通分为哪几类？答：管式离心机（最简朴，可供较大离心力；可用冷却水冷却；悬浮液由管底进，澄清液由管口出），蝶片式离心机（流速与碟片数、微粒与转鼓轴间距离关于）按分离因子不同，可分：1)、常
9、速离心机 2)、高速离心机 3)、超速离心机7 惯用离心沉降设备有哪些？惯用过滤设备有哪些？答：离心沉降设备：管式离心机、多室离心机（管式离心机变形）、碟式离心机（人工排渣式、喷嘴排渣式、活塞排渣式等）、螺旋卸料沉降离心机、离心过滤机、三足式离心机过滤设备可分：加压过滤设备（板框过滤机、加压叶滤机）减压过滤设备（转鼓真空过滤器、圆盘真空过滤器、带式真空过滤器）重力过滤设备（离心过滤机）8 固-液分离重要涉及哪些办法和设备？答：1、过滤 (重力过滤、加压过滤、减压过滤) 2、离心沉降（各种离心机）3、重力沉降4、气悬浮过滤设备类型：加压过滤设备： 板框过滤机、加压叶滤机减压过滤设备： 转鼓真空过
10、滤器、圆盘真空过滤器、带式真空过滤器重力过滤设备： 离心过滤机离心设备：生物工业所用离心机多为高速离心机。离心机重要涉及如下几类： 管式离心机： 多室离心机（管式离心机变形） 碟式离心机：（人工排渣式、喷嘴排渣式、活塞排渣式等） 螺旋卸料沉降离心机 离心过滤机 三足式离心机9 试比较固液分离中过滤和离心分离技术特点。答：过滤在结晶体类、颗粒相对较大时（非粘性物料）解决时较好用。离心在颗粒细微（最小可达到纳米级别），或是粘性物料解决时比较适当。10 高压匀浆与高速珠磨破碎法各有哪些优缺陷？答：高压匀浆：长处是细胞经历了高速导致剪切、碰撞、高压到常压变化，从而导致细胞破碎。 缺陷是较容易导致堵塞丝
11、状真菌、放线菌以及较小G+菌不适合用本法。 能耗：蛋白质与酶失活重要是由于匀浆过程中产生热所至。将温度控制在35C如下，损失可以忽视不计。 高压匀浆普通需多级循环操作，每次循环前需要进行级间冷却。 压力可提高细胞破碎效果，但同步需要增长能耗和带走热量付出代价。 重要能耗是高压和维持低温操作能量消耗。高速珠磨破碎法： 破碎率与能耗成正比。增长装珠量或延长破碎时间或增长转速均可提高破碎率，但同步能量消耗和产热增长，提高了制冷费和总能源消耗量。当破碎率80%，能耗急剧增长。11 比较工业惯用过滤设备优缺陷。离心与过滤各有什么优缺陷？答：板框过滤机长处是过滤面积大、过滤压力可较大幅度调节和耐受较高压力
12、差，应用范畴广；构造简朴，价廉，动力消耗少； 缺陷是不能持续操作，劳动强度大，卫生条件差，非生产周期长。加压叶滤机：在密闭条件下操作，适应无菌过滤；机械装卸简朴，清洗容易； 价高，更换过滤介质困难。转鼓真空过滤机：能持续操作和自动化生产； 压差小，重要适应于霉菌发酵液。离心法分离液体和固体长处是技术容易掌握，分离成果重复性好，通过增长转速和延长离心时间可以使得某些难以过滤物质（细胞碎片等）沉降下来，但缺陷是难以除去某些密度较小物质。生产投资较高，噪声较大等。过滤技术难以掌握，影响因素诸多，常浮现颗粒泄漏和膜堵塞等问题，生产中稳定性不如离心好，常需要有经验工人从事操作。但如果分离介质选取恰当和掌
13、握好技术，对于某些密度差小离心难以分离颗粒物质常可所有除去。第三章 沉淀与结晶 一 解释名词沉 淀：由于物理环境变化（加入试剂、加热等），变化溶剂和溶质能量平衡来减少溶质溶解度，使溶质生成固体颗粒沉降析浮现象。结 晶：从均匀液相或气相形成一定形状、大小分子、原子或离子有规则排列固体颗粒过程。（工业结晶普通以液相为主）盐 析：蛋白质在高离子强度溶液中溶解度减少产生沉淀现象。盐 溶：低盐离子强度下，随着离子强度增长蛋白质溶解度升高现象。盐析结晶：在高离子强度溶液中,蛋白质形成一定形状、大小分子、原子或离子有规则排列固体颗粒过程。盐析沉淀： 由于溶液中离子加入试剂，变化溶剂和溶质能量平衡来减少溶质溶
14、解度，使溶质生成固体颗粒沉降析浮现象。硫酸铵饱和度：指在100g硫酸铵溶液中硫酸铵在溶液中所占质量分数。晶 种：在结晶法中，通过加入不溶添加物即晶种，形成晶核，加快或增进与之晶型或立体构型相似对映异构体结晶生长。晶 核：晶体生长中心。晶 型：饱和溶液：如果向溶剂中加入足够量固体溶质，一定期间后溶剂中溶质浓度不再升高，溶质在固液之间达到平衡，此时溶液中浓度称为溶解度或饱和浓度；该溶液称为饱和溶液。过饱和溶液：一定温度、压力下，当溶液中溶质浓度已超过该温度、压力下溶质溶解度，而溶质仍不析浮现象叫过饱和现象，此时溶液称为过饱和溶液。 饱和度：某种溶液饱和度是指在100g该溶液中溶质在溶液中所占质量分数。二 简答题1 依照加入沉淀剂不同沉淀分离重要涉及哪几类？答：沉淀分离重要办法： 1）盐析沉淀法 2）有机溶剂沉淀法 3）|pH水 p I| Value调节法 4）亲水聚合物沉淀法 5）聚电解质絮凝法 6）高价金属离子沉淀法 7）亲和沉淀法2 惯用蛋白质沉淀办法有哪些？有机溶剂沉淀蛋白质机理什么？用乙醇沉淀蛋白质时 应注意哪些事项？
