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1、冷冻罐-母瓶-子瓶-一级种子-二级种子-发酵罐（上有）-发酵液的预处理与固液分离-提取-精制-成品加工-成品（最后纯化）下游加工过程是生物工程的一个组成部分。生物化工产品通过微生物发酵过程、酶反应过程或动植物细胞大量培养获得，从上述发酵液、反应液或培养液中分离、精制有关产品的过程称为下游加工过程。下游技术： 对于由生物界自然产生的或由微生物菌体发酵的、动植物细胞组织培养的、酶反应等各种生物工业生产过程获得的生物原料，经提取分离、加工并精制目的成分，最终使其成为产品的技术。整个下游过程应：时间短，温度低，PH适中（选择在生物物质的温度范围内），严格清洗消毒（包括厂房、设备及管路，注意死角）和传统
2、产品抗生素的生产是一致的。要防止菌体扩散，一般要求密封环境下操作。发酵液预处理： 分离菌体和其他悬浮颗粒(细胞碎片、核酸和蛋白质的沉淀物)；除去部分可溶性杂质和改变滤液性质，以利于提取和精制的顺利进行。钙离子，可用草酸，反应生成的草酸钙能促使蛋白质凝固，提高滤液（也称为原液）质量.镁离子，可用三聚磷酸钠它和镁离子形成可溶性络合物，用磷酸盐处理，也能大大降低钙离子和镁离子的浓度。 Na5P3O10+Mg2+ =MgNa3P3O10+2Na黄血盐与铁离子形成普鲁土盐沉淀 3K4Fe(CN)6+4Fe3+=Fe4Fe(CN)63+12K+杂蛋白去除方法：热变性、沉淀、大幅度改变pH、加有机溶剂、吸附
3、法凝聚和絮凝技术能有效地改变细胞、菌体和蛋白质等胶体粒子的分散状态，使聚集起来，增大体积，以便于过滤，常用于菌体细小而且粘度大的发酵液的预处理中。絮凝技术预处理发酵液的优点不仅在于过滤速度的提高，还在于能有效地去除杂蛋白质和固体杂质，如菌体、细胞和细胞碎片等，提高了滤液质量胶粒能保持分散状态的原因主要是带有相同电荷和扩散双电层的结构。布朗运动凝聚：是在中性盐作用下，由于双电层排斥电位的降低，而使胶体体系不稳定的现象。絮凝 是指在某些高分子絮凝剂存在下，基于架桥作用，使胶粒形成粗大的絮凝团的过程，是一种以物理的集合为主的过程。常用的凝聚剂电解质：Al2（SO4）318H2O（明矾）；AlC136
4、H2O；FeC13；ZnSO4；MgCO3等。絮凝作用：有机高分子聚合物絮凝剂，它们具有长链线状的结构，是一种水溶性的聚合物，分子量可高达数万至一千万以上，在长的链节上含有相当多的活性功能团，可以带有多价电荷（如阴离子或阳离子），也可以不带电性（如非离子型）。它们通过静电引力、范德华分子引力或氢键的作用，强烈地吸附在胶粒的表面，一个高分子聚合物的许多链节分别吸附在不同颗粒的表面上，产生了架桥联接，生成粗大的絮团，这就是絮凝作用。对于带负电性菌体或蛋白质来说，阳离子型高分子絮凝剂同时具有降低离子排斥点位和产生吸附桥架的双重机理，所以可以单独使用。对于非离子型和阴离子型高分子絮凝剂，则主要通过分子
5、间引力和氢键作用产生吸附架桥，它们常与无机电解质凝集剂搭配使用。过滤操作是借助于过滤介质，在一定的压力差P作用下，使悬浮液中的液体通过介质的孔道，而固体颗粒被截留在介质上，从而实现固液分离的单元操作。最常见的高分子聚合物絮凝剂是聚丙烯酰胺类衍生物。根据活性集团在水中解离情况不同分为：非离子型、阴离子型（含有羧基）和阳离子型（含有胺基）三类混凝：首先加入无机电解质，使悬浮粒子间的相互排斥能降低，脱稳而凝聚成微粒，然后，再加入絮凝剂。无机电解质的凝聚作用为高分子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，常称为混凝。 影响絮凝的因素：絮凝剂的添加量、发酵液的p
6、H、絮凝剂的分子量、搅拌转速、搅拌时间固液分离采用过滤（错流过滤）和离心分离。过滤操作是借助于过滤介质，在一定的压力差P作用下，使悬浮液中的液体通过介质的孔道，而固体颗粒被截留在介质上，从而实现固液分离的单元操作。离心分离：是借助于离心机旋转所产生的离心力的作用，促使不同大小，不同密度的离子分离的技术。固液分离设备：半框压滤机、鼓式真空过滤机、离心沉降分离机。电解质的凝聚能力可用凝聚价或凝聚值来表示，使胶粒发生凝聚作用的最小电解质浓度（毫摩尔升），称为凝聚价或凝聚值。发酵液预处理方法：凝聚、絮凝、加热、调pH、高价无机离子的去除、杂蛋白质的去除错流过滤打破了传统过滤的机制，即液体的流向和滤膜相
7、切。微生物细胞壁：1细菌细胞壁：由肽聚糖组成，是难溶性的聚糖链，借助短肽交联而成的网状结构，包围在细胞周围，使细胞具有一定的形状和强度2酵母菌的细胞壁：与细菌不同，酵母细胞壁由特殊的酵母纤维素构成，它的主要成分为葡聚糖与甘露聚糖以及蛋白质等，比革兰氏阳性菌稍厚3真菌细胞壁：较厚主要由多糖组成，其次含有少量蛋白质和脂类。细胞破碎:机械法：1高压匀浆法2X-挤压法3高速珠磨法4超声波振荡法 非机械法：1酶解法2渗透压冲击法3冻结-融化法4干燥法5化学法盐析机理:过量加入电解质时，酶表面性质改变使蛋白质的溶解度减小，称为盐析。膜：在一定流动相（液体或气体）中，有一薄层凝聚相物质，把流动相分割成两部分
8、，这一薄层即为膜。厚度在0.5mm下膜分离：用天然或人工合成的高分子薄膜，以外界能量（包括压力差、浓度差、电位差等）或化学位差为推动力，对双组份或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法，统称为膜分离法膜应具有较大的透过速度和较高的选择性，此外还应具备下列条件：机械强度好、耐热、耐化学试剂、不被细菌侵袭、可以高温灭菌和廉价等。常规微滤（MF）超滤（UF）纳滤（NF）反渗透（RO） 按分离颗粒大小渗透与反渗透的区别：渗透式水通过半透膜，从低溶质浓度一侧到高溶质浓度一侧，直到两侧的水的化学位达到平衡。而反渗透式在推动力作用下，溶剂（水）从高溶质浓度一侧到低溶质浓度一侧，克服的是渗透压。膜
9、污染的预防：1预处理法2开发抗污染的膜3加大供给液的流速减轻膜污染的：1预处理，将料液通过预过滤器，除去较大的粒子。调节pH远离等电点等2改变膜材料或膜表面性质。污染膜的清洗：1采用增大流速、逆洗、脉冲流动，超声波清洗等机械方法2添加酸、碱、酶（蛋白酶）、螯合剂或表面活性剂等起溶解作用的物质3添加过氧化氢、高锰酸钾和次氯酸盐等起氧化作用的物质4添加磷酸盐和聚磷酸盐等起渗透作用的物质5改变离子强度、pH值和点位等起切断离子结合作用的方法浓差极化-凝胶层模型：当溶剂透过膜而溶质留在膜上，因而使膜面上溶质浓度增大，这种现象称为浓差极化，对通量影响很大。 要减少浓差极化，通常采用错流操作；还可通过降低
10、膜两侧压差，减小料液中溶质浓度，完善膜面流体力学条件来减轻浓差极化程度，提高膜的透过量。 浓差极化使可逆的，即变更操作条件可消除；而污染时不可逆的，必须通过清洗的办法才能消除。清洗方法：1要尽量判别是何种物质引起污染2清洗剂要不至于对莫或装置有损害3要符合过程的要求，例如在制药工业中，对一些有毒的表面活性剂，尽管效果好，也不能采用。常用清洗剂：NaOH 酸 表面活性剂 氧化剂 酶 有机溶剂影响膜过滤的因素：压力、浓度、温度、流速、其他因素膜的污染：膜在使用中，尽管操作条件保持不变。但通量仍逐渐降低的现象，称为污染。污染的原因：一般认为膜与料液中某一溶质的相互作用，或吸附在膜上的溶质和其他溶质相
11、互作用而引起的。板框式膜用来海水淡化，用反渗透/电渗析溶剂萃取中，被提取的溶液称为料液，其中预提取的物质称为溶质，用以进行萃取的溶剂称为萃取液。经接触分离后，大部分溶质转移到萃取剂中，得到的溶液称为萃取液，而被萃取的溶质的料液称为萃余液。溶剂的分类：N型、A型、B型、AB型分配定律C1/C2=萃取相浓度/萃余相浓度=K K称为分配系数 必须满足条件1必须是稀溶液2溶质对溶剂之互溶度没有影响3必须是同义分子类型，即不发生缔合或解离影响萃取操作的因素：pH、温度、盐析（加入盐析剂可使产物在水中溶解度降低，而易于转入溶剂中去另一方面也能减少有机溶剂在水中溶解度）、带溶剂等 离子强度，蛋白质分子量等乳
12、化是一种液体分散在另一种不相混合的液体中的现象。有表面活性剂存在时，才容易发生乳化，这种物质称为乳化剂乳浊液稳定条件：1界面上保护膜是否形成2液滴是否带电3介质得粘度 第一个因素最重要乳浊液类型：油滴分散在水中，水包油O/W；水以水滴分散在油中，油包水W/O型乳浊液乳浊液的破坏：过滤和离心分离，加热，稀释法，加电解质，吸附法，顶替法，转型法，加入去乳化剂离子交换主要是基于一种合成材料作为吸着剂，以吸附有价值的离子。离子交换树脂是一种不溶于酸、碱和有机溶剂的网状结构的功能高分子化合物，它的化学稳定性良好，且具有离子交换功能。离子交换树脂理化性能：交换容量大、良好的可逆性、一定的机械强度、化学稳定
13、性、对还原剂稳定性、流体阻力小测定树脂性能：颗粒度、含水量、膨胀度、湿真密度、交换容量（是表征树脂性能的重要数据，用单位质量干树脂或单位体积湿树脂所能吸附一价离子的毫摩尔数来表示）、滴定曲线离子交换过程中的选择性：1离子的水化半径2离子的化合价3溶液的酸碱度4交联度、膨胀度和分子筛5树脂与交换离子之间的辅助力、有机溶剂的影响。软水：利用钠型阳离子交换树脂去除钙、镁离子后的水 RSO3Na 树脂可用工业食盐水溶液再生为钠型无盐水制备：利用氢型阳离子交换树脂和羧型阴离子交换树脂组合除去水中所有的离子。我们称物质（被吸附的产物）从液体相（气体或液体）浓缩到固体（吸附剂）表面从而达到分离的过程称为吸附
14、作用，而把在表面上能发生吸附作用的固体称为吸附剂，而被吸附的物质称为吸附物。 吸附作用的最根本因素是吸附质和吸附剂之间的作用力，也就是范德华力，它是一组分子引力的总称，具体包括三种力：定向力，范德华力，色散力。亲和吸附：是借助于溶质和吸附剂间的特殊的生物结合力而实现的吸附过程。亲和层析：是利用生物体内存在的特异性相互作用的分子对而设计的层析方法。结晶过程的实质：1形成过饱和溶液2晶核形成3晶体生长 溶液达到过饱和是结晶的前提，过饱和度是结晶的推动力过饱和溶液的形成：1将热饱和溶液冷却2将部分溶剂蒸发3化学反应结晶4盐析结晶晶核的形成晶体的生长形成晶体 晶体质量主要指晶体的大小、形状（均匀度）和纯度三个方面。晶种，真空浓缩
